适用于IM--DD光OFDM系统的无边带峰均比抑制技术的研究

摘要

正交频分复用（Orthogonal frequency division multiplexing，OFDM）是一种高速并行的多载波传输技术，具有频谱利用率高和抗干扰能力强等优点。近年来，光OFDM技术在光通信领域得到了广泛的关注，同时由于快速傅里叶变换电子芯片和DSP技术的快速发展，使得光OFDM系统显示出强大的色度色散容限和偏振模色散容限。因此OFDM技术是未来光通信和无线通信的核心技术之一。但是OFDM技术的一个主要缺点就是具有较高的峰值平均功率比（Peak-to-Average-Power Ratio，PAPR），当信号的PAPR值超过功率放大器的动态线性范围时，会使信号造成非线性失真，导致系统的误码率性能急剧下降，因此PAPR抑制技术成为OFDM研究的热点。
　　本文首先分别介绍无线通信和光通信OFDM的基本原理与各项关键技术，并重点阐述了OFDM系统峰均比的相关概念和及其分布公式，在仔细研究降低PAPR传统方法的基础上，重点研究了无边带传输的峰均比抑制技术，所取得的主要工作成果如下:
　　一、针对强度调制-直接探测方案(IM-DD)的光OFDM系统，本文提出一种利用相位预加重因子（Phase Pre-Emphasis）来降低该系统PAPR的方法，仿真结果表明，在有效降低系统PAPR的同时，该方法不用传输边带信息，降低了系统的复杂度。
　　二、然后，本文提出了利用两折线变换来降低PAPR的方法，并给出详细数学证明。经过仿真实验可得出，该方法同样无需边带信息传输，可有效降低系统PAPR，但是误码率性能较差，且根据所选两折线函数参数的不同，PAPR的抑制效果也不一样。
　　三、在以上两种方法的基础上，本文给出了一种适用于上述光OFDM系统的峰均比抑制的混合方法，即在发送端依次以相位预加重因子和两折线变换进行两次降低PAPR的处理，经过两次降低PAPR处理之后，信号的PAPR得到有效改善，再在接收端依次进行上述两种方法的反变换，恢复出原始信号。通过仿真比较，结果显示新算法在不用传输边带信息的情况下，能有效的降低峰均功率比，并在误码率性能和PAPR抑制方面有个很好的折中。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 无线通信系统中的OFDM技术

1．1．1 OFDM技术的发展历史和应用现状

1．1．2 OFDM技术的优点和缺点

1．2 光纤通信系统中的OFDM技术

1．2．1 光OFDM技术的发展历史和应用现状

1．2．2 光OFDM技术的优点和缺点

1．3 课题研究背景及意义

1．4 论文内容与安排

第2章 OFDM系统基本原理概述

2．1 多载波调制理论

2．2 OFDM系统的基本原理

2．2．1 OFDM系统的基本模型

2．2．2 OFDM系统的调制与解调原理

2．2．3 OFDM信号的实现

2．2．4 保护间隔与循环前缀

2．3 OFDM系统关键技术

2．4 光OFDM系统基本原理

2．4．1 传统光OFDM系统基本模型

2．4．2 全光OFDM系统基本模型

2．4．3 全光OFDM系统的调制和解调原理

2．5 光OFDM系统关键技术

2．6 本章小结

第3章 OFDM中的峰均功率比问题

3．1 OFDM系统中峰均功率比的定义及其分布

3．1．1 峰值平均功率比的定义

3．1．2 峰值平均功率比的分布

3．2 放大器的非线性对OFDM系统峰均比的影响

3．3 过采样对峰均比概率分布的影响

3．4 降低OFDM系统PAPR的方法概述

3．4．1 畸变技术

3．4．2 编码类技术

3．4．3 概率类方法

3．4．4 典型抑制峰均比算法性能

3．5 本章小结

第4章 IM-DD光纤通信系统抑制峰均比算法的研究

4．1 适用于IM-DD光纤通信系统的无边带峰均比抑制算法

4．1．1 IM-DD光OFDM系统原理框图

4．1．2 IM-DD光OFDM系统PAPR降低算法原理分析

4．1．3 算法仿真框图和仿真分析

4．2 线性两折线变换法

4．2．1 两折线变换方法原理分析

4．2．2 两折线变换方法仿真分析

4．3 适用于IM-DD光纤通信系统的无边带峰均比抑制混合算法

4．3．1 混合算法的基本思想

4．3．2 混合算法仿真分析

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

致谢