Ddo-Ofmd with CT Coding to Improve Signal Quality and System Performance in Mmw Fiwi Systems.pdf

1、無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)變,進(jìn)入一個(gè)新的階段。它不僅僅專注于語(yǔ)音傳輸,而且擴(kuò)展到研究多媒體傳輸。這是由于當(dāng)今用于支持多媒體服務(wù)通信系統(tǒng)的新設(shè)備,已經(jīng)達(dá)到指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)。消費(fèi)者不再關(guān)心所使用的技術(shù),而是想要一個(gè)成本劃算的系統(tǒng),以便在任何時(shí)候任何地方都能夠支持他們的設(shè)備和服務(wù)。由于用戶的快速增長(zhǎng),這要求系統(tǒng)能達(dá)到Gbit/s的超高數(shù)據(jù)傳輸速率。微波頻譜由于自身的限制,不能適應(yīng)需求的增加。因此,研究者轉(zhuǎn)向研究毫米波頻譜。它能提供更高的帶寬,但是其

2、不適合于長(zhǎng)距離的電氣交付。光纖同樣能提供高帶寬,低衰減和長(zhǎng)距離傳輸。使用光纖作為毫米波傳輸?shù)南到y(tǒng)主干,將在很大程度上減少BS的復(fù)雜度和成本。雖然有這些優(yōu)點(diǎn),RoF系統(tǒng)遭受一些如ISI和CD的損害。OFDM技術(shù)能夠幫忙減輕這些損害,然而它的高峰均功率比(PAPR)限制了系統(tǒng)的性能。
　　無(wú)線光纖接入網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)無(wú)線前端和光纖主干的混合網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)被歸類為下一代通信系統(tǒng)的適合網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線光纖網(wǎng)絡(luò)的一般結(jié)構(gòu)是具有一個(gè)CO,和光纖作為傳輸鏈

3、路,RN通過(guò)鏈接基站達(dá)到CO,最終達(dá)到一個(gè)基站。將無(wú)線信號(hào)通過(guò)光纖傳輸有三種方法:射頻光纖傳輸技術(shù)IF過(guò)光纖,基頻光纖傳輸技術(shù)。射頻光纖傳輸技術(shù)直接傳輸無(wú)線信號(hào),因此在基站中不要轉(zhuǎn)換頻率。IF過(guò)光纖在光傳輸至基站之前,在CO中將無(wú)線信號(hào)頻率降低成IF信號(hào),達(dá)到基站后再提高信號(hào)頻率?；l光纖傳輸技術(shù)使無(wú)線信號(hào)從CO到基站,以超低頻率基帶信號(hào)在光纖中傳輸,并在基站中將信息頻率升至毫米波頻率。
　　本文工作主要集中在射頻光纖傳輸(RoF

4、)。RoF技術(shù)有幾個(gè)優(yōu)勢(shì),如更大的帶寬,較少的能源消耗,抗電磁干擾的能力,低衰減,容易安裝和維護(hù),低成本和穩(wěn)定性,然而,在無(wú)線和光信道中,它具有一些損耗。在無(wú)線信道中,信號(hào)由于頻率選擇會(huì)受到振幅衰減和ISI。這樣將導(dǎo)致高誤碼率和較低的系統(tǒng)性能。由于光調(diào)制器的非線性特征,無(wú)線信號(hào)的弱調(diào)制將導(dǎo)致低調(diào)制效率。信號(hào)同樣遭受光纖CD的影響,限制了整個(gè)的傳輸距離。一種有效減少這些損耗的解決方法是使用多載波擴(kuò)頻系統(tǒng),如OFDM。OFDM調(diào)制技術(shù)的必要

5、性在于,調(diào)制信號(hào)彼此之間是正交直線,因此可以消除ICI,ISI和光纖的非線性。
　　正交頻分復(fù)用(OFDM)是多載波擴(kuò)頻傳輸技術(shù)的一種特殊情況,它在傳輸之前將大信號(hào)分成一些小信號(hào)。與其它多載波跳變調(diào)制技術(shù)相比,它的唯一性在于它的信號(hào)彼此之間是數(shù)學(xué)上的正交直線。OFDM被認(rèn)為是未來(lái)寬帶無(wú)線通信的調(diào)制技術(shù),因?yàn)樗苡行幚矶鄰窖訒r(shí)傳播,并能針對(duì)頻率選擇性衰減和窄頻帶干擾提供較強(qiáng)的健壯性。在光通信中,證明了OFDM是針對(duì)如CD和PMD色

6、散的一種有效方法。由于這個(gè)原因,OFDM已經(jīng)并入了無(wú)線通信系統(tǒng)。它的基本原理是將高速數(shù)據(jù)流分成一些低速數(shù)據(jù)流。然后通過(guò)一些成為SCs的頻段來(lái)調(diào)制這些低速數(shù)據(jù)流,在接收端將SCs收到的數(shù)據(jù)合并。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)技術(shù),需要減少SCs之間的聲道串?dāng)_。因此,這些SCs彼此之間是正交的,意味著在一個(gè)碼周期每個(gè)SC有一個(gè)整數(shù)的周期數(shù)。所以,在SCs之間沒有沖突,允許它們?cè)诶碚撋媳M可能處于近距離的隔開。
　　OFDM-RoF通信系統(tǒng)具有高速度,大容

7、量,高頻譜效率,簡(jiǎn)化基站的特點(diǎn)。遺憾的是,OFDM-RoF具有一些缺點(diǎn),如高峰均功率比,對(duì)相位噪聲敏感以及頻率偏移限制了光纖的輸入功率,因此導(dǎo)致了最大傳輸距離的限制。高峰均功率比會(huì)導(dǎo)致OFDM-RoF系統(tǒng)中電氣設(shè)備,光調(diào)制器,光纖非線性效果的失真。為了擴(kuò)大OFDM-RoF系統(tǒng)的傳輸距離,提高信號(hào)質(zhì)量和系統(tǒng)性能,需要降低OFDM的峰均功率比。
　　本文通過(guò)參考DDO-OFDM系統(tǒng)中減少峰均功率比的方法,為了提高傳輸距離和信號(hào)質(zhì)量,使

8、用CT編碼技術(shù)來(lái)降低峰均功率比。我們使用OptiSystem作為仿真工具,使用其設(shè)計(jì)光通信系統(tǒng)。用它測(cè)試和優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)廣譜物理層的任何類型的光鏈路,并且它不需要依賴其它的仿真工具。它是基于光纖通信系統(tǒng)物理層中真實(shí)模型,并且具有綜合的圖形用戶界面用于控制光學(xué)組件布局和網(wǎng)表組件模型。OptiSystem主被動(dòng)元件的擴(kuò)充程序庫(kù)包括現(xiàn)實(shí)的波長(zhǎng)相關(guān)參數(shù)。它用于研究科學(xué)家,光通信工程師,系統(tǒng)集成商,學(xué)生和很多其它用戶的需求。在我們提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,使

9、用MATLAB編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)OFDM的發(fā)送端和接收端。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括一個(gè)LD,一個(gè)MZM,和CO中的LO?；居幸粋€(gè)PD,一個(gè)混頻器和一個(gè)LO。在仿真中,發(fā)送端的偽隨機(jī)位序列生成器生成了10Gbits/s數(shù)據(jù)信號(hào)。在S/P轉(zhuǎn)化器中將輸入信號(hào)數(shù)據(jù)由串變成并,并分成塊。使用正交相移編碼(QPSK)映射這些標(biāo)志塊。應(yīng)用快速傅里葉逆變換(IFFT)來(lái)產(chǎn)生OFDM標(biāo)志的時(shí)域樣本。增加CP和CT編碼技術(shù),信號(hào)被轉(zhuǎn)換回并行數(shù)據(jù)流。DAC生成模擬的OFDM基

10、帶信號(hào),并在CO中將其調(diào)制成雙重帶MZM。
　　仿真中使用副載波的數(shù)目是256,其中192個(gè)用于數(shù)據(jù)傳輸,8個(gè)用于向?qū)?1/8用于CP,56個(gè)設(shè)置為空。連續(xù)波激光器的頻率是193.1THz,功率為0dBm,生成一個(gè)1550nm的連續(xù)波長(zhǎng)。LO頻率為60GHz,相位為90°。MZM生成光學(xué)基帶OFDM信號(hào),調(diào)制成一個(gè)50KM標(biāo)準(zhǔn)的SMF。在基站中,PINPD接受光學(xué)基帶OFDM信號(hào),并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。LO的頻率設(shè)置成60GHz,相

11、位為90°。信號(hào)通過(guò)一個(gè)混頻器傳送到OFDM接收端。接收端使用MATLAB編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。接收端的ADC將收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),執(zhí)行與發(fā)送端相反的過(guò)程來(lái)獲得原始信號(hào)。
　　為了評(píng)估CT編碼對(duì)峰均功率比的影響,我們繪制了針對(duì)峰均功率比的互補(bǔ)累積分布函數(shù)圖。10-3的互補(bǔ)累積分布函數(shù)結(jié)果顯示峰均功率比減少了3dB。使用光譜分析儀用于分析信號(hào)沿著光鏈路傳輸。光譜分析儀被放置在沿著光纖鏈路的不同位置上,在連續(xù)波激光器之后,MZM,在SM

12、F后25km放置第一個(gè)EDFA,SMF后50km放置第二個(gè)EDFA。結(jié)果顯示,盡管在光纖鏈路中存在損耗和噪音,我們?nèi)匀荒軓墓鈾z器中獲得很強(qiáng)的信號(hào)。電氣星座觀察儀用于評(píng)估發(fā)送和接受的信號(hào)質(zhì)量,結(jié)果顯示CT編碼實(shí)現(xiàn)的信號(hào)與沒有使用CT編碼技術(shù)的信號(hào)相比,存在星座邊界。
　　本系統(tǒng)需要能夠支持在任何時(shí)間任何地點(diǎn),持續(xù)增加高數(shù)據(jù)速度的設(shè)備。所面對(duì)的挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)能夠支持高速傳輸數(shù)據(jù)的通信系統(tǒng)。解決方法是探索其它類型的OFDM傳輸技術(shù)。我們建議