无线光通信中多载波调制.ppt

FSO-OFDM系统关键技术研究 大气激光通信面临的挑战 FSO-OFDM系统发展史 近几年国内对光正交频分复用技术的应用研究主要集中在两方面 期间有几家著名高校和研究机构对其关键技术展开了研究： FSO-OFDM的优势 FSO-OFDM系统中的关键技术 1 、FSO-OFDM的模型 2、FSO-OFDM系统的频域编码 3、FSO-OFDM系统时域FH序列同步算法 载波同步：接收端的振荡频率要与发送载波同频同相 符号同步：IFFT和FFT起止时刻一致 样值同步：接收端和发送端的抽样频率一致 载波频率偏差对OFDM系统性能的影响 符号定时偏差对OFDM系统性能的影响 SchmidlCox与Minn算法 基于FH序列的符号同步算法 FSO-OFDM系统频率同步算法的研究 基于循环前缀的最大似然(ML)同步算法 4、降低PAPR的方法 基于Golay 互补序列和Reed-Muller码的编码算法 编码原理 仿真实验 5. 大气散射效应对FSO-OFDM信号的影响 5.2 雨、雾、沙尘粒子对激光信号的衰减 5.3 不同天气条件下FSO-OFDM系统性能 5.4 数据分析 6. FSO-OFDM系统导频辅助信道估计 STEP1 导频结构 导频结构分为块状导频、梳状导频和离散导频 STEP2 导频位置信道响应 B、基于MMSE准则的维纳滤波的信道估计 C、基于MMSE准则的奇异值分解(SVD)估计算法 STEP3 内插算法 A、基于LS准则的估计算法 LS的代价函数： 插入导频： 导频序列： 接收信号： 线性插值 频域方向 时域方向 根据相邻两个导频子载波上的频域响应，依据数据子载波与导频子载波的位置关系插值出位于这两个导频子载波之间的数据子载波的频域响应 速率受限 大气信道干扰 将OFDM技术应用于FSO中势必会突破制约光通信发展的瓶颈， 提高光通信的信息传输速率和可靠性。 成本低、组网灵活、安装方便、无需频率许可等 国外已有很多学者开展了对FSO-OFDM系统的研究，并已取得一些成绩。 Yi Sun建立了一种基于判决反馈的OFDM系统模型； Roy You研究了降低FSO-OFDM峰值平均功率比的技术 2001 2003 omoaki Ohtsuki介绍了无线激光通信系统中多载波调制的基本原理和特性。 张煦发表了一篇题为多载波调制在通信系统的应用的文章 2005 Peter Horvath等人研究了MZM调制器的非线性效应对OFDM信号的影响 2006 W.Shieh 等人提出了基于相干检测的OFDM系统（CO-OFDM） 2007 Ivan B.Djordjevic等人提出了一种适合于光通信的LDPC-Coded-OFDM IM/DD系统 2008 Neda Cvijetic首次在室内模拟了通信速率为10Gb/s，传输距离为2.5km的FSO通信实验 指出OFDM将会成为下一代FSO系统最有效的方案。 应用于光骨干网上以实现高速路、长距离、无色散补偿的数据传输 应用于光接入网，以实现系统的低成本升级 复旦大学和北京邮电大学采用MSK(最小频移键控)编码的调制方案，实现了2.5Gbit/s、25Km的OFDM-MSK下行信号的传输； 清华大学提出基于光采样的光正交频分复用技术，实现了50Gbit/s光正交频分复用信号正在标准单模光纤中传输20km； 天津理工大学和电子科技大学对光正交频分复用系统的同步算法展开了系统研究，提出了适合于光纤信道的各种同步算法 ； 武汉光电国家实验室对如何降低光正交频分复用系统峰值平均功率比进行了研究，提出了通过调整子载波初始相位来抑制峰值平均功率比的算法，该算法使系统入射光功率显著增加且增加了传输距离； 系统稳定性高； 容易加载前向纠错编码； 频谱利用率很高； 可以同时为多个用户提供语音、数据和图像等多种业务； 抗多径干扰与频率选择性衰落能力强。 关键技术 信源信道编码 同步技术 峰均比控制 信道估计 系统建模 1.1、 FSO-OFDM的基带模型 图 FSO-OFDM基带模型结构图 其中： 图 FSO-OFDM偏振调制原理图 图 FSO-OFDM偏振解调原理图 图 频带FSO-OFDM结构图 1.2、 FSO-OFDM的频带模型 图 频域编码后效果图 图 原FSO-OFDM基带模型 图 频域编码后FSO-OFDM基带模型 图4.1 FSO-OFDM系统同步结构图 图 频偏对OFDM系统影响效应 图 频偏引起的信噪比损失 图 定时同步与循环前缀关系示意图 图 定时偏差引起的信噪比损失 图 Schmidl Cox算法和 Minn算法定时尺度曲线比较图 NO.1 对称FH序列符号定时算法 图 定时尺度曲线