高频谱利用率OFDM-RoF系统研究

• 作 者: 张凯明
• 出 处: 华侨大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 光载无线通信 毫米波 正交频分复用 离散傅里叶变换扩频 峰值平均功率比

传统移动数据通信需求的爆炸式增长和新兴物联网业务的迅猛发展,使得人们对无线网络的传输速率要求也日益增高,进而加快了人们对无线通信的研究步伐。光载无线通信(Radio over Fiber,RoF)将无线接入与光纤通信结合,兼具了灵活性与大容量、低损耗等特点,可以满足人们对传输速率的需求。正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)以其频谱利用率高,抗干扰能力强等特点成为了研究热点。由OFDM技术与RoF技术结合而成的OFDM-RoF系统成为未来无线通信的潜力技术之一。然而OFDM-RoF系统的峰值平均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)较高,PAPR过高易导致系统产生非线性失真,在实际应用中造成直接的影响。针对降低OFDM-RoF系统的非线性失真,本文利用模拟仿真实验,通过对发送端产生的OFDM信号运用DFT扩频算法处理来降低PAPR进行了研究,主要内容及成果如下:(1)详细介绍了RoF技术与OFDM技术的基本原理,针对关键技术做了理论分析,总结了两种技术的特点;阐述了三种生成毫米波的方法,并且根据外部调制技术,通过光通信专业仿真软件VPI设计了一个OFDM-RoF系统并利用其生成了60GHz光毫米波和20GHz光毫米波。同时通过理论和模拟实验分析了较高PAPR的OFDM信号对OFDM-RoF系统非线性失真的影响。(2)分析研究了五种降低OFDM信号PAPR的方法:限幅滤波法、μ律压扩法、选择性映射法、部分传输序列法和DFT扩频算法。通过系统模拟的实验,验证了这五种方法对降低OFDM信号PAPR的效果,并分别分析了这些方法的优缺点。最后选择无失真类方法进行计算复杂度比较,通过比较得出,DFT扩频算法相比于另外两种方法,计算量更低,且能有效降低OFDM信号的PAPR,为下文进行系统验证提供了算法依据。(3)通过仿真实验对比,选择出集中式映射DFT扩频方式。然后针对第三章设计的OFDM-RoF通信系统,进行了模拟仿真实验。通过该系统,对集中式映射DFT扩频降低PAPR的效果进行实验验证。实验结果表明:利用DFT扩频算法,可以有效地降低OFDM信号的PAPR,并且明显地改善了OFDM-RoF系统的非线性失真,增加了OFDM-RoF通信系统的传输距离,提高了系统接收机的灵敏度。