光通信和可見光通信中OFDM及相關(guān)實驗研究.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)每年增長約60％，10-30年后將增長3~5個數(shù)量級，現(xiàn)有光通信技術(shù)難以為繼，迫切需要引入新技術(shù)。正交頻分復(fù)用（orthogonal frequency division multiplexing, OFDM）具有頻譜利用率高、抗多徑干擾和噪聲能力強、算法復(fù)雜度低等優(yōu)點，是目前國際上廣泛關(guān)注的熱點和焦點技術(shù)。針對 OFDM在光通信和可見光通信中的特殊地位，本文研究了100-Gb/s城域網(wǎng)中短距離光纖傳輸系統(tǒng)中直檢 OFDM的解

2、決方案，以及低速可見光通信定位、高速可見光通信中MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)-OFDM和WT(Wavelet Transform)-OFDM實現(xiàn)方案。主要創(chuàng)新點如下：
　　（1）針對相干檢測技術(shù)應(yīng)用于中短距離光纖通信中所出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本過高問題，以及接收端靈敏度與色散容限難協(xié)調(diào)等問題，本文提出一種100-Gb/s雙正交載波輔助的雙波段DDO(Direct Detection Opti

3、cal)-OFDM系統(tǒng)解決方案，利用2個40GHz帶寬Si-PD實現(xiàn)了凈傳輸速率達到101-Gb/s、標準單模光纖傳輸320-km的系統(tǒng)。對比相干檢測系統(tǒng)，本文在接收端的PD使用數(shù)從8個減小到2個，正交的輔助載波可大大降低色散影響。
　?。?）針對可見光通信系統(tǒng)中白光LED光強輻射分布不均勻和調(diào)制帶寬受限、以及LED與PD驅(qū)動電路中非線性影響大等問題，本文基于朗伯特征模型對LED信道直流增益分布進行仿真?；赩-I曲線和P-I曲線

4、對LED調(diào)制特性進行理論研究。在理論分析的基礎(chǔ)上合理的配置硬件參數(shù)，克服了LED電流驅(qū)動和PD TIA驅(qū)動非線性影響，通過模擬均衡電路的設(shè)計將系統(tǒng)可用調(diào)制帶寬從3MHz提高到41MHz。（3）針對傳統(tǒng)的室內(nèi)定位方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜、定位精度差，以及基于RSS的三角可見光定位計算復(fù)雜度高、約束條件多等問題，本文與同事合作提出一種基于信號相關(guān)技術(shù)的RSS可見光定位系統(tǒng)，利用信號相關(guān)理論巧妙地將直接求接收信號強度轉(zhuǎn)變成計算接收信號相關(guān)峰值，通過對OO

5、K調(diào)制的3路正交PN序列做相關(guān)運算消除噪聲信號，有效提高了可見光定位的靈敏度。實驗證明：該系統(tǒng)在室內(nèi)2米傳輸距離內(nèi)低照度條件下，對33個定位點進行測量的平均定位誤差為6cm，并且證明定位精度不受LED發(fā)光強度不一致的影響。
　?。?）針對室內(nèi)高速可見光通信帶寬主要受限于LED較低的調(diào)制帶寬等問題，本文提出一種基于非成像 MIMO-OFDM技術(shù)的可見光通信系統(tǒng)，并在該系統(tǒng)中設(shè)計了基于FIR濾波器的數(shù)字預(yù)均衡模塊改善系統(tǒng)調(diào)制帶寬。通過

6、“白光LED非成像2×2 MIMO-OFDM”、“低成本的P-LED和Si-PD”和“相比成像系統(tǒng)更簡單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”實現(xiàn)了500-Mb/s傳輸2米的可見光通信紀錄。
　　（5）針對傳統(tǒng) FT-OFDM用于可見光通信系統(tǒng)時存在非線性損傷大和帶寬利用率低等問題，本文首次提出可應(yīng)用于可見光通信系統(tǒng)的基于小波變換的OFDM編碼方法，利用離散小波變換產(chǎn)生正交子載波，將小波的分解和重構(gòu)應(yīng)用于 OFDM系統(tǒng)的編解碼模塊。通過數(shù)值仿真證明WT相比