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自适应调制STBC-OCT预编码在MIMO-OFDM VLC系统中的研究

红外与激光工程 2022年第6期51卷 428-435页

作者：张娜柯熙政袁训锋李丽君商洛学院电子信息与电气工程学院河南商洛726000 西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048

为改善多入多出正交频分复用(MIMO-OFDM)的可见光通信(VLC)系统的性能,提出将自适应调制、空时分组码(STBC)及正交循环矩阵变换(OCT)相结合应用于该系统中,设计并建立了一个2×2 MIMO-OFDM系统,来评估所提出的自适应调制STBC-OCT预编码... 详细信息

为改善多入多出正交频分复用(MIMO-OFDM)的可见光通信(VLC)系统的性能,提出将自适应调制、空时分组码(STBC)及正交循环矩阵变换(OCT)相结合应用于该系统中,设计并建立了一个2×2 MIMO-OFDM系统,来评估所提出的自适应调制STBC-OCT预编码方案的性能。在不同的调制方式、不同的编码方案下研究其误码率(BER)性能、峰均功率比(PAPR)性能、不同的直流偏置(DC)与驱动电压峰值(V-(PP))下的BER性能。结果表明:与其它预编码方法相比,采用自适应调制STBC-OCT预编码方案能获得相对均衡且高的信噪比(SNR)值及更低的PAPR。当传输距离为0.5 m,DC为2.7 V、V-(PP)为2.7~2.8 V时所提方案能获得最佳的BER性能,并始终低于前向纠错(preFEC)门限7%的阈值3.8×10^(-3).该方案能够有效地克服MIMO-OFDM VLC系统带宽限制的问题并提供最佳的可靠性。

关键词：可见光通信多入多出-正交频分复用空时分组码正交循环矩阵变换自适应调制

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DCO-OFDM系统中低复杂度定时同步算法与性能优化研究

DCO-OFDM系统中低复杂度定时同步算法与性能优化研究

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作者：刘翠微湖南师范大学

学位级别：硕士

正交频分复用(OFDM)技术可以有效的解决无线环境中的多径效应引入的频率选择性衰落问题并且具有高效的频谱利用率等优点,已被广泛应用于传统通信系统中。随着互联网技术的不断发展,使得短距离通信系统(如接入网与数据中心)的数据传输速... 详细信息

正交频分复用(OFDM)技术可以有效的解决无线环境中的多径效应引入的频率选择性衰落问题并且具有高效的频谱利用率等优点,已被广泛应用于传统通信系统中。随着互联网技术的不断发展,使得短距离通信系统(如接入网与数据中心)的数据传输速率急剧增加。采用传统二进制通断调制方式,由于其频谱利用率低以及色散抵抗能力差,往往需要采用波分复用技术与复杂的色散补偿方法才能增加系统的传输容量,且单波长的传输速率并未得到提升。光OFDM技术可以有效抵抗光纤色散且具有高频谱效率等优势,已被视为未来实现高速光通信系统的关键技术之一。本论文针对直接检测的直流偏置光OFDM(DCO-OFDM)系统,使用数值仿真与实验方法对关键数字信号处理(DSP)算法与传输性能优化算法进行了研究,主要研究内容有:1.针对不同点数FFT的DCO-OFDM系统,采用数值仿真结合实验的方法研究了基于训练序列的低复杂度定时同步算法。基于训练序列的互相关性与最大值搜索方法的定时同步方法可以获得准确的定时同步,但实现过程中需要使用大量的乘法运算,复杂度非常高。基于训练序列符号位仍然具有很好的互相关性,结合门限判决的方法,在很大程度上降低了定时同步算法的实现复杂度。数值仿真结果表明,基于大点数FFT的训练序列可以很好地抵抗噪声与采样相位偏差的影响,具有更好的同步性能。2.研究了基于最小二乘法(LS)结合符号内频域平均(ISFA)技术的信道估计算法,确定了在不同接收光功率下最佳的ISFA抽头数。基于LS信道估计方法实现简单,但信道估计准确度容易受到系统噪声的影响,结合ISFA技术选择最佳ISFA抽头数可以抑制噪声的干扰提供准确的信道估计。实验研究结果表明,随着接收光功率不断降低,ISFA的最佳抽头数逐渐增加,且基于大点数FFT的DCO-OFDM系统具有更好的误差矢量幅度(EVM)性能。3.采用一种正交循环矩阵变换(OCT)预编码结合数字限幅算法优化DCO-OFDM系统性能,并进行了实验验证。光/电器件不平坦的频率响应导致OFDM信号在不同子载波上信噪比(SNR)差异较大,SNR较低的数据子载波上的BER较高,影响系统的整体性能。OCT预编码技术可以有效平均各子载波上的SNR,从而改善系统的BER性能,但OCT预编码后的信号具有较高的峰值平均功率比(PAPR),为抑制信号PAPR采用了简单的数字限幅方法。实验结果表明该联合算法可以进一步改善系统的BER性能。

关键词：正交频分复用定时同步信道估计正交循环矩阵变换

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光纤NHS-OFDM传输系统中采样时钟偏差补偿算法研究

光纤NHS-OFDM传输系统中采样时钟偏差补偿算法研究

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作者：席东生湖南师范大学

学位级别：硕士

随着物联网(IOT)和第五代(5G)移动网络等网络信息技术的飞速发展,人们对信息传输速率的要求也越来越高。为了满足人们对接入网络日益增长的带宽需求,正交频分复用(OFDM)技术由于频谱效率高、抗多径衰落能力强、以及对光纤色散的巨大抵... 详细信息

随着物联网(IOT)和第五代(5G)移动网络等网络信息技术的飞速发展,人们对信息传输速率的要求也越来越高。为了满足人们对接入网络日益增长的带宽需求,正交频分复用(OFDM)技术由于频谱效率高、抗多径衰落能力强、以及对光纤色散的巨大抵抗力等优点,被认为是实现下一代无源光网络(PON)最具有前景的关键技术之一。OFDM作为一种特殊的多载波调制技术,目前已广泛用于传统有线和无线通信系统中。然而,基于OFDM技术的PON系统存在诸多问题,如异步直接检测光OFDM传输系统中发射机中的数模转换器和接收机中的模数转换器之间存在采样时钟频率偏差(SFO)。非埃尔米特对称OFDM(NHS-OFDM)比埃尔米特对称OFDM(HS-OFDM)能够充分利用快速傅里叶变换(FFT)算法。在保持相同带宽粒度的情况下,NHS-OFDM的硬件实现复杂度较低。因此,NHS-OFDM技术更适合应用于对成本敏感的PON系统中。然而,与HS-OFDM系统类似,光纤NHS-OFDM的传输系统对SFO同样非常敏感,严重影响接收机性能。本文将针对NHS-OFDM系统,研究基于数字信号处理方法的高效SFO补偿算法。本文具体研究内容及成果如下:一、在NHS-OFDM系统中,研究了基于符号间差分检测(ISDD)结合残留相位补偿(RPC)算法的SFO补偿方案。在此基础上,还提出了一种增强型的残留相位估计算法,以提供更准确的残留相位估计。通过数值仿真和离线实验,研究了基于ISDD的SFO补偿的误码率(BER)性能。实验结果表明,ISDD结合RPC算法能很好地补偿SFO引入的相位旋转。而且,使用ISDD结合增强型的残留相位补偿(ERPC)算法,可以进一步改善BER性能。在HS/NHS-OFDM系统中,也可以观察到类似的BER性能。此外,与没有SFO的情况相比,使用ISDD结合ERPC算法可以补偿高达200ppm的SFO,而且BER性能损伤可以忽略不计。二、在NHS-OFDM系统中,研究了基于预编码和数字插值(DI)技术的SFO补偿方案。我们通过实验证明了四阶DI算法在强度调制与直接检测NHS-OFDM系统中可以有效补偿SFO。此外,还使用正交循环矩阵变换(OCT)预编码,可进一步改善BER的性能。实验结果表明,与没有SFO的情况相比,使用四阶DI算法可以很好地补偿高达200ppm的SFO,而不会产生功率代价。此外,通过20公里标准单模光纤传输之后,在1?10的BER下,通过使用OCT预编码可以改善NHS-OFDM系统中接收机灵敏度2d B以上。

关键词：正交频分复用采样时钟频率偏差符号间差分检测正交循环矩阵变换数字插值

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