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1、13711103理團関IAICHO采身IAICHOOFDM与光OFDM的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术20世纪五六十年代MCM技术的来源要追溯到20世纪50年代和60年代 早期z涉及军事上的高频无线链路20世纪60年代中期Chang RW提出使用并行数据传输和频率复用技术。20世纪60年代末1967年z BRSaltzberg对Chang提出的方法进行了性能分析由于在早鶴諾題鬻豔船*躋雖111得非吊20世纪70年代S.B. Weinstein和PM.Ebert提出了一个完整的OFDM系统,包括用DFT产生信号以及在多径信道中加入空的保护间隔，不再使用子载波振荡器组和 相
2、干解调器，简化了系统的结构，使OFDM技术更趋于实用化20世纪80年代 1980S/OFDM被用于硏究高速调制解调、数字移动通信和高密度记录。 1980年引入了循环前缀(Cyclic Prefix, CP )的概念，克服信道间干扰 (Inter-Channel Interference, ICI)和ISI的影响. 1985年z Cim泊iffiOFDM的概念引入蜂窝移动通信系统，为无线OFDM 系统的发展奠定了基础 1987年，Lassalle和Alard将OFDM用于Broadcasting离散傅立叶变换和循环前缀的引入，是OFDM技术发展史上的两个重要的里程碑20世纪90年代初 1990年
3、 z Cioffi等人提出OFDM(DMT) For digital subcriber loops-OFDM技术的研究深入到无线调频信道上的宽带数据传输-由于高速数字信号处理等技术的快速发展和成熟,OFDM得到应用到实际20世纪90年代末1999年12月,包括Ericsson, Nokia和WiLAN在内的七家公司发起了国际OFDM论坛致力于策划一个基于OFDM技术的全球性统一标准OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术21世纪初2000年口月，OFDM论坛的固定无线接入工作组提议采用OFDM技术作为IEEE802.16.3城域网的物理层标准2001
4、年，OFDM For Optical Wireless2002年4月在北京召开了由中国通信协'会举办的第U!届国际正交频分复用论坛年会 (OFDM Forum 2002)2005年,OFDM For Optical Fiber Communication2007年，NEC提出OFDM-PON的概念OFDM基本原理OFDM优点与不足OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术A. FFT和 IFFT我们用大写字母表示频域或离散频域,小
5、写字母表示时域, 粗体表示向量。IF FT的输入信号OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术X N-IFFT的输出信号X 二OFDM与光OFDM的演进及关键技术OFDM与光OFDM的演进及关键技术交织IFFT加入循环前嬢OFDM与光OFDM的演进及关键技术OFDM与光OFDM的演进及关键技术亠Xk它们满足如下变换,即D FT变换OFDM与光OFDM的演进及关键技术OFDM与光OFDM的演进及关键技术271 tn= jk泮N0 < m < N -1k 二0Q<
6、k < N -1OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术Ym解码解交织OFDM与光O FD M的演进及关键技术在接收端,FFT对接收到的每个符号的数据进行与发送端相反 的变换,得m = 00 < m < N -1OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术其中,AWGN信道下时歹中=兀冲+加OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术于是1 N_ 一斗m = 0OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术 N_2龙加7 N m =
7、 00<k < N -1OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术从而,解调出的信号表示为OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术Xk 亠 XkHk+叫Hk£ssxo) 一 NX :o)Ho) OK Hsx只即建乏CHO3WOFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术信号的保护间隔由循环前缀填充OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术c.色散环境中的OFDM循环前缀(CP) , PAPR考虑接收到的信号是从两个路径到达的
8、,于是有y C）二 giM + 冇）+ ）x(+J/-th OFDM symbol HhOFDM symbol| CPOFDM SymbolCPOFDM Symbol|Cyclic PrefixCyclic Prefixx(F)|I CP/-th OFDM symbol(/+"th OFDM symbolOFDM SymbolCPOFDM SymbolOFDM与光O FD M的演进及关键技术Cyclic PrefixCyclic PrefixReceiver FFT window for /-th symbolReceiver FFT window for /+1-th symbol
9、 儿(i+l)儿(i+l)畑(i+l)Time只要接收端的时间窗口的起始位置与第一次到达信号的主o F D M 起始位置一致，并且如果延迟扩展（厂2 -厂）不比循环前缀CP的 长度长，都会是信号无ISI。在第i个时间窗口内接收到的信号只取决于第i个被传送的信号演进及关键技术添加循环前缀(CP)的优缺点消除接收信号的ISI(InterSymboI Interferenee )消除接收信号的IC(In terCarrier Interfere nee)是OFDM系统中实现简单 均衡的关键。使系统引入一些冗余减少整体的数据速率OFDM与光O FD M的演进及关键技术illig洪ig*醫+MUP9Hd
10、vdsw出唾OFDM与光O FD M的演进及关键技术E编码交织和映射16QAM询制后星座图L nL4k 7rFr Lk aL .JJr7 Fr JL4LJLTJ力F7FJbu.4LJJ 117Frr由于如果信道是频率选择性衰落信道,并行数据流将会经历深 度衰落,所以，任何OFDM系统都会使用一定形式的编码纠错 方法。OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术F发送端和接收端的前端上面Channel加入 循环 前缀Sill 1718串/并 转换(0M厂(x)Ysin(2;r£r + 0(r)A.OFDM的主要优点wsf S8去嘗3醫«g豐
11、wtess SWCHO1®灵期Muffi. xnro in频率偏移和相位噪声会使0 F D M系统子载波之间的正勺 破坏,从而导致子信道间的(ICI)oF性遭到较高的峰值平均功率比,对发射机内放大器的线性性能提出很 高的要求,如果放大器的动态范围不能满足信号的变化幅度, 就会为信号带来畸变存在较高的峰值平均功率比OFDM与光OFDM的演进及关键技术兽 SilAKHO 杀围圃伞聲I/MCHO采嘗具関IAICHO采翳 UIAICHO 采*畀齧谨収S（宴硏IAICHO采弓IAICHOOFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光OFDM的演进及关键技术OFDM与光OFDM的演进及关键
12、技术Transmission Capacity (bps)IP100TWDMCohere ntlulti-Level (sz) 0FDM1000C k;273C：PSK N10T100GR&DWDM 128ChOpticalAmplifier176ChF32ChxlO(r10G1G100MTDMDFB Single ModeOFiberaser10M-O3ChF-100M F-32MIM1197516Chx2.5G(Cuirent World Record)25.6 Tb/s(3.2 bits/Hz)AWC<J150M2Ch x 6.3MOML F-1.6GBusiness198
13、5199520052015YearOFDM与光O FD M的演进及关键技术宽带通信光纤网络通信主干网3U超高速大容量距离OFDM与光O FD M的演进及关键技术光通信多波WDMGPON接入网多址技术EPON光OFDM技术的应用方向，一是超长距离的光纤通信干线” 一 是超大容量的光接入网A采用强度调制的光OFDM系统采用强度调制的光OFDM广泛应用在光无线传输系统之中 已经提出两种单极性OFDM信号格式: 直流偏置的光OFDM信号(DCO9FDM)非对称限幅OFDM信号(ACO-OFDM)B. 采用线性光场调制的光OFDM系统直接检测光OFDM系统(DD-OOFDM)相干光OFDM系统(CO-O
14、FDM)OFDM与光O FD M的演进及关键技术直接检测光OFDM系统(DD-OOFDM).接收机相对简单降佛页谱效率需要更多的传输光功率C. MIMO-OFDM光通信系统在光纤传输系统中,人们更关注MIMO技术在多模光纤传输中的 潜力。 MIMO技术在单模光纤传输系统中的一项成功应用是与偏振复用结 合,从而使系统容量加倍。Typical OFDM SystemBipolarInformation Carried on Electrical FieldLocal Oscillator at receiverCoherent ReceptionTypical Optical SystemUnip
15、olarInformation Carried on Optical Inten sityNo Local Oscillator (laser) at receiverDirect Detection兽 SilAKHO 杀围圃伞聲I/MCHO采童&収嘗鼎関IAICHO杀OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术本振激光器激光器OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD M的演进及关键技术兽 SilAKHO 杀围圃伞聲I/MCHO采OFDM与光O FD M的演进及关键技术OFDM与光O FD
16、M的演进及关键技术相干光OFDM系统(CO-OFDM)的基本框图相干光OFDM系统(CO-OFDM)优点L_频谱效率高提高了接收机的灵敏度对相位噪声更加敏感更加适合超长距离传输缺点L”引入了频偏估计等问题兽 SilAKHO 杀围圃伞聲I/MCHO采嘗具関IAICHO采光应用中0 F D M的一些基本的优缺点在长距离单模光纤中,较高的PAPR引起非线性效应 频偏敏感I/Q不平衡在0 F D M实现中的困难和代价数字部分的DSPADC 和 DAC发送和接收前端的光器件OFDM与光OFDM的演进及关键技术OFDIVg光OFDM的演进及关键技术色散 模间色散、偏振模色散(PMD)以及色散射非线性受激布
17、里渊散射(SBS)和受激 拉曼散射(SRS) 直调激光器(LD )和锯酸锂MZM、RSOA等光调 制器的非线性调制特性色散及非线性光域改善器件,相对昂贵 架构优化”探索中 电域离线信号处理实时信号处理卑竇阴NO古lAKHO采rafflNOd-IAIQdOafgNOd-|/iadO齧兴収率鹫関IAICHO杀弓IAICHCOFDM与光O FD M的演进及关键技术信道估计髦多电平调制(PARPfl发射端预补偿、预失真 粤信道估计同步技术&sNOd-iAiajoa«rafflNOd-iAiadoafgNOd-|/iadO齧兴収率鹫関IAICHO杀弓IAICHCChallenge 1:
18、自适应实时光OFDM发送接收机的设计与性能Challenge 2:发送接收机花费的进一步减少Challenge3:光OFDM PON系统的不断增加的光能预算Challenged光OFDM系统的同步Technique 1:没有DSP的同步时钟Technique2:使用低能量直流偏置的同步时钟Technique3:带有STO和SCO部分的异步时钟Challenge5:带有自适应DBA的光OFDM多址接入(OOFDMA)PONOFDM与光O FD M的演进及关键技术参考文献1. OFDM for Optical Communications2- OFDM系统关键技术研究3. Coded OFDM:
19、an overview4. 光正交频分复用_OFDM_光纤通信系统综述5. Cohere nt optical OFDM theory and desig n6. 相干光OFDM系统中的相位估计分析7. Experime ntal Dem on strati ons of Elect r onic Dispersion Compensationfor Long-HaulTransmission Using Direct- Detection Optical OFDM8. Experimental demonstrati on of a novel OFDM-A based lOGbps PON9. 正交频分复用无源光网络关键技术硏究论OFDM-PON与WDM-PON谢谢