60 ghz逆向调制Fiber-Wireless系统有两个有节的DSP算法

文摘

在本文中,我们提出一个反向调制fiber-wireless系统有两个有节的DSP算法。系统中的信号是OFDM调制毫米波(mm-wave) 60 ghz。为了提高传输的系统,离散傅里叶变换(DFT-Spread)技术和传播信道的平均频率响应(H-averaging)技术应用。DFT-Spread技术有助于减少peak-to-average功率比(地表铺面)的OFDM信号,和H-averaging技术有助于优化信道估计。这是第一次,这两种技术在这个反向调制系统一起使用。根据仿真,22 gbit / s 16 qam-ofdm 60 ghz可以生成和传输90公里光纤传输在柔软的决定前向纠错(SD-FEC)阈值3.8× 。结果表明,两种有节的DSP算法可以明显提高逆向调制系统传输性能。

1。介绍

近年来,数据流的移动互联网迅速增加。无线和宽带通信信息产业的利益。Radio-over-Fiber(学院)技术,光通信和无线通信的优点,实现超宽频信号无线访问(1- - - - - -4]。由于频谱效率高和抗干扰能力,正交频分复用(OFDM)技术是研究人员集中研究了。人们普遍认为OFDM技术学院信息系统帮助毫米波信号抵抗色散效应在光学链接和多路径衰落无线传输。它也被认为是一个有效的解决方案在未来无线访问(5- - - - - -7]。许多国家已经打开了频谱资源免费约60 ghz,吸引了许多公司和团队进行研究[8- - - - - -10]。解决问题,限制学院信息系统的性能,一种新颖的反向调制系统节能,分散自由,和提出了数据格式兼容的11]。

相反的OFDM调制系统信号传输有越来越多的关注和研究,因为它提出了12,13]。然而,仍有许多问题需要解决。高地表铺面将影响一些mm-wave系统中的放大器等设备。因此,需要减少地表铺面提高传输质量。此外,反向调制的OFDM信号系统将被噪声干扰引起的光学通道和无线通道,因此正确地估计信道估计是至关重要的。当涉及到上述问题,可以考虑数字信号处理。

本文提出了一种OFDM调制mm-wave 60 ghz基于级联反调制系统先进的数字信号处理算法。H-averaging用于系统优化信道估计和DFT-Spread用于减少地表铺面。仿真结果表明,逆向调制系统的性能显著提高了H-averaging技术和DFT-Spread技术的应用。这是第一次,这两个先进的数字信号处理算法在反向调制级联系统。

2。逆向调制系统原理有DSP算法

串联单边带(TSSB)系统深入研究[14,15]的倍频效应在光域。TSSB相比,逆向调制系统可以消除电气混合器的不完美的非线性等特性,带宽限制和转换将会限制系统性能严重损失。此外,反向调制系统节能和色散健壮12]。相反的调制系统是基于一个平行马赫曾德耳调制器(P-MZM)如图所示1。光波是分成两条路径:MZ-a在路径和MZ-b路径。MZ-a由基带数据和其光学频谱如图1(一个)。MZ-b是由电气LO生成光毫米波,及其直流偏压顶部驱动点的转移曲线。图1(b)从MZ-b的光谱信号。然后从两个分支光信号耦合在年底MZ-c P-MZM及其示意图说明光学光谱数据1(c) -1(e)。通过调整偏压MZ-c,两个光信号之间的相位差变化。如图1(e),当相位差为180°,光学直流分量将抑制由于两个光信号之间的干扰。数据是由替代当前组件这意味着调制功率效率将提高相位差时接近180°。因此,调制功率效率可以改变MZ-c和相位差时最大是180°。

OFDM技术的一个主要缺点是调制信号具有很高的地表铺面。当OFDM信号的瞬时功率太大,系统中放大器的增益趋于饱和。非线性失真可能是因为OFDM信号剪。在学院信息系统尤其是反向调制系统中,非线性也存在于纤维传输,所以减少的影响地表铺面设计系统是一个挑战。DFT-Spread技术可以用来降低OFDM信号的地表铺面,这样多载波调制OFDM信号可以显示单载波调制信号的特征(16]。图2显示原理DFT-Spread OFDM信号的生成和复苏。与传统的OFDM信号相比,执行的DFT DFT-Spread方案点和零符号插入IDFT之前。数据扩展到一个新的序列后点零插入和穿过IDFT象征。其他流程是一样的传统OFDM调制。此外,一个IDFT过程执行时OFDM解调信号进行解调。

在反向调制系统中,接收噪声由探测器通过photon-electrical转换极大地影响系统的性能。然而,H-averaging技术可以提高信道估计的准确性通过抑制接收噪声(17]。在OFDM系统中,经常使用训练序列来估计信道的频率响应。H-averaging是一段训练序列的信道响应的th副载波是相邻的第一个副载波和最后一个副载波。通道响应值是平均,计算最优信道响应值th副载波如下。

的和分别代表最大的和最小的副载波数字。当副载波索引超出范围之间的最小和最大副载波数字信道响应的值是0。优化通道响应值可以用来恢复接收到的信号。平均数量的副载波用于计算每个子载波的信道响应称为丝锥大小,影响H-averaging技术的性能。副载波样本的平均数将较大的丝锥大小增加时,哪个更有利于抑制随机噪声。然而,如果数量太大,副载波样本之间的相关性可能被削弱,因此信道估计的准确性可能受到影响。因此,选择最优利用大小需要之间的平衡随机噪声的抑制和副载波之间的相关性。

3所示。仿真结果

在本节中,将设置仿真平台验证系统设计以及调查两有节的DSP算法性能的影响。与关键参数的仿真设置将被描述。从模拟结果将描述和分析。仿真系统图如图3。基带OFDM信号的调制和解调过程执行离线在Matlab软件。这个模拟的数据传输是首先映射到16 qam的格式。每个OFDM符号包括200数据副载波传输数据的信息。56个零副载波插入保护间隔,和32副载波的循环前缀提供减少载波间干扰和码间干扰,所以有288副载波每个符号。然后数字OFDM基带信号变成电信号通过数模转换器(DAC)的系统,和一个低通滤波器(LPF)删除中产和高阶乐队和噪音。193.1太赫兹的中心频率的光波是来自分布反馈(DFB)激光器。光波是10的力量dbm和线宽10 mhz。带宽的8 ghz,电气OFDM基带信号发送到MZM-a, MZM-a在线性工作区域。当地电台频率30 ghz发送到MZM-b驱动直流偏置调制曲线的最高点,而奇数边带抑制。 The optical signal is coupled in the phase MZM-c after coming out of the MZM-a and MZM-b, and the modulation power efficiency is controlled by adjusting the phase deviation in the MZM-c. The output signal is amplified by an optical amplifier before being transmitted into a standard single-mode fiber (SSMF). In all the simulation test examples, the power of the signal before entering the fiber is 0 dBm. An optical amplifier is then used to compensate for the loss of the signal after passing through the optical link. A rectangular optical bandpass filter is used to filter out unwanted sidebands. After filtering, the light signal is then detected by a photo detector (PD). The detected electrical signal goes through a rectangular band pass filter (EBPF) with a center frequency of 60GHz and a bandwidth of 16 GHz. The test examples all use an electrical amplifier (EA) to amplify the power to -14dBm. Then, the generated 60GHz millimeter wave electrical signal and a signal with frequency at 60GHz from local oscillator are downconverted in an electric mixer. A LPF with bandwidth of 8GHz is used to obtain the OFDM baseband signal. The obtained OFDM baseband signal then passes through an analog-to-digital converter (ADC) into the Matlab software for further processing to test the performance of the system.

传统的OFDM信号和DFT-Spread OFDM信号如图所示4。数据4(一)和4 (b)表明DFT-Spread信号更均匀的力量比较传统的OFDM信号的传播。数据4 (c)和4 (d)显示接收的传统OFDM解调星座和DFT-Spread OFDM信号后纤维传输65公里。我们可以看到,收到DFT-Spread信号的星座是收敛的。相比传统的OFDM, DFT DFT-S OFDM方案包含一个操作在信号调制和一个IDFT信号解调。DFT-Spread技术可以使多载波调制的OFDM信号单载波信号的特点,和减轻光纤非线性。DFT-Spread OFDM系统中信号的传输质量明显优于传统的OFDM信号。

图5显示的副载波OFDM的信道频率响应信号。插入训练序列用于信道估计的数据帧在每100个OFDM符号。通过培训获得的信道响应曲线在不同的帧序列是不同的。然而,在每100个OFDM帧,我们假设OFDM的信道响应帧相邻的信道响应是一样的训练序列。结果显示以下100 OFDM帧的信道响应。通过抑制噪音,H-averaging相对平坦的频率响应曲线与曲线没有H-averaging。有一个权衡选择丝锥大小。水龙头的大小应该大噪声抑制,而水龙头数量不应太大,信道估计精度。系统中的误码率测量时的最低最优利用大小是4。

我们得到误比特率(BER)曲线与单模光纤传输图的长度6。mm-wave在60 ghz系统中生成。传输的OFDM信号由mm-wave 8 ghz带宽,和总率是22 gbit / s。在模拟光信号之间的相位差调整为180°,调制功率效率最大。最优H-averaging技术中使用的丝锥大小是4。模拟,22 gbit / s 16 qam DFT-Spread OFDM信号时成功地为90公里光纤传输的误码率在SD-FEC阈值控制冗余是7%(误比特率是3.8×)。结果表明系统DFT-Spread技术可以传输DFT-Spread OFDM信号在约10公里光纤距离超过传统的OFDM信号。通过减少地表铺面和抑制带内噪声,系统有两个有节的DSP算法可以传输信号超过15公里光纤距离相比,系统没有任何DSP算法。

4所示。结论

提出了一种逆向调制fiber-wireless系统有两个有节的DSP算法。DFT-Spread和H-averaging技术申请提高传输性能。模拟,mm-wave 60 ghz载有16 qam-ofdm信号22 gb / s的速度生成和传播在光学链接。后生成的信号的误码光学链接可以控制在90公里SD-FEC阈值。结果表明,DFT-Spread和H-averaging技术可以提高反向调制系统传输性能超过15公里光纤传输×3.8 SD-FEC阈值 。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果可在https://pan.baidu.com/s/1F_1LX2uZs9n3ilWjXKtQ2w上。网页是b3vi的关键。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

本文由中国国家自然科学基金支持(U1501253, 61875054)和医生的科研启动基金湖南科技大学(E51862)。

引用

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