OFDM技術在光纖通信系統中的運用分析

牛倩

摘要：具有OFDM技術的光纖通信系統把光通信和OFDM技術的優點結合于一身，在擁有較強的抗非線性能力、抗偏振模色散的能力及康色度色散的能力的同時，頻譜利用率還很高。光纖通信系統具有容量大、速率高和距離超長的特點，OFDM技術在其中起著重要作用。現如今，隨機信號處理技術發展勢頭迅猛，OFDM技術在光纖通信系統的運用中引起了廣泛的關注。

關鍵詞：OFDM技術 光纖通信系統 運用

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0042-01

1 我國對OFDM技術研究的現狀

跟國外相比，我國國內對光OFDM技術研究得相對較晚。在21世紀初，北京郵電大學、清華大學和電子科技大學等高校和研究院已經開始在國內外的學術雜志上發表有關光OFDM技術研究的相關文章。我國高度關注光OFDM技術的研究和發展，近年來一直加大對光OFDM技術研究的資金投入，并把它設置成國家重點支持項目。很多大公司，如華為技術有限公司和烽火通信科技股份有限公司等，開始研究光OFDM技術的運用，進行了大量的實驗，并努力爭取實現正式的大規模的商用。

2 對OFDM技術的簡介

2.1 基本原理

高速串行的數據流可以通過OFDM技術轉換成低速的并行數據流，可以在多個相互正交的子載波上傳輸，從而使子載波上的符號速率得到降低，使符號的持續時間得到加長。因此，OFDM技術具有較強的抗窄帶干擾和抗多徑效應的能力。雖然子載波的頻率會相互重疊，但同時也是相互正交的，可以通過子載波間的相關性在接收端把它分離出來，不會引入載波間干擾，這就大大地提高了頻帶的利用率。

2.2 OFDM調制包含的技術

在多進制相移鍵控調制中，四進制相移鍵控調制的應用最廣泛，其優點是：抗干擾能力較強和很高的頻譜利用率，主要利用載波的不同相位狀態來表示相位信號。

星座圖也是描述多進制數字調制的技術中的一種，其關鍵是：傳輸比特和星座點之間的對應關系為一種映射。調制方式對誤碼率等系統性能的影響也可以通過星座圖很直觀得看出來。

IFFT/FFT是OFDM技術的核心部分，也是區分OFDM系統和單載波系統間不同的關鍵點。可以在實際應用中用IFFT/FFT來對傳輸信號進行調制，對接收信號進行解調。

由于在光纖通信系統中色散色度和偏振模色散產生的符號間的串擾較嚴重，需要在每個OFDM符號前加上循環前綴，來消除符號間的串擾。

OFDM系統中的同步技術由符號偏移、載波、相位偏移和采樣時鐘偏移三大要素共同決定。若發射端和接收端沒有相同的時間參量，則會產生符號偏移；若發送端和接收端的本地振蕩器具有相位差，則會產生載波、相位偏移；若發送端和接收端的振蕩器的時鐘信號不同，則會產生采樣時鐘偏移。

2.3 OFDM技術的優缺點

OFDM技術的優點有很多，首先，抗衰落能力強，抗信道衰落和抗脈沖噪聲的能力很強；其次，由于OFDM系統的信道是重疊的正交子載波，不需要保護頻帶對子信道的分離，所以其頻帶利用率較高；另外，OFDM可以適用于高速數據傳輸，且抗碼間干擾能力較強。

3 光纖通信系統的優點

（1）通信容量大。從理論上來說，一根光纖可以同時傳輸1000億個話路，實際上雖然沒達到那么多，但也可以同時傳輸24萬個話路。（2）損耗較小，傳輸距離長。（3）抗電磁干擾能力強。

4 光纖傳輸的特性

（1）光纖衰減。光纖會對光能量產生輻射損耗、吸收損耗和散射損耗，這些都會導致光纖的衰減。（2）色散。在光纖通信系統中，由于傳輸不同波長光信號的群速度不同，會使延時不同而產生光纖色散這種物理效應。（3）非線性效應。受激散射和非線性折射率調制是光纖中的兩種非線性效應。

5 光OFDM系統中包含的技術

首先是光相干檢測技術。光相干檢測技術的原理是在接收端的光電檢測器前面，用本地激光器生成的波長穩定和譜線狹窄的光信號與接收端的光信號進行相干混頻。另外，線性上變換的光I、Q調制和線性下變換的光I、Q的解調以及CO-OFDM接收機的靈敏度也是光OFDM系統中的關鍵技術。在對光OFDM系統進行仿真和性能分析的過程中，可以采用直接檢測光OFDM系統、相干檢測光OFDM系統和偏振復用CO-OFDM系統等。

6 結語

抗非線性能力、抗色度散度的能力、抗偏振模色散的能力以及較高的頻譜利用率是光OFDM技術的主要優點。本文簡要介紹了OFDM系統，包括它的基本原理及包含的相關技術及其優缺點，還介紹了光纖通信系統的優勢及光纖的傳輸特性，最后介紹了光OFDM系統中的關鍵技術。如今，數字信號處理技術發展得很迅猛，在具有大容量、高速率、傳輸距離超長的光纖通信系統中，光OFDM技術的應用成為目前研究的熱點。光OFDM技術結合OFDM技術和光纖通信二者的優點于一身，為將來的高速傳輸系統的發展奠定了基礎。

參考文獻

[1]程敏捷.OFDM技術在光纖通信系統中的應用探究[J].通信電源技術，2015，32（2）：97-98，120.

[2]倪寶景，李迎春，韓景龍等.一種新型OOFDM符號同步技術[J].上海大學學報（自然科學版），2013，19（2）：132-137.

[3]林燕.高速光纖通信系統中的OFDM調制解調技術的仿真與實現[J].通訊世界，2015，（3）：30-31.