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摘要：我们处在无线通讯时代，专业人员都将目光投向了无线信道内获得高品质信号。OFDM技术具有抗非线性能力、抗色度散度的能力、抗偏振模色散的能力以及较高的频谱利用率等优点，从而被广泛运用，基于此，本文就从光纤通信系统中的OFDM技术展开分析。
关键词：光纤通信系统；OFDM技术；应用
1、光纤通信系统传输的特性
1.1光纤衰减
光纤会对光能量产生辐射损耗、吸收损耗和散射损耗，这些都会导致光纤的衰减。
1.2色散
在光纤通信系统中，由于传输不同波长光信号的群速度不同，会使延时不同而产生光纤色散这种物理效应。
1.3非线性效应
受激散射和非线性折射率调制是光纤中的两种非线性效应。
2、OFDM技术的简介
2.1 OFDM技术的基本原理
OFDM技术频谱利用率高，相对于传统的FDM技术，其利用子载波之间的正交性，带宽节省近一半，有很强的频谱优势。可以作为非对称数字业务的传输技术，选择子信道的数目不同，其传输速率也不同，已应用的有DSL、WLAN等方面。能够有效的抵抗多径效应带来的符号间干扰、载频间干扰，主要基于其保护间隔，循环前缀。还有，OFDM技术的实现也比较容易，因为随着DSP的发展，IFFT可以轻松实现调制信号。OFDM系统可以维护两个发送码元周期比多径时延要大得多，而且还可以支持高速数据业务，并且不需要复杂的信道均衡。
另外，高速串行的数据流可以通过OFDM技术转换成低速的并行数据流，可以在多个相互正交的子载波上传输，从而使子载波上的符号速率得到降低，使符号的持续时间得到加长。因此，OFDM技术具有较强的抗窄带干扰和抗多径效应的能力。虽然子载波的频率会相互重叠，但同时也是相互正交的，可以通过子载波间的相关性在接收端把它分离出来，不会引入载波间干扰，这就大大地提高了频带的利用率。
2.2 OFDM调制包含的技术
在多进制相移键控调制中，四进制相移键控调制的应用最广泛，其优点是：抗干扰能力较强和很高的频谱利用率，主要利用载波的不同相位状态来表示相位信号。
星座图也是描述多进制数字调制的技术中的一种，其关键是：传输比特和星座点之间的对应关系为一种映射。调制方式对误码率等系统性能的影响也可以通过星座图很直观得看出来。
IFFT/FFT是OFDM技术的核心部分，也是区分OFDM系统和单载波系统间不同的关键点。可以在实际应用中用IFFT/FFT来对传输信号进行调制，对接收信号进行解调。
由于在光纤通信系统中色散色度和偏振模色散产生的符号间的串扰较严重，需要在每个OFDM符号前加上循环前缀，来消除符号间的串扰。
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OFDM系统中的同步技术由符号偏移、载波、相位偏移和采样时钟偏移三大要素共同决定。若发射端和接收端没有相同的时间参量，则会产生符号偏移；若发送端和接收端的本地振荡器具有相位差，则会产生载波、相位偏移；若发送端和接收端的振荡器的时钟信号不同，则会产生采样时钟偏移。
3、OFDM技术的特点
3.1时域与频域同步
OFDM技术对于定时与频率偏移较为敏感，尤其结合FDMA、TDMA和CDMA等多址方式，时域与频率同步的特性非常关键。相较于其他通信系统，OFDM同样由捕获与跟踪两个过程构成。下行链路内，多个移动终端的广播信号都由基站发出。因此，下行链路的同步形式较为简单，且实现过程单一。上行链路内，多个移动终端的广播信号到达基站的时间应一致，方可实现各子载波之间的正交。基站可按照各个移动终端发出的子载波信号即时接取时域与频域的数据信息，然后通过基站返回各个移动终端，从而实现移动终端的同步。
3.2峰均功率的有效降低
因OFDM信号时域表现主要体现在M个正交子载波信号的混叠，若M个子载倍、波信号正好在峰值位置混叠，其信号在此位置产生最大的峰值，且峰值功率为平均功率的M倍。即便出现峰值功率的几率很小，为保证高峰均功率比在不失真前提下发送出OFDM信号，发送客户端对于高功率放大器HPA的线性度要求通常很高，接收客户端对于前端放大器和A/D变换器的线性度要求同样很高，因而较高PAPR会引起OFDM的技术性能大幅降低，且可能导致较大应用误差。为彻底规避这样的弊端，我们引入了信号畸变技术、信号扰码和信号空间拓展技术，以便降低OFDM受PAPR不良影响的程度。
3.3均衡性
在信道衰落条件下，OFDM技术的均衡性不能作为改善性能的有效办法。因OFDM均衡性的实质在于对多路径信道引起码间干扰的补偿，且OFDM系统自身拥有可利用的多路径信道分集特征，其均衡性显然可以被忽略。高度散列的通信信道内，每个信道的记忆长度非常大，要求循环前缀长度要满足系统实际要求才能避免ISI的过多出现。然而，循环前缀长度太长也可能造成过多能量的损失，特别是子载波数量较小的OFDM系统。此时，我们可以增设均衡装置来减小循环前缀长度，也就是利用增加系统复杂性来置换更高的频带有用率。
4、OFDM技术在光纤通信系统中的应用
4.1直接检测光OFDM系统的分类
一般来说，根据是不是需要把基带OFDM频谱复制在光OFDM的频谱这种判断形式可以把直接检测光OFDM系统分为线性映射与非线性映射两种。通常来说线性映射所复制的情况是直接的，在色散系数的影响下，信号的传输距离也会发生改变，必须采取一定的措施来补偿电域以及光域的色散。
4.2系统不能恢复有效的数字信号
相干检测光OFDM系统在直接检测光OFDM系统中，只有光的强度信息能被光电检测器检测到，而光载波的相位以及频率是检测不到的，因此，该系统不能有效地将初始数字信号恢复。相比而言，相干检测光OFDM系统则能弥补直接检测光OFDM系统的不足，甚至因为具备极其高的接收机灵敏度，因此在同样的发射功率下传输距离能够更长。但是同样的，子载波数目的不同能够直接影响到CO—OFDM系统性能的发挥。数目过大，就会造成信道间的干扰。数目过少，就会降低频谱的利用率。
4.3提高系统容量的措施
偏振复用CO—OFDM系统由于CO—OFDM系统可以对光纤中的偏振模色散进行有效的补偿与估计。为了提高所需要的系统容量，需要将偏振复用技术引入到CO—OFDM系统之中，这样做不仅可以满足系统对各个元器件的基本要求，而且还能进一步提升系统的运行速率。由此可见，偏振复用CO—OFDM系统已经成为未来超大容量、超高速率和超长距离传输系统的重要解决措施。由于单模光纤通常情况下具备两种偏振模式，并且光信号的传输会受到偏振相关损耗和偏振模色散和色散效应的影响。
结束语
综上所述，从0FDM系统的技术特点来看，其会俨然成为新一代光纤通信系统不可或缺的技术手段之一。因此相关专业技术人员应追踪0FDM技术的最新发展动态，深入相关理论研究，使得该技术能够更好地为社会、为人类服务，促进社会文明进步。
参考文献
[1]刘巧平，董军堂.OFDM技术在4G移动通信系统中的应用[J].电子测试，2014.
[2]程敏捷.OFDM技术在光纤通信系统中的应用探究[J].通信电源技术，2015.
论文作者:呼琪强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/11
标签：载波论文; 技术论文; 系统论文; 信号论文; 色散论文; 光纤论文; 偏振论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;