OFDM技术在光纤通信系统中的运用分析

牛倩

摘要：具有OFDM技术的光纤通信系统把光通信和OFDM技术的优点结合于一身，在拥有较强的抗非线性能力、抗偏振模色散的能力及康色度色散的能力的同时，频谱利用率还很高。光纤通信系统具有容量大、速率高和距离超长的特点，OFDM技术在其中起着重要作用。现如今，随机信号处理技术发展势头迅猛，OFDM技术在光纤通信系统的运用中引起了广泛的关注。

关键词：OFDM技术 光纤通信系统 运用

中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0042-01

1 我国对OFDM技术研究的现状

跟国外相比，我国国内对光OFDM技术研究得相对较晚。在21世纪初，北京邮电大学、清华大学和电子科技大学等高校和研究院已经开始在国内外的学术杂志上发表有关光OFDM技术研究的相关文章。我国高度关注光OFDM技术的研究和发展，近年来一直加大对光OFDM技术研究的资金投入，并把它设置成国家重点支持项目。很多大公司，如华为技术有限公司和烽火通信科技股份有限公司等，开始研究光OFDM技术的运用，进行了大量的实验，并努力争取实现正式的大规模的商用。

2 对OFDM技术的简介

2.1 基本原理

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。

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。

2.3 OFDM技术的优缺点

OFDM技术的优点有很多，首先，抗衰落能力强，抗信道衰落和抗脉冲噪声的能力很强；其次，由于OFDM系统的信道是重叠的正交子载波，不需要保护频带对子信道的分离，所以其频带利用率较高；另外，OFDM可以适用于高速数据传输，且抗码间干扰能力较强。

3 光纤通信系统的优点

（1）通信容量大。从理论上来说，一根光纤可以同时传输1000亿个话路，实际上虽然没达到那么多，但也可以同时传输24万个话路。（2）损耗较小，传输距离长。（3）抗电磁干扰能力强。

4 光纤传输的特性

（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。（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。（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。

5 光OFDM系统中包含的技术

首先是光相干检测技术。光相干检测技术的原理是在接收端的光电检测器前面，用本地激光器生成的波长稳定和谱线狭窄的光信号与接收端的光信号进行相干混频。另外，线性上变换的光I、Q调制和线性下变换的光I、Q的解调以及CO-OFDM接收机的灵敏度也是光OFDM系统中的关键技术。在对光OFDM系统进行仿真和性能分析的过程中，可以采用直接检测光OFDM系统、相干检测光OFDM系统和偏振复用CO-OFDM系统等。

6 结语

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是光OFDM技术的主要优点。本文简要介绍了OFDM系统，包括它的基本原理及包含的相关技术及其优缺点，还介绍了光纤通信系统的优势及光纤的传输特性，最后介绍了光OFDM系统中的关键技术。如今，数字信号处理技术发展得很迅猛，在具有大容量、高速率、传输距离超长的光纤通信系统中，光OFDM技术的应用成为目前研究的热点。光OFDM技术结合OFDM技术和光纤通信二者的优点于一身，为将来的高速传输系统的发展奠定了基础。

参考文献

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