针对正交频分复用无源光网络(OFDM-PON)中静态密钥产生的风险,提出一种以信道相位信息作为动态密钥的物理层混沌加密方案。通信双方在相干时间内估计上下行信道相位,得到混沌密钥初值;利用一维混沌系统生成的混沌密钥流对下行数据进行异或(XOR)加密和解密。该方案所得到的动态密钥随着时间的改变而不断更新,因此物理层的安全性能得到提升。实验结果表明,速率为3.625 Gb/s的16QAM的光OFDM信号经长度为25 km标准单模光纤(SSMF)传输后,通信双方的密钥具有良好的一致性,密钥空间达到10 15,系统传输的安全性得到有效增强,可成功阻止非法用户对传输数据的窃听。

安全性低和较高的峰均功率比(PAPR)是正交频分复用无源光网络(OFDM-PON)系统所面临的主要挑战,为此提出一种基于二维混沌加密的选择性映射(SLM)方案。该方案利用二维Logistic映射分别产生随机交织器和相位序列对OFDM信号进行加扰,达到系统加密的同时降低PAPR的目的。仿真结果显示,与传统SLM算法和原始光OFDM(O-OFDM)信号相比,所提出的方案可分别获得0.5 dB和3.8 dB的PAPR抑制增益。实验证明,7 Gbit/s 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) O-OFDM 加密信号可通过25 km标准单模光纤在强度调制/直接检测OFDM-PON系统中安全传输并且系统误码率性能得到改善。

抑制高峰均功率比(PAPR)是强度调制/直接检测(IM/DD)光正交频分复用(O-OFDM)系统面临的一个挑战,选择性映射(SLM)是有效降低PAPR值的经典算法。提出一种改进的SLM方案,该方案利用离散多音调制(DMT),通过一次快速逆傅里叶变换(IFFT)和循环移位相加运算获得多个候选信号,达到降低计算复杂度的目的。仿真和实验结果表明,所提出的SLM方案在保证获得较好的PAPR抑制性能的前提下,显著地降低了计算复杂度,同时提高了系统接收灵敏度。

围绕正交频分复用-无源光网络(OFDM-PON)系统中非线性损伤的补偿问题开展研究。使用VOLTERRA模型对非线性补偿器进行辨识, 利用差异因子并结合QR分解, 推导出修正向量的解析表达式, 提出模型核向量的自适应修正方法, 形成正交频分复用-无源光网络系统中非线性损伤的补偿算法。仿真结果表明, 所提出的方法可使系统误比特率提升1%~3%, 在系统比特率为130Gb/s时, 系统误比特率可保持在1%左右。

受多种光纤非线性因素的影响，基于正交频分复用(OFDM)技术的无源光网络(PON)会受到较为严重的载波间干扰(ICI)。为了抑制OFDM-PON系统中的上述问题，构造了一种新的伪对称序列(PST)，并提出将该问题转化为求解两个Toeplitz子系统，然后对其中一个子系统的解进行预处理，将其转化为另一子系统的输入，之后利用最小二乘准则对子系统求解，从而达到抑制载波间干扰的目的。在算法实现过程中，利用所构造序列的伪对称特性和快速傅里叶变换(FFT)，避免了高阶矩阵直接求逆，从而提升了算法实时性。仿真结果表明，该方法不仅能够有效抑制OFDM-PON系统的载波间干扰，而且能有效提升该算法的实时性能。