南京邮电大学 电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，南京 210046
【目的】文章进行仿真研究实验的目的是提高正交频分复用（OFDM）—波分复用（WDM）光纤通信系统的性能，为此提出了正交分组子载波幅度整形（QGSAS）双相位共轭孪生波（dual-PCTW）方案以抑制该类系统的非线性效应，并搭建多种不同条件下的仿真系统以探究该方案的性能。
【方法】具体的实验方法为：利用Matlab和Optisystem两种软件混合编程，在16和64进制正交幅度调制（QAM）格式下，选取两种QGSAS方案（正弦幅度整形和矩形幅度整形），搭建了3种维度（偏振域、子载波域和时域）的QGSAS dual-PCTW OFDM系统，共涉及12种组合形式。
【结果】通过仿真分析不同方案下的系统误码率，结果表明：QGSAS dual-PCTW方案可有效提高系统对非线性效应的容忍度；在讨论的几种组合方案中，16QAM下时域方案的dual-PCTW技术对系统有最佳的性能改善；应用QGSAS技术时，矩形幅度整形方案性能优于正弦幅度整形方案。
【结论】因此可以得到结论：在文章所提方案中，矩形幅度整形方案结合16QAM下的时域方案dual-PCTW技术，可以最有效地抑制OFDM-WDM系统的非线性效应。
相干光通信 正交频分复用 双相位共轭孪生波 正交分组子载波幅度整形 非线性效应 coherent optical communication OFDM dual-PCTW QGSAS nonlinear effect 光通信研究
2024, 50(2): 22005301
1 上海电力大学电子与信息工程学院，上海 201306
2 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室，上海 200444
针对DCO-OFDM 系统功率效率低以及高阶信号调制复杂度高的问题，提出一种联合子载波索引和功率叠加复用（Subcarrier Index-Power Modulated With SuperpositionMultiplexing，SIPM-SPM）的新型信息承载维度，将其应用于非对称限幅光正交频分复用（Asymmetrically Clipped Optical OFDM，ACO-OFDM）系统。该调制技术对高功率子载波采用SPM，添加两个8PSK 和QPSK 编码的复值数据，进一步增加了信号的传输容量，同时ACO-OFDM 系统避免了直流偏置带来的功率损耗。仿真结果显示：在ACO-OFDM 系统中，SIPM-SPM 相较于SIPM（8-PSK/QPSK），信号传输容量提高了28.6%；相较于相同信号传输容量的SIPM（32-PSK/QPSK），在误码率为1.0 × 10-3 时，信噪比增益>2.8 dB，色散容忍度提高了>560 ps/nm，光发射功率动态范围提高了>6.7 dB。这表明将SIPM-SPM 调制应用于ACO-OFDM 系统，具有较好的抗噪声性能和较高色散容忍度，也降低了对发射光功率的需求。
光正交频分复用 数字信号处理 非对称限幅 子载波功率索引 功率叠加复用 optical orthogonal frequency division multiplexing digital signal processing asymmetrically clipped subcarrier index-power modulation superposition multiplexing
上海电力大学电子与信息工程学院, 上海 201306
针对DCO-OFDM(DC-Biased Optical OFDM)系统能量效率低以及高阶信号调制复杂度高的问题, 提出一种基于子载波索引功率调制(Subcarrier Index-Power Modulated, SIPM)的分层非对称限幅OOFDM(Layered Asymmetrically Clipped Optical OFDM, LACO-OFDM)技术。该技术对高低功率子载波分别采用8-PSK和QPSK低阶星座映射格式, 同时结合LACO技术, 有效避免了直流偏置带来的OFDM系统能量损耗, 增加了信号的传输容量。仿真结果表明：SIPM-LACO-OFDM技术可以在不降低频谱效率的前提下, 提高系统能量效率, 具有更好的误码率性能和非线性容忍度。在25 km SSMF IMDD PON信道下, SIPM-LACO-OFDM系统相较于传统SIPM-OOFDM系统, 在接收光功率上有1.8 dB左右的优势, 为下一代光接入网提供了一种有效的可行性方案。
无源光网络 正交频分复用 子载波索引功率调制 分层非对称限幅 passive optical network orthogonal frequency division multiplexing subcarrier index-power modulation layered asymmetrically clipping
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065
2 东北大学计算机科学与工程学院，辽宁 沈阳 110819
为了实现直接检测（DD）光正交频分复用（OOFDM）系统安全可靠通信，在发送端利用混沌加密技术来提高DD-OOFDM系统的安全性，在接收端采用Kramers-Kronig（KK）接收机来解决OFDM信号子载波拍频干扰的问题。利用混沌加密前后的图像像素值分布对系统的安全性进行分析验证。此外，分析了KK接收机的结构和其实现的条件，仿真测试了基于混沌加密和KK接收机的DD-OOFDM系统的误码率性能。
直接检测 光正交频分复用 子载波拍频干扰 混沌加密 Kramers-Kronig接收机 光学学报
2023, 43(19): 1906004
西南交通大学信息光子与通信研究中心，四川 成都 611756
针对跨洋光纤通信系统中存在严重的噪声累积和非线性效应等问题，将概率整形（PS）技术与子载波复用（SCM）技术相结合以缓解跨洋传输链路损伤，进而实现系统传输性能的提升。通过在商用VPI软件中搭建跨洋光纤传输仿真链路，对单载波和双子载波复用系统进行仿真研究。仿真结果表明，在20%的FEC阈值条件下，均匀（H=4）双子载波和PS（H=3.6，H=3.7，H=3.8）双子载波PDM-16QAM系统的传输距离相比均匀（H=4）单载波PDM-16QAM系统分别提升了2.3% （405 km）、21% （3698 km）、19.7% （3468 km）和14.5% （2549 km）。随后，搭建光纤环路传输实验平台，进一步验证所提方案的可行性。实验结果表明，在20% 的FEC阈值条件下，均匀双子载波和PS（H=3.8）双子载波PDM-16QAM系统的传输距离相比均匀单载波PDM-16QAM系统分别提升了5.6% （282 km）和46.2% （2323 km）。仿真与实验结果表明，在跨洋光纤通信系统中引入PS与SCM可有效提升系统的传输性能。
光通信 概率整形 子载波复用 非线性效应 跨洋光纤通信 光学学报
2022, 42(20): 2006001
兰州理工大学计算机与通信学院，甘肃兰州730050
索引调制光OFDM虽可实现高频谱效率，但其误码性能还不够理想。为此，本文结合非对称限幅光OFDM技术，通过每组激活数目不等的子载波，提出了一种广义索引调制非对称限幅光OFDM（Asymmetrically Clipped Optical OFDM with Generalized Index Modulation， ACO-OFDM-GIM）方案。每个子载波块中选择激活数目不唯一的子载波，同时引入子载波分配算法进一步提升了系统的误码性能。文中详细介绍了ACO-OFDM-GIM调制映射原理，推导了其在湍流信道下的理论误码率，并采用仿真实验进一步验证了其性能。结果表明，与ACO-OFDM、ACO-OFDM-IM等系统对比，ACO-OFDM-GIM系统的传输速率和误码性能都有明显改善。在频谱效率相同的情况下，ACO-OFDM-GIM系统在大信噪比时能够获得比ACO -OFDM和ACO-OFDM-IM系统更好的误码性能。当误码率为
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时，强湍流条件下（4，［1，2］）ACO-OFDM-GIM系统的信噪比相对于（4，2）ACO-OFDM-IM和ACO-OFDM系统分别改善了约
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和
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。ACO-OFDM-GIM方案为未来大气激光通信传输速率的提高提供了一种有效手段。
在水下直流偏置光无线通信正交频分复用(UOWC-DCO-OFDM)系统中,为了保证光信号在发射端具有较低峰均比(PAPR)并在水下可进行远距离低误比特率传输, 采用了子载波预留、最小二乘算法(TR-LSA)与压扩变换相结合的方法, 同时运用优化的神经网络对水下环境进行信道估计, 并基于该方法在接收端设计信道均衡器, 以应对水下环境对光信号的强衰减。结果表明, UOWC-DCO-OFDM系统的PAPR降低9dB, 且在信噪比为10dB时误比特率低于10-3, 达到水下无线光通信的误比特率标准。该系统可实现光信号水下远距离、低误比特率传输。
光通信 正交频分复用 峰均比 子载波预留 最小二乘 压缩 信道估计 误比特率 optical communication orthogonal frequency division multiplexing peak-to-average power ratio tone reservation least squares companding channel estimation bit error rate
1 湖南工业大学 计算机学院，湖南 株洲 412007
2 湖南师范大学 物理与电子科学学院，长沙 410081
子载波索引功率调制(SIPM)能够利用子载波索引信息调整所对应的功率信息，它应用于光纤-可见光融合系统中，可以更好地提高该系统的传输容量。提出了一种基于子载波索引功率调制-正交频分复用(SIPM-OFDM)的全双工光纤-可见光混合系统，利用波长重用方法简化了系统的结构，并建立了SIPM-OFDM信号的产生模型，通过仿真实验验证了系统的可行性。仿真结果表明: 经过35 km标准单模光纤(SSMF)及5 m可见光双向传输之后，系统功率代价分别小于1 dB和2 dB，星座图依然清晰。
子载波索引功率调制 正交频分复用 光纤-可见光混合系统 subcarrier index power modulation orthogonal frequency division multiplexing fiber-visible hybrid system
重庆邮电大学 光电信息感测与传输技术重庆市重点实验室, 重庆 400065
针对正交频分复用(OFDM)多用户系统中一些智能算法存在收敛速度较慢且精度不高的问题, 研究了把差分进化算法的变异与交叉行为引入人工鱼群算法中, 以改进其随机行为。在此基础上, 提出了一种改进的OFDM自适应资源分配算法。该算法先在公平度门限下分配子载波, 再通过改进的人工鱼群算法进行功率分配。仿真结果表明, 所提算法达到最优解时迭代次数有较大减少, 同时搜索精度有所提高, 在保证用户公平度的同时, 提高了系统容量。
自适应资源分配 人工鱼群算法 子载波分配 功率分配 OFDM OFDM adaptive resource allocation artificial fish swarm algorithm subcarrier allocation power allocation
1 贵州大学 大数据与信息工程学院, 贵州 贵阳 550025
2 贵州大学 物理学院, 贵州 贵阳 550025
提出一种子载波演化方法分析基于强度调制直接探测的正交频分复用无源光网络中的非线性。该无源光网络中的非线性主要来源于调制过程中的子载波混合干扰和啁啾。传输过程的光纤色散会导致调制时的各子载波最佳相位匹配条件不能维持, 进一步导致信号恶化。设计了一种新的Volterra数字滤波器除信号失真。修正的Volterra 数字滤波器不仅包含相同的采样点, 还包括了不同的采样点。通过实验验证了该滤波器去除信号失真的效果; 在FEC为10-3的情况下, 实验结果与已经报道的结果相比提升3 dB了功率效益; 传输25 km光纤与背对背相比, FEC为10-3时的功率亏损小于0.5 dB; 系统的数据传输速率达到24.5 Gbps, 频谱效率达到7 bits/s/Hz。实验结果表明提出的方法可以有效地消除信号的线性和非线性失真, 能够有效地恢复信号。
信号与信息处理 信号失真消除 Volterra 滤波器 子载波干涉 无源光网络 正交频分复用 signal and information processing signal distortion cancelation Volterra filter subcarrier-to-subcarrier intermixing interference passive optical networks orthogonal frequency division multiplexing 红外与激光工程
2018, 47(5): 0522002
