基于DCO-OFDM的無線光通信系統性能分析

張穎 龐鑠

【摘要】 直流偏置光正交頻分復用無線光通信（DCO-OFDM）通過在發送端加上直流偏置電壓獲得非負的實信號，所引起的非線性失真等效為固定的增益與非相干噪聲之和。本文綜合信號在傳輸信道中受到大氣衰減、湍流因素，提出M湍流無線光通信系統的信道模型，并研究影響DCO-OFDM系統平均誤碼率的因素。仿真結果表明，適當的提高系統的直流偏置電壓值，可以降低M湍流無線光DCO-OFDM系統的平均誤碼率，提高系統傳輸性能。

【關鍵字】 DCO-OFDM 無線光通信

一、引言

無線光通信以其抗電磁干擾能力強、保密性好、頻段無需申請、機型方便架設以及容量大等優點，成為4G通信技術中一種可行的替代技術和有前途的補充技術[1]。然而光束在大氣信道中傳播時，光子與大氣分子發生相互作用，導致光子不斷的消失，光信號功率發生衰減。大氣中局部溫度、壓力的隨機變化帶來的折射率隨機變化，使得傳播的光束發生彎曲、漂移和擴展畸變等大氣湍流效應。

利用多載波調制系統的速率高以及抗頻率選擇性干擾強等特點，OFDM（正交頻分復用）調制技術逐漸被應用到無線光通信系統當中。由于無線光通信系統使用的是強度調制/直接檢測（IM/DD）的方法，傳輸的信號都是單極性實信號，所以需要通過限制輸入信號的頻譜，使其滿足Hermitian對稱關系來獲得實信號。目前常用的限幅方式有非對稱限幅光（ACO-OFDM）和DCO-OFDM。在本文中，我們首先對DCO-OFDM無線光通信系統進行建模，接著研究影響信道衰落的大氣湍流的信道模型，并且對影響無線光通信多載波傳輸系統的平均誤碼率（Bit Error Rate， BER）的因素進行了仿真與分析。

二、DCO-OFDM的系統模型

圖1給出了直流偏置電壓對M湍流無線光DCO-OFDM系統平均BER與發送功率的關系圖。由圖中可以看出，隨著發射端平均發送功率的增加，平均BER越來越小，系統的傳輸性能提高，符合實際傳輸的情況。圖1給出了不同的直流偏置電壓下平均BER與發送功率的關系圖。由圖1可以看出，在相同的發送功率下，所加的直流偏置電壓值越大，系統的平均BER性能越好。這是因為增加直流偏置電壓值相當于增加系統有效信號的功率，減小削波產生噪聲的影響，提高了系統的傳輸性能。需要指出的是，圖1的仿真結果和推導的理論結果相吻合，說明本論文推導出的系統平均BER表達式適用于M湍流無線光通信DCO-OFDM系統。

六、小結

本文研究了M湍流無線光DCO-OFDM系統的平均BER。值得指出的是，所引起的非線性失真等效為固定的增益與非相干噪聲之和。仿真結果表明， DCO-OFDM系統的平均BER性能隨著發送功率和所加直流偏置電壓的增加逐漸變好。本文推導得到的BER理論與仿真相符合，為多載波無線光通信系統的研究奠定了一定的基礎。

參 考 文 獻

[1]戴佳， 張正線. 應用于光接入網的高速無線光通信. 光通信技術，2003， 27（7）： 21～23.

[2] A. Jurado-Navas， J. M. Garrido-Balsells， J. F. Paris， et al. Numerical Simulations of Physical and Engineering Processes. 2011： 181.

[3]黃根全. 大氣湍流下無線光通信信道性能研究. 西安工業大學學報，2011，31（5）.

[4] Sklar B. Digital communications. NJ： Prentice Hall， 2001.