论文部分内容阅读
随着互联网的高速发展,音视频业务迅猛发展,对通信系统的容量、速率提出高要求。正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）技术具有频谱利用率高、传输速率高、抗色散能力强等优点,在多个领域投入应用,因此光正交频分复用（Optical OFDM,O-OFDM）系统成为了光纤通信领域的研究热点。O-OFDM 系统中的高峰均功率比（Peak to Average Power Ratio,PAPR）问题正在阻碍其进一步应用和发展。高PAPR将导致信号超出硬件的线性工作范围,引起信号失真和误码率（Bit Error Ratio,BER）上升和硬件损耗速度上升。针对O-OFDM系统中的PAPR问题,本文对O-OFDM系统中基于限幅、离散哈特莱（Discrete Hartley Transform,DHT）预编码（DHT Precoding,DHTP）、选择性映射（Selective Mapping,SLM）、部分传输序列（Partial Transmit Sequence,PTS）技术的PAPR抑制方案进行深入研究,提出几种优化方案,以在PAPR抑制性能、BER性能、计算复杂度、额外传输的边带信息之间取得良好的折衷。本文的主要研究内容如下:1.针对限幅技术信号失真严重、迭代限幅滤波技术计算复杂度高等问题,提出了一种基于DHTP和单次限幅滤波算法（DHTP and Clipping-Filtering Algorithm,DHTP-CFA）的 PAPR 抑制方案。以 DHTP-CFA 的研究为理论基础,针对其限幅门限无法灵活设置的问题,提出了一种基于自适应限幅算法和 DHT 预编码（Adaptive Clipping Algorithm and DHTP,ACA-DHTP）的PAPR抑制方案。该方案在迭代过程中统计限幅次数,基于高水位、低水位等参数对限幅门限进行自适应调整,以改善限幅门限过高或过低带来的问题。仿真研究了 PAPR抑制性能和BER性能,并对计算复杂度进行数值分析。仿真结果表明,ACA-DHTP方案相较于多种PAPR抑制方案有显著的性能优势,具有良好的BER性能,数值分析结果表明,方案的额外计算复杂度相较于快速傅里叶逆变换（Inverse Fast Fourier Transform,IFFT）的计算复杂度较低。2.针对SLM技术计算复杂度高的问题,提出了一种基于排序筛选的SLM（Sorting and Filtering SLM,SF-SLM）方案。该方案通过对 OFDM 候选信号应用筛选规则,一共产生三组OFDM候选信号,并从中选取PAPR最小的一组进行传输。仿真研究了 PAPR抑制性能和BER性能,并对计算复杂度、额外传输的边带信息进行数值分析。仿真结果表明,SF-SLM方案案相较传统SLM（Conventional SLM,C-SLM）方案具有显著的PAPR抑制性能、BER性能优势。数值分析表明,在产生相同数目OFDM候选信号时,SF-SLM方案大大降低了计算复杂度。随着所产生的OFDM候选信号数目继续提升,SF-SLM方案相较于C-SLM方案的计算复杂度降低率（Computational Complexity Reduction Ratio,CCRR）将继续提高。需要额外传输的边带信息与C-SLM方案相同。3.PTS技术是一种计算复杂度高的概率类PAPR抑制技术,随机分割方式是其中PAPR抑制性能较好的一种分割方式,但具有计算复杂度高、额外传输边带信息等问题。针对以上问题,提出了一种基于分割方式改进的 PTS（Improved Segmentation PTS,IS-PTS）方案。该方案结合了交织分割和随机分割,对不同部分的OFDM子载波应用不同的分割方式。仿真研究了 PAPR抑制性能和BER性能,并对计算复杂度、额外传输的边带信息进行数值分析。结果表明,在降低计算复杂度和边带信息的前提下,IS-PTS方案具有与随机分割相似的PAPR抑制性能和BER性能。