基于DCO-OFDM的无线光通信系统性能分析

【摘要】 直流偏置光正交频分复用无线光通信（DCO-OFDM）通过在发送端加上直流偏置电压获得非负的实信号，所引起的非线性失真等效为固定的增益与非相干噪声之和。本文综合信号在传输信道中受到大气衰减、湍流因素，提出M湍流无线光通信系统的信道模型，并研究影响DCO-OFDM系统平均误码率的因素。仿真结果表明，适当的提高系统的直流偏置电压值，可以降低M湍流无线光DCO-OFDM系统的平均误码率，提高系统传输性能。

【关键字】 DCO-OFDM 无线光通信

一、引言

无线光通信以其抗电磁干扰能力强、保密性好、频段无需申请、机型方便架设以及容量大等优点，成为4G通信技术中一种可行的替代技术和有前途的补充技术[1]。然而光束在大气信道中传播时，光子与大气分子发生相互作用，导致光子不断的消失，光信号功率发生衰减。大气中局部温度、压力的随机变化带来的折射率随机变化，使得传播的光束发生弯曲、漂移和扩展畸变等大气湍流效应。

利用多载波调制系统的速率高以及抗频率选择性干扰强等特点，OFDM（正交频分复用）调制技术逐渐被应用到无线光通信系统当中。由于无线光通信系统使用的是强度调制/直接检测（IM/DD）的方法，传输的信号都是单极性实信号，所以需要通过限制输入信号的频谱，使其满足Hermitian对称关系来获得实信号。目前常用的限幅方式有非对称限幅光（ACO-OFDM）和DCO-OFDM。在本文中，我们首先对DCO-OFDM无线光通信系统进行建模，接着研究影响信道衰落的大气湍流的信道模型，并且对影响无线光通信多载波传输系统的平均误码率（Bit Error Rate， BER）的因素进行了仿真与分析。

二、DCO-OFDM的系统模型

图1给出了直流偏置电压对M湍流无线光DCO-OFDM系统平均BER与发送功率的关系图。由图中可以看出，随着发射端平均发送功率的增加，平均BER越来越小，系统的传输性能提高，符合实际传输的情况。图1给出了不同的直流偏置电压下平均BER与发送功率的关系图。由图1可以看出，在相同的发送功率下，所加的直流偏置电压值越大，系统的平均BER性能越好。这是因为增加直流偏置电压值相当于增加系统有效信号的功率，减小削波产生噪声的影响，提高了系统的传输性能。需要指出的是，图1的仿真结果和推导的理论结果相吻合，说明本论文推导出的系统平均BER表达式适用于M湍流无线光通信DCO-OFDM系统。

六、小结

本文研究了M湍流无线光DCO-OFDM系统的平均BER。值得指出的是，所引起的非线性失真等效为固定的增益与非相干噪声之和。仿真结果表明， DCO-OFDM系统的平均BER性能随着发送功率和所加直流偏置电压的增加逐渐变好。本文推导得到的BER理论与仿真相符合，为多载波无线光通信系统的研究奠定了一定的基础。

参 考 文 献

[1]戴佳， 张正线. 应用于光接入网的高速无线光通信. 光通信技术，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]黄根全. 大气湍流下无线光通信信道性能研究. 西安工业大学学报，2011，31（5）.

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