基于OFDM技术的超高速传输技术简介

OFDM是一种多载波调制（MCM）技术，它把高速的数据流通过串/并变换，分解成速率相对较低的数据流，然后加载在若干个频率子信道中传输。因此子数据流的速率是原来的1/N，即符号周期扩大为原来的N倍，远大于信道的最大延迟扩展，这样MCM就把一个宽带频率选择性信道划分为N个窄带平坦衰落信道（均衡简单），从而“先天”具有较强的抗多径干扰和抗频率选择性衰落的能力，特别适合高速数据传输。OFDM系统传输性能的提高，主要集中在信号的同步和探测分析方面，因此，OFDM技术的主要优势是可以利用成熟且低成本的器件来实现高速率传输。它的各个子信道是相互正交的，接收端就可以利用这种正交行来解调OFDM信号。OFDM系统传输性能的提高，主要集中在信号的同步和探测分析方面，因此，OFDM技术的主要优势是可以利用成熟且低成本的器件来实现高速率传输。为应对当前传输速率的高速需求，通过子载波频谱的交叠，OFDM技术能使系统的频谱利用率提高一倍。同时，OFDM系统中频宽被切割成数个接近信道相干带宽的小频带，所以信号受到信道失真的影响变小，用简单的均衡技术就可以消除码间干扰。

OFDM又是一种子载波相互混叠的特殊的MCM，因此它除了具有上述MCM的优势外，还具有更高的频谱利用率。同时OFDM系统中频宽被切割成数个接近信道相干带宽的小频带，所以信号受到信道失真的影响变小，用简单的均衡技术就可以消除码间干扰。因此在接收端要用分辨率更高的技术来选取各个光载波。正交频分复用在接收端采取两种不同的调谐方法来实现密集频分多路：一是利用相干光纤通信的外差检测方法，用本振激光器调谐；二是利用直接检测与调谐光纤滤波器，即直接检测和相干检测，两者在RF信号的处理部分基本相同。OFDM系统的原理结构如图3-27所示。

图3-27 OFDM系统的原理结构图

OFDM调制方式在实际应用中能够方便地利用DSP技术，这使得它成为未来高速传输方式的有力竞争者。OFDM调制属于多载波传输技术，其接收算法流程如下：时间同步—频率估计—FFT（快速傅里叶变换）—信道估计—相位噪声估计。每一步骤的具体内容见表3-5。

表3-5 OFDM调制方式接收算法具体内容(www.xing528.com)

光OFDM系统融合了无线OFDM技术和光通信的优点，具有高传输速率、高抗色散能力和高谱效率等优势，是目前高速光传输领域的研究热点之一。由于OFDM系统传输性能的提高，主要集中在信号的同步和探测分析方面，所以光OFDM系统相比于CO-WDM系统而言，可以利用成熟且成本更低的器件来实现高速传输，系统的计算复杂度更低，同时由于将子载波的频谱进行交叠，使得光OFDM系统的频谱利用率得到极大提高，而且OFDM系统中频宽被切割成数个接近信道相干带宽的小频带，所以信号受到信道失真的影响变小，用简单的均衡技术就可以消除码间干扰。特别是在高色散的信道传输信号时，光OFDM系统可以有效解决无线信道中多径衰落和加性噪声等问题，极大地提高了其传输能力。同时，从商业运用角度看，光OFDM系统与原来的WDM系统有很好的兼容性，可以充分利用WDM系统在原有网络基础设施方面的巨大投资，只需要在发射端和接收端进行适当的改造即能够很好地完成升级，具有很强的信道容量可扩展性，扩容方便，这些优点使得光OFDM技术逐渐成为未来高速、远程主干光纤传输系统最重要的发展方向之一。

同时，光OFDM技术也面临一个困难，那就是它的研究还处于实验性阶段，并没有像WDM技术那样成熟，所以离商业化还有一段距离。在技术层面，光OFDM系统也受到其他方面的影响，如光纤非线性损伤对光OFDM系统的影响、高峰均功率比（PAPR）将引入高非线性效应和相位噪声影响、数模变换器/模数变换器（DAC/ADC）等电设备处理速率瓶颈的限制、同步问题。

OFDM的子载波调制格式改变不影响DSP算法，灵活性强，易于根据链路参数、组网等来动态改变各子信道、甚至各电子载波的调制阶数，这对于促进光网络动态化和SDN（软件定义网络）化很有意义。随着硬件进步实现难度有所缓解，OFDM将具有独特优势。OFDM调制方式的这项技术优势有利于降低接收端成本，为OFDM系统向实时化迈进提供了有力支持。虽然OFDM在光纤通信中的应用较晚，但是OFDM技术在光纤通信系统中起着决定性的作用，是未来光纤通信技术的发展方向。