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在单模光纤系统中,OFDM主要用来实现超大容量长距离传输,包括采用直接光检测的光OFDM和基于相干光检测的光OFDMCOOFDM。最近NEC美国实验室实现了101Tbit/sOFDM系统,在单模光纤上传输了165km,其中采用了偏振复用和128QAM调制,谱效率高达11BPS/Hz。北京大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室利用OFDM的一个变种,即单载波频分复用SCFDM,实现了1Tbit/s超级通道信号可以在单模光纤上传输160km。近来基于多输入多输出MIMO技术的相关研究也取得进展,它可以同时利用多模光纤或少模光纤中的不同空间模式相当于增加了一个自由度,进一步增大OFDM传输容量。例如,澳大利亚墨尔本大学的谢伟教授实验室在双模光纤上实现了107Gbit/s相干光通信。这里需要说明的是:光纤通信里广泛使用的光频分复用FDM/波分复用WDM技术与文章介绍的OFDM是有区别的。
OFDM在光通信的另一个重要应用是高速光接入。无源光网络PON是最主要和最有潜力的光接入方式,主流的技术包括以太无源光网络EPON和千兆无源光网络GPON,同时10Gbit/sPON已经开始大规模商用,更高速率的下一代PON标准在研究制订中。NEC提出一种基于OFDM的无源光网络OFDMPON,利用数字信号处理DSP的优势,可以实现很灵活的100Gbit/s超高速光接入,包括动态的带宽指配、高度可重构性、更低的成本。
在光网络方面,NTT提出一种可以实现高谱效率和带宽灵活可变的弹性光网络,其中两项核心技术是采用基于光OFDM的可变速率收发器,以及利用波长选择性开关WSS和多个光子载波之间的正交性实现带宽可变交叉连接。这种带宽可变交换网络可以实现从亚波长粒度到超波长粒度的动态带宽交换,这是过去波分复用光网络中波长交换难以达到的目标。相比之下,OFDM在光纤传输和高速光接入的应用前景已经很明朗,但在可变带宽交换方面还有较长的路要走。
2OFDM系统基本架构
图1是典型的OFDM系统架构。其中IDFT和DFT分别是发射机和接收机中的主要单元。在发射机中,输入的串行数据首先变换成许多并行子数据流S/P,分别调制到相应的子
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载波上,不过这个调制过程是利用IDFT实现的,这同时保证了子载波间的正交性。并行子数据流经IDFT后变成了数字时域信号,然后再加进循环前缀CP,经并串变换P/S和数模转化器DAC变成实时波形,形成OFDM码元。组帧时通常还要加入同步序列和信道估计序列,以便于接收机进行突发检测、同步和信道估计。由此产生的基带信号,可以用IQ调制器上转换到一个适r
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