基于FBMC的RoF网络关键技术

Wireless communication can provide a convenient way to access network at anywhere and anytime, but, with the development of multimedia technology, the speed and bandwidth of traditional wireless access technology can't meet the demands of us. Hence,our project team's work is based on the research achievements in ROF which is from National Natural Science Foundation projects, and we innovatively present FBMC-ROF, Filter Bank based Multi-Carrier technology. By means of researching the base band multi-carrier equivalent model, we can get the relationship between the cross-ambiguity function in the send and receive model impulse and the output of the demodulator. And theoretically get the mathematics restrain among the impulse roll-off factor, multiples of the system over-sampling and the sub-carrier. And then at the same time we design a new near reconstruction prototype low-pass filter combined with linear iteration algorithm. We first present a Clipping and Filtering method that is specific to solve the problem that the PAPR of the system signal is too high. And arm at the system synchronization we present a digital/analogue hybrid CFO and timing error joint blind estimation algorithm. To solve the system PMW problem, we design and build a adaptive compensation system model based on the DOP detection.Solution to these problems, has a huge role in promoting the QoS and diversified development of computer wireless network .

无线通信能提供随时随地接入网络进行通信的能力，但是随着多媒体时代的到来，传统的无线接入网的速度和带宽已不能满足人们的需求，因此项目组结合在光载无线(RoF)方面取得的研究成果，创新性地提出构建基于滤波器组多载波技术的光纤无线通信系统(FBMC-RoF)，通过研究基带多载波通信等效模型，得到接收和发送模型脉冲之间的互模糊函数与解调输出的关系，从理论上得到脉冲滚降系数的取值与系统过采样倍数以及子载波之间的数学约束，同时结合线性迭代算法，设计一个新的近似重构的原型低通滤波器。而针对系统信号PAPR过高的问题，提出采用削波滤波法降低峰均比过高的方案。针对系统同步技术存在的问题，提出了一种数-模混合处理的CFO与定时误差联合盲估计算法。对于系统中偏振模色散(PMD)问题，提出采用DOP检测法设计并实现了一个自适应补偿系统模型。这些问题的解决，对计算机无线网络的服务质量和多元化发展有着巨大的促进作用。

随着人们对无线带宽需求的日益增加，无线移动通信向高速化、宽带化、高频化的方向迅速发展。滤波器组多载波技术（Filter Bank based Multicarrier，FBMC）与光载无线电（Radio Over Fiber, ROF）相结合的FBMC-ROF系统因其高宽带、大容量、低成本等优点引起广泛关注，被认为是未来新一代宽带无线通信的核心技术之一。本项目的主要工作和创新性成果概括如下：（1）利用Zak变换实现了对原型滤波器的优化，并与已有技术相结合，使优化脉冲具有更好的时频局部性（Time-Frequency Location , TFL）。建立了FBMC系统仿真模型，与OFDM进行了对比。通过仿真比较了系统在不同环境下的解调效果，以及不同滤波器对系统性能的影响。实验结果证明FBMC系统不易受到时延和频偏的影响，而且本项目提出的优化滤波器在双色散无线信道中比其他滤波器的抗干扰性更好。（2）提出一种改进的PTS算法降低FBMC-OQAM-ROF系统的PAPR。FBMC-OQAM作为FBMC的典型代表，被认为是一种可以取代OFDM的多载波技术，但是该技术也存在高PAPR问题。为了降低其PAPR，本项目借鉴传统PTS算法的思想，同时考虑FBMC-OQAM相邻数据块相互重叠的特点，提出一种前向PTS（Forword PTS, F-PTS）算法。该算法把多个FBMC-OQAM数据块分成两部分，每部分的数据块在选择最优传输序列时根据不同的规则考虑之前数据块的影响。最后通过仿真模型对其性能进行了数值仿真和验证。（3）利用了奇数长ZC序列的中心对称特性和ZC序列的良好自相关特性，设计了一种基于中心对称ZC序列的符号同步定时和载波频偏联合估计算法，并通过蒙特卡洛仿真与传统的同步定时和载波频偏估计方案进行了对比与验证，证明了本项目所提出的方案有着更加优良的同步定时捕获能力，同时提升载波频偏的估计精度。（4）从理论上研究了PMD对FBMC-ROF系统传输性能的影响，分析了由PMD所引起的误码率及功率代价等，通过与OFDM-ROF等系统进行对比可知，FBMC-OQAM信号在光纤中的传输性能优于OFDM-QAM和SC-QPSK信号。并设计了一种适用于FBMC-ROF传输系统的PMD的补偿方案，通过仿真验证了其补偿效果。