CO-OFDM 传输系统调制方式分析
引言
正交频分复用（OFDM）技术是随着数字信号处理技术的成熟而逐渐发展起来的一种数字多载波调制技术，目前主要应用在无线通信系统中，它将高速的数据信号分成多路低速数据信号，并调制的一组正交子载波上进行并行传输，可以有效地抵抗无线信道多径衰落并提高系统频谱利用率[1]。
在光纤通信系统中，光纤的色度色散和偏振模色散严重限制了高速数据信号的传输距离。由于光纤色散的影响和无线信道中多径效应的影响有类似的效果，即色散使不同频率成分的光波具有不同的传播速度，而无线信道中的多径效应使经过不同路径的信号成分到达接收端的时间不同，因此，OFDM 调制技术同样可以用来克服光纤的色度色散和偏振模色散以及多模光纤的模间色散的影响。将OFDM 技术引入到光通信中，使高速的数据信号能够在大色散信道中远距离传输的技术，即光正交频分复用技术（O-OFDM）。
最早将OFDM引入到光通信领域的是Dixon, 他首先提到用多模光纤传输OFDM信号；随后在2005 年以来，O-OFDM 的研究大量涌现。它是集中了数字信号处理和光纤通信技术优点的一种新型的光通信技术，可以有效地抵抗光纤传输链路中色散、偏振模色散等效应[2，3]，并可以提高系统的频谱利用率[4，5]，因而近年来得到了广泛的研究。
为了在光纤通信系统中进一步延长通信距离，提高通信传输容量，可以利用无线电通信中使用的外差接收技术，即相干光通信系统。相干通信系统采用相干调制（CO），还保证了光域信号到射频信号的变换为线性变换，满足了OFDM 系统的线性要求，同时，OFDM技术使线性系统计算效率高、信道简单并可进行相位估值。因此，将相干探测与OFDM 技术相结合，即CO-OFDM 技术，在下一代100Gbps 传输系统的研究中备受青睐。除此之外，CO-OFDM 还具有WDM、OTDM、IO-OFDM 等系统所没有的优势，主要表现在：
1）由于OFDM 的正交性，最大限度的利用了频谱资源，提高了频谱利用率；
2）CO-OFDM 系统在传输过程中不需要色散补偿，在接收端无需色散处理机制。这样既能够实现高速率传输，降低了网络的复杂度，同时也能适应动态变化的网络环境；
3）CO-OFDM 系统与原来的WDM 系统有很好的兼容性，可充分利用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的完成升级，具有很强的信道容量可扩展性，扩容方便。
1 O-OFDM 系统原理
无线通信系统中的OFDM 信号为电域信号（RF 域），可以直接在电域进行处理，而O-OFDM 需要在发射端将电信号调制到光波上，在光纤中传输，在接收端再将光信号转换为电信号。其原理框图如图1 所示。在系统的发射端，利用成熟的数字信号处理技术对高速码流进行处理，得到电OFDM 信号。在这一过程中首先对需要传输的高速数据码流进行串并变换，将一路高速的数据流转化为多路速率相对较低的数据信号，随后对各路低速信号进行4QAM, 16QAM 或QPSK 等格式的数字调制，再通过IFFT 变换，将各低速数据流加载的相互正交的子载波上，然后依次进行并串变换、添加循环前缀（CP），再进行数模变换，就得到了电OFDM 信号。然后进行对电OFDM 信号进行上变频及电光调制，再经过电光调制，将电OFDM 信号加载到光波上，利用光纤通信技术的优点，可以很容易地通过光纤实现低成本、长距离传输。在信号的接收端，首先进行光电变换及下变频，得到原来的电OFDM基带信号，对电OFDM 信号解调，得到原始的数据。
O-OFDM 研究的重点是E/O 和O/E 转换及光纤传输问题。近几年来，根据接收端收到的光模式种类将光OFDM 解决方案分为两大方面：光强调制和线性光场调制。前者用于多模系统，即多模光纤、POF 或光无线，后者用于单模系统，即单模光纤。
1.1 光强调制—多模系统