引用本文:
林嘉芊,毕美华,杨晅,等. 基于信号分布非均匀量化的IMDD-FBMC系统性能提升[J]. 光通信技术,2019,43(11):58-62.
林嘉芊1,毕美华1,2*,杨 晅1,周 豪1,黄天成2,杨国伟1,肖石林2
(1.杭州电子科技大学 通信工程学院,杭州 310018; 2.上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200240)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:针对强度调制直接检测-滤波器组多载波(IMDD-FBMC)系统中低比特位数数字模拟转换器(DAC)量化性能较差的问题,提出一种基于信号分布估计的非均匀量化方案。该方案采用基于FBMC信号分布的非线性规划方法获得量化误差最小时的量化阶距,进而提升基于低比特位数DAC的IMDD-FBMC系统性能。仿真结果表明:与均匀量化方式相比,该方案在3~5位量化比特位数的情况下可以使IMDD-FBMC系统的误码率(BER)性能提升15.9~60.7倍,且在保证系统性能的情况下,基于信号分布的量化方案可以减少1~2位量化比特位数,降低系统成本。
关键词:光滤波器组多载波;信号分布估计;数字模拟转换器/模拟数字转换器;非均匀量化
中图分类号:TN914 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2019)11-0058-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.11.014
0 引言
近年来,随着机器学习、社交网络和云计算等新兴技术的出现,人们对流量吞吐量和带宽的需求也在快速增长[1]。而多载波调制波形能满足人们高容量、异步传输和可观的频谱效率的要求,特别是滤波器组多载波(FBMC)波形,由于其具有的旁瓣抑制比高、异步传输特性好、不需要循环前缀、频谱效率高、提高系统对载波间干扰(ICI)的鲁棒性和降低带外功率泄露等优点[2-4],在基于强度调制直接检测(IMDD)的光纤传输系统中得到了广泛的应用。光FBMC信号产生过程中通常需要使用高分辨率的数字模拟转换器(DAC)和模拟数字转换器(ADC)来对信号进行转换以获得好的系统性能。然而,高分辨率DAC/ADC的使用一方面增加了系统的成本;另一方面也会带来系统的功耗问题。为了有效解决该问题,Christian R等人提出使用限幅和编码的方案来提升光-正交频分复用(O-OFDM)和交错正交幅度调制-正交频分复用(OQAM-OFDM)系统中DAC/ADC量化性能[5-7]。Milton N. Tipán等人对比了不同剪切方法对通用滤波器多载波(UFMC)峰均比(PAPR)性能的影响[8]。但是,这些方案仅带来了有限的量化比特位数降低和系统性能优化,而且还引入了额外的限幅噪声。同时,由于多载波信号中小幅值信号占绝大多数,多载波调制系统的量化性能很大程度上也取决于小信号的量化比特位。为此,J. Peng和俞嘉生等人针对正交频分复用(OFDM)和通用滤波多载波(UFMC)系统提出了基于高斯分布假设下的非均匀量化方案[9,10],该方案在系统信号量化噪声比(SQNR)、误码率(BER)和误差向量幅度(EVM)性能的提升方面获得了较好的效果。然而,由于FBMC系统使用了滤波器组,导致信号频谱上出现了尖峰,不是完全的高斯分布。因此,基于高斯分布假设下的非均匀量化并非FBMC信号的最佳量化方案选择。
为了进一步提升基于低量化比特位数DAC/ADC的IMDD-FBMC系统的量化性能,本文提出一种基于信号分布估计的非均匀量化方案。
5 结束语
本文提出了一种基于IMDD-FBMC信号分布的非均匀量化方案,通过对IMDD-FBMC系统的仿真结果对比可知,相较于均匀量化方式,基于信号分布估计的量化方案在低量化比特位数时对系统性能有着极大的提升。在保证系统性能的情况下,该方案可以减小1~2位量化比特位数,降低系统成本;同时,该方案受CR值的影响较小,能在较大CR值范围内保持最佳系统性能,充分证明了该方案的可行性和有效性。