引用本文:

殷越,郑兴,苏江涛,等:降低双带光正交频分复用系统中IFFT/FFT复杂度的方法[J]. 光通信技术,2019,43(6):38-43.

降低双带光正交频分复用系统中IFFT/FFT复杂度的方法

殷 越1,郑 兴1*,苏江涛1,孙玲玲1,唐建明2

(1.杭州电子科技大学 射频电路与系统教育部重点实验室,杭州 310018; 2.班戈大学 电子工程学院,班戈 LL57 1UT,英国)

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摘要:为降低双带光正交频分复用(OOFDM)系统中最核心的算法模块-快速傅里叶逆变换/快速傅里叶变换(IFFT/FFT)的复杂度,提出在基于现场可编程门阵列(FPGA)的双带OOFDM系统中,在发射端2路数据进入IFFT前进行共轭变换的算法。仿真结果表明:在不影响OOFDM收发机性能的情况下,该算法能大幅降低FPGA的逻辑资源利用率和IFFT/FFT的复杂度。

关键词:光纤通信;光正交频分复用;快速傅里叶变换;现场可编程门阵列;共轭变换

中图分类号:TN919 文献标志码:文章编号:1002-5561(2019)06-0038-06

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.06.010

0 引言
       光纤通信由于具有传输容量大、保密性好和传输距离远等特点,被越来越多地应用于实际生活中,特别是对于带宽和传输容量要求更大的数据中心网络。光正交频分复用(OOFDM)技术因其具有高传输速率、高频谱利用率和抗光纤色散等优势被科研人员采用,并作为实现下一代光纤通信网络(包括广域网、城域网、接入网、局域网和数据中心网络等)的可行技术之一[1-3]。伴随着现场可编程门阵列(FPGA)技术的迅速发展及其应用的逐渐成熟,尤其是在生产成本大、更新速度快的数字化系统中,更倾向于采用以FPGA为代表的现场可编程IC来实现专用集成电路[4-6]。然而,高复杂度的OOFDM系统占用巨大的FPGA逻辑资源,这已经成为具有较强灵活性、可扩展性和适应性的实时OOFDM系统的重要障碍之一[7-8]。此外,为实现更高速率的OOFDM传输系统,双带子载波调制技术被采用[9]。双带OOFDM系统意味着电域正交频分复用(OFDM)的核心模块复杂度的加倍,而快速傅里叶逆变换/傅里叶变换(IFFT/FFT)是OOFDM系统的核心模块,其逻辑资源利用率在很大程度上决定着OOFDM系统的复杂度。
        如何有效降低硬件实现IFFT/FFT模块的逻辑资源利用率,成为了减小OOFDM系统复杂度的研究重点[10-12]。我们在之前的工作中提出了基于共轭变换的核心算法[13],该算法能够在不影响双带OOFDM系统传输速率和距离的前提下,节省一对IFFT/FFT的使用,所以理论上可以降低OOFDM系统复杂度,但是该算法只是基于理论研究,并未进行具体的硬件实现。因此,本文旨在深入探索基于共轭变换的IFFT/FFT算法,将该算法在具体的FPGA平台上进行首次电路设计和硬件实现,并进行相应的理论和实验分析。

4 结束语
       随着光纤传输系统带宽与传输距离的不断提升,OOFDM技术以其卓越的色散容忍能力、高效的频谱利用率和易于同高阶调制等技术相结合等特点,成为近年来光纤通信领域热点研究问题之一[19]。本文详细介绍了如何降低双带OOFDM系统核心部件IFFT/FFT模块在电学领域的复杂度的方法。虽然光学IFFT/FFT的变换速度会更快,但光学IFFT/FFT的成本较高,故选择性价比更高的电学领域IFFT/FFT进行研究。本文中算法的硬件实现,一方面证明了基于共轭变换的核心算法的正确性以及硬件实现的可行性;另一方面,表明了通过该算法可以有效降低IFFT/FFT的复杂度,减少逻辑资源利用率。