引用本文:

冯群翔,郑兴,苏江涛,等. 基于非线性压缩的OOFDM系统的FPGA实现[J]. 光通信技术,2020,44(6):58-62.

基于非线性压缩的OOFDM系统的FPGA实现

冯群翔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,中国;2.班戈大学 电子工程学院,班戈 LL57 1UT,英国)

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摘要:针对光正交频分复用(OOFDM)系统中高峰均比的问题,利用坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法进行非线性压缩,并采用现场可编程门阵列(FPGA)进行硬件实现,在Matlab上对从FPGA抓取的信号进行分析,计算出信号的峰均比以及通信系统的误码率,并与传统OOFDM系统进行了对比分析。实验结果表明该算法能有效抑制信号的峰均比,保证了通信质量。

关键词:光正交频分复用;峰值平均功率比;现场可编程门阵列

中图分类号:TN914 文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)06-0058-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.06.013

0 引言
    光正交频分复用(OOFDM)技术由于具备较高的传输速率、高频谱利用率、低系统复杂度以及抗光纤色散等优势,已成为实现下一代大容量的光接入网和数据中心网络的可行技术之一[1-4]。OOFDM通信系统会把加过循环前缀的信号送入数/模转换器(DAC)中,当信号的峰均比较高时,为了防止信号失真就会要求采用高量化比特的DAC[5-7]。但是,高量化比特的DAC不仅会增加硬件成本,而且会牺牲DAC的采样率,从而限制了通信系统的传输速度。因此,抑制OOFDM信号的峰均比是实现经济高效的高速通信的关键[8-10]。
       文献[11]提出了直接限幅法,该方法通过限幅削峰来降低信号的峰均比,具有限幅效果好、易于实现和计算量较低等优点,但限幅削峰会引起信号的损失,从而使得系统的误码率上升。文献[12]提出了迭代限幅法,该方法是一种基于直接限幅法的改进算法,虽然降低了通信的误码率,但在降低信号峰均比的同时,需要多次迭代运算,增加了系统的计算量。文献[13]提出了一种非线性压缩的算法,该算法通过对DAC前的信号进行余弦运算,使得信号的幅度在-1~1之间变化,从而明确了信号的动态幅度范围,降低了信号的峰均比,但该算法仅仅是基于仿真分析,并没有进行硬件实现。
      本文对该非线性压缩算法进行了深入研究,利用坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法实现对信号的余弦化和反余弦化,并基于现场可编程门阵列(FPGA)平台首次对非线性压缩算法进行硬件电路的实现。

5 结束语
    为了抑制OOFDM系统中信号的峰均比,本文详细介绍了一种非线性压缩算法来降低信号的峰均比。同时,为了测试该算法的有效性和采用该算法后的通信质量,本文利用FPGA进行实际的硬件实现。实验结果表明:与传统OOFDM相比,该非线性压缩算法能够有效降低信号的峰均比,同时通过控制算法的运算系数保证了通信的质量。