李星沛+何方白

摘 要： 針對(duì)OFDM?ROF系統(tǒng)中傳輸鏈路中各器件的非線性等問題，提出基于查找表的二分法和與割線法結(jié)合的數(shù)字預(yù)失真算法，并利用Matlab實(shí)現(xiàn)OFDM的發(fā)射、接收和數(shù)字預(yù)失真處理模塊，再運(yùn)用Optisystem 7.0搭建了OFDM?ROF仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過16QAM星座圖預(yù)失真前后仿真結(jié)果對(duì)比、以及AM/AM和AM/PM特性結(jié)果顯示，采用二分法和與割線法相結(jié)合的自適應(yīng)算法能改善OFDM?ROF系統(tǒng)的非線性問題，為OFDM?ROF系統(tǒng)的數(shù)字預(yù)失真硬件電路實(shí)現(xiàn)提供了依據(jù)和參考。

關(guān)鍵詞： OFDM?ROF； Optisystem； 二分法； 割線法； 預(yù)失真算法

中圖分類號(hào)： TN929.11?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）16?0034?03

Design and implementation of digital pre?distortion in OFDM?ROF system

based on Optisystem

LI Xing?pei1， 2， HE Fang?bai1

（1. Chongqing University of Posts and Telecommunications， Chongqing 400065， China； 2. Neijiang Vocational & Technical College， Neijiang 641000， China）

Abstract：For nonlinear characteristics of each device in transmission link in OFDM?RoF system， the digital pre?distortion algorithm of dichotomy combining secant method based on LUT are proposed， Matlab is used to realize the OFDMs receiving， transmitting and digital pre?distortion processing module， and Optisystem7.0 are used to establish a OFDM?ROF simulation platform. Contrast results of the simulation before and after pre?distortion in 16QAM constellation charts， AM/AM and AM/PM characteristics show that the self?adaptive algorithm combining the dichotomy with the secant method can improve the nonlinear of OFDM?ROF system. It provided a basis and reference for implementation of the digital pre?distortion hardware circuit in OFDM?ROF system.

Keywords： OFDM?ROF；Optisystem；dichotomy；secant method；pre?distortion algorithm

正交頻分復(fù)用（OFDM）作為4G的主要調(diào)制技術(shù)，具有較強(qiáng)的抗多徑衰落和較高的頻譜利用率。而光載無線通信（ROF）技術(shù)就是將無線通信技術(shù)與寬帶通信技術(shù)結(jié)合起來的一種技術(shù)，它具有大容量、高帶寬、低損耗、抗干擾、靈活方便等優(yōu)點(diǎn)[1?3]。雖然OFDM?ROF系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但也帶來了一些需要研究解決的新問題。ROF鏈路中的非線性器件會(huì)產(chǎn)生非線性效應(yīng)，隨著鏈路中OFDM信號(hào)傳輸動(dòng)態(tài)范圍的增大，非線性效應(yīng)的影響也隨之增大，使得子載波之間的正交特性惡化，嚴(yán)重降低了系統(tǒng)的傳輸性能[4]。要想提高鏈路系統(tǒng)的傳輸性能，必須對(duì)于ROF鏈路的非線性進(jìn)行補(bǔ)償。

1 OFDM?ROF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[5?6]

圖1是OFDM?ROF預(yù)失真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。其中， 將預(yù)失真處理模塊被放在OFDM調(diào)制模塊和ROF鏈路之間，預(yù)失真處理模塊包括預(yù)失真器和自適應(yīng)模塊，預(yù)失真處理模塊中進(jìn)行信號(hào)的預(yù)失真調(diào)整后輸入ROF鏈路，輸出的ROF鏈路信號(hào)再次送入預(yù)失真處理模塊，進(jìn)入自適應(yīng)算法模塊，進(jìn)行誤差函數(shù)收斂和算法更新，從而完成一個(gè)OFDM?ROF的系統(tǒng)預(yù)失真處理過程。

2 基于查找表的自適應(yīng)算法

查找表（LUT）預(yù)失真技術(shù)最早是在1988年由Bateman等人提出的，查找表技術(shù)是目前比較流行的一種預(yù)失真技術(shù)。割線法[5?7]是一種收斂速度介于線性收斂和平方收斂之間的函數(shù)逼近法，其迭代關(guān)系式為：

[fnk+1=fnk-1efnk-fnkefnk-1efnk-efnk-1] （1）

式中[fnk]為第[n]項(xiàng)第[k]次迭代的值。二分法是近似計(jì)算中求實(shí)根最簡(jiǎn)單的方法。常用來為其他方法求方程近似根提供初始值。二分法迭代關(guān)系方程式為：

[fk+1=ak，Ik，gakegIk<0Ik，bk，gakegIk>0] （2）

式中：[fk=ak，bk]表示第[k]步的根區(qū)間，[fk=ak+bk2]為第[k]次計(jì)算的近似值。

通過對(duì)收斂速度、運(yùn)算量和存儲(chǔ)量的綜合考慮，如果把二分法與割線法結(jié)合起來，先用二分法定出包含根的大致區(qū)間，然后把二分法確定的兩個(gè)近似值[ak]和[bk]作為割線法的初始值[Ik]和[Ik-1]，再由割線法跟蹤，這樣就能在有效性和收斂速度上得到很好的結(jié)果。

圖1 OFDM?ROF系統(tǒng)預(yù)失真結(jié)構(gòu)圖

3 基于Optisystem的OFDM?ROF系統(tǒng)的數(shù)字

預(yù)失真設(shè)計(jì)

首先設(shè)計(jì)出基于查找表法的ROF數(shù)字預(yù)失真處理結(jié)構(gòu)，如圖2所示，這里采用極坐標(biāo)查找表技術(shù)。輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過OFDM調(diào)制后產(chǎn)生的同相分量I和正交分量Q，通過直?極坐標(biāo)轉(zhuǎn)化計(jì)算出基帶信號(hào)的幅度分量和相位分量；由幅度信號(hào)的原始量化值做地址索引，進(jìn)入查找表中查找相應(yīng)的幅度調(diào)整值和相位調(diào)整值，從而調(diào)整基帶信號(hào)的幅度值和相位值，該值稱為基準(zhǔn)值，一方面送入后面的ROF傳輸鏈路，另一方面送入自適應(yīng)模塊。經(jīng)ROF鏈路反饋回路后，信號(hào)再次進(jìn)入自適應(yīng)模塊，這是功放模擬模塊輸出的實(shí)際值，在自適應(yīng)模塊內(nèi)采用二分法和與割線法結(jié)合的算法對(duì)查找表的幅度和相位表進(jìn)行更新，從而完成預(yù)失真過程。

根據(jù)圖2的設(shè)計(jì)框圖，運(yùn)用光通信系統(tǒng)仿真軟件Optisystem7.0 與Matlab軟件搭建了一個(gè)協(xié)同仿真平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)OFDM?ROF預(yù)失真系統(tǒng)，如圖3所示。其中，Matlab軟件編寫OFDM的發(fā)射、接收，預(yù)失真處理模塊采用Matlab中的DSP模塊構(gòu)成。

首先，產(chǎn)生一個(gè)碼率為2.5 Gb/s，碼長為1 024的偽隨機(jī)碼。該偽隨機(jī)碼用Matlab編寫的OFDM發(fā)射模塊調(diào)制，OFDM采用16QAM，IFFT取512點(diǎn)。再將此信號(hào)經(jīng)過MZM調(diào)制器調(diào)制到線寬默認(rèn)為10 MHz，功率為-10 dBm，頻率為193.16 THz的激光載波上[8]。

采用一束30 GHz的信號(hào)源激光進(jìn)行載波抑制雙邊帶調(diào)制，并利用生成的兩個(gè)邊帶作為激光源。然后將調(diào)制后的光信號(hào)與一束功率為0 dBm，線寬同樣為10 MHz，頻率為193.16 THz的光信號(hào)進(jìn)行耦合。設(shè)置單模光纖長度為30 km，色散系數(shù)為16.75 ps/（nm·km），傳輸波長為1 550 nm，衰減系數(shù)[9]為0.2 dB/km。

圖2 基于查找表的OFDM?ROF預(yù)失真結(jié)構(gòu)

在基站端，傳輸過來的光信號(hào)經(jīng)過LED光電探測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，LED的響應(yīng)度為1 A/W，暗電流[10]為10 nA。經(jīng)光電探測(cè)器接收得到的電信號(hào)與60 GHz的正交信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，經(jīng)帶通濾波器，去除高頻成分，得到低頻信號(hào)，送入OFDM 接收模塊。經(jīng)放大，傳回預(yù)失真模塊，對(duì)幅度表和相位表進(jìn)行更新。

圖3 基于Optisystem的OFDM?ROF預(yù)失真系統(tǒng)

4 仿真結(jié)果

帶內(nèi)信號(hào)的畸變可以通過星座圖和矢量誤差平均值（EVM）來衡量。圖4是OFDM?ROF系統(tǒng)的星座仿真圖，其中圖4（a）為沒有經(jīng)過預(yù)失真處理的OFDM解調(diào)信號(hào)的16QAM星座圖，從圖中可以看出，由于系統(tǒng)非線性的影響，導(dǎo)致信號(hào)的幅度和相位都有很嚴(yán)重的變形，此時(shí)的EVM為62.130 2%。

圖4（b）是經(jīng)過預(yù)失真處理后的16QAM星座圖，可以看出，基于查找表的數(shù)字預(yù)失真處理后的星座圖偏轉(zhuǎn)和擴(kuò)散得到了改善，此時(shí)的EVM為1.536%，所以能夠完全解調(diào)。對(duì)采用查找表的自適應(yīng)二分法與割線法相結(jié)合刷新算法進(jìn)行預(yù)失真器的特性曲線仿真，查找表大小取N=512，功放采用Rapp模型，結(jié)果進(jìn)行歸一化處理。

圖4 星座仿真圖

圖5是預(yù)失真前后預(yù)失真器的AM/AM特性曲線圖，從中可以看出，預(yù)失真前曲線是非線性的， 加入預(yù)失真器后與其疊加形成補(bǔ)償，最后的曲線b，即該信號(hào)的AM/AM特性趨于線性。

圖5 預(yù)失真前后預(yù)失真器的AM/AM特性

圖6為預(yù)失真前后預(yù)失真器的AM/PM特性曲線，經(jīng)過預(yù)失真器的調(diào)整后，AM/PM特性曲線b也趨于線性，說明ROF系統(tǒng)經(jīng)過預(yù)失真處理后非線性有了明顯的改善。

5 結(jié) 語

針對(duì)OFDM?ROF系統(tǒng)中存在的非線性特性問題，提出了基于查找表的二分法與割線法結(jié)合的數(shù)字預(yù)失真算法。為實(shí)現(xiàn)OFDM?ROF的預(yù)失真系統(tǒng)，搭建了Optisystem 7.0 與Matlab軟件結(jié)合的聯(lián)合仿真系統(tǒng)。通過仿真結(jié)果顯示，提出的數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)與未加預(yù)失真的系統(tǒng)相比，其解調(diào)信號(hào)的16QAM星座圖的幅度和相位得到了極大的改善，ROF鏈路及預(yù)失真器的AM/AM特性曲線和AM/PM特性曲線得到了補(bǔ)償。這說明采用基于查找表的二分法和與割線法結(jié)合的的方法是能改善OFDM?ROF系統(tǒng)的非線性問題，并為下一步實(shí)現(xiàn)數(shù)字預(yù)失真OFDM?ROF系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)提供依據(jù)和參考。

圖6 預(yù)失真前后預(yù)失真器的AM/PM特性

參考文獻(xiàn)

[l] 郝耀鴻，王榮，李玉權(quán).相干光OFDM系統(tǒng)中的相位估計(jì)分析[J].電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào)，2011，16（1）：20?24.

[2] 原榮.光正交頻分復(fù)用（OFDM）光纖通信系統(tǒng)綜述[J].光通信技術(shù)，2011，35（8）：29?33.

[3] 傅磊，陳健，馮俊飛，等.高速光OFDM符號(hào)定時(shí)同步在FPGA上的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].光通信技術(shù)，2013，37（4）：35?37.

[4] 南敬昌，曲昀，毛陸虹.峰均比抑制與預(yù)失真在OFDM?RoF系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].光通信技術(shù)，2012，36（10）：57?60.

[5] 程永茂，趙峰民，曲暉，等.FH?OFDM系統(tǒng)同步算法研究與FPGA實(shí)現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2012，36（9）：33?34.

[6] 周園光.OFDM在接入網(wǎng)中的應(yīng)用及仿真分析[J].光通信技術(shù)，2011，35（10）：13?15.

[7] KHAN M I， RAAHEMIFAR K. Measurement of optical impairments in OFDM based radio?over?fiber communication systems [C]// Proceedings of 21st International Conference on Noise and Fluctuations. Toronto， ON： IEEE， 2011： 409?412.

[8] 李濤，榮健，鐘曉春.采用Optisystem的OFDM?RoF系統(tǒng)仿真[J].紅外與激光工程，2011，40（6）：1155?1159.

[9] 王酷，郭健健，高平，等.ROF技術(shù)在數(shù)字無線集群系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].光通信技術(shù)，2011，35（7）：47?50.

[10] 梁猛，何金池，鞏稼民，等.基于OptiSystem的相干光OFDM系統(tǒng)的仿真研究[J].光通信技術(shù)，2011，35（4）：42?46.

圖1 OFDM?ROF系統(tǒng)預(yù)失真結(jié)構(gòu)圖

3 基于Optisystem的OFDM?ROF系統(tǒng)的數(shù)字

預(yù)失真設(shè)計(jì)

首先設(shè)計(jì)出基于查找表法的ROF數(shù)字預(yù)失真處理結(jié)構(gòu)，如圖2所示，這里采用極坐標(biāo)查找表技術(shù)。輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過OFDM調(diào)制后產(chǎn)生的同相分量I和正交分量Q，通過直?極坐標(biāo)轉(zhuǎn)化計(jì)算出基帶信號(hào)的幅度分量和相位分量；由幅度信號(hào)的原始量化值做地址索引，進(jìn)入查找表中查找相應(yīng)的幅度調(diào)整值和相位調(diào)整值，從而調(diào)整基帶信號(hào)的幅度值和相位值，該值稱為基準(zhǔn)值，一方面送入后面的ROF傳輸鏈路，另一方面送入自適應(yīng)模塊。經(jīng)ROF鏈路反饋回路后，信號(hào)再次進(jìn)入自適應(yīng)模塊，這是功放模擬模塊輸出的實(shí)際值，在自適應(yīng)模塊內(nèi)采用二分法和與割線法結(jié)合的算法對(duì)查找表的幅度和相位表進(jìn)行更新，從而完成預(yù)失真過程。

根據(jù)圖2的設(shè)計(jì)框圖，運(yùn)用光通信系統(tǒng)仿真軟件Optisystem7.0 與Matlab軟件搭建了一個(gè)協(xié)同仿真平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)OFDM?ROF預(yù)失真系統(tǒng)，如圖3所示。其中，Matlab軟件編寫OFDM的發(fā)射、接收，預(yù)失真處理模塊采用Matlab中的DSP模塊構(gòu)成。

首先，產(chǎn)生一個(gè)碼率為2.5 Gb/s，碼長為1 024的偽隨機(jī)碼。該偽隨機(jī)碼用Matlab編寫的OFDM發(fā)射模塊調(diào)制，OFDM采用16QAM，IFFT取512點(diǎn)。再將此信號(hào)經(jīng)過MZM調(diào)制器調(diào)制到線寬默認(rèn)為10 MHz，功率為-10 dBm，頻率為193.16 THz的激光載波上[8]。

采用一束30 GHz的信號(hào)源激光進(jìn)行載波抑制雙邊帶調(diào)制，并利用生成的兩個(gè)邊帶作為激光源。然后將調(diào)制后的光信號(hào)與一束功率為0 dBm，線寬同樣為10 MHz，頻率為193.16 THz的光信號(hào)進(jìn)行耦合。設(shè)置單模光纖長度為30 km，色散系數(shù)為16.75 ps/（nm·km），傳輸波長為1 550 nm，衰減系數(shù)[9]為0.2 dB/km。

圖2 基于查找表的OFDM?ROF預(yù)失真結(jié)構(gòu)

在基站端，傳輸過來的光信號(hào)經(jīng)過LED光電探測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，LED的響應(yīng)度為1 A/W，暗電流[10]為10 nA。經(jīng)光電探測(cè)器接收得到的電信號(hào)與60 GHz的正交信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，經(jīng)帶通濾波器，去除高頻成分，得到低頻信號(hào)，送入OFDM 接收模塊。經(jīng)放大，傳回預(yù)失真模塊，對(duì)幅度表和相位表進(jìn)行更新。

圖3 基于Optisystem的OFDM?ROF預(yù)失真系統(tǒng)

4 仿真結(jié)果

帶內(nèi)信號(hào)的畸變可以通過星座圖和矢量誤差平均值（EVM）來衡量。圖4是OFDM?ROF系統(tǒng)的星座仿真圖，其中圖4（a）為沒有經(jīng)過預(yù)失真處理的OFDM解調(diào)信號(hào)的16QAM星座圖，從圖中可以看出，由于系統(tǒng)非線性的影響，導(dǎo)致信號(hào)的幅度和相位都有很嚴(yán)重的變形，此時(shí)的EVM為62.130 2%。

圖4（b）是經(jīng)過預(yù)失真處理后的16QAM星座圖，可以看出，基于查找表的數(shù)字預(yù)失真處理后的星座圖偏轉(zhuǎn)和擴(kuò)散得到了改善，此時(shí)的EVM為1.536%，所以能夠完全解調(diào)。對(duì)采用查找表的自適應(yīng)二分法與割線法相結(jié)合刷新算法進(jìn)行預(yù)失真器的特性曲線仿真，查找表大小取N=512，功放采用Rapp模型，結(jié)果進(jìn)行歸一化處理。

圖4 星座仿真圖

圖5是預(yù)失真前后預(yù)失真器的AM/AM特性曲線圖，從中可以看出，預(yù)失真前曲線是非線性的， 加入預(yù)失真器后與其疊加形成補(bǔ)償，最后的曲線b，即該信號(hào)的AM/AM特性趨于線性。

圖5 預(yù)失真前后預(yù)失真器的AM/AM特性

圖6為預(yù)失真前后預(yù)失真器的AM/PM特性曲線，經(jīng)過預(yù)失真器的調(diào)整后，AM/PM特性曲線b也趨于線性，說明ROF系統(tǒng)經(jīng)過預(yù)失真處理后非線性有了明顯的改善。

5 結(jié) 語

針對(duì)OFDM?ROF系統(tǒng)中存在的非線性特性問題，提出了基于查找表的二分法與割線法結(jié)合的數(shù)字預(yù)失真算法。為實(shí)現(xiàn)OFDM?ROF的預(yù)失真系統(tǒng)，搭建了Optisystem 7.0 與Matlab軟件結(jié)合的聯(lián)合仿真系統(tǒng)。通過仿真結(jié)果顯示，提出的數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)與未加預(yù)失真的系統(tǒng)相比，其解調(diào)信號(hào)的16QAM星座圖的幅度和相位得到了極大的改善，ROF鏈路及預(yù)失真器的AM/AM特性曲線和AM/PM特性曲線得到了補(bǔ)償。這說明采用基于查找表的二分法和與割線法結(jié)合的的方法是能改善OFDM?ROF系統(tǒng)的非線性問題，并為下一步實(shí)現(xiàn)數(shù)字預(yù)失真OFDM?ROF系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)提供依據(jù)和參考。

圖6 預(yù)失真前后預(yù)失真器的AM/PM特性

參考文獻(xiàn)

[l] 郝耀鴻，王榮，李玉權(quán).相干光OFDM系統(tǒng)中的相位估計(jì)分析[J].電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào)，2011，16（1）：20?24.

[2] 原榮.光正交頻分復(fù)用（OFDM）光纖通信系統(tǒng)綜述[J].光通信技術(shù)，2011，35（8）：29?33.

[3] 傅磊，陳健，馮俊飛，等.高速光OFDM符號(hào)定時(shí)同步在FPGA上的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].光通信技術(shù)，2013，37（4）：35?37.

[4] 南敬昌，曲昀，毛陸虹.峰均比抑制與預(yù)失真在OFDM?RoF系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].光通信技術(shù)，2012，36（10）：57?60.

[5] 程永茂，趙峰民，曲暉，等.FH?OFDM系統(tǒng)同步算法研究與FPGA實(shí)現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2012，36（9）：33?34.

[6] 周園光.OFDM在接入網(wǎng)中的應(yīng)用及仿真分析[J].光通信技術(shù)，2011，35（10）：13?15.

[7] KHAN M I， RAAHEMIFAR K. Measurement of optical impairments in OFDM based radio?over?fiber communication systems [C]// Proceedings of 21st International Conference on Noise and Fluctuations. Toronto， ON： IEEE， 2011： 409?412.

[8] 李濤，榮健，鐘曉春.采用Optisystem的OFDM?RoF系統(tǒng)仿真[J].紅外與激光工程，2011，40（6）：1155?1159.

[9] 王酷，郭健健，高平，等.ROF技術(shù)在數(shù)字無線集群系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].光通信技術(shù)，2011，35（7）：47?50.

[10] 梁猛，何金池，鞏稼民，等.基于OptiSystem的相干光OFDM系統(tǒng)的仿真研究[J].光通信技術(shù)，2011，35（4）：42?46.

圖1 OFDM?ROF系統(tǒng)預(yù)失真結(jié)構(gòu)圖

3 基于Optisystem的OFDM?ROF系統(tǒng)的數(shù)字

預(yù)失真設(shè)計(jì)

首先設(shè)計(jì)出基于查找表法的ROF數(shù)字預(yù)失真處理結(jié)構(gòu)，如圖2所示，這里采用極坐標(biāo)查找表技術(shù)。輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過OFDM調(diào)制后產(chǎn)生的同相分量I和正交分量Q，通過直?極坐標(biāo)轉(zhuǎn)化計(jì)算出基帶信號(hào)的幅度分量和相位分量；由幅度信號(hào)的原始量化值做地址索引，進(jìn)入查找表中查找相應(yīng)的幅度調(diào)整值和相位調(diào)整值，從而調(diào)整基帶信號(hào)的幅度值和相位值，該值稱為基準(zhǔn)值，一方面送入后面的ROF傳輸鏈路，另一方面送入自適應(yīng)模塊。經(jīng)ROF鏈路反饋回路后，信號(hào)再次進(jìn)入自適應(yīng)模塊，這是功放模擬模塊輸出的實(shí)際值，在自適應(yīng)模塊內(nèi)采用二分法和與割線法結(jié)合的算法對(duì)查找表的幅度和相位表進(jìn)行更新，從而完成預(yù)失真過程。

根據(jù)圖2的設(shè)計(jì)框圖，運(yùn)用光通信系統(tǒng)仿真軟件Optisystem7.0 與Matlab軟件搭建了一個(gè)協(xié)同仿真平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)OFDM?ROF預(yù)失真系統(tǒng)，如圖3所示。其中，Matlab軟件編寫OFDM的發(fā)射、接收，預(yù)失真處理模塊采用Matlab中的DSP模塊構(gòu)成。

首先，產(chǎn)生一個(gè)碼率為2.5 Gb/s，碼長為1 024的偽隨機(jī)碼。該偽隨機(jī)碼用Matlab編寫的OFDM發(fā)射模塊調(diào)制，OFDM采用16QAM，IFFT取512點(diǎn)。再將此信號(hào)經(jīng)過MZM調(diào)制器調(diào)制到線寬默認(rèn)為10 MHz，功率為-10 dBm，頻率為193.16 THz的激光載波上[8]。

采用一束30 GHz的信號(hào)源激光進(jìn)行載波抑制雙邊帶調(diào)制，并利用生成的兩個(gè)邊帶作為激光源。然后將調(diào)制后的光信號(hào)與一束功率為0 dBm，線寬同樣為10 MHz，頻率為193.16 THz的光信號(hào)進(jìn)行耦合。設(shè)置單模光纖長度為30 km，色散系數(shù)為16.75 ps/（nm·km），傳輸波長為1 550 nm，衰減系數(shù)[9]為0.2 dB/km。

圖2 基于查找表的OFDM?ROF預(yù)失真結(jié)構(gòu)

在基站端，傳輸過來的光信號(hào)經(jīng)過LED光電探測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，LED的響應(yīng)度為1 A/W，暗電流[10]為10 nA。經(jīng)光電探測(cè)器接收得到的電信號(hào)與60 GHz的正交信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，經(jīng)帶通濾波器，去除高頻成分，得到低頻信號(hào)，送入OFDM 接收模塊。經(jīng)放大，傳回預(yù)失真模塊，對(duì)幅度表和相位表進(jìn)行更新。

圖3 基于Optisystem的OFDM?ROF預(yù)失真系統(tǒng)

4 仿真結(jié)果

帶內(nèi)信號(hào)的畸變可以通過星座圖和矢量誤差平均值（EVM）來衡量。圖4是OFDM?ROF系統(tǒng)的星座仿真圖，其中圖4（a）為沒有經(jīng)過預(yù)失真處理的OFDM解調(diào)信號(hào)的16QAM星座圖，從圖中可以看出，由于系統(tǒng)非線性的影響，導(dǎo)致信號(hào)的幅度和相位都有很嚴(yán)重的變形，此時(shí)的EVM為62.130 2%。

圖4（b）是經(jīng)過預(yù)失真處理后的16QAM星座圖，可以看出，基于查找表的數(shù)字預(yù)失真處理后的星座圖偏轉(zhuǎn)和擴(kuò)散得到了改善，此時(shí)的EVM為1.536%，所以能夠完全解調(diào)。對(duì)采用查找表的自適應(yīng)二分法與割線法相結(jié)合刷新算法進(jìn)行預(yù)失真器的特性曲線仿真，查找表大小取N=512，功放采用Rapp模型，結(jié)果進(jìn)行歸一化處理。

圖4 星座仿真圖

圖5是預(yù)失真前后預(yù)失真器的AM/AM特性曲線圖，從中可以看出，預(yù)失真前曲線是非線性的， 加入預(yù)失真器后與其疊加形成補(bǔ)償，最后的曲線b，即該信號(hào)的AM/AM特性趨于線性。

圖5 預(yù)失真前后預(yù)失真器的AM/AM特性

圖6為預(yù)失真前后預(yù)失真器的AM/PM特性曲線，經(jīng)過預(yù)失真器的調(diào)整后，AM/PM特性曲線b也趨于線性，說明ROF系統(tǒng)經(jīng)過預(yù)失真處理后非線性有了明顯的改善。

5 結(jié) 語

針對(duì)OFDM?ROF系統(tǒng)中存在的非線性特性問題，提出了基于查找表的二分法與割線法結(jié)合的數(shù)字預(yù)失真算法。為實(shí)現(xiàn)OFDM?ROF的預(yù)失真系統(tǒng)，搭建了Optisystem 7.0 與Matlab軟件結(jié)合的聯(lián)合仿真系統(tǒng)。通過仿真結(jié)果顯示，提出的數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)與未加預(yù)失真的系統(tǒng)相比，其解調(diào)信號(hào)的16QAM星座圖的幅度和相位得到了極大的改善，ROF鏈路及預(yù)失真器的AM/AM特性曲線和AM/PM特性曲線得到了補(bǔ)償。這說明采用基于查找表的二分法和與割線法結(jié)合的的方法是能改善OFDM?ROF系統(tǒng)的非線性問題，并為下一步實(shí)現(xiàn)數(shù)字預(yù)失真OFDM?ROF系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)提供依據(jù)和參考。

圖6 預(yù)失真前后預(yù)失真器的AM/PM特性

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