【正文】 當我在畢業(yè)設(shè)計過程中出現(xiàn)問題時，她總是及時幫助我理清思路和方向，并給我提供了大量的寶貴的參考資料。第二節(jié) 下一步研究展望隨著無線通信技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，光OFDM技術(shù)也取得了很好的進展，吸引了越來越多研究人員的目光，尤其是強度調(diào)制光正交頻復(fù)用技術(shù)。在實際的應(yīng)用中，必須根據(jù)具體要求，進行權(quán)衡選擇。功率分配因子越大，系統(tǒng)傳輸效率越低；功率分配因子越小，系統(tǒng)傳輸效率越高。于是令訓(xùn)練序列周期等于信道階數(shù)可能取得的最大值，于是可解得信道脈沖響應(yīng)系數(shù)，其中。當 時，系統(tǒng)的性能類似于在LOS信道中的性能；當，無線光散射信道具有低通的特性。本章根據(jù)光強度信號的特點合理地構(gòu)造周期序列和本地矩陣，設(shè)計一種適用于該ACOOFDM無線光通信系統(tǒng)的疊加周期序列的信道估計方法?？紤]到估計精度和算法復(fù)雜度，在實際中應(yīng)用較多的通常是基于導(dǎo)頻輔助的信道估計。 梳狀導(dǎo)頻下的OFDM符號結(jié)構(gòu) 基于梳狀導(dǎo)頻插入的信道估計二、疊加訓(xùn)練序列信道估計ACOOFDM系統(tǒng)基于疊加訓(xùn)練序列的信道估計算法與OFDM系統(tǒng)相似，圖（）為疊加訓(xùn)練序列OFDM系統(tǒng)的發(fā)射機模型。下面重點介紹導(dǎo)頻輔助和基于疊加序列的信道估計。接下來的解調(diào)過程與RFOFDM系統(tǒng)類似，其中是模數(shù)變換后得到的基帶信號的采樣序列，是去掉循環(huán)前綴后得到的序列，是FFT之后解調(diào)出的復(fù)數(shù)向量。（2）對時間同步敏感。雖然符號周期的增長，減小了多徑衰落引起的ISI對系統(tǒng)的影響，但并未將其完全消除。第二章 ACOOFDM系統(tǒng)概述第一節(jié) OFDM系統(tǒng)原理及技術(shù)特點OFDM技術(shù)早在60年代就已被提出，但由于當時的技術(shù)有限使得實現(xiàn)困難，長期以來一直僅被軍事應(yīng)用領(lǐng)域所關(guān)注，直到利用IFFT/FFT實現(xiàn)復(fù)用與解復(fù)用技術(shù)、大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)以及DSP技術(shù)的發(fā)展，才引起人們的普遍關(guān)注，使得OFDM由理論走向?qū)嶋H應(yīng)用。在系統(tǒng)誤碼率（Bit Error Rate，BER）和信息傳輸速率相同的情況下，ACOOFDM則具有較高的光功率效率；DCOOFDM的性能決定于直流偏置的大小，星座的規(guī)模越大，要求直流偏置也越大，因而增大了功率消耗，限制了其在實際系統(tǒng)的應(yīng)用。疊加序列技術(shù)是一種擴展頻譜技術(shù)，其中最典型的是疊加周期序列的信道估計技術(shù)。非對稱限幅(Asymmetrically Clipping，AC)具有更高的功率效率[9]?？稍诂F(xiàn)有光傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建出高速率、低成本、長距離的光傳輸網(wǎng)絡(luò)。 傳統(tǒng)光通信系統(tǒng)與傳統(tǒng)OFDM系統(tǒng)的比較光通信系統(tǒng)單極性實信號信息承載與光強度信號接收端不需要本地振蕩器直接檢測OFDM系統(tǒng)雙極性復(fù)信號信息承載與電信號接收端需要本地振蕩器相干接收針對不同的應(yīng)用，目前已提出的幾種光OFDM技術(shù)大致可以分為兩類：OFDM信號由光強度信號表示，主要應(yīng)用于無線光通信系統(tǒng)、多模光纖通信系統(tǒng)以及塑料光纖通信系統(tǒng)；OFDM信號由光頻信號表示，主要應(yīng)用于單模光纖通信系統(tǒng)。許多帶寬敏感型應(yīng)用，如互聯(lián)網(wǎng)流媒體等的出現(xiàn)，更是有效地促進了高速無線接入技術(shù)的發(fā)展。若功率分配因子保持不變，隨著系統(tǒng)子載波數(shù)目的增大，MSE逐漸減小，估計性能就越好。正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技術(shù)由于方便地與多種多址接入技術(shù)相結(jié)合，可用高階的數(shù)字調(diào)制方式，有高的數(shù)據(jù)傳輸速率，有效地克服信道延遲產(chǎn)生的符號間干擾等特點，被認為是無線光技術(shù)的核心之一。WO技術(shù)被廣泛的的應(yīng)用到我們的現(xiàn)實生活中，如飛機客艙、火車車廂以及巴士車廂等交通工具內(nèi)和商店、機場以及博物館等公共場所，通過紅外線（Infrared Ray，IR）或LED可見光接入點為用戶提供寬帶接入。2006年，J. M. Tang等人提出并驗證了自適應(yīng)調(diào)制光正交頻分復(fù)用（Adaptively Modulated Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing，AMOOFDM）[5]技術(shù)的可行性。近年來，OFDM技術(shù)開始應(yīng)用于雙向無線數(shù)據(jù)領(lǐng)域，尤其是在廣播方式下的音頻和視頻領(lǐng)域，并且得到了很好的發(fā)展。2010 年， 提出了基于 Hartley 變換的的 AC 技術(shù)當在需要處理的信號全為實數(shù)信號時Harley 變換具有很大的優(yōu)勢[13]。相對而言，基于疊加序列的信道估計技術(shù)將更具競爭力。然而，無線通信系統(tǒng)的性能很大程度上受到無線信道的影響，如陰影衰落和頻率選擇性衰落等，使得發(fā)射機和接收機之間的信道非常復(fù)雜。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。OFDM系統(tǒng)技術(shù)具有以下優(yōu)點：（1）頻譜利用率高。針對OFDM技術(shù)在強度調(diào)制的無線光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，目前已有兩種典型的調(diào)制方：ACOOFDM；DCOOFDM。于是，接收到的信號 r(n)可以表示為： （）我們注意到是單極性信號，而噪聲是在電域中引入，因此是雙極性信號。通常，按照導(dǎo)頻序列的插入方式不同可以分為塊狀導(dǎo)頻和梳狀導(dǎo)頻，分別對應(yīng)于慢衰落信道估計和快衰落信道估計。假設(shè)數(shù)據(jù)符號和訓(xùn)練序列都具有單位功率，把這兩部分信號乘以不同的系數(shù)和，分別控制發(fā)射信號中數(shù)據(jù)符號和訓(xùn)練序列兩部分的發(fā)射功率，且滿足，數(shù)據(jù)符號和訓(xùn)練序列進行IDFT之后得到的信號分別為和，它們的數(shù)學(xué)表達式為： （） （） 疊加訓(xùn)練序列的OFDM發(fā)射機模型（錯誤，不是射頻而是光發(fā)射機）把和相加后得到發(fā)送信號，并添加循環(huán)前綴通過射頻部分發(fā)射出去。1999年，Peter Hoeher和Fredrik Tufvesson將偽隨機(Pseudo Noise，PN)（只在首次出現(xiàn)的時候這樣寫，后面直接寫縮寫就行了，其他地方一樣，檢查一下）序列作為訓(xùn)練序列，時域疊加在數(shù)據(jù)上，利用Viterbi算法首次實現(xiàn)了基于疊加序列的信道估計[15]。是周期為的單極性非負周期實序列，則 。 訓(xùn)練序列生成方法一方法二：首先對長度為的恒模序列加上偏置電流，將其轉(zhuǎn)換為非負的復(fù)數(shù)序列；然后將該非負復(fù)序列中的每個元素的實部和虛部分開，構(gòu)成長度為的非負的實序列；最后將該非負的實序列重復(fù) 次生成所需訓(xùn)練序列。由式（）可得： （）則 （）其中為訓(xùn)練序列的方差，為的歸一化矩陣，即： （）信噪比的表達式為： （）在這里我們假設(shè)為功率分配因子，表示訓(xùn)練序列的發(fā)射功率占發(fā)射機總功率的比例。這是因為，訓(xùn)練序列時域疊加在數(shù)據(jù)符號上，訓(xùn)練序列數(shù)據(jù)之間的影響是加性的，當SNR大于一定程度時，由于訓(xùn)練序列與數(shù)據(jù)的相對功率不變，數(shù)據(jù)成為影響訓(xùn)練序列進行信道估計的主要因素。和傳統(tǒng)的疊加訓(xùn)練序列的信道估計方法相比，該方法能直接應(yīng)用于采用光強度調(diào)制的ACOOFDM系統(tǒng)中，并且通過將訓(xùn)練序列與數(shù)據(jù)在一段時間間隔內(nèi)同時傳送，不需要額外的頻段和時隙傳輸已知導(dǎo)頻，保證了系統(tǒng)的傳輸效率，算法復(fù)雜度較低，同時訓(xùn)練序列所占發(fā)射機功率也很小，時間功率分配相對靈活，具有顯著優(yōu)勢。（4）本文研究的是基于疊加訓(xùn)練序列的ACOOFDM系統(tǒng)信道估計方法。我要揮灑自己的青春為國家社會做貢獻，來回報你們的幫助、期望和關(guān)懷。這里有太多的陪我一起成長的人，敬愛的老師、學(xué)長，親愛的同學(xué)個個都值得我去感激。（2）介紹了OFDM系統(tǒng)的基本原理思想和技術(shù)特點，著重研究了無線光通信中的ACOOFDM系統(tǒng)基本原理、傳輸模型和技術(shù)特點；分析比較了導(dǎo)頻輔助和疊加訓(xùn)練序列兩種信道估計技術(shù)的原理和序列插入方式。隨著SNR的增大，系統(tǒng)BER迅速降低。這里我們采用4QAM數(shù)字調(diào)制方式；PN序列由長度為4的恒模序列，經(jīng)過拆分組合后，循環(huán)重復(fù)構(gòu)成周期為8的單極性非負周期實序列；ACOOFDM系統(tǒng)子載波數(shù)；CP 的長度；本次研究基于室內(nèi)無線光散射信道傳輸模型，相鄰路徑延遲時間等于系統(tǒng)采樣間隔，信道脈沖響應(yīng)的長度L=6，信道脈沖響應(yīng)系數(shù)。構(gòu)造階元素全為 B 的方陣和循環(huán)矩陣，則表示為 （） 構(gòu)造本地矩陣，即： （）實際應(yīng)用中，本地矩陣的生成決定于功率分配因子和 B 的值，即： （）其中 B 不但接收信號的時域統(tǒng)計特征有關(guān)，還決定于接收信號的功率和光強度檢測器的靈敏度以及功率分配因子的大小，即： （）四、信道估計的算法為方便說明估計算法，暫不考慮功率分配問題。基于室內(nèi)散射信道模型，光發(fā)射機和接收機沒有直接對準，光信號經(jīng)過了多次反射，到達接收機的光信號來自不同方向，信號經(jīng)過了多徑傳輸。2005年，M. Ghogho等人提出了一種基于數(shù)據(jù)依賴的疊加訓(xùn)練序列信道估計方法[18][19]。訓(xùn)練序列就是在發(fā)送的數(shù)據(jù)幀前面含有一部分已知道的碼元，用于接收端的同步和信道估計，它是在時域上的處理；導(dǎo)頻是在一個固定的頻率上一直發(fā)已知的信號，是頻域上的處理。（說明一下哪個代表數(shù)據(jù)符號，那個代表導(dǎo)頻符號，下同） 塊狀導(dǎo)頻下的OFDM符號結(jié)構(gòu) 基于塊狀導(dǎo)頻插入的信道估計（刪掉，只要上面那個圖就可以了）梳狀導(dǎo)頻插入移動信道具有頻率選擇性和時變特性，也就是說實際OFDM系統(tǒng)中信道的傳輸特性在時域和頻域內(nèi)都是時變的，即使在傳輸一幀OFMD數(shù)據(jù)時間內(nèi)，信道特性也會發(fā)生明顯的變化，因此應(yīng)該采用基于間隔式導(dǎo)頻插入，即梳狀導(dǎo)頻插入的信道估計方法，跟蹤不同符號下信道狀態(tài)的變化，對快衰落信道做動態(tài)估計。還有其獨特的優(yōu)點：收發(fā)機結(jié)構(gòu)簡單；光功率效率高；受非線性影響小等。所以經(jīng)過IFFT變換后，得到長度為N的向量，由IFFT之后基帶OFDM時域信號的 N個采樣點組成的向量。（4）能夠靈活地與其他技術(shù)相結(jié)合，如TDMA、FDMA和MIMO等。 OFDM基本模型（圖不規(guī)整，美化一下）。第二章分析了OFDM系統(tǒng)的基本原理和模型和技術(shù)特點；詳細介紹了ACOOFDM系統(tǒng)的基本原理、模型和關(guān)鍵技術(shù)特點；分析了兩種ACOOFDM常用的信道估計技術(shù)，即基于導(dǎo)頻的信道估計和基于疊加訓(xùn)練序列的信道估計技術(shù)，對它們的實用性進行了對比。因為ACOOFDM系統(tǒng)不需要添加直流偏移量，在對光源進行強度調(diào)制之前，調(diào)制信號的所有負值都被歸零，通過載波頻率的正確選擇，傳輸數(shù)據(jù)完全可以從這種非對稱削減的信號中恢復(fù)出來，并且不會產(chǎn)生信號頻帶內(nèi)的削減噪聲。是ACOOFDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。當調(diào)制數(shù)據(jù)在逆快速傅里葉變換（ IFFT） 前具有 Hermitian 對稱結(jié)構(gòu)時，生成的 OFDM 信號全為實值信號，用于解決復(fù)值信號的問題。將無線通信領(lǐng)域中成熟的OFDM技術(shù)引入到光通信中是目前實現(xiàn)高速光通信的一個研究熱點。在頻譜寬度相同的情況下，OFDM系統(tǒng)比頻分復(fù)用（Frequency Division Multiplexing ，F(xiàn)DM）技術(shù)和光系統(tǒng)中的波分復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）技術(shù)具有更多的子載波數(shù)目，因而具有更高的頻譜利用率。根據(jù)是否需要利用額外的數(shù)據(jù)，信道估計可以分為：盲信道估計、導(dǎo)頻輔助的信道估計及基于疊加序列的信道估計。 設(shè)計（論文）題目：ACOOFDM系統(tǒng)信道估計算法的研究重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要在ACOOFDM無線光通信系統(tǒng)中，為了能達到系統(tǒng)需要的解碼要求，必須要進行準確的信道估計。在ACOOFDM系統(tǒng)中對信道進行估計十分必要，信道估計的精度將直接影響整個系統(tǒng)的性能。而在FDM/WDM系統(tǒng)中，各子載波之間存在頻率保護帶，接收端通過模擬濾波器提取各個子載波。為了滿足網(wǎng)絡(luò)帶寬需求以及單信道速率的持續(xù)高增長，高速光通信系統(tǒng)正在告別以往的強度調(diào)制／直接檢測(IM/DD)方式。一是研究它在不同條件下的系統(tǒng)性能及優(yōu)勢；二是研究它的定時方法。需強調(diào)的是信道估計是信道對輸入信號影響的一種數(shù)學(xué)表示，而“好”的信道估計則是使得某種估計誤差最小化的估計方法。但是無線光通信系統(tǒng)傳輸?shù)男盘柋仨殲榉秦摰膯螛O性實信號，雙極性復(fù)值的 OFDM 信號不能直接在無線光鏈路中傳輸，無法直接在強度調(diào)制直接檢測（Intensity Modulated/Direct Detection，IM/DD) 系統(tǒng)中應(yīng)用，然而 ACOOFDM系統(tǒng)的提出正好用于解決這個問題。第三節(jié) 本文的主要內(nèi)容及工作安排本文主要研究ACOOFDM系統(tǒng)原理及其基于疊加訓(xùn)練序列的信道估計算法，具體的主要內(nèi)容安排如下：第一章為緒論部分，介紹了無線光通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；OFDM技術(shù)研究現(xiàn)狀以及其在光通信中的應(yīng)用；ACOOFDM技術(shù)、該系統(tǒng)信道估計技術(shù)的研究現(xiàn)狀和該課題的研究意義。OFDM的頻譜利用率要高于普通的單載波頻譜利用率。符號周期比串行系統(tǒng)長得多，使得系統(tǒng)對信道延時擴展的敏感度降低，多徑衰落引起的ISI和ICI對系統(tǒng)的影響就更?。欢鳦P的使用則進一步消除了這種不良影響。然后將該負向量映射為長度為N的復(fù)向量，將進行IFFT運算，具有這樣的特點：當 n 為偶數(shù)時，即只有奇載波用來傳輸數(shù)據(jù)，偶載波所傳數(shù)據(jù)為零；當 n 為奇數(shù)時 ，“*”表示共軛，即具有復(fù)共軛對稱特性，以保證IFFT后得到時域OFDM向量為實向量。相比OFDM技術(shù)的特點， ACOOFDM技術(shù)除具備OFDM