1..1..1? OFDM 배경
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 의 개념은 1950 년대와 1960 년대에 제시되었으며 1970 은 OFDM 의 특허를 발표했습니다. 기본 아이디어는 FDM (frequency division multiplexing) 방법을 사용하여 데이터를 병렬로 전송함으로써 하위 채널의 스펙트럼이 서로 영향을 미치지 않고 겹칠 수 있도록 하는 것입니다. 이 기술은 스펙트럼 효율성과 다중 경로 간섭에 대한 내성으로 전 세계적으로 많은 관심을 끌고 있습니다. 197 1 년, W Enstein 과 Ebert 는 이산 푸리에 변환을 사용하여 OFDM 시스템의 모든 변조 및 조정 기능을 구현하는 권장 사항을 제시하고, 시스템의 변조를 단순화하며, OFDM 의 전체 디지털 체계를 실현하기 위한 이론적 준비를 했습니다. 1980 년대 이후 OFDM 변조 기술은 다시 한 번 연구 핫스팟이 되었다. 예를 들어 유선 채널 연구에서 홍전은 198 1 에서 이산 푸리에 변환 (DFT) 을 사용하여 OFDM 변조 기술을 사용하여 16QAM 멀티플렉싱, 병렬 전송을 성공적으로 테스트했습니다.
기술이 성숙되고 비용이 절감됨에 따라 OFDM 은 지상 디지털 오디오 비디오 방송 (DAB, DVB-T), 비대칭 데이터 사용자 루프 (asymmetric? DSL) 및 무선 LAN 표준 (예: IEEE802. 1 1a/g? /n, WiFi) 및 3G 표준 (WiMAX), 많은 전문가들은 OFDM 이 4G 표준의 핵심 기술이 될 것이라고 예측합니다.
최근 몇 년 동안 광통신 시스템이 장거리, 대용량 방향으로 발전함에 따라 많은 과학 연구 기관과 대학들이 서로 연결된 광통신 시스템으로 눈을 돌리기 시작했다. 상호간 광 탐지 기술의 감지 감도가 높기 때문에 시스템 전송 거리가 멀다. 또한 상호 간섭 광통신 시스템은 이론적으로 많은 선형 왜곡을 완전히 보상할 수 있습니다. OFDM 기술의 높은 스펙트럼 효율성과 분산 방지 특성과 함께 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 기술을 간섭 감지 광통신 시스템에 적용할 것을 제안하는 사람들도 있습니다. 세계 많은 연구기관과 대학들이 OFDM 기술에 대한 연구를 진행했다. 광직각 주파수 분할 재사용은 이미 세계 광통신의 연구 핫스팟이 되었다. 외국의 주요 연구단체는 미국의 대학이다. 의? 애리조나, 영국 뱅고? 대학, 루슨벨 연구소, 일본 KDDI 실험실, 오스트레일리아 대학? 의? Monas 등은 비선형 문제, 성능 평가, 스펙트럼 효율성 등을 포함한 OOFDM 시스템을 탐색했습니다. 국내에서 전자과학기술대, 길림대학교 등은 멀티모드 광섬유에서 OOFDM 이 실현한 시뮬레이션 연구를 실시했다.
1..1.2? OFDM 의 기본 아이디어
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술은 실제로 변조 기술이나 멀티플렉싱 기술로 볼 수 있는 특수한 멀티캐리어 전송 기술입니다. OFDM 의 기본 원칙은 기존의 FDM (Frequency Division Multiplexing) 과 유사합니다. 즉, 직렬 및 변환을 통해 고속 데이터 스트림을 상대적으로 낮은 속도의 여러 주파수 하위 채널에 할당하여 전송합니다. 차이점은 OFDM 기술이 제어 방식을 더 잘 활용하고 스펙트럼 활용도를 높였다는 것입니다. OFDM 기술의 가장 큰 특징은 부반송파가 서로 직교한다는 것이다.
OFDM 캐리어 직교
OFDM 의 이러한 구조는 앞서 언급한 주파수 분할 재사용과는 완전히 다르지 않다. 주파수 분할 재사용은 다른 주파수를 사용하여 신호를 전송합니다. 각 변조 하위 반송파의 스펙트럼은 겹칠 수 없으며, 하위 반송파 사이에 보호 간격을 추가하여 수신측에서 올바르게 조정할 수 있도록 해야 합니다.
OFDM 기술에서 하위 반송파 간의 직교성을 이용하여 각 변조 하위 반송파의 스펙트럼이 겹치며, 물론 가운데에는 보호대가 없습니다. 이 직교성을 사용하면 스펙트럼이 겹치더라도 원래 신호는 수신측에서 조정될 수 있습니다. 하위 반송파 간의 직교성은 시간 영역과 주파수 영역에서 논의될 수 있습니다. 시간 영역에서 각 하위 반송파는 OFDM 기호 주기에 정수 배수의 주기를 포함하고 인접한 하위 반송파 간의 차이는 주기입니다. 주파수 영역, 즉 OFDM 신호에 있는 각 하위 반송파의 스펙트럼 그래프에서 각 하위 반송파의 최대 주파수에서 다른 모든 하위 채널의 스펙트럼 값은 정확히 0 입니다. OFDM 기호를 조정하는 동안 이러한 점에 해당하는 각 하위 반송파의 최대 주파수를 계산해야 하기 때문에 다른 하위 채널의 간섭 없이 여러 개의 겹치는 하위 채널 기호에서 각 하위 채널의 기호를 추출할 수 있습니다.
1..1.3? OFDM 시스템의 장점과 단점
OFDM 의 이점
(1)? 고속 데이터 스트림의 직렬 병렬 변환은 하위 반송파의 데이터 기호 기간을 상대적으로 증가시켜 기호 간 간섭을 효과적으로 줄이고 균형의 복잡성을 더욱 줄입니다.
(2)? 하위 반송파가 서로 직교하기 때문에 하위 채널의 스펙트럼이 서로 겹칠 수 있으므로 기존 주파수 분할 멀티플렉싱 시스템에 비해 스펙트럼 활용도가 매우 높습니다.
(3)? 각 하위 채널의 직교 변조 및 조정은 각각 IDFT 및 DFT 를 사용하여 수행할 수 있으며, 다중 하위 반송파 시스템에서는 IFFT 및 FFT 를 구현할 수 있습니다.
(4)? 서로 다른 수의 하위 채널을 사용하여 업스트림과 다운스트림의 서로 다른 전송 속도를 달성함으로써 비즈니스의 비대칭 전송을 가능하게 합니다.
(5)? 다른 액세스 방법과 쉽게 결합할 수 있습니다. -응?
OFDM 의 단점
(1)? 주파수 편차에 취약합니다.
(2)? 더 높은 피크 평균 전력비.
1..1.4? OFDM 시스템 핵심 기술
(1)? 시간 영역 동기화 및 주파수 영역 동기화
OFDM 시스템은 타이밍 및 주파수 오프셋에 더 민감합니다. 특히 실제 응용 프로그램에서 FDMA, TDMA 및 CDMA 와 함께 사용할 경우 기간 및 주파수 동기화가 특히 중요합니다.
(2)? 채널 추정
OFDM 시스템에서 채널 예측기의 설계에는 두 가지 주요 문제가 있습니다. 하나는 주파수 정보를 선택하는 것이고, 다른 하나는 복잡도가 낮고 주파수 추적 기능이 좋은 채널 예측기의 설계입니다. 실제 설계에서 무선 주파수 정보의 선택은 일반적으로 최적의 예측기의 설계와 관련이 있습니다. 예측기의 성능은 무선 주파수 정보가 전송되는 방식과 관련이 있기 때문입니다.
(3)? 채널 코딩 및 인터리빙
디지털 통신 시스템의 성능을 향상시키기 위해 채널 코딩 및 인터리빙은 일반적으로 사용되는 방법입니다. 페이딩 채널의 임의 오류에 대해 채널 인코딩을 사용할 수 있습니다. 쇠퇴 채널의 돌발 오류에 대해 인터리빙 기술을 사용할 수 있다. 실제 응용 프로그램에서는 일반적으로 채널 인코딩과 인터리빙을 모두 사용하여 전체 시스템의 성능을 더욱 향상시킵니다.
(4)? 낮은 피크 평균 전력비.
OFDM 신호는 n 개의 직교 부반송파 신호가 시간 영역에서 겹쳐지기 때문에, 이 N 개의 신호가 정확히 최고치로 나타날 때 OFDM 신호도 최대 최고치를 생성하는데, 최고전력은 평균 전력의 N 배이다. 피크 전력이 발생할 확률은 매우 낮지만, 이러한 높은 PAPR 의 OFDM 신호가 왜곡되지 않도록 송신기는 고전력 증폭기의 높은 선형성을 요구하여 전송 효율이 매우 낮고 수신기는 프런트 엔드 증폭기와 A/D 변환기의 높은 선형성을 요구합니다. 따라서 높은 PAPR 은 OFDM 시스템의 성능을 크게 저하시키고 실제 어플리케이션에 직접적인 영향을 미칩니다. 이 문제를 해결하기 위해 사람들은 신호 왜곡 기술, 신호 방해 기술 및 신호 공간 확장을 기반으로 OFDM 시스템의 PAPR 을 낮추는 방법을 제시했습니다.
(5)? 균형
일반적인 쇠퇴 환경에서 OFDM 시스템의 균형은 시스템 성능을 향상시키는 효과적인 방법이 아닙니다. 균형의 본질은 다중 경로 채널로 인한 기호간 간섭을 보상하는 것이고 OFDM 기술 자체는 이미 다중 경로 채널의 다이버시티 특성을 활용하므로 균형이 필요하지 않기 때문입니다. 고도로 분산된 채널에서는 채널 메모리 길이가 길고 순환 접두사 CP 의 길이도 길어야 ISI 가 최대한 나타나지 않습니다. 그러나 CP 길이가 길면 특히 하위 반송파 수가 적은 시스템에서 상당한 에너지 손실이 발생할 수 있습니다. 이퀄라이저를 추가하여 CP 길이를 적절히 줄이는 것을 고려해 볼 수 있습니다. 즉, 시스템의 복잡성을 증가시켜 시스템 밴드 활용도 향상을 바꿀 수 있습니다.
1.2.OOFDM
1.2. 1? 객체 지향 주파수 분할 재사용의 기본 아이디어
광 직교 주파수 분할 다중화 (광? 직교? 주파수? 조직? OOFDM (OOFDM) 기술의 주요 아이디어는 주어진 채널을 주파수 영역에서 여러 개의 직교 하위 채널로 나누고 각 하위 채널에서 하나의 하위 반송파를 사용하여 변조하고 각 하위 반송파를 병렬로 전송하는 것입니다. 분산 허용 오차의 제곱은 광섬유 대역폭에 반비례하기 때문에 채널 대역폭이 작을수록 분산 허용 오차가 커질수록 분산 허용 능력이 강해집니다. OOFDM 기술은 광섬유 밴드를 정보를 전송하는 하위 채널로 여러 직교 하위 밴드로 분할하여 분산 허용 오차를 높입니다. OOFDM 기술을 사용하면 분산 보정 없이 고속 광섬유 전송을 수행할 수 있으며 광 증폭기에 대한 요구 사항을 줄임으로써 상당한 장치 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라 전송 품질을 보장할 수 있습니다.
OOOFDM 시스템에서 수신기는 관련 감지 또는 직접 감지, 상대 관련 감지, 단순성, 분산 보상을 쉽게 수행할 수 있습니다. 간단한 구조를 통해 OOOFDM 시스템을 100Gb/s/s 로 쉽게 업그레이드할 수 있으므로 OOOOFDM 시스템은 DD-OOOFDM (직접 감지) 을 기반으로 합니다. OOFDM) 개발 잠재력이 있습니다.
1.2.2? 직교 주파수 분할 다중화의 기본 원리
OOOFDM 의 기본 원칙은 OFDM 과 비슷하지만 신호 전송을 도메인의 무선 채널에서 광 채널 전송으로 변경한다는 점만 다릅니다. 도식은 다음과 같습니다.
사용자 데이터는 먼저 문자열을 통해 N 채널로 변환됩니다. 여기서 N 은 OFDM 시스템의 하위 반송파 수입니다. 이러한 데이터는 각각의 하위 반송파를 조절하며 변조 방법은 동일하거나 다를 수 있습니다. 그런 다음 IFFT 를 통해 다중 채널 신호를 OFDM 변조하고 병렬 변환 및 디지털 아날로그 변환을 통해 OFDM 변조 후 다중 채널 신호를 직접 변조 (내부 변조) 레이저의 변조 전류 신호로 변환합니다. 수신측에서 광섬유 채널을 통해 전송되는 광 OFDM 신호는 먼저 광전 변환을 통해 전기 신호로 변환되고, 모듈 변환 후 FFT 로 들어가 OFDM 조정을 완료하고, 각 하위 반송파의 변조 신호를 복구한 다음 해당 조정을 통해 전송된 데이터를 복구합니다. 마지막으로 병렬-직렬 변환 후 I nitiator 의 데이터 스트림이 복구됩니다.
둘. 패시브 광 네트워크 (PassiveOpticalNetwork 와 동일)
2. 1? 패시브 광 네트워크 소개
OLT (광 회선 터미널) 와 ONU (광 네트워크 장치) 사이에 활성 장치가 있는지 여부에 따라 광 액세스 네트워크는 PON (수동 광 네트워크) 과 AON (활성 광 네트워크) 으로 나눌 수 있습니다. PON (passive optical network) 은 ODN (optical distribution network) 에 어떠한 전자 장치도 포함되지 않고, ODN 은 모두 광 스플리터 등 수동 장치로 구성되며, 값비싼 능동 전자 장치는 없다는 것을 의미합니다. -응?
PON 네트워크의 두드러진 장점은 실외 능동 장치가 취소되고 모든 신호 처리 기능이 사용자 집의 스위치 및 장치에서 수행된다는 것입니다. 그리고 이런 접근 방식은 초기에 투자가 적어 대부분의 자금은 사용자가 실제로 접근할 때만 투입할 수 있다. 전송 거리는 활성 광섬유 액세스 시스템보다 짧고 적용 범위는 작지만 비용이 적게 들기 때문에 별도의 기계실을 설치하지 않아도 유지 관리가 용이합니다. 따라서 이 구조는 가정 사용자에게 경제적으로 봉사할 수 있다. -응?
폰의 복잡성은 신호 처리 기술에 있습니다. 다운스트림 링크 방향에서는 스위치가 보낸 신호가 모든 사용자에게 브로드캐스트됩니다. 업링크 방향에서 각 ONU 는 TDMA(Time) 와 같은 멀티홈 프로토콜을 사용해야 합니까? 조직? 무게가 얼마나 됩니까? Access) 프로토콜을 통해 전송 채널 정보에 대한 * * * 액세스를 완료합니다.
PON 의 기본 구성 요소에는 OLT (광 회선 터미널), ODN (광 분배 네트워크) 및 ONU (광 네트워크 장치) 가 포함됩니다. 여기서 OLT 는 스위치 인터페이스와의 기능을 갖추고 있습니다. 다운스트림-광, 업스트림-전기 변환, 각 채널의 연결 할당 및 제어, 각 광 인터페이스 모니터링, 운영 제공 ODN 의 기능은 OLT 와 ONU 사이에 광 전송 채널을 설정하여 광 신호의 전력 분배, 파장 멀티플렉싱 등을 완료하는 것입니다. , 그리고 완전히 광섬유 수동 장치로 구성됩니다. ONU 는 클라이언트 인터페이스 기능을 위해 ODN 과의 광 인터페이스를 제공합니다. 패시브 광 네트워크의 기본 구조는 다음과 같습니다.
패시브 광 네트워크 네트워크 구조 다이어그램