17、光正交频分复用（O - OFDM）技术解析

光正交频分复用（O - OFDM）技术解析

1. OFDM 基础

OFDM（正交频分复用）是一种特殊的并行传输方案，有时也被称为多载波调制（MCM）。早在 1966 年，R. W. Chang 首次引入了（RF）OFDM 的概念，1970 年“OFDM”这一术语首次出现在 Chang 的专利中。不过，直到 1990 年宽带数字应用和超大规模集成电路（VLSI）CMOS 芯片出现，使得集成电路技术能够支持 OFDM 实际应用所需的计算量，该技术才得到广泛关注。

虽然 OFDM 在射频（RF）和光领域的基本原理相同，但将 RF OFDM 信号转换为光 OFDM 信号并非易事，这是因为通信信道存在固有差异，以及它们所引发的线性和非线性传播效应不同。例如，在无线信道中，多径传播通常经历瑞利过程；而在光纤中，光纤色散引起的相位色散会以不同方式影响多个子载波的传播。

1.1 多载波调制与 OFDM 的区别

经典的 MCM 使用不重叠的带限信号，由大量振荡器和滤波器在两端生成。这种方法的主要缺点是需要过多的带宽，因为信道间隔必须是符号速率的倍数，从而降低了频谱效率。而 OFDM 可以通过频谱重叠的正交信号集实现，正交性源于任意两个子载波之间的相关性。

1.2 OFDM 信号的数学表示

对于发射信号 (s(t))，其表达式为：
[s(t) = \sum_{i = -\infty}^{+\infty} \sum_{k = 1}^{N_{sc}} c_{ki} s_k(t - iT_s)]
其中，(s_k(t) = \varphi(t) e^{j 2\pi f_k t})，(\varphi(t)) 是脉冲整形函数