0 导言
光正交频分复用（Optical Orthogonal Frequency Di-vision Multiplexing，O-OFDM）技能是近年来呈现的一种新式光传输技能，它是将正交频分复用（Orthogonal Fre-quency Division Multiplexing，OFDM）技能用于光纤信道的一种技能。在光纤信道中传输OFDM信号，能够进步频谱的运用率，并且能够很好的反抗色散和各种噪声搅扰，有更高传输速率和带宽。但是由于OFDM信号是由多个通过调制的子载波信号叠加而成的，这样就有或许发生较大的峰均比（PAPR），会直接带来传输介质–光纤的非线性效应，首要包含自相位调制（SPM）、互相位调制（XPM）和四波混频（FWM）等。通过研讨光纤非线性效应对OFDM信号在光纤中传输的影响，能够获得信号的改变规则，以利于寻觅适宜的信号补偿办法。
1 光OFDM的根本原理
根本的O-OFDM 体系结构如图1 所示。将原始二进制序列，通过串/并转化映射到N 个并行子载波信道上，此刻每一个调制子载波的数据周期扩展为原始序列的N 倍，时延扩展和符号周期的数值比也降低了N 倍。
然后别离对每个子载波信道上的序列进行QAM 调制后，进行傅里叶逆改换IFFT，此刻数据频域上的表达式改换到时域上，传输的比特数别离映射为子载波的起伏和相位。然后再将信号进行并/串转化，然后再对信号进行I/Q转化和上频改换，通过马赫曾德调制器后，将电信号转化为光信号，送入光纤中传输。通过光检测，下变频和I/Q 解调后，信号还原为电信号，再通过串/并转化将信号映射到N 个并行子载波信道上，再通过傅里叶改换FFT，将时域上的信号变到频域上，通过QAM解谐和并串转化后，信号还原为一个串行输出序列。
2 光OFDM信号在光纤中的传输
OFDM信号在光纤中传输的模型，能够用非线性薛定谔方程（NLSE）来描绘：
式中：A（z，T） 为脉冲包络的慢变振幅;z 是脉冲沿光纤传达的间隔;T = t – β1 z，β1 = 1 Vg ，Vg 是群速度;α 是光纤损耗系数;β1，β2 别离为一阶和二阶色散系数;γ 对错线性系数。归一化振幅：U = A（z，T） P0 ，P0 是入射脉冲的峰值功率。此刻式（1）能够写成：
由于非线性薛定谔方程一般无法直接求出解析解，所以需要来求数值解。分步傅里叶改换法是其间的一种办法。散布傅里叶改换法的思维便是选定一个光信号传输间隔h ，当h 很小的时分，能够别离核算色散和非线性效应对脉冲的影响，得到近似的成果。当光脉冲在光纤中传输了h 2 时，核算色散效果;然后在z + h 2核算非线性效果;当光脉冲持续传输h 2 今后核算色散效果，得到传输间隔为h 的近似解。最终归纳色散影响的成果和非线性影响的成果，就得到光脉冲信号在光纤中传输间隔h 时的近似解。
3 仿真成果及剖析
3.1 仿真流程
（1）生成OFDM电信号：设定QAM调制指数和子载波个数，将一个随机序列调制成一个OFDM信号。
（2）调制光源：用上一步得到的OFDM 信号调制光源得到光OFDM信号。
（3）分步傅里叶办法求解：设定光纤信道参数和算法步长，运用分步傅里叶办法解非线性薛定谔方程，仿真光OFDM信号通过光纤的进程，得到通过光纤传输后的信号。
（4）光电检测：进行光电转化，将通过光纤传输后的信号转化为电信号。
（5）信号补偿处理：依据OFDM 信号的参数和光纤的参数，进行相应的信号起伏和相位的补偿，扫除光纤的色散和衰减的影响。
（6）OFDM解调：依据OFDM信号的QAM调制指数和子载波个数，对OFDM信号进行解调，康复原始信号序列。
（7）误码剖析：比照发送端的输入序列和接纳端的输出序列，剖析体系误码特性。
为简化起见，以为其他器材均为抱负器材，只考虑光纤对信号的影响。
3.2 仿真成果
3.2.1 误码率的核算
关于一个输入序列，参照流程得到传输后的序列可得出误码特性。通过很多随机发生的输入序列能够核算出信号的峰均比散布，一起核算出在相应峰均比下的误码率，能够得出体系误码率散布平和均体系误码率。
核算办法如下：
记信号的峰均比概率散布记为p（PAPR），相应峰均比下的误码率散布记为BER（PAPR），则体系误码率散布为p（PAPR）* BER（PAPR），体系均匀误码率为Σ（p（PAPR）* BER（PAPR））。
选用16QAM调制办法，选取光纤长度Ld=300 km，衰减系数α =0.2 dB/km，光纤二阶色散系数β2 =-30e-27 s2/m，步长h=1 km，初始光功率设定为0.64 mW，传输速度为10 Gb/s，非线性系数γ = 0.1 W-1km-1，子载波数为64个，经屡次核算，可得到OFDM 信号峰均比的概率散布（见图2）、误码率随峰均比的散布（见图3）、体系误码率散布（见图4）。此刻体系均匀误码率为0.001 9.
3.2.2 子载波数的影响剖析
在上述光纤参数条件下，传输10 Gb/s，运用16QAM调制可得到8个、32个、64个、256个子载波下接纳端的星座图（见图5）、峰均比散布图（见图6）平和均体系误码率随子载波数的改变曲线（见图7）。
能够看出，跟着子载波数的添加，体系的功能越来越差，误码率会随之增大。这是由于OFDM 体系中每个OFDM 符号是由多个通过调制的子载波彼此叠加而成，当多个子载波被相同相位的信号调制时，叠加后就会发生很大的峰值功率，子载波数越多，叠加越多，信号峰值就会越大，引起的光纤非线性效应就会越强，然后形成误码率越高，使OFDM 体系的功能下降。
3.2.3 QAM调制办法的影响剖析
参数为光纤长度Ld =300 km，衰减系数α =0.2 dB/km，光纤二阶色散系数β2 =-30e-27 s2/m，步长h =1 km，初始光功率设定为0.64 mW，传输速度为10 Gb/s，子载波数为64 个，非线性系数γ = 0.01 W-1km-1 时，可得运用16QAM，64QAM，256QAM 调制时体系均匀误码率随QAM调制数的改变曲线，如图8所示。
能够看出跟着QAM 调制的指数越来越高，体系均匀误码率越来越高。这是由于QAM 调制数越高，信号序列会被区分的更精密，对光纤的非线性效应形成的影响会更灵敏。
4 结语
正交频分复用信号在光纤中传输会受光纤非线性效应影响。剖析OFDM 信号在光纤中传输所受光纤非线性影响，有助于体系功能的改进。运用分步傅里叶办法求解OFDM信号传输的非线性薛定谔方程，剖析光纤非线性效应对光纤中OFDM 信号的影响。核算成果表明，在光纤衰减系数、一阶色散系数、光纤非线性系数必定的情况下，体系的误码率跟着子载波数的添加而添加。而跟着QAM调制办法的愈加精密，体系对光纤非线性也越来越灵敏。能够看出在运用光纤传输OFDM信号时，调制一个适宜子载波数的OFDM信号和挑选一个适宜的QAM调制办法，关于整个体系来说是关键因素。
