多调制指数CPFSK在OFDM系统的频谱效率提升

"本文提出了一种在OFDM（正交频分复用）系统中采用多重调制指数的连续相频移键控（CPFSK）方案，旨在提高MSK（最小频移键控）的频谱效率。通过理论分析，证明了这种多重h OFDM-CPFSK方案的调制指数h只能取1/2的倍数。作者展示了一个简单的三重h OFDM-CPFSK方案，其调制指数为0、1/2和1。实验中，在1000公里的标准单模光纤上成功传输了10 Gb/s的三重OFDM-CPFSK信号和10 Gb/s的OFDM-MSK信号，结果表明三重OFDM-CPFSK方案的频谱效率大约是OFDM-MSK的两倍。在不同距离传输后，10 Gb/s的三重h OFDM-CPFSK信号表现出优于OFDM-MSK信号的鲁棒性，适用于长距离高速传输。" 正文: 在光学通信领域，正交频分复用（OFDM）系统因其频谱效率高和抗多径衰落能力强而被广泛采用。然而，传统的OFDM系统中常用的调制方式如MSK（最小频移键控）的频谱效率仍有提升空间。为此，研究者们提出了一个创新的方案——具有多个调制指标的连续相频移键控（CPFSK）方法，用于OFDM系统。 在这个新方案中，MSK被扩展到连续相位调制的多个级别，即CPFSK，通过调整调制指数h来实现更高效的频谱利用。理论研究表明，这种多重h OFDM-CPFSK系统的有效h值仅限于1/2的倍数，这意味着调制指数必须保持一定的对称性以保持正交性。这一限制确保了信号间的干扰最小，从而提高了系统的整体性能。 为了具体说明这一概念，研究人员展示了一个具有h = 0、1/2、1的三重h OFDM-CPFSK方案。实验部分，他们成功地在1000公里的标准单模光纤上实现了10 Gb/s速率的三重OFDM-CPFSK信号传输，并对比了10 Gb/s的OFDM-MSK信号传输。电气频谱分析显示，三重h OFDM-CPFSK方案的频谱效率比OFDM-MSK方案高出约一倍，这归因于多级CPFSK的更精细的频率资源划分。 在实际传输测试中，10 Gb/s的三重h OFDM-CPFSK信号在300公里和1000公里的传输距离下，其误码率性能表现出了良好的鲁棒性，这表明该方案对于长距离高速通信具有很高的潜力。这种增强的鲁棒性可能是由于多级CPFSK对噪声和色散的抵抗能力更强，尤其是在长距离光纤传输中。 多重h OFDM-CPFSK方案提供了一种有效的手段，以提高OFDM系统中MSK调制的频谱效率，并且在长距离高速传输中表现出卓越的性能。这一研究成果对优化光学通信系统的资源利用和提高传输可靠性具有重要的实践意义，为进一步的OFDM系统设计提供了新的思路。未来的研究可能集中在探索更多级别的h值，以及如何优化调制指数的选择，以进一步提升频谱效率和传输距离。