專利名稱：基于雪崩二極管的高靈敏度光正交頻分復用系統接收機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種基于雪崩二極管的高靈敏度光正交頻分復用系統接收機，尤其是 針對長距離高速光傳輸。
背景技術：
正交頻分復用(OFDM)技術近年來被廣泛的應用于光通信系統中。相比較傳統的 單載波通信，如DPSK、DQPSK調制格式，OFDM將高速的數據流通過串并變換，分配到傳輸速 度相對較低的若干個子信道中進行傳輸，使得每個子載波上的數據符號持續長度相對增 加，從而極大的提高了信號對光纖中的色散以及偏振模色散的容忍度；同時各個子載波之 間相互正交，允許子信道的頻譜相互重疊，加上靈活的星座映射，可以最大限度地利用頻譜 資源。正是由于光OFDM的這些優點，所以它被廣泛的應用與長距離通信中。但因其子載波 之間的高相關度，當入纖功率較大時，子載波間的四波混頻效應引起系統性能的顯著惡化。 若入纖功率過小，對接收端系統的靈敏度有極高要求，采用常規的光電探測管(PIN)是不 能滿足這種靈敏度要求的。雖然澳大利亞William Shieh提出采用相干探測加后置補償算 法的方法，但這種方法無論是器件成本，還是算法復雜度，都要付出較大的代價。
發明內容
對于傳統的光電探測接收，光纖的色散引起傳輸信號的畸變，而損耗則引起光能 的衰減，因此色散和損耗在很大程度上影響了光傳輸系統的通信容量和中繼距離。為了克 服色散以及偏振膜色散帶來的干擾，用于普通光電二極管探測接收效果并不理想的問題， 本發明提供了一種基于雪崩二極管的高靈敏度光正交頻分復用系統接收機，該接收機利用 雪崩二極管進行直接探測，極大的提高了靈敏度，同時采用交織，循環前綴，信道估計技術， 很好的克服了色散以及偏振膜色散帶來的干擾。本發明解決其技術問題所應用的技術方案是將高速串行數據經過串并變換，形 成多路并行信號。通過DSP編碼，實現4QAM星座映射。而后，采用逆傅里葉變換(IFFT)實 現多路載波之間的正交。為防止光纖色散引起的碼間干擾，各個子載波之間要加入保護間 隔。這里有兩種方式，第一為添零保護，第二為循環前綴保護。為最大限度的抑制子載波間 互擾，此處采用循環前綴保護。同時采用交織技術，把一條消息中的相繼比特分散開的方 法，即一條消息中的相繼比特以非相繼方式被發送。這樣，在傳輸過程中即使發生了成串差 錯，恢復成一條相繼比特串的消息時，差錯也就變成單個(或長度很短)，這時再用信道編 碼糾錯功能糾正差錯，恢復原消息。在輸入數據中時域插入導頻信息，在接收端做信道估 計，消除干擾。最后，通過高速數模變換，實現高速OFDM信號。為保證在接收端正確解調出 OFDM符號，這里的數模轉換器的分辨率通常在6-8比特。本發明的有益效果是，極大的提高了接收靈敏度，提高了對于抗色散以及偏振膜 色散干擾的能力，能夠實現長距離高速光傳輸。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明系統框圖以及實驗原理圖。圖2是本發明的采用傳統光電二極管接收解調之后的星座圖。圖3是本發明的采用雪崩二極管接收解調之后的星座圖。。圖4是本發明的長距離高速光傳輸的誤碼曲線圖
具體實施例方式如圖1所示，由繞碼周期為27-1的偽隨機序列經過4QAM星座映射后，經過IFFT實 現了射頻OFDM信號。其中循環前綴為有用信息的1/8，OFDM的子載波數為64個，64個中 有48個傳遞有用信息，16個作信道估計。共發送500個OFDM符號。之后OFDM信息載入 到任意波形發生器中，AWG的抽樣速率為lOk/s。系統的光源為JDSU生產的窄線寬激光器 OOOkHz)，采用直接強度調制的方法，將電OFDM信號加載到光上。在沒有光色散補償的情 況下，在標準單模光纖中以10(ib/S的速度無色散傳輸光OFDM 50公里。在接收端，通過一 個APD實現光OFDM信號的直接探測，而后通過20(}S/S的TDS采樣，進而實現下線處理。探 測得到的OFDM信號的性能優于PIN探測得到的OFDM符號。如圖1所示，數據是繞碼周期為27-1的偽隨機序列。星座映射是調制方法，此方案 中采用的是4QAM調制。IFFT是傅里葉反變換。加循環前綴是將每個周期數據的后1/8復 制到該數據前端。數模變換是將數字信號轉變為模擬信號。MZM干涉儀將電信號調制到光 上，從而進行光纖傳輸。模數變換是將模擬信號轉變為數字信號。去循環前綴是消除在加 循環前綴中復制到前端的信號。FFT是傅里葉變換。星座解調與星座映射相對應，將4QAM 信號解調。如圖2所示，采用傳統光電二極管進行直接探測的接收機，星座圖離散度較大。如圖3所示，采用雪崩二極管進行光電探測的接收機，星座圖離散度較小。如圖4所示，采用我們改進后的基于雪崩二極管的高靈敏度光正交頻分復用系統 接收機，接收靈敏度更高，誤碼率更低，可以應用于長距離高速光傳輸。
權利要求
1.一種基于雪崩二極管的高靈敏度光正交頻分復用系統接收機。它利用雪崩二極管進 行光電探測，并采用正交頻分復用調制方法，并且加入行道估計和交織技術，將電信號加載 到光上，進行長距離高速光傳輸。其特征是基于雪崩二極管的光電探測，能實現長距離高 速光傳輸。
2.根據權利要求1所述的高靈敏度光正交頻分復用系統接收機，其特征是用雪崩二 極管取代傳統的光電二極管，進行直接探測，加入信道估計技術，在時域插入導頻，在接收 端進行數字信號處理，消除干擾。
3.根據權利要求1所述的高靈敏度光正交頻分復用系統接收機，其特征是具有循環 前綴以及交織技術，可以消除色散以及偏振膜色散帶來的干擾。
全文摘要
一個基于雪崩二極管的高靈敏度光正交頻分復用系統接收機，主要應用于高速長距離光通信中，它對原有的普通光纖系統進行了改進，不僅僅采用了靈敏度更高的雪崩二極管來進行光電探測，還采取相關的算法來消除色散以及偏振模色散帶來的干擾。實驗中，將10Gbit/s的4QAM調制光OFDM信號在光纖中傳輸了50公里，直接探測后得到的星座圖和誤碼率都達到了良好的效果。在此基礎上，對比了采用雪崩光電二極管和傳統的光電二極管(PIN)兩種不同的探測方式，發現使用APD探測在對OFDM系統接收的靈敏度方面有5.2dB的提升。
文檔編號H04B10/14GK102148646SQ20101010601
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月5日 優先權日2010年2月5日
發明者余愛群, 方圓, 秦曉康 申請人:余愛群, 方圓, 秦曉康