基于多級調制的高速率oofdm信號發射系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種通信技術，尤其涉及一種基于多級調制的高速率0(FDM信號發射系統和方法。
【背景技術】
[0002]隨著通信技術的不斷演進和新業務井噴式的涌現，人們對通信網絡的帶寬和容量提出了越來越高的要求，光通信系統正朝著更高速率、更高傳輸容量與更長傳輸距離的方向發展。在未來高速率、長距離通信發展方向要求下，將OFDM與光通信相結合的技術便應運而生，并成為了通信領域內廣泛研究和關注的新技術。將OFDM技術應用到光纖通信領域，SP光正交頻分復用(OOFDM)技術，已經成為解決未來更高速率、更長距離、更大容量通信的一項關鍵技術。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于多級調制的高速率OOFDM信號發射系統和方法。
[0004]本發明通過以下技術方案來實現上述目的:
[0005]本發明包括以下步驟:
[0006](I)多級調制OOFDM信號的產生:將輸入的偽隨機二進制數據序列通過串并變換后，進行M進制的PSK調制或M-QAM調制，做IFFT變換再通過并串變換為串行的OFDM符號，加CP和循環前綴后產生基帶的OFDM信號，再將該基帶信號輸入至波形發生器中產生基帶OFDM波形，將其通過調制器直接加載到光載波上，完成多級調制OOFDM信號的產生過；
[0007](2)利用偏振復用提高0(FDM信號速率:光源LD用來產生光載波，將光載波輸出至偏振分束器(PBS)中將其分成偏振方向垂直的兩束光，即X偏振和y偏振兩束偏振光，然后再分別用M-Z調制器將基帶OFDM信號調制到不同偏振態的光載波上，接著采用偏振合束器(PBC)將偏振方向垂直的光信號親合在一起送入傳輸鏈路中；
[0008](3)采用副載波調制產生0(FDM信號:將基帶OFDM電信號與RF信號先進行混頻，然后再通過調制器調制到光載波上，設置調制器的偏置點，使其處于載波抑制狀態，產生兩個邊帶，在這兩個邊帶上同時加載OFDM信號產生OOFDM信號；
[0009](4)用副載波復用提高OOFDM信號速率:將兩路相同速率的基帶OFDM信號分別與副載波RFl和副載波RF2進行混頻后驅動M-Z調制器，精確調整其驅動電壓、偏置電壓使其工作在載波抑制狀態，從而產生兩個上、下邊帶，共四個邊帶，在這四個邊帶上同時加載上基帶的OFDM信號產生OOFDM信號，通過濾波器濾出其中的上邊帶或下邊帶，兩個上或下邊帶同時送入光纖中進行傳輸；
[0010](5)同時采用偏振復用和副載波復用提高OOFDM信號速率:光載波通過偏振分束器分成偏振方向正交的兩路光載波，每路偏振光通過副載波調制得到兩路偏振正交的副載波復用調制信號，然后將兩路偏振正交的副載波復用信號通過偏振合束器耦合在一起，再通過濾波器濾除其中的上邊帶或下邊帶，兩個上或下邊帶同時送入光纖中進行傳輸。
[0011]本發明的有益效果在于:
[0012]本發明是一種基于多級調制的高速率OOroM信號發射系統和方法，與現有技術相比，本發明具有很高的頻譜利用率、很強的色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)容忍能力的優點，是一種非常有發展潛力的高速長距離光纖通信技術，具有推廣應用的價值。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的多級調制的OOFDM信號裝置示意圖；
[0014]圖2是本發明的采用偏振復用方式提高OOFDM信號速率的裝置示意圖；
[0015]圖3是本發明的副載波調制產生OOFDM信號裝置圖；
[0016]圖4是本發明的采用副載波復用提高OOFDM信號速率裝置示意圖；
[0017]圖5是本發明的偏振復用和副載波復用提高OOFDM信號速率裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明作進一步說明:
[0019]本發明包括以下步驟:
[0020]如圖1所示:步驟1:多級調制OOFDM信號的產生:將輸入的偽隨機二進制數據序列通過串并變換后，進行M進制的PSK調制或M-QAM調制，做IFFT變換再通過并串變換為串行的OFDM符號，加CP和循環前綴后產生基帶的OFDM信號，再將該基帶信號輸入至波形發生器中產生基帶OFDM波形，將其通過調制器直接加載到光載波上，完成多級調制OOFDM信號的產生過；
[0021]如圖2所示:步驟2:利用偏振復用提高OOFDM信號速率:光源LD用來產生光載波，將光載波輸出至偏振分束器(PBS)中將其分成偏振方向垂直的兩束光，即X偏振和y偏振兩束偏振光，然后再分別用M-Z調制器將基帶OFDM信號調制到不同偏振態的光載波上，接著采用偏振合束器(PBC)將偏振方向垂直的光信號親合在一起送入傳輸鏈路中；由于米用偏振復用技術之后是在光的兩個偏振態上同時加載信號的，因此使得OOFDM信號的速率比(I)中提升一倍。
[0022]如圖3所示:步驟3:步驟I和步驟2中的0(FDM信號都是通過光載基帶OFDM產生的，受限于當今電子器件帶寬和處理速率的限制，速率并不能得到很大的提高。為了進一步提升OOFDM信號的速率，可以用不同副載波RF信號將基帶OFDM信號進行頻譜搬移、并復用的方式。采用副載波調制產生OOFDM信號:將基帶OFDM電信號與RF信號先進行混頻，然后再通過調制器調制到光載波上，設置調制器的偏置點，使其處于載波抑制狀態，產生兩個邊帶，在這兩個邊帶上同時加載OFDM信號產生OOFDM信號;在光纖傳輸中，色散效應會對不同的邊帶成分產生不同的相移，進而會引起信號碼元的時間走離效應。為了克服這種時間走離效應，我們用可調諧光濾波器(TOF)濾除其中一個邊帶，只讓其中一個邊帶進入光纖信道中進行傳輸，這樣既可以消除光纖色散的影響，還可以節約一個邊帶資源。
[0023]如圖4所不:步驟4:用副載波復用提尚OOFDM彳目號速率:將兩路相同速率的基帶OFDM信號分別與副載波RFl和副載波RF2進行混頻后驅動M-Z調制器，精確調整其驅動電壓、偏置電壓使其工作在載波抑制狀態，從而產生兩個上、下邊帶，共四個邊帶，在這四個邊帶上同時加載上基帶的OFDM信號產生OOFDM信號，通過濾波器濾出其中的上邊帶或下邊帶，兩個上或下邊帶同時送入光纖中進行傳輸；
[0024]如圖5所示:步驟5:同時采用偏振復用和副載波復用提高0(FDM信號速率:光載波通過偏振分束器分成偏振方向正交的兩路光載波，每路偏振光通過副載波調制得到兩路偏振正交的副載波復用調制信號，然后將兩路偏振正交的副載波復用信號通過偏振合束器耦合在一起，再通過濾波器濾除其中的上邊帶或下邊帶，兩個上或下邊帶同時送入光纖中進行傳輸。采用這種方法使得OOFDM信號的承載速率得到了極大的提高。
[0025]本發明采用多級調制的OOFDM技術充分利用到了OFDM技術與光纖通信技術的優勢。首先，OFDM技術是一種特殊的多載波復用技術，它利用各個子載波間的相互正交性進一步提高了頻譜利用率，并且提高了系統的抗窄帶干擾和抗多徑衰落能力。CFDM通過多個正交的子載波將高速的串行數據轉換為多個低速的并行數據進行傳輸，不但增大了碼元的寬度，減少單個碼元占用的帶寬，還增強了對多徑衰落引起的頻率選擇性衰落的抵抗性，有效地克服了碼元間的串擾，降低了整個系統對均衡技術的要求，是消除長距離傳輸鏈路中光色散補償需求的一種很有前途的備選方案。其次，OFMD的子載波數目靈活可調，每個子載波對應的調制格式也可靈活選擇，可以對子載波進行差分相移鍵控(DPSK)、正交差分相移鍵控(DQPSK)以及更為復雜的正交幅度調制(M-QAM)等多種調制技術。這種優勢將增加光纖通信系統的傳輸容量和對調制格式的透明度，并且降低了系統的復雜度。最后，結合光纖通信系統中光載波的特點之一，即光載波具有不同的偏振態，可以在不同偏振態上加載信息，實現偏振復用(I3DM)。通常，是在兩個相互正交的偏振態，即X偏振和y偏振態上來加載信息進行偏振復用。結合PDM技術之后，可以進一步的提高光纖通信系統的傳輸容量和傳輸速率。
[0026]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征及本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種基于多級調制的高速率OOFDM信號發射系統和方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)多級調制OOFDM信號的產生:將輸入的偽隨機二進制數據序列通過串并變換后，進行M進制的PSK調制或M-QAM調制，做IFFT變換再通過并串變換為串行的OFDM符號，加CP和循環前綴后產生基帶的OFDM信號，再將該基帶信號輸入至波形發生器中產生基帶OFDM波形，將其通過調制器直接加載到光載波上，完成多級調制OOFDM信號的產生過； (2)利用偏振復用提高(XFDM信號速率:光源LD用來產生光載波，將光載波輸出至偏振分束器(PBS)中將其分成偏振方向垂直的兩束光，即X偏振和y偏振兩束偏振光，然后再分別用M-Z調制器將基帶OFDM信號調制到不同偏振態的光載波上，接著采用偏振合束器(PBC)將偏振方向垂直的光信號耦合在一起送入傳輸鏈路中； (3)采用副載波調制產生OOFDM信號:將基帶OFDM電信號與RF信號先進行混頻，然后再通過調制器調制到光載波上，設置調制器的偏置點，使其處于載波抑制狀態，產生兩個邊帶，在這兩個邊帶上同時加載OFDM信號產生OOFDM信號； (4)用副載波復用提高OOFDM信號速率:將兩路相同速率的基帶OFDM信號分別與副載波RFl和副載波RF2進行混頻后驅動M-Z調制器，精確調整其驅動電壓、偏置電壓使其工作在載波抑制狀態，從而產生兩個上、下邊帶，共四個邊帶，在這四個邊帶上同時加載上基帶的OFDM信號產生OOFDM信號，通過濾波器濾出其中的上邊帶或下邊帶，兩個上或下邊帶同時送入光纖中進行傳輸； (5)同時采用偏振復用和副載波復用提高OOFDM信號速率:光載波通過偏振分束器分成偏振方向正交的兩路光載波，每路偏振光通過副載波調制得到兩路偏振正交的副載波復用調制信號，然后將兩路偏振正交的副載波復用信號通過偏振合束器耦合在一起，再通過濾波器濾除其中的上邊帶或下邊帶，兩個上或下邊帶同時送入光纖中進行傳輸。
【專利摘要】本發明公開了一種基于多級調制的高速率OOFDM信號發射系統和方法，首先，利用各個子載波間的相互正交性進一步提高了頻譜利用率，并且提高了系統的抗窄帶干擾和抗多徑衰落能力，其次，OFMD的子載波數目靈活可調，每個子載波對應的調制格式也可靈活選擇，可以對子載波進行差分相移鍵控、正交差分相移鍵控以及更為復雜的正交幅度調制等多種調制技術，最后，結合光纖通信系統中光載波的特點之一，即光載波具有不同的偏振態，在不同偏振態上加載信息，實現偏振復用，與現有技術相比，本發明具有很高的頻譜利用率、很強的色度色散和偏振模色散容忍能力的優點，是一種非常有發展潛力的高速長距離光纖通信技術，具有推廣應用的價值。
【IPC分類】H04L27/20, H04B10/516, H04B10/25, H04L27/26
【公開號】CN105610754
【申請號】CN201510975440
【發明人】劉皎, 何建強, 張 林
【申請人】商洛學院
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月23日