單邊帶無載波幅度相位調制的波分復用無源光網絡系統的制作方法
【專利摘要】單邊帶無載波幅度相位調制的波分復用無源光網絡系統，包括光發送機、光分配網絡和若干光網絡單元；該光發送機設有信號源、兩寬帶功率放大器、激光源、光雙臂和摻鉺光纖放大器；該兩寬帶功率放大器分別與信號源的兩輸出端相連以分別進行功率放大；該光雙臂的兩臂分別連接兩功率放大器的輸出端以實現單邊帶信號調制；該激光源與光雙臂相連用于產生連續的光載波；該摻鉺光纖放大器與光雙臂相連用于進行光信號放大；該光分配網絡接收來自光發送機的光信號并結合多路波分復用技術，耦合進光纖鏈路進行傳輸；該光網絡單元采用直接檢測系統進行光信號恢復。本發明可以有效提高帶寬利用率和降低傳輸功率。
【專利說明】
單邊帶無載波幅度相位調制的波分復用無源光網絡系統
技術領域
[0001]本發明涉及光纖通信領域，特別是一種單邊帶無載波幅度相位調制的波分復用無源光網絡系統。【背景技術】
[0002]波分復用無源光網絡(WDM-P0N)是單信道速率超過10-Gb/s和下一代大容量異構移動通信網絡的首選方案。為進一步改善系統在數字領域的損耗，將
[0003]WDM-P0N系統與多個副載波復用技術結合，例如:與正交頻分復用技術(0FDM)和無載波幅度相位調制(CAP)技術結合已被提出。特別的，基于CAP的多信道調制技術被認為是實現光接入網高頻譜利用率的一個有效途徑。結合
[0004]Nyquist-FDM以及副載波調制等技術，高速WDM-P0N信道能夠實現CAP調制。但此技術的缺點在于多信道CAP調制極大展寬了信號頻譜，且以往的CAP調制技術均基于雙邊帶調制，在直接檢測系統中的信號經過光纖傳輸后，展寬的頻譜信號極易受到頻率衰落效應，某些頻率點位置的WDM-P0N信道也將受到極大損傷。
【發明內容】
[0005]本發明的主要目的在于克服現有技術中的上述缺陷，提出一種提高頻帶的有效性和利用率，降低頻率衰落和傳輸功率的單邊帶無載波幅度相位調制的波分復用無源光網絡系統。
[0006]本發明采用如下技術方案:
[0007]單邊帶無載波幅度相位調制的波分復用無源光網絡系統，其特征在于:包括光發送機、光分配網絡和若干光網絡單元;該光發送機設有信號源、兩寬帶功率放大器、激光源、 光雙臂和摻鉺光纖放大器;該信號源用于產生4路基于直接檢測的下行信號信道并進行處理得到一路寬帶信號和一路希爾伯特變換信號;該兩寬帶功率放大器分別與信號源的兩輸出端相連以分別進行功率放大;該光雙臂的兩臂分別連接兩功率放大器的輸出端以實現單邊帶信號調制;該激光源與光雙臂相連用于產生連續的光載波;該摻鉺光纖放大器與光雙臂相連用于進行光信號放大;該光分配網絡接收來自光發送機的光信號并結合多路波分復用技術，耦合進光纖鏈路進行傳輸;該光網絡單元采用直接檢測系統進行光信號恢復。
[0008]優選的，所述的信號源包括可編程邏輯陣列和模數轉換器，該可編程邏輯陣列控制用于產生所述4路基于直接檢測的下行信號信道，并將4路信號分別進行獨立數據映射、 奈奎斯特濾波和上/下變頻后送至模數轉換器轉變為模擬信號，再分為兩路，一路為所述寬帶信號，另一路進行希爾伯特變化。
[0009]優選的，所述的光雙臂采用馬赫-曾德調制器。
[0010]優選的，所述的光分配網絡包括單模光纖和光纖分支器，該單模光纖輸入端與所述摻鉺光纖放大器輸出端相連，其輸出端與光纖分支器的輸入端相連，該光線分支器的輸出端分別連接有所述光網絡單元以將傳輸的信號分到若干個所述光網絡單元。
[0011]優選的，所述光網絡單元包括可調光濾波器、直接檢測光接收機、模數轉換和信號處理裝置;該可調光濾波器的輸入端與所述分配網絡相連，輸出端與直接檢測光接收機輸入端相連，用于對光信號進行波長選擇、解波分復用處理;該直接檢測光接收機輸出端與模數轉換和信號處理裝置輸入端相連，用于將光信號轉變為電信號，再進行解調和補償得到基帶信號輸出；該模數轉換和信號處理裝置用于將基帶信號進行模數轉換，再進行數字信號處理實現相位恢復。
[0012]由上述對本發明的描述可知，與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
[0013] 1、采用奈奎斯特頻率復用(Nyquist-FDM)技術整合數字希爾伯特變換單邊帶(H-SSB)無載波幅度相位調制(CAP)格式。可以避免所占光帶寬翻倍和將能量浪費在載波上，同時可以直接避免直接檢測系統中的頻率衰落效應。因此該系統可以有效提高帶寬利用率和降低傳輸功率。
[0014] 2、單光載波系統只需采用一個獨立光源、一個高速模數轉換器(DAC)、一個光雙臂馬赫-曾德調制器(MZM)便可以同時產生4個基于直接檢測的10-Gb/sl6-QAM WDM-P0N下行單邊帶信號信道。【附圖說明】
[0015]圖1為光發送機的組成示意圖。
[0016]圖2為信號源產生4路單邊帶信號的原理圖。
[0017]圖3為光發送機處的4路單邊帶信號頻譜圖。
[0018]圖4為光分配網絡的組成示意圖。
[0019]圖5為光網絡單元的組成示意圖。
[0020]圖6為本發明系統的組成示意圖。
[0021]其中:
[0022] 1-信號源[〇〇23] 2-寬帶功率放大器[〇〇24] 3-激光源
[0025] 4-光雙臂[〇〇26] 5-摻鉺光纖放大器[〇〇27] 6-帶寬信號[〇〇28] 66-希爾伯特變換信號[〇〇29] 7-光發送機輸出的單邊帶信號[〇〇3〇] 8-光發送機[〇〇31] 9-可編程邏輯陣列[〇〇32] 10-16-QAM獨立數據映射[〇〇33] 11-奈奎斯特濾波和上變頻(或下變頻)[〇〇34] 12-模數轉換器 [〇〇35] 13-希爾伯特變換
[0036] 14-預均衡 [〇〇37] 15-單模光纖
[0038]16-光纖分支器
[0039]17-光網絡單元
[0040]18-光分配網絡[〇〇41119-可調光濾波器[〇〇42]20-直接檢測光接收機[〇〇43]21-模數轉換和信號處理裝置。【具體實施方式】
[0044]以下通過【具體實施方式】對本發明作進一步的描述。
[0045]參照圖1至圖6,單邊帶無載波幅度相位調制的波分復用無源光網絡系統，包括光發送機8、光分配網絡18和若干光網絡單元17。該光發送機8設有信號源1、兩寬帶功率放大器2、激光源3、光雙臂4和摻鉺光纖放大器5。該信號源1包括可編程邏輯陣列8(FPGA)和模數轉換器12(DAC)，該可編程邏輯陣列8控制用于產生4路基于直接檢測的10-Gb/s 16-QAM WDM-P0N下行信號信道。參照圖2,該信號源1對每個10-Gb/s信號信道進行16-QAM獨立數據映射10、奈奎斯特濾波和上變頻(或下變頻)11，即上變頻至上邊帶或下變頻至下邊帶，保證所有信號信道在同一單邊帶即可，從而實現了輸出攜帶完整傳輸信息的單邊帶信號，圖中的E為對四路信號進行復用。參照圖3,單邊帶的子信道的頻譜形狀為方形，這是信號頻譜利用率的最大實現形式，子信道之間的保護間隔設置為0.1-GHz。然后針對光電器件的頻率響應不平坦現象，對信號進行預均衡14處理，為其在信道傳輸前高頻部分失真做預補償。信號預補償處理后，將無載波幅度相位調制(CAP)信號分為兩路:一路為寬帶信號6,直接用于驅動光雙臂4(MZM)的一臂;另一路作希爾伯特變換13,得到希爾伯特變換信號66,用于調制另一臂。保證適當的調制幅度和偏置電壓，直接實現寬帶無載波幅度相位調制(CAP)信號的光單邊帶調制。該光雙臂4(MZM)采用馬赫-曾德調制器。
[0046]該兩寬帶功率放大器2分別與信號源1的兩輸出端相連，其主要作用是對得到的寬帶信號6和希爾伯特變換信號66實現功率放大。該光雙臂4的兩臂分別連接兩寬帶功率放大器2的輸出端，其主要作用是在上下兩臂驅動信號的作用下，對兩個信號分別進行了相位調制，然后對兩調相波相互干涉，轉換為強度調制。該激光源3與光雙臂4相連用于產生連續的光載波，該摻鉺光纖放大器5與光雙臂4相連用于進行光信號放大，最后輸出單邊帶信號7。
[0047]該光分配網絡18接收來自光發送機8的光信號并結合多路波分復用技術耦合進光纖鏈路進行傳輸。光分配網絡18包括單模光纖15和光纖分支器16,該單模光纖15輸入端與摻鉺光纖放大器5輸出端相連，其輸出端與光纖分支器16的輸入端相連，米用80-km標準單模光纖，其主要作用是對信號進行一定距離傳輸。該光線分支器的輸出端分別連接有多個光網絡單元17以將傳輸的信號分到若干個光網絡單元17。
[0048]該光網絡單元17采用直接檢測系統進行光信號恢復。光網絡單元17包括可調光濾波器19、直接檢測光接收機20、模數轉換和信號處理裝置21。該可調光濾波器19的輸入端與分配網絡相連，輸出端與直接檢測光接收機20輸入端相連，用于對光信號進行波長選擇、解波分復用處理。該直接檢測光接收機20輸出端與模數轉換和信號處理裝置21輸入端相連， 其主要作用是將光信號經過光電探測器，使光信號變成電信號，再對其進行解調和補償算法，得到基帶信號輸出。該模數轉換和信號處理裝置21其主要作用是將的得到的基帶信號進行模數轉換，再對信號進行采樣和色散補償處理，利用多恒模算法解偏振復用，利用最小均方算法進行相位恢復。
[0049]本發明原理如下:系統通過Nyquist-roM技術整合H-SSB-CAP格式，實現對光載波進行高效率帶寬調制。該系統由現場可編程邏輯陣列8(FPGA)和高速模數轉換器12(DAC)組成信號源1，利用FPGA控制DAC同時產生4個基于直接檢測的10-Gb/s 16-QAM WDM-P0N下行信號信道。在光發送機8內，對每個10-Gb/s信號信道進行16-QAM獨立數據映射10、奈奎斯特 (Nyquist)濾波、上變頻至上邊帶等，從而實現了攜帶完整傳輸信息的單邊帶信號。再對信號進行預均衡14處理，為其在信道傳輸前高頻部分失真做預補償。信號預補償處理后，將 CAP信號分為兩路:一路為寬帶信號6,直接用于驅動雙臂MZM的一臂；另一路為希爾伯特變換信號66,然后調制另一臂。保證適當的調制幅度和偏置電壓，直接實現寬帶CAP信號的光單邊帶調制。再分配網絡中，結合多路波分復用技術，耦合進光纖鏈路傳輸后。在光網絡單元17的采用結構簡單、成本低、對激光器相位噪聲不敏感的直接檢測系統進行光信號恢復。
[0050]上述僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的設計構思并不局限于此，凡利用此構思對本發明進行非實質性的改動，均應屬于侵犯本發明保護范圍的行為。
【主權項】
1.單邊帶無載波幅度相位調制的波分復用無源光網絡系統，其特征在于:包括光發送 機、光分配網絡和若干光網絡單元;該光發送機設有信號源、兩寬帶功率放大器、激光源、光 雙臂和摻鉺光纖放大器;該信號源用于產生4路基于直接檢測的下行信號信道并進行處理 得到一路寬帶信號和一路希爾伯特變換信號;該兩寬帶功率放大器分別與信號源的兩輸出 端相連以分別進行功率放大;該光雙臂的兩臂分別連接兩功率放大器的輸出端以實現單邊 帶信號調制;該激光源與光雙臂相連用于產生連續的光載波;該摻鉺光纖放大器與光雙臂 相連用于進行光信號放大;該光分配網絡接收來自光發送機的光信號并結合多路波分復用 技術，耦合進光纖鏈路進行傳輸;該光網絡單元采用直接檢測系統進行光信號恢復。2.如權利要求1所述的單邊帶無載波幅度相位調制的波分復用無源光網絡系統，其特 征在于:所述的信號源包括可編程邏輯陣列和模數轉換器，該可編程邏輯陣列控制用于產 生所述4路基于直接檢測的下行信號信道，并將4路信號分別進行獨立數據映射、奈奎斯特 濾波和上/下變頻后送至模數轉換器轉變為模擬信號，再分為兩路，一路為所述寬帶信號， 另一路進行希爾伯特變化。3.如權利要求1所述的單邊帶無載波幅度相位調制的波分復用無源光網絡系統，其特 征在于:所述的光雙臂采用馬赫-曾德調制器。4.如權利要求1所述的單邊帶無載波幅度相位調制的波分復用無源光網絡系統，其特 征在于:所述的光分配網絡包括單模光纖和光纖分支器，該單模光纖輸入端與所述摻鉺光 纖放大器輸出端相連，其輸出端與光纖分支器的輸入端相連，該光線分支器的輸出端分別 連接有所述光網絡單元以將傳輸的信號分到若干個所述光網絡單元。5.如權利要求1所述的單邊帶無載波幅度相位調制的波分復用無源光網絡系統，其特 征在于:所述光網絡單元包括可調光濾波器、直接檢測光接收機、模數轉換和信號處理裝 置;該可調光濾波器的輸入端與所述分配網絡相連，輸出端與直接檢測光接收機輸入端相 連，用于對光信號進行波長選擇、解波分復用處理;該直接檢測光接收機輸出端與模數轉換 和信號處理裝置輸入端相連，用于將光信號轉變為電信號，再進行解調和補償得到基帶信 號輸出；該模數轉換和信號處理裝置用于將基帶信號進行模數轉換，再進行數字信號處理 實現相位恢復。
【文檔編號】H04B10/564GK105959080SQ201610430994
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】董澤, 張惠忠
【申請人】華僑大學