CN102685065A - 光正交频分复用oofdm收发器的信号快速处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光正交频分复用OOFDM收发器的信号快速处理方法，且包括信号的发送和接收;在信号发送时进行信号串/并行转换、信道自动检测伪码添加，带宽压缩编码及正交多子载波产生、反傅立叶变换、信号峰值截取与量化、循环前缀添加和并/串行变换。在相应的接收端，传输后经光电转换的OFDM信号通过模数转换器（ADC）产生数字电OFDM信号，在电OFDM信号同步后，进行与发射端相反的信号处理过程以获取传输信号。本发明在处理信号的过程中，利用了厄米特对称结构的特点，降低了接收端实现的难度，同时也降低了成本，且具有较强的自适应能力。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体是一种光正交频分复用OOFDM收发器的信号快速处理方法。
背景技术
光正交频分复用技术（OOFDM）产业化将实现宽带网速从兆量级到千兆量级飞跃。光接入网的安装和普及是国际公认的最廉价、最有效且最具有前瞻性的提高用户带宽的技术手段。全球光通讯市场正以每年70%的速度增长。英国班戈大学电子工程系唐建明教授2005 年首先发明的光正交频分复用技术（OOFDM）充分利用目前已经成熟的快速数字信号处理及半导体器件集成技术，将串行的超快信号变成带宽压缩的并行信号并同步传输，从而在降低对传输链路带宽要求及网络安装和运营成本的情况下实现超大容量信号传输。此外，OOFDM自然具有的自适应能力不仅使该技术广泛应用于各种光网络而且具有提供覆盖未来不同网络的单一网络平台能力和后向兼容能力。OOFDM已成为了当今光通讯领域最活跃的研究方向之一，同时OOFDM光接入网研发已成为了当今世界各大通讯公司竞相角逐的目标。
在实际使用过程中发现，现有的光正交频分复用信号发射和接收器中存在接收OOFDM信号时，光下变频器中采用相干接收，故对本振光与光载波之间的频偏和相位噪声敏感，因此要求发射端的激光器和接收端的激光器的线宽极窄，增加了系统的成本，并且需要采用复杂的算法对接收端的激光器产生的激光的频率和相位进行跟踪和控制，OFDM接收机中频率补偿和子载波恢复模块需要采用复杂的算法对接收端激光器产生的激光频率和相位进行跟踪和控制，以消除本振光与光载波之间的频差和相差，故增加了系统实现的难度和系统对器件的高要求从而增加了收发器的成本。因此需要对现有的OOFDM的信号发送和接收方法进行改进。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述技术之不足，提供一种光正交频分复用OOFDM收发器的信号快速处理方法。
本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是：
一种光正交频分复用OOFDM收发器的信号快速处理方法，其特征在于包括信号的发送和接收;
所述信号发送进行如下处理:
信号串 /并行转换，将一路串行的高速数据转换成多路并行的低速数据；
信道自动检测伪码添加，根据预定调制方式，将所述多路并行的低速数据分别进行调制映射，相应地得到多路信息序列并扩展成具有厄米特对称结构的多路信息序列；
反傅立叶变换，将具有厄米特对称结构的多路信息序列进行快速反傅立叶变换后进行并/串转换得到OFDM基带信号；
循环前缀添加和并/串行变换，在所述OFDM基带信号中添加循环前缀，得到添加了循环前缀的OFDM基带信号，并对OFDM基带信号进行数模转换，得到OFDM模拟信号；
带宽压缩编码及正交多子载波产生，将所述OFDM模拟信号的频谱线性搬移到中频带上，得到中频调制后的OFDM模拟信号；
信号峰值截取与量化，将所述经过中频调制后的OFDM模拟信号调制到光载波上，得到OOFDM信号，并对OOFDM信号进行滤波，得到单边带OOFDM信号；
信号接收进行如下处理：
传输后经光电转换的OFDM信号通过模数转换器产生数字电OFDM信号；
将所述电OFDM信号同步后，进行与发送端相反的信号处理过程以获取传输信号，具体的是：对接收到的OOFDM信号进行直接探测得到OFDM模拟信号，对该OFDM模拟信号进行中频解调，得到OFDM模拟基带信号；
将OFDM模拟信号转换为OFDM数字信号具体包括：将所述OFDM模拟基带信号转化为OFDM数字信号；
将所述OFDM模拟信号转换为OFDM数字信号；去除OFDM数字信号中的循环前缀；
将所述OFDM数字信号进行串/并转换，得到多路并行数字信号；
对所述多路并行数字信号进行快速傅立叶变换，得到具有厄米特对称结构的多路信息序列；
从所述具有厄米特对称结构的多路信息序列中，选择第2路到第N+l路的信息序列进行解调，得到N路并行的低速数据；
将所述N路并行的低速数据进行并/串转换，得到一路串行的高速数据。
本发明在处理信号的过程中，利用了厄米特对称结构的特点，使得经快速反傅立叶变换后得到的OFDM基带信号为实信号，只含有幅度信息，最后得到的OOFDM信号就只携带了幅度信息，故在接收端对OOFDM信号进行接收时，不需要进行相干接收，只需要采用直接探测的方法就可以将OOFDM信号转换为OFDM信号，使得接收端节省了本振光源，也就进一步省去了对本振光的频率和相位进行跟踪和补偿的算法。采用本发明中的信号处理方法后，由于电光调制器成本占OOFDM收发器总成本的绝大部分，因此使用廉价电光调制器件对有效降低OOFDM收发器的生产成本具有十分重要的实际意义。降低了接收端实现的难度，同时也降低了成本，且具有较强的自适应能力。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案做进一步的说明：
一种光正交频分复用OOFDM收发器的信号快速处理方法包括信号的发送和接收。所述信号发送进行如下处理:信号串 /并行转换，将一路串行的高速数据转换成多路并行的低速数据；
信道自动检测伪码添加，根据预定调制方式，将所述多路并行的低速数据分别进行调制映射，相应地得到多路信息序列并扩展成具有厄米特对称结构的多路信息序列；
反傅立叶变换，将具有厄米特对称结构的多路信息序列进行快速反傅立叶变换后进行并/串转换得到OFDM基带信号；循环前缀添加和并/串行变换，在所述OFDM基带信号中添加循环前缀，得到添加了循环前缀的OFDM基带信号，并对OFDM基带信号进行数模转换，得到OFDM模拟信号；带宽压缩编码及正交多子载波产生，将所述OFDM模拟信号的频谱线性搬移到中频带上，得到中频调制后的OFDM模拟信号。将OFDM模拟信号的频谱线性搬移到中频带上的具体实现方法可以为：将OFDM模拟信号与一个中频(如7. 5GHz)的正弦信号或者余弦信号相乘，即实现了将OFDM模拟信号的频谱线性搬移到中频带，使其频谱主要分布在7. 5GHz周围。
然后进行信号峰值截取与量化，将所述经过中频调制后的OFDM模拟信号调制到光载波上，得到OOFDM信号，并对OOFDM信号进行滤波，得到单边带OOFDM信号。
本发明在得到的OFDM基带信号中添加循环前缀。相应地，将添加了循环前缀的OFDM基带信号进行数模转换，得到OFDM模拟信号。在OFDM基带信号中添加循环前缀后，使得最后生成的OOFDM信号可以抵抗由于传输过程中光纤色散导致的符号间干扰和载波间干扰。
本发明对得到的OFDM模拟信号进行低通滤波，可以提高信噪比，进而降低接收端的误码率。
本发明在将得到的OFDM模拟信号的频谱线性搬移到中频带上，得到中频调制后的OFDM模拟信号。将中频调制后的OFDM模拟信号调制到光载波上，得到OOFDM模拟信号。最后得到的OOFDM信号的频谱主要分布在距光载波的频率有一定间隔的频带处，而不是在光载波的频率附近，如：假如光载波的频率为193. 5THz，中频信号的频率为7.5GHz，OOFDM信号的频谱主要分布在193. 5THz+7. 5GHz和193. 5THz-7. 5GHz的周围，这样可以避免二阶副调产物的产生，降低非线性效应的影响。还可以将中频调制后的OFDM模拟信号进行带通滤波，以滤除中频调制所引入的噪声。
本发明最终得到的OOFDM信号均是双边带信号，具体操作时采用滤波器对OOFDM信号进行滤波，滤除双边带中的一个边带（上边带或者下边带），得到单边带OOFDM信号。单边带的OOFDM信号在传输性能上和双边带的OOFDM信号相同，但是单边带OOFDM信号所占用的传输带宽是单边带OOFDM信号所占用传输带宽的一半，节省了带宽资源，同时其功率利用率是双边带OOFDM信号的两倍。
信号接收进行如下处理：传输后经光电转换的OFDM信号通过模数转换器产生数字电OFDM信号；将所述电OFDM信号同步后，进行与发送端相反的信号处理过程以获取传输信号，具体的是：对接收到的OOFDM信号进行直接探测得到OFDM模拟信号，对该OFDM模拟信号进行中频解调，得到OFDM模拟基带信号。将OFDM模拟信号转换为OFDM数字信号具体包括：将所述OFDM模拟基带信号转化为OFDM数字信号；将所述OFDM模拟信号转换为OFDM数字信号；去除OFDM数字信号中的循环前缀；将所述OFDM数字信号进行串/并转换，得到多路并行数字信号；对所述多路并行数字信号进行快速傅立叶变换，得到具有厄米特对称结构的多路信息序列；从所述具有厄米特对称结构的多路信息序列中，选择第2路到第N+l路的信息序列进行解调，得到N路并行的低速数据；将所述N路并行的低速数据进行并/串转换，得到一路串行的高速数据。
本发明从单纯依靠光波的直接检测转向重新启用光波的相干检测。光相干检测的优点，一是利用本振光波的倍乘作用大大提高光接收的灵敏度，二是允许一个通用的光接收机前端用于不同的光调制格式。
高速数据和低速数据是相对概念，一路串行的数据的传输速率相对于转换后的N路并行数据中的每一路数据的传输速率是高速，例如，转换前的串行数据的传输速率是lOOGbit/s，若将该串行数据转化为2路传输速率相同的并行数据，那每一路的数据的传输速率为50Gbit/s，那么传输速率为lOOGbit/s的数据相对传输速率为50Gbit/s的数据而言是高速数据，而传输速率为50Gbit/s的数据相对传输速率为lOOGbit/s的数据而言是低速数据。同理，高速数据和低速数据的解释也适用于将多路并行数据转换为一路串行数据的情况。
Claims (1)
1.一种光正交频分复用OOFDM收发器的信号快速处理方法，其特征在于包括信号的发送和接收;
所述信号发送进行如下处理:
信号串 /并行转换，将一路串行的高速数据转换成多路并行的低速数据；
信道自动检测伪码添加，根据预定调制方式，将所述多路并行的低速数据分别进行调制映射，相应地得到多路信息序列并扩展成具有厄米特对称结构的多路信息序列；
反傅立叶变换，将具有厄米特对称结构的多路信息序列进行快速反傅立叶变换后进行并/串转换得到OFDM基带信号；
循环前缀添加和并/串行变换，在所述OFDM基带信号中添加循环前缀，得到添加了循环前缀的OFDM基带信号，并对OFDM基带信号进行数模转换，得到OFDM模拟信号；
带宽压缩编码及正交多子载波产生，将所述OFDM模拟信号的频谱线性搬移到中频带上，得到中频调制后的OFDM模拟信号；
信号峰值截取与量化，将所述经过中频调制后的OFDM模拟信号调制到光载波上，得到OOFDM信号，并对OOFDM信号进行滤波，得到单边带OOFDM信号；
信号接收进行如下处理：
传输后经光电转换的OFDM信号通过模数转换器产生数字电OFDM信号；
将所述电OFDM信号同步后，进行与发送端相反的信号处理过程以获取传输信号，具体的是：对接收到的OOFDM信号进行直接探测得到OFDM模拟信号，对该OFDM模拟信号进行中频解调，得到OFDM模拟基带信号；
将OFDM模拟信号转换为OFDM数字信号具体包括：将所述OFDM模拟基带信号转化为OFDM数字信号；
将所述OFDM模拟信号转换为OFDM数字信号；去除OFDM数字信号中的循环前缀；
将所述OFDM数字信号进行串/并转换，得到多路并行数字信号；
对所述多路并行数字信号进行快速傅立叶变换，得到具有厄米特对称结构的多路信息序列；
从所述具有厄米特对称结构的多路信息序列中，选择第2路到第N+l路的信息序列进行解调，得到N路并行的低速数据；
将所述N路并行的低速数据进行并/串转换，得到一路串行的高速数据。
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