CN102769594B - 一种降低光ofdm信号峰均比的收发通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于光通信技术领域，具体为一种降低光OFDM信号峰均比的收发装置。该装置包括连续波激光器，数据信号源，多维多阶信号编码器，信号解复用映射装置，信号反向傅里叶变换装置，选择性映射正变换装置，并串变换装置，数模变换装置，单电极电光调制器，光电检测二极管，模数变换装置，串并变换装置，信号傅里叶变换装置，选择性映射反变换装置，信号解映射复用装置，多维多阶信号解码器和数据接收器等主要部件，其结构简单、方法新颖、性能稳定、价格低廉。可用于在光OFDM通信系统中降低光OFDM信号的峰均比，并同时在长距离传输时提高光OFDM信号的接收灵敏度。

Description

一种降低光OFDM信号峰均比的收发通信装置

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种可降低光OFDM信号峰均比的收发通信装置。

背景技术

近期的研究表明，正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号同样也能应用在长距离的光纤通信系统中 [Jean Armstrong. , OFDM for Optical Communications. JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 27, NO. 3, FEBRUARY 1, 2009,189-204]，是考虑OFDM结合调制技术能抵抗光纤色散和偏振模色散的影响，尤其是能用来补偿链路长度不确定的WDM光交换网络中的色散。与传统意义上的单边带调制（SSB）格式相比，利用光纤传输的OFDM-over-fiber系统具有下列优势：首先，OFDM系统中副载波频谱相互交叠，因此具有高的频带利用率；其次，利用OFDM技术可以克服光纤通信信道中的严重色散影响，尤其是偏振模色散能被有效地消除；再次，由于光纤OFDM系统的接收机部分采用傅里叶变换/反向傅里叶变换技术，因此信号的处理速度快、计算复杂度低。

然而，由于光OFDM信号具有高峰值平均功率比（Peak to Average Power Ratio:PAPR）特性，光OFDM信号在光纤信道的传输过程中瞬时功率不但变化快速，而且瞬时功率值起伏很大，容易超出光纤通信系统中部分光电器件的线性工作范围，引起非线性负面效应。非线性负面效应容易使传输中的光OFDM信号波形发生非线性失真，甚至导致整个光纤通信系统传输性能恶化。具体的实验实现中，国内外已见报道的关于光OFDM信号的降低高峰值平均功率比的方法局限在限幅或者编码类调制技术，未见采用选择性映射技术降低光OFDM信号峰均比的实验报道。

本发明提出一种采用选择性映射技术降低光OFDM信号峰均比的收发装置，在国际上第一次实验验证该装置能有效降低光OFDM信号的高峰值平均功率比，并且通过长距离传输实验验证，接收机灵敏度得到相当程度的改善。当信号调制比特率增大时，这点尤为重要，因为高速光信号的长距离传输将面临更为严重的高峰值平均功率比导致的非线性负面影响，此外该方法可以在高速光信号传输系统，宽带光分组交换网络和光纤无线通信系统等多种光通信领域中应用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种在光OFDM通信系统中结构简单，可有效降低光OFDM信号峰均比的收发通信装置。

本发明提出的在光OFDM通信系统中的收发通信装置，包括所述信号的产生发送装置和接收装置两部分，其中：

所述产生发送装置包括：一个连续波激光器，一个数据信号源，一个多维多阶信号编码器，一个信号解复用映射装置，一个信号反向傅里叶变换装置，一个选择性映射正变换装置，一个并串变换装置，一个数模变换装置，一个单电极电光调制器；其中：

所述连续波激光器与单电极电光调制器的光输入端相连，数据信号源与多维多阶信号编码器相连，多维多阶信号编码器与信号解复用映射装置相连，信号解复用映射装置与信号反向傅里叶变换装置相连，信号反向傅里叶变换装置与选择性映射正变换装置相连，选择性映射正变换装置与并串变换装置相连，并串变换装置与数模变换装置相连，数模变换装置与单电极电光调制器的电输入端相连，单电极电光调制器的光输出端输出光OFDM通信系统中的低峰均比光OFDM信号；

所述接收装置包括：一个光电检测二极管；一个模数变换装置，一个串并变换装置，一个信号傅里叶变换装置，一个选择性映射反变换装置，一个信号解映射复用装置，一个多维多阶信号解码器，一个数据接收器；其中：

低峰均比光OFDM信号输入所述光电检测二极管，光电检测二极管与模数变换装置相连，模数变换装置与串并变换装置相连，串并变换装置与信号傅里叶变换装置相连，信号傅里叶变换装置与选择性映射反变换装置相连，选择性映射反变换装置与信号解映射复用装置相连，信号解映射复用装置与多维多阶信号解码器相连多维多阶信号解码器与数据接收器相连，数据接收器接收恢复的数据信号。

本发明中，所述连续波激光器用于产生光载波；数据信号源用于产生稳定的数据信号；多维多阶信号编码器用于对数据信号进行多维多阶编码；信号解复用映射装置、信号反向傅里叶变换装置、选择性映射正变换装置、并串变换装置和数模变换装置实现将多维多阶编码的电信号转换成低峰均比的电OFDM信号。所述单电极电光调制器实现将低峰均比的电OFDM信号转换成低峰均比的光OFDM信号；光电检测二极管用于把低峰均比的光OFDM信号转换成低峰均比的电OFDM信号；模数变换装置、串并变换装置、信号傅里叶变换装置，选择性映射反变换装置和信号解映射复用装置实现将低峰均比的电OFDM信号恢复成多维多阶编码的电信号；多维多阶信号解码器用于对多维多阶编码的电信号进行解码；数据接收器用于接收解调后的电信号。

本发明中，所述的低峰均比光OFDM信号发送装置可以直接应用到光信号通信系统的发送端，所述的低峰均比光OFDM信号接收装置可以直接应用到光信号通信系统的的接收端，其目的是改善光OFDM信号的峰均比和长距离传输后的信号接收灵敏度。

本发明第一次实验验证该装置能有效降低光OFDM信号的高峰值平均功率比，并且通过长距离传输实验验证，接收机灵敏度得到相当程度的改善。当信号调制比特率增大时，这点尤为重要，因为高速光信号的长距离传输将面临更为严重的高峰值平均功率比导致的非线性负面影响，此外该方法可以在高速光信号传输系统，宽带光分组交换网络和光纤无线通信系统等多种光通信领域中应用。。

本发明所采用的元件都是通用的光纤通信元件，使收发装置价格低廉、技术可行。本发明所产生的低峰均比光OFDM信号是可以通过常规光OFDM信号检测方式的接收机进行信号检测，从而可用于常规的光纤通信网络。

附图说明

图1为本发明中光OFDM通信系统的发送端结构。

图2为本发明中光OFDM通信系统的接收端结构。

图3为本发明中实验测得的低峰均比光OFDM信号的互补积累分布特性。

图4为本发明中实验测得的低峰均比光OFDM信号的误码特性及恢复的星座点分布图。

具体实施方式

如图1所示, 低峰均比光OFDM通信系统的产生发送端装置，由连续波激光器11和数据加载模块组成。其中，数据加载模块包括数据信号源12，多维多阶信号编码器13，信号解复用映射装置14，信号反向傅里叶变换装置15，选择性映射正变换装置16，并串变换装置17，数模变换装置18，单电极电光调制器19。通过采用一个单电极电光调制器19实现数据的加载功能，进一步实现低峰均比电OFDM信号向低峰均比光OFDM信号转换。其连接方式和工作步骤是：连续波激光器11与单电极电光调制器19的光输入端相连，数据信号源12与多维多阶信号编码器13相连，多维多阶信号编码器13与信号解复用映射装置14相连，信号解复用映射装置14与信号反向傅里叶变换装置15相连，信号反向傅里叶变换装置15与选择性映射正变换装置16相连，选择性映射正变换装置16与并串变换装置17相连，并串变换装置17与数模变换装置18相连，数模变换装置18与单电极电光调制器19的电输入端相连。单电极电光调制器19的光输出端输出光OFDM通信系统中的低峰均比光OFDM信号。

如图2所示, 低峰均比光OFDM通信系统的接收端装置，包括：

光电检测二极管21，模数变换装置22，串并变换装置23，信号傅里叶变换装置24，选择性映射反变换装置25，信号解映射复用装置26， 多维多阶信号解码器27，数据接收器28。光电检测二极管21实现光电信号转换之后，进一步实现低峰均比电OFDM信号向输入数据信号的转换。其连接方式和工作步骤是：低峰均比光OFDM信号输入光电检测二极管21，光电检测二极管21与模数变换装置22相连，模数变换装置22与串并变换装置23相连，串并变换装置23与信号傅里叶变换装置24相连，信号傅里叶变换装置24与选择性映射反变换装置25相连，选择性映射反变换装置25与信号解映射复用装置26相连，信号解映射复用装置26与多维多阶信号解码器27相连，多维多阶信号解码器27与数据接收器28相连。数据接收器28接收恢复的数据信号。

图3为本发明中实验测得的在光OFDM系统中采用选择性映射技术后（不同分组（V）时）低峰均比光OFDM信号的互补积累分布（CCDF）特性（并与未采用SLM技术的原始光OFDM信号进行比较），图4为本发明中相实验测得的低峰均比光OFDM信号的误码特性（BER）及恢复的星座点分布图(在背对背(BTB)情形下和经过42公里普通单模光纤（SMF）和级联无线传输（wireless）后)。

本方法适合于2.5Gbit/s,10Gbit/s,40Gbit/s,100Gbit/s以及其它速率的光通信系统中采用选择性映射技术后收发光OFDM信号的新方法及装置，用于降低光OFDM信号的峰均比并提高长距离传输后光OFDM信号的接收灵敏度。

本发明采用的光电器件能实现高稳定性和低价格。

总之,本发明能用较低的成本产生低峰均比的光OFDM信号，结构简单，光学性能稳定，实现容易。

Claims (1)

1.一种降低光OFDM信号峰均比的收发通信装置,包括所述信号的产生发送装置和接收装置两部分，其特征在于：

所述产生发送装置包括：一个连续波激光器，一个数据信号源，一个多维多阶信号编码器，一个信号解复用映射装置，一个信号反向傅里叶变换装置，一个选择性映射正变换装置，一个并串变换装置，一个数模变换装置，一个单电极电光调制器；其中：

所述连续波激光器与单电极电光调制器的光输入端相连，数据信号源与多维多阶信号编码器相连，多维多阶信号编码器与信号解复用映射装置相连，信号解复用映射装置与信号反向傅里叶变换装置相连，信号反向傅里叶变换装置与选择性映射正变换装置相连，选择性映射正变换装置与并串变换装置相连，并串变换装置与数模变换装置相连，数模变换装置与单电极电光调制器的电输入端相连，单电极电光调制器的光输出端输出光OFDM通信系统中的低峰均比光OFDM信号；

所述接收装置包括：一个光电检测二极管；一个模数变换装置，一个串并变换装置，一个信号傅里叶变换装置，一个选择性映射反变换装置，一个信号解映射复用装置，一个多维多阶信号解码器，一个数据接收器；其中：

低峰均比光OFDM信号输入所述光电检测二极管，光电检测二极管与模数变换装置相连，模数变换装置与串并变换装置相连，串并变换装置与信号傅里叶变换装置相连，信号傅里叶变换装置与选择性映射反变换装置相连，选择性映射反变换装置与信号解映射复用装置相连，信号解映射复用装置与多维多阶信号解码器相连，多维多阶信号解码器与数据接收器相连，数据接收器接收恢复的数据信号；

所述连续波激光器用于产生光载波；数据信号源用于产生稳定的数据信号；多维多阶信号编码器用于对数据信号进行多维多阶编码；信号解复用映射装置、信号反向傅里叶变换装置、选择性映射正变换装置、并串变换装置和数模变换装置实现将多维多阶编码的电信号转换成低峰均比的电OFDM信号；所述单电极电光调制器实现将低峰均比的电OFDM信号转换成低峰均比的光OFDM信号；光电检测二极管用于把低峰均比的光OFDM信号转换成低峰均比的电OFDM信号；模数变换装置、串并变换装置、信号傅里叶变换装置，选择性映射反变换装置和信号解映射复用装置实现将低峰均比的电OFDM信号恢复成多维多阶编码的电信号；多维多阶信号解码器用于对多维多阶编码的电信号进行解码；数据接收器用于接收解调后的电信号。