CN103873424A - 一种适用于正交频分多址无源光网络的系统、设备及调制解调方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于正交频分多址无源光网络的系统、设备及调制解调方法。本发明公开了一种适用于OFDMA-PON的系统，包括OLT下行发射机，用于对电域输入的两路信号分别进行调制，得到两路OFDMA基带信号；将两路OFDMA基带信号分别与其相移后的信号加载到偏振方向正交的两个光载波上，得到两路单边带O-OFDMA信号；将两路单边带O-OFDMA信号合为一路O-OFDMA复用信号发送至光纤进行传输；ONU下行接收机，用于将光纤传输来的一路O-OFDMA复用信号分成两路偏振方向正交的O-OFDMA信号；对该O-OFDMA信号进行光电检测、解调，输出两路信号到电域；本发明还公开了一种适用于OFDMA-PON的设备及调制解调方法，采用本发明，能够抑制信号的交叉偏振串扰。

Description

一种适用于正交频分多址无源光网络的系统、设备及调制解调方法

技术领域

本发明涉及正交频分多址无源光网络(OFDMA-PON)系统中的调制解调技术，尤其涉及一种适用于OFDMA-PON的系统、设备及调制解调方法。

背景技术

OFDMA-PON由于具有高速的信息交换速率以及高灵活度的动态带宽分配等优点，已成为无源光网络(PON)系统中的最新热点技术。在OFDMA-PON下行链路传输中，光线路终端(OLT)通过电域的耦合器将各用户的正交频分复用(OFDMA)信号结合起来，并作为光调制器的驱动信号。在光网络单元(ONU)经过光电检测后，按照与OLT通信协商所得的信息，每个ONU将数据或信号从各自分配的子载波和时隙上解调下来。

PON系统面向接入网和城域网的实际商用，要求ONU端采用低成本、低功耗、低复杂度的下行接收机，在此相干检测技术由于复杂度高不适合作为OFDMA-PON下行链路的设计方案。直接检测技术虽然成本低且性能稳定可靠，但是其性能不及相干检测。如何采用直接检测方式支持40Gbit/s以上的下行链路是亟需解决的关键问题。

OFDMA-PON的瓶颈在于数模转换，目前国内最快的数模转换能达到的最高采样速率是10GS/s，根据奈奎斯特准则，电域OFDMA信号的带宽最高为5GHz。若要用这5GHz带宽产生的40Gbit/s的OFDMA信号，则需要256QAM调制，这样的系统是很难实现的。因此，为实现直接检测40Gbit/s下行链路，必须采用偏振复用技术。若采用偏振复用，则可以在16QAM调制下达到下行40Gbit/s的OFDMA信号速率。

在偏振复用相干检测系统中，由于已知本地激光器的本振信号偏振态，通过偏振控制器可以分离出两个完全正交的偏振光，再与接收到的OFDMA信号相干混频，能够保留相位信息，完全分开两路偏振复用信号。而偏振复用的直接检测系统的实现难点在于，在光电检测时，和OFDMA信号一同传输的光载波作为本振信号使用，因此，在偏振分束器(PBS)前，本振信号的偏振状态无法得知，即光载波的偏振状态无法得知。经过PBS后，分离后的两路光载波包含了发送端两个偏振态的光载波的混合，分别失去了与两个偏振态信号的正交性，由此带来严重的交叉偏振串扰，ONU接收端难以恢复出原信号。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种适用于OFDMA-PON的系统、设备及调制解调方法，能够在偏振复用直接检测系统中抑制交叉偏振串扰，恢复出原信号。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种适用于正交频分多址无源光网络OFDMA-PON的系统，该系统包括：OLT下行发射机、ONU下行接收机；其中，

所述OLT下行发射机，用于对电域输入的两路高速二进制数字流分别进行调制，得到两路OFDMA基带信号；将两路OFDMA基带信号分别与其相移后的信号加载到偏振方向正交的两个光载波上，得到两路偏振方向正交的单边带O-OFDMA信号；将两路偏振方向正交的单边带O-OFDMA信号合成为一路O-OFDMA复用信号发送至光纤进行传输；

所述ONU下行接收机，用于将光纤传输来的一路O-OFDMA复用信号分成两路偏振方向正交的O-OFDMA信号，并分别对该信号进行光电检测、解调，输出两路高速二进制数字流到电域。

上述方案中，所述OLT下行发射机包括：OFDMA基带发生器、希尔伯特转换器、MZ调制器、光源、偏振复用器；其中，

所述OFDMA基带发生器，用于对电域输入的两路高速二进制数字流分别依次进行串并转换、QAM映射、厄米对称转换、快速傅里叶逆变换、并串转换、前缀加载、数模转换，并输出两路OFDMA基带信号至希尔伯特转换器、MZ调制器；

所述希尔伯特转换器，用于接收OFDMA基带发生器发送的两路OFDMA基带信号，对该两路OFDMA基带信号进行相移变换，并将相移后的两路OFDMA基带信号发送至MZ调制器进行电光调制；

所述MZ调制器，用于接收OFDMA基带发生器发送的两路OFDMA基带信号、接收希尔伯特转换器发送的相移后的两路OFDMA基带信号、接收光源发送的偏振方向正交的两路光载波，对两路OFDMA基带信号进行电光调制，并输出偏振方向正交的两路单边带O-OFDMA信号至偏振复用器进行合路；

所述光源，用于提供频率间隔为2f_c的偏振方向正交的两路光载波，并将该两路光载波发送至MZ调制器进行电光调制；

所述偏振复用器，用于接收MZ调制器发送的偏振方向正交的两路单边带O-OFDMA信号，并将该两路单边带O-OFDMA信号合为一路O-OFDMA复用信号发送至光纤传输。

上述方案中，所述ONU下行接收机包括：偏振分束器、光电二极管、OFDMA基带接收器；其中，

所述偏振分束器，用于将光纤传输来的一路O-OFDMA复用信号分成两路偏振方向正交的O-OFDMA信号，并将两路偏振方向正交的O-OFDMA信号发送至光电二极管进行光电检测；

所述光电二极管，用于接收偏振分束器发送的两路偏振方向正交的O-OFDMA信号，对该两路O-OFDMA信号进行光电检测，并将检测后的两路偏振方向正交的OFDMA基带复用信号发送至OFDMA基带接收器进行解调；

所述OFDMA基带接收器，用于接收光电二极管发送的两路偏振方向正交的OFDMA基带复用信号，对该信号分别依次进行：模数转换、前缀卸载、串并转换、快速傅里叶变换、偏振解复用、QAM解映射、并串转换，并输出两路高速二进制数字流到电域。

本发明提供了一种OLT下行发射机，所述OLT下行发射机包括：OFDMA基带发生器、希尔伯特转换器、MZ调制器、光源、偏振复用器；其中，

所述OFDMA基带发生器，用于对电域输入的两路高速二进制数字流分别依次进行串并转换、QAM映射、厄米对称转换、快速傅里叶逆变换、并串转换、前缀加载、数模转换，并输出两路OFDMA基带信号至希尔伯特转换器、MZ调制器；

所述希尔伯特转换器，用于接收OFDMA基带发生器发送的两路OFDMA基带信号，对该两路OFDMA基带信号进行相移变换，并将相移后的两路OFDMA基带信号发送至MZ调制器进行电光调制；

所述MZ调制器，用于接收OFDMA基带发生器发送的两路OFDMA基带信号、接收希尔伯特转换器发送的相移后的两路OFDMA基带信号、接收光源发送的偏振方向正交的两路光载波，对两路OFDMA基带信号进行电光调制，并输出偏振方向正交的两路单边带O-OFDMA信号至偏振复用器进行合路；

所述光源，用于提供频率间隔为2f_c的偏振方向正交的两路光载波，并将该两路光载波发送至MZ调制器进行电光调制；

所述偏振复用器，用于接收MZ调制器发送的偏振方向正交的两路单边带O-OFDMA信号，并将该两路单边带O-OFDMA信号合为一路O-OFDMA复用信号发送至光纤传输。

上述方案中，所述OFDMA基带发生器包括第一OFDMA基带发生器、第二OFDMA基带发生器，分别用于对电域输入的第一路、第二路高速二进制数字流，依次进行串并转换、QAM映射、厄米对称转换、快速傅里叶逆变换、并串转换、前缀加载、数模转换，并分别输出第一路、第二路OFDMA基带信号至希尔伯特转换器和MZ调制器；

相应的，所述希尔伯特转换器包括第一希尔伯特转换器、第二希尔伯特转换器，分别用于接收OFDMA基带发生器发送的第一路、第二路OFDMA基带信号，对该OFDMA基带信号进行相移变换，并分别将相移后的第一路路、第二路OFDMA基带信号发送至MZ调制器进行电光调制；

相应的，所述MZ调制器包括第一MZ调制器、第二MZ调制器，分别用于接收OFDMA发生器发送的第一路、第二路OFDMA基带信号；接收希尔伯特转换器发送的相移后的第一路、第二路OFDMA基带信号；接收光源发送的偏振方向正交的两个光载波；并分别对第一路、第二路OFDMA基带信号进行电光调制，输出第一路、第二路偏振的单边带O-OFDMA信号至偏振复用器。

上述方案中，所述光源包括：连续波激光器、强度调制器、本地时钟、光交叉波分复用器、第一偏振控制器、第二偏振控制器；其中，

所述连续波激光器，用于提供连续波激光，并发送至强度调制器进行调制；

所述强度调制器，用于接收连续波激光器发送的连续波激光、接收本地时钟发送的频率为f_c的调制信号，通过载波抑制输出频率间隔为2f_c的两个光载波至光交叉波分复用器；

所述光交叉波分复用器，用于接收强度调制器输出的频率间隔为2f_c的两个光载波，将两个光载波分离，并分别发送至第一偏振控制器、第二偏振控制器；

所述第一偏振控制器，用于接收光交叉波分复用器发送的一路光载波，对该光载波进行偏振滤波，得到偏振方向为Pol-X的偏振光载波，并将该光载波发送至MZ调制器；

所述第二偏振控制器，用于接收光交叉波分复用器发送的一路光载波，对该光载波进行偏振滤波，得到偏振方向与Pol-X垂直的偏振光载波，并将该光载波发送至MZ调制器。

本发明提供了一种ONU下行接收机，该ONU下行接收机包括：偏振分束器、光电二极管、OFDMA基带接收器；其中，

所述偏振分束器，用于将光纤传输来的一路O-OFDMA复用信号分成两路偏振方向正交的O-OFDMA信号，并将两路偏振方向正交的O-OFDMA信号发送至光电二极管进行光电检测；

所述光电二极管，用于接收偏振分束器发送的两路偏振方向正交的O-OFDMA信号，对该两路O-OFDMA信号进行光电检测，并将检测后的两路偏振方向正交的OFDMA基带复用信号发送至OFDMA基带接收器进行解调；

所述OFDMA基带接收器，用于接收光电二极管发送的两路偏振方向正交的OFDMA基带复用信号，对该信号分别依次进行：模数转换、前缀卸载、串并转换、快速傅里叶变换、偏振解复用、QAM解映射、并串转换，并输出两路高速二进制数字流到电域。

上述方案中，所述光电二极管包括第一光电二极管、第二光电二极管，分别用于接收偏振分束器发送的第一路、第二路偏振的O-OFDMA信号，对该O-OFDMA信号进行光电检测，并分别将检测后的第一路、第二路偏振的OFDMA基带复用信号发送至OFDMA接收器；

相应的，所述OFDMA基带接收器包括第一OFDMA基带接收器、第二OFDMA基带接收器，分别用于接收第一光电二极管、第二光电二极管发送的第一路、第二路偏振的OFDMA基带复用信号，对该信号分别依次进行：模数转换、前缀卸载、串并转换、快速傅里叶变换、偏振解复用、QAM解映射、并串转换，并分别输出第一路、第二路高速二进制数字流到电域。

本发明提供了一种OFDMA-PON系统中的OFDMA基带发生器，该OFDMA基带发生器包括：串并转换模块、映射模块、厄米对称转换模块、快速傅里叶逆变换模块、并串转换模块、前缀加载模块、数模转换模块；其中，

所述串并转换模块，用于将电域输入的高速二进制数字流转换为多路并行传输的低速二进制数字流，并将该低速二进制数字流发送至映射模块进行映射；

所述映射模块，用于接收串并转换模块发送的多路低速二进制数字流，根据QAM调制方式对应的星座图对该低速二进制数字流进行调制，并将调制后的多路QAM信号发送至厄米对称转换模块进行厄米对称转换；

所述厄米对称转换模块，用于对映射模块发送的多路QAM信号进行厄米对称转换，并将转换后的多路厄米对称信号发送至快速傅里叶逆变换模块进行子载波加载；

所述快速傅里叶逆变换模块，用于将厄米对称转换模块发送的多路厄米对称信号加载到相互正交的子载波上，并将加载后的多路OFDMA信号发送至并串转换模块进行并串转换；

所述并串转换模块，用于将快速傅里叶逆变换模块发送的多路OFDMA信号合为一路串行的OFDMA实信号，并将该OFDMA实信号发送至前缀加载模块进行前缀加载；

所述前缀加载模块，用于接收并串转换模块发送的OFDMA实信号，在每个OFDMA实信号的起始位置加载一段数据作为前缀，并将加载后的OFDMA实信号发送至数模转换模块进行数模转换；

所述数模转换模块，用于接收前缀加载模块发送的带有前缀的OFDMA实信号，对该OFDMA实信号进行数模转换。

本发明提供了一种OFDMA-PON系统中的OFDMA基带接收器，该OFDMA基带接收器包括：模数转换模块、前缀卸载模块、串并转换模块、快速傅里叶变换模块、偏振解复用模块、QAM解映射模块、并串转换模块；其中，

所述模数转换模块，用于将接收到的OFDMA基带复用信号进行模数转换，并将转换后的OFDMA复用实信号发送至前缀卸载模块进行前缀卸载；

所述前缀卸载模块，用于接收模数转换模块发送的OFDMA复用实信号，卸载该OFDMA复用实信号的前缀部分，并将卸载后的OFDMA复用实信号发送至串并转换模块进行串并转换；

所述串并转换模块，用于接收前缀卸载模块发送的无前缀的OFDMA复用实信号，将该OFDMA复用实信号转换为多路并行的OFDMA复用信号，并将该OFDMA复用信号发送至快速傅里叶变换模块进行子载波卸载；

所述快速傅里叶变换模块，用于接收串并转换模块发送的多路OFDMA复用信号，将该多路OFDMA复用信号进行子载波卸载，将卸载后的多路QAM信号发送至偏振解复用模块进行偏振解复用；

所述偏振解复用模块，用于接收快速傅里叶变换模块发送的多路QAM信号，利用信道模型参数对该多路QAM信号进行偏振解复用，并将偏振解复用后的QAM矫正信号发送至QAM解映射模块进行解调；

所述QAM解映射模块，用于接收偏振解复用模块发送的QAM矫正信号，根据QAM调制方式对应的星座图对该QAM矫正信号进行解调，并将解调后的多路低速二进制数字流发送至并串转换模块进行并串转换；

所述并串转换模块，用于接收QAM解映射模块发送的多路低速二进制数字流，将该多路低速二进制数字流转换为一路串行传输的高速二进制数字流，并将该高速二进制数字流发送至电域。

本发明提供了一种OFDMA-PON系统中的调制方法，该调制方法包括：

OLT下行发射机对电域输入的两路高速二进制数字流分别进行调制得到两路OFDMA基带信号；将两路OFDMA基带信号分别与其相移后的两路OFDMA基带信号加载到偏振方向正交的两路光载波上，得到两路偏振方向正交的单边带O-OFDMA信号；将两路偏振方向正交的单边带O-OFDMA信号合为一路O-OFDMA复用信号发送至光纤进行信号的传输。

上述方案中，所述调制具体包括：将高速二进制数字流转换为多路并行传输的低速二进制数字流；根据QAM调制方式对应的星座图，对多路低速二进制数字流进行调制得到QAM信号；对QAM信号进行厄米对称转换得到厄米对称信号；将厄米对称信号加载到相互正交的子载波上得到多路OFDMA信号；将多路OFDMA信号合为一路串行的OFDMA实信号；对OFDMA实信号进行前缀加载及数模转换，得到OFDMA基带信号。

上述方案中，该调制方法对应的解调方法包括：ONU下行接收机将光纤传输来的一路O-OFDMA复用信号分成两路偏振方向正交的O-OFDMA信号进行光电检测、解调，并输出两路高速二进制数字流到电域。

上述方案中，所述解调具体包括：将OFDMA基带复用信号进行模数转换及前缀卸载，得到OFDMA复用实信号；将OFDMA复用实信号转换为多路并行的OFDMA复用信号；对多路OFDMA复用信号进行子载波卸载，得到多路QAM信号；对多路QAM信号进行偏振解复用，得到多路QAM矫正信号；根据QAM调制方式对应的星座图对该多路QAM矫正信号进行解调，得到多路低速二进制数字流；将多路低速二进制数字流转换为一路串行传输的高速二进制数字流，并将该高速二进制数字流发送至电域。

本发明提供了一种OFDMA-PON系统中的解调方法，该解调方法包括：

ONU下行接收机将光纤传输来的一路O-OFDMA复用信号分成两路偏振方向正交的O-OFDMA信号进行光电检测、解调，并输出两路高速二进制数字流到电域。

上述方案中，所述解调具体包括：将OFDMA基带复用信号进行模数转换及前缀卸载，得到OFDMA复用实信号；将OFDMA复用实信号转换为多路并行的OFDMA复用信号；对多路OFDMA复用信号进行子载波卸载，得到多路QAM信号；对多路QAM信号进行偏振解复用，得到多路QAM矫正信号；根据QAM调制方式对应的星座图对该多路QAM矫正信号进行解调，得到多路低速二进制数字流；将多路低速二进制数字流转换为一路串行传输的高速二进制数字流，并将该高速二进制数字流发送至电域。

上述方案中，所述偏振解复用具体包括：根据新型信道模型、新型训练序列格式，得到新型信道耦合参数；根据新型信号耦合参数对QAM信号进行偏振解复用。

本发明提供的适用于OFDMA-PON的系统、设备及调制解调方法，通过OLT下行发射机对电域输入的两路高速二进制数字流分别进行调制，得到两路OFDMA基带信号；将两路OFDMA基带信号分别与其相移后的两路OFDMA基带信号加载到偏振方向正交的两个光载波上，得到两路偏振方向正交的单边带光学OFDMA(O-OFDMA)信号；如此，可以得到适用于偏振复用直接检测系统的O-OFDMA信号；ONU下行接收机将光纤传输来的一路O-OFDMA复用信号分成两路偏振方向正交的O-OFDMA信号；对该两路偏振方向正交的O-OFDMA信号进行光电检测、解调，输出两路高速二进制数字流到电域；如此，可以在偏振复用直接检测系统中抑制交叉偏振串扰，恢复出原信号。

附图说明

图1为本发明适用于OFDMA-PON的系统结构组成示意图；

图2为本发明适用于OFDMA-PON的OFDMA Transmitter结构组成示意图；

图3为本发明适用于OFDMA-PON的OFDMA Receiver结构组成示意图；

图4为本发明适用于OFDMA-PON的调制解调方法实现流程示意图；

图5为本发明OFDMA-PON系统中OFDMA Transmitter调制方法实现流程示意图；

图6为本发明OFDMA-PON系统中的OFDMA Receiver解调方法实现流程示意图；

图7a为本发明适用于OFDMA-PON的新型信道模型示意图；

图7b为本发明适用于OFDMA-PON的信号频域结构及新型训练序列格式示意图；

图7c为本发明适用于OFDMA-PON的训练序列集A频域结构示意图；

图7d为本发明适用于OFDMA-PON的训练序列集B频域结构示意图；

图7e为本发明适用于OFDMA-PON的新型训练序列格式时域图；

图8为本发明适用于OFDMA-PON的星座对比效果示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容，下面结合附图对本发明的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。

图1为本发明适用于OFDMA-PON的系统结构组成示意图，如图1所示，该系统包括：OLT下行发射机11、ONU下行接收机12；其中，

所述OLT下行发射机11，用于对电域输入的两路高速二进制数字流分别进行调制，得到两路OFDMA基带信号；将两路OFDMA基带信号分别与其相移后的两路OFDMA基带信号加载到偏振方向正交的两个光载波上，得到两路偏振方向正交的单边带光学OFDMA(O-OFDMA)信号；将两路偏振方向正交的单边带O-OFDMA信号合成为一路O-OFDMA复用信号发送至光纤进行信号的传输；

所述ONU下行接收机12，用于将光纤传输来的一路O-OFDMA复用信号分成两路偏振方向正交的O-OFDMA信号；对该两路偏振方向正交的O-OFDMA信号进行光电检测、解调，输出两路高速二进制数字流到电域。

进一步的，所述OLT下行发射机11包括：OFDMA基带发生器(OFDMATransmitter)111、希尔伯特转换器(H.T.C)112、马赫-增德尔(MZ)调制器113、光源114、偏振复用器(PBC)115；其中，

所述OFDMA Transmitter 111，用于对电域输入的两路高速二进制数字流分别依次进行串并转换、QAM映射、厄米对称转换、快速傅里叶逆变换、并串转换、前缀加载、数模转换，并输出两路OFDMA基带信号至H.T.C 112、MZ调制器113；

所述H.T.C 112，用于接收OFDMA Transmitter 111发送的两路OFDMA基带信号，对该两路OFDMA基带信号进行相移变换，并将相移后的两路OFDMA基带信号发送至MZ调制器113进行电光调制；

所述MZ调制器113，用于接收OFDMA Transmitter 111发送的两路OFDMA基带信号、接收H.T.C 112发送的相移后的两路OFDMA基带信号、接收光源114发送的偏振方向正交的两路光载波，对两路OFDMA基带信号进行电光调制，并输出偏振方向正交的两路单边带O-OFDMA信号至PBC 115进行合路；

所述光源114，用于提供频率间隔为2f_c的偏振方向正交的两路光载波，并将该两路光载波发送至MZ调制器113进行电光调制；

所述PBC 115，用于接收MZ调制器113发送的偏振方向正交的两路单边带O-OFDMA信号，并将该两路单边带O-OFDMA信号合为一路O-OFDMA复用信号发送至光纤传输；

进一步的，所述ONU下行接收机12包括：偏振分束器(PBS)121、光电二极管(PD)122、OFDMA基带接收器(OFDMAReceiver)123；其中，

所述PBS 121，用于将光纤传输来的一路O-OFDMA复用信号分成两路偏振方向正交的O-OFDMA信号，并将两路偏振方向正交的O-OFDMA信号发送至PD 122进行光电检测；

所述PD 122，用于接收PBS 121发送的两路偏振方向正交的O-OFDMA信号，对该两路O-OFDMA信号进行光电检测，并将检测后的两路偏振方向正交的OFDMA基带复用信号发送至OFDMA Receiver 123进行解调；

所述OFDMA Receiver 123，用于接收PD 122发送的两路偏振方向正交的OFDMA基带复用信号，对该信号分别依次进行：模数转换、前缀卸载、串并转换、快速傅里叶变换、偏振解复用、QAM解映射、并串转换，并输出两路高速二进制数字流到电域。

进一步的，所述OFDMA Transmitter 111包括：第一OFDMA Transmitter1111、第二OFDMA Transmitter 1112；其中，

所述第一OFDMA Transmitter 1111，用于对电域输入的第一路高速二进制数字流依次进行串并转换、QAM映射、厄米对称转换、快速傅里叶逆变换、并串转换、前缀加载、数模转换，并输出第一路OFDMA基带信号至H.T.C 112、MZ调制器113；

所述第二OFDMA Transmitter 1112，用于对电域输入的第二路高速二进制数字流依次进行串并转换、QAM映射、厄米对称转化、快速傅里叶逆变换、并串转换、前缀加载、数模转换，输出第二路OFDMA基带信号至H.T.C 112、MZ调制器113。

进一步的，所述H.T.C 112包括：第一H.T.C1121、第二H.T.C1122；其中，

所述第一H.T.C 1121，用于接收OFDMA Transmitter 111发送的OFDMA基带信号，对该OFDMA基带信号进行相移变换，并将相移后的OFDMA基带信号发送至MZ调制器113进行电光调制；

这里，所述OFDMA Transmitter 111具体可以为第一OFDMA Transmitter1111；

相应的，所述OFDMA基带信号为第一路OFDMA基带信号；所述相移后的OFDMA基带信号为第一路相移后的OFDMA基带信号；

所述第二H.T.C 1122，用于接收OFDMA Transmitter 111发送的OFDMA基带信号，对该OFDMA基带信号进行相移变换，并将相移后的OFDMA基带信号发送至MZ调制器113进行电光调制；

这里，所述OFDMA Transmitter 111具体可以为第二OFDMA Transmitter1112；

相应的，所述OFDMA基带信号为第二路OFDMA基带信号；所述相移后的OFDMA基带信号为第二路相移后的OFDMA基带信号。

进一步的，所述MZ调制器113包括：第一MZ调制器1131、第二MZ调制器1132；其中，

所述第一MZ调制器1131，用于接收OFDMA Transmitter 111发送的OFDMA基带信号、接收H.T.C 112发送的相移后的OFDMA基带信号、接收光源114发送的偏振光载波，并对OFDMA基带信号进行电光调制，输出偏振的单边带O-OFDMA信号至PBC 115；

这里，所述OFDMA Transmitter 111具体可以为第一OFDMA Transmitter1111；

相应的，所述OFDMA基带信号为第一路OFDMA基带信号；

这里，所述H.T.C 112为第一H.T.C 1121；

相应的，所述相移后的OFDMA基带信号为第一路相移后的OFDMA基带信号；

所述第二MZ调制器1132，用于接收OFDMA Transmitter 111发送的OFDMA基带信号、接收H.T.C 112发送的相移后的OFDMA基带信号、接收光源114发送的偏振光载波，并对OFDMA基带信号进行电光调制，输出偏振的单边带O-OFDMA信号至PBC 115；

这里，所述OFDMA Transmitter 111具体可以为第二OFDMA Transmitter1112；

相应的，所述OFDMA基带信号为第二路OFDMA基带信号；

这里，所述H.T.C 112为第二H.T.C 1122；

相应的，所述相移后的OFDMA基带信号为第二路相移后的OFDMA基带信号；

上述方案中，第一MZ调制器1131和第二MZ调制器1132接收到的偏振光载波为分别为两路偏振方向正交的光载波；第一路偏振光载波的偏振方向记为Pol-X，第二路偏振光载波的偏振方向记为Pol-Y。

进一步的，所述光源114包括：连续波激光器(ECL)1141、强度调制器(IM)1142、本地时钟1143、光交叉波分复用器1144(Interleaver)、第一偏振控制器(PC)1145、第二PC 1146；其中，

所述ECL 1141，用于提供连续波激光，并发送至IM 1142进行调制；

所述IM 1142，用于接收ECL 1141发送的连续波激光、接收本地时钟1143发送的频率为f_c的调制信号，通过载波抑制输出频率间隔为2f_c的两个光载波至Interleaver 1144；

所述Interleaver 1144，用于接收IM 1142输出的频率间隔为2f_c的两个光载波，将两个光载波分离，并分别发送至第一PC 1145、第二PC 1146；

所述第一PC 1145，用于接收Interleaver 1144发送的一路光载波，对该光载波进行偏振滤波，得到偏振方向为Pol-X的偏振光载波，并将该光载波发送至MZ调制器113；

这里，所述MZ调制器113具体可以为第一MZ调制器1131；

所述第二PC 1146，用于接收Interleaver1144发送的一路光载波，对该光载波进行偏振滤波，得到偏振方向为Pol-Y的偏振光载波，并将该光载波发送至MZ调制器113；

这里，所述MZ调制器113具体可以为第二MZ调制器1132；

上述方案中，Pol-X与Pol-Y相互垂直。

进一步的，所述PD122包括：第一PD1221、第二PD1222；其中，

所述第一PD1221，用于接收PBS 121发送的偏振的O-OFDMA信号，对该O-OFDMA信号进行光电检测，并将检测后的偏振的OFDMA基带复用信号发送至OFDMA Receiver 123；

所述第二PD 1222，用于接收PBS 121发送的偏振的O-OFDMA信号，对该O-OFDMA信号进行光电检测，将检测后的偏振的OFDMA基带复用信号发送至OFDMA Receiver 123；

上述方案中，第一PD 1221与第二PD 1221接收到的偏振的O-OFDMA信号的偏振方向相互正交；第一PD 1221接收到的偏振的O-OFDMA信号的偏振方向记为Pol-X’，第二PD 1222接收到的偏振的O-OFDMA信号的偏振方向记为Pol-Y’；

相应的，第一PD 1221与第二PD 1221输出的偏振的OFDMA基带复用信号的偏振方向分别为Pol-X’、Pol-Y’；

进一步的，所述OFDMA Receiver 123包括第一OFDMA Receiver 1231、第二OFDMA Receiver 1232；其中，

所述第一OFDMA Receiver 1231，用于接收PD 122发送的偏振的OFDMA基带复用信号，对该信号分别依次进行：模数转换、前缀卸载、串并转换、快速傅里叶变换、偏振解复用、QAM解映射、并串转换，并输出第一路高速二进制数字流到电域；

这里，所述偏振的OFDMA基带复用信号的偏振方向为Pol-X’；

这里，所述PD 122具体可以为第一PD 1221；

所述第二OFDMA基带接收器1232，用于接收PD 122发送的偏振的OFDMA基带复用信号，对该信号分别依次进行：模数转换、前缀卸载、串并转换、快速傅里叶变换、偏振解复用、QAM解映射、并串转换，并输出第二路高速二进制数字流到电域；

这里，所述偏振的OFDMA基带复用信号的偏振方向为Pol-Y’；

这里，所述PD 122具体可以为第二PD 1222。

图2为本发明适用于OFDMA-PON的OFDMA Transmitter结构组成示意图，第一OFDMA Transmitter的结构与第二OFDMA Transmitter的结构相同，如图2所示，该OFDMA Transmitter包括：串并转换模块21、映射模块22、厄米对称转换模块23、快速傅里叶逆变换模块24、并串转换模块25、前缀加载模块26、数模转换模块27；其中，

所述串并转换模块21，用于将电域输入的高速二进制数字流转换为多路并行传输的低速二进制数字流，并将该低速二进制数字流发送至映射模块22进行映射；

所述映射模块22，用于接收串并转换模块21发送的多路低速二进制数字流，根据正交调幅(QAM)调制方式对应的星座图对该低速二进制数字流进行调制，并将调制后的多路QAM信号发送至厄米对称转换模块23进行厄米对称转换；

所述厄米对称转换模块23，用于接收映射模块22发送的多路QAM信号，对该多路QAM信号进行厄米对称转换，并将转换后的多路厄米对称信号发送至快速傅里叶逆变换模块24进行子载波加载；

所述快速傅里叶逆变换模块24，用于接收厄米对称转换模块23发送的多路厄米对称信号，将该多路厄米对称信号加载到相互正交的子载波上，并将加载后的多路OFDMA信号发送至并串转换模块25进行并串转换；

所述并串转换模块25，用于接收快速傅里叶逆变换模块24发送的多路OFDMA信号，将该多路OFDMA信号合为一路串行的OFDMA实信号，并将该OFDMA实信号发送至前缀加载模块26进行前缀加载；

所述前缀加载模块26，用于接收并串转换模块25发送的OFDMA实信号，在每个OFDMA实信号的起始位置加载一段数据作为前缀，并将加载后的OFDMA实信号发送至数模转换模块27进行数模转换；

这里，所述一段数据是当前OFDMA实信号中的任意一段数据；

所述数模转换模块27，用于接收前缀加载模块26发送的带有前缀的OFDMA实信号，对该OFDMA实信号进行数模转换，并将转换后的OFDMA基带信号发送至H.T.C、MZ调制器。

图3为本发明适用于OFDMA-PON的OFDMA Receiver结构组成示意图，第一OFDMA Receiver的结构与第二OFDMA Receiver的结构相同，如图3所示，该OFDMA Receiver包括：模数转换模块31、前缀卸载模块32、串并转换模块33、快速傅里叶变换模块34、偏振解复用模块35、QAM解映射模块36、并串转换模块37；其中，

所述模数转换模块31，用于将接收到的OFDMA基带复用信号进行模数转换，并将转换后的OFDMA复用实信号发送至前缀卸载模块32进行前缀卸载；

所述前缀卸载模块32，用于接收模数转换模块31发送的OFDMA复用实信号，卸载该OFDMA复用实信号的前缀部分，并将卸载后的OFDMA复用实信号发送至串并转换模块33进行串并转换；

所述串并转换模块33，用于接收前缀卸载模块32发送的无前缀的OFDMA复用实信号，将该OFDMA复用实信号转换为多路并行的OFDMA复用信号，并将该OFDMA复用信号发送至快速傅里叶变换模块34进行子载波卸载；

所述快速傅里叶变换模块34，用于接收串并转换模块33发送的多路OFDMA复用信号，将该多路OFDMA复用信号进行子载波卸载，将卸载后的多路QAM信号发送至偏振解复用模块35进行偏振解复用；

所述偏振解复用模块35，用于接收快速傅里叶变换模块34发送的多路QAM信号，利用信道模型参数对该多路QAM信号进行偏振解复用，并将偏振解复用后的QAM矫正信号发送至QAM解映射模块36进行解调；

所述QAM解映射模块36，用于接收偏振解复用模块35发送的QAM矫正信号，根据QAM调制方式对应的星座图对该QAM矫正信号进行解调，并将解调后的多路低速二进制数字流发送至并串转换模块37进行并串转换；

所述并串转换模块37，用于接收QAM解映射模块36发送的多路低速二进制数字流，将该多路低速二进制数字流转换为一路串行传输的高速二进制数字流，并将该高速二进制数字流发送至电域。

图4为本发明适用于OFDMA-PON的调制解调方法实现流程示意图，如图4所示，该方法包括步骤：

步骤401：OLT下行发射机对电域输入的两路高速二进制数字流分别进行调制得到两路OFDMA基带信号；

这里，所述调制具体包括步骤：将高速二进制数字流转换为多路并行传输的低速二进制数字流；根据QAM调制方式对应的星座图，对多路低速二进制数字流进行调制得到QAM信号；对QAM信号进行厄米对称转换得到厄米对称信号；将厄米对称信号加载到相互正交的子载波上得到多路OFDMA信号；将多路OFDMA信号合为一路串行的OFDMA实信号；对OFDMA实信号进行前缀加载及数模转换，得到OFDMA基带信号。

步骤402：OLT下行发射机将两路OFDMA基带信号分别与其相移后的两路OFDMA基带信号加载到偏振方向正交的两路光载波上，得到两路偏振方向正交的单边带O-OFDMA信号；

这里，所述OFDMA基带信号可以表示为：

$S\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{N/2-1}{\∫}}d[X_k\exp \left(j\frac{2\mathrm{\πkn}}{N}\right)+X_k^{*}\exp (-j\frac{2\mathrm{\πkn}}{N})]$

其中，S(n)表示OFDMA基带信号，

n是离散时间系数，k是子载波的系数，N是子载波的个数，

表示信号的正频部分，表示信号的负频部分；进一步的，

表示将厄米对称信号中的第k+1项X_k加载到子载波

上，

表示将厄米对称信号中的第N-k项

加载到子载波

上；

这里， ${\left(X_k\exp \left(j\frac{2\mathrm{\πkn}}{N}\right)\right)}^{*}=X_k^{*}\exp (-j\frac{2\mathrm{\πkn}}{N}),$ 因此S(n)的虚部位零，即：S(n)为实数；

进一步的，相移后的OFDMA基带信号具体表示为：

这里，信号的正频部分乘以-j表示相移为-π/2，负频部分乘以j表示相移为π/2；

进一步的，将OFDMA基带信号与其相移后的OFDMA基带信号加载到偏振光载波得到单边带O-OFDMA信号具体表示为：

其中，E表示偏振的单边带O-OFDMA信号，S(n)表示OFDMA基带信号，

表示S(n)相移后的OFDMA基带信号，E₀、ω₀、φ₀分别表示光载波的振幅、角频率、相位，V_π表示开关电压；进一步的，E只有正载波部分

因此为单边带信号；

进一步的，两路OFDMA基带信号分别与其相移后的OFDMA基带信号加载到偏振方向正交的光载波上，可得到两路偏振方向正交的单边带O-OFDMA信号。

步骤403：OLT下行发射机将两路偏振方向正交的单边带O-OFDMA信号合为一路O-OFDMA复用信号发送至光纤进行信号的传输；

步骤404：ONU下行接收机将光纤传输来的一路O-OFDMA复用信号分成两路偏振方向正交的O-OFDMA信号进行光电检测、解调，并输出两路高速二进制数字流到电域；

这里，对O-OFDMA信号进行光电检测后，得到OFDMA基带复用信号，具体表示为：

$\underset{k=0}{\overset{N/2-1}{\∫}}d\left[X_k\exp \left(j\frac{2\mathrm{\πkn}}{N}\right)\right]$

这里，所述解调具体包括步骤：将OFDMA基带复用信号进行模数转换及前缀卸载，得到OFDMA复用实信号；将OFDMA复用实信号转换为多路并行的OFDMA复用信号；对多路OFDMA复用信号进行子载波卸载，得到多路QAM信号；对多路QAM信号进行偏振解复用，得到多路QAM矫正信号；根据QAM调制方式对应的星座图对该多路QAM矫正信号进行解调，得到多路低速二进制数字流；将多路低速二进制数字流转换为一路串行传输的高速二进制数字流，并将该高速二进制数字流发送至电域；

进一步的，所述偏振解复用包括步骤：根据新型信道模型、新型训练序列格式，得到新型信道耦合参数；根据新型信号耦合参数对QAM信号进行偏振解复用。

图5为本发明OFDMA-PON系统中OFDMA Transmitter调制方法实现流程示意图，如图5所示，该方法包括步骤：

步骤501：OFDMA Transmitter将电域输入的高速二进制数字流转换为多路并行传输的低速二进制数字流；

步骤502：OFDMA Transmitter根据QAM调制方式对应的星座图，对多路低速二进制数字流进行调制得到QAM信号；

这里，所述QAM调制方式可以有：4QAM调制、16QAM调制、64QAM调制等；其中，4QAM调制对应的星座图有4个矢量端点、16QAM调制对应的星座图有16个矢量端点、64QAM调制对应的星座图有64个矢量端点；

具体的，当采用16QAM调制方式时，对应4路低速二进制数字流，这4路二进制数字流可以有16种组合方式：0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111，分别与星座图中16个矢量端点对应，即：分别与16组QAM信号对应。

步骤503：OFDMA Transmitter对QAM信号进行厄米对称转换得到厄米对称信号；

具体的，将每组QAM信号转换为QAM信号与其共轭的组合，如下式：

$I_0,I_1,......,I_{N-1}=X_0,X_1,......,X_{N/2-1},X_{N/2-1}^{*},......,X_1^{*},X_0^{*}$

其中，X₀，X₁，......X_N/2-1代表一组QAM信号，X^* _N/2-1，......X^* ₁，X^* ₀为X₀，X₁，......X_N/2-1的共轭，I₀，I₁，......，I_N-1代表厄米对称信号。

步骤504：OFDMA Transmitter将厄米对称信号加载到相互正交的子载波上得到多路OFDMA信号；

具体的，将厄米对称信号加载到相互正交的子载波上表示为：

$X_k\exp \left(j\frac{2\mathrm{\πkn}}{N}\right),X_k^{*}\exp (-j\frac{2\mathrm{\πkn}}{N})$

其中，

表示将厄米对称信号中的第k+1项X_k加载到子载波

上，

表示将厄米对称信号中的第N-k项

加载到子载波

上；进一步的，

n是离散时间系数，k是子载波的系数，N是子载波的个数；

步骤505：OFDMA基带发生器将多路OFDMA信号合为一路串行的OFDMA实信号；

具体的，将多路OFDMA信号合为一路串行的OFDMA实信号表示为：

$S\left(n\right)=\underset{k=0}{\overset{N/2-1}{\∫}}[X_k\exp \left(j\frac{2\mathrm{\πkn}}{N}\right)+X_k^{*}\exp (-j\frac{2\mathrm{\πkn}}{N})]$

其中，S(n)表示合成的OFDMA实信号，

表示信号的正频部分，

良示信号的负频部分；

这里， ${\left(X_k\exp \left(j\frac{2\mathrm{\πkn}}{N}\right)\right)}^{*}=X_k^{*}\exp (-j\frac{2\mathrm{\πkn}}{N}),$ 因此S(n)的虚部位零，即：S(n)为实信号。

步骤506：OFDMA Transmitter对OFDMA实信号进行前缀加载及数模转换，得到OFDMA基带信号。

图6为本发明OFDMA-PON系统中的OFDMA Receiver解调方法实现流程示意图，如图6所示，该方法包括步骤：

步骤601：OFDMA Receiver将接收到的OFDMA基带复用信号进行模数转换及前缀卸载，得到OFDMA复用实信号；

这里，所述OFDMA基带复用信号对应OFDMA Transmitter中的OFDMA基带信号与其相移后的OFDMA基带信号的复合；

OFDMA复用实信号具有如下表达式：

$\mathrm{\Σ}{S\left(n\right)}^{\′}=\underset{k^{\′}=0}{\overset{N/2-1}{\mathrm{\Σ}}}\left[d_k^{\′}\exp \left(j\frac{2\mathrm{\πkn}}{N}\right)\right]$

其中，∑S(n)′表示OFDMA复用实信号，d′_k表示调制到子载波上的QAM信号，进一步的，

n是离散时间系数，k是子载波的系数，N是子载波的个数。

步骤602：OFDMA Receiver将OFDMA复用实信号转换为多路并行的OFDMA复用信号；

具体的，将一路传输的∑S(n)′信号转换为多路并行传输的OFDMA复用信号，每路OFDMA复用信号可表示为：

$d_k^{\′}\exp \left(j\frac{2\mathrm{\πkn}}{N}\right)$

其中，d′_k表示调制到子载波

上的QAM信号。

步骤603：OFDMA Receiver对多路OFDMA复用信号进行子载波卸载，得到多路QAM信号；

具体的，将

进行快速傅里叶变换，即：

$d_k^{\′}\exp \left(j\frac{2\mathrm{\πkn}}{N}\right)\exp (-j\frac{2\mathrm{\πkn}}{N})$

得到QAM信号d′_k。

步骤604：OFDMA Receiver对多路QAM信号进行偏振解复用，得到QAM矫正信号；

本步骤具体包括：OFDMA Receiver根据新型信道模型、新型训练序列格式，得到新型信道耦合参数；OFDMA Receiver根据新型信号耦合参数对QAM信号进行偏振解复用。

步骤605：OFDMA Receiver根据QAM调制方式对应的星座图对该多路QAM矫正信号进行解调，得到多路低速二进制数字流；

步骤606：OFDMA Receiver将多路低速二进制数字流转换为一路串行传输的高速二进制数字流，并将该高速二进制数字流发送至电域。

图7a为本发明适用于OFDMA-PON的新型信道模型示意图，如图7a所示，Pol-X表示OLT下行发射机发出的O-OFDMA复用信号中偏振方向为X的O-OFDMA信号，Pol-Y表示OLT下行发射机发出的O-OFDMA复用信号中偏振方向为Y的O-OFDMA信号；Pol-X’表示ONU下行接收机接收到的偏振方向为X’的O-OFDMA信号，Pol-Y’表示ONU下行接收机接收到的偏振方向为Y’的O-OFDMA信号；由于OLT下行发射机发出的O-OFDMA复用信号在光纤传输过程中发生交叉偏振串扰，因此，ONU下行接收机接收到的信号为Pol-X和Pol-Y的随机耦合；考虑到O-OFDMA复用信号子载波与光载波的双重随机耦合，Pol-X耦合到Pol-X’的耦合参数为c_XX′a_XX′，其中c_XX′为子载波耦合参数，a_XX′为光载波耦合参数；同理，Pol-X耦合到Pol-Y’的耦合参数为c_XY′a_XY′，Pol-Y耦合到Pol-X’的耦合参数为c_YX′a_YX′，Pol-Y耦合到Pol-Y’的耦合参数为c_YY′a_YY′；进一步的，通过训练测量Pol-X和Pol-X’，可以得到耦合参数c_XX′a_XX′；通过训练测量Pol-X和Pol-Y’，可以得到耦合参数c_XY′a_XY′；通过训练测量Pol-Y和Pol-X’，可以得到耦合参数c_YX′a_YX′；通过训练测量Pol-Y和Pol-Y’，可以得到耦合参数c_YY′a_YY′。

图7b为本发明适用于OFDMA-PON的信号频域结构及新型训练序列格式示意图，如图7b所示，C_X、C_Y分别为偏振方向为Pol-X、Pol-Y的光载波，W_G701为光载波与O-OFDMA复用信号带宽边缘的频域间隔。X_x，N/4+i、X_x，N/2-i+1分别表示调制到Pol-X方向上的O-OFDMA复用信号的第N/4+i个、第N/2-i+1个子载波的QAM信号，N为子载波总数。X_y，N/4+i、X_y，N/2-i+1分别表示调制到Pol-Y方向上的O-OFDMA复用信号的第N/4+i个、第N/2-i+1个子载波的QAM信号。

为抑制交叉偏振串扰，设计的训练序列格式包含两个训练序列集：训练序列集A和训练序列集B，其在频域的结构如7b所示。训练序列集A包含两个子集A_X和A_Y，分别在Pol-X和Pol-Y上的702、705内；训练序列集B包含两个子集B_X和B_Y，分别在Pol-X和Pol-Y上的703、704内。在训练序列集A中，A频域范围外的子载波都置0，如图7c所示；在训练序列集B中，B频域范围外的子载波都置0，如图7d所示。完整的训练序列格式包含时域上的四个序列：A_X、A_Y、B_X、B_Y，如图7e所示。

在ONU下行接收机，分别用X_x′，N/4+i、X_{x′，N/2-i+1}表示偏振方向为Pol-X’的O-OFDMA复用信号的第N/4+i个、第N/2-i+1个子载波上的QAM信号，而X_y′，N/4+i、X_{y′，N/2-i+1}分别表示偏振方向为Pol-Y’的O-OFDMA复用信号的第N/4+i个、第N/2-i+1个子载波上的QAM信号；采用图7b所示的训练序列格式，得到OLT下行发射机的QAM信号与ONU下行接收机的QAM信号的关系表示如下：

$\left[\begin{array}{cccc}{c}_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}}& c_{Y{X}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}}& c_{Y{X}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}}& c_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}}\\ c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XY}}^{\′}}& c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{Y{Y}^{\′}}& c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{X{Y}^{\′}}& c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YY}}^{\′}}\\ c_{{\mathrm{YX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}}& c_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}}& c_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}}& c_{{\mathrm{YX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}}\\ c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XY}}^{\′}}& c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YY}}^{\′}}& c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XY}}^{\′}}& c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YY}}^{\′}}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}{X}_{x,N/4+i}\\ X_{y,N/4+i}\\ X_{x,N/2-i+1}\\ X_{y,N/2-i+1}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_{x^{\′},N/4+i}\\ X_{y^{\′},N/4+i}\\ {X_{x^{\′},N/2-i+1}}_{}\\ X_{y^{\′},N/2-i+1}\end{array}\right]$

其中， $\left[\begin{array}{cccc}{c}_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}}& c_{Y{X}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}}& c_{Y{X}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}}& c_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}}\\ c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XY}}^{\′}}& c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{Y{Y}^{\′}}& c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{X{Y}^{\′}}& c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YY}}^{\′}}\\ c_{{\mathrm{YX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}}& c_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}}& c_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}}& c_{{\mathrm{YX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}}\\ c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XY}}^{\′}}& c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YY}}^{\′}}& c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XY}}^{\′}}& c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YY}}^{\′}}\end{array}\right]$ 为OLT下行发射机的QAM信号 $\left[\begin{array}{c}{X}_{x,N/4+i}\\ X_{y,N/4+i}\\ X_{x,N/2-i+1}\\ X_{y,N/2-i+1}\end{array}\right]$ 耦合到ONU下行接收机的QAM信号 $\left[\begin{array}{c}{X}_{x^{\′},N/4+i}\\ X_{y^{\′},N/4+i}\\ {X_{x^{\′},N/2-i+1}}_{}\\ X_{y^{\′},N/2-i+1}\end{array}\right]$ 的耦合参数矩阵；如此，通过训练测量OLT下行发射机的QAM信号和ONU下行接收机的QAM信号，可以得到耦合参数矩阵；

进一步的，对于ONU下行接收机的QAM信号 $\left[\begin{array}{c}{X}_{x,N/4+i}\\ X_{y,N/4+i}\\ X_{x,N/2-i+1}\\ X_{y,N/2-i+1}\end{array}\right],$ 通过耦合参数矩阵，可以恢复出OLT下行发射机的数据，如下式所示：

${\left[\begin{array}{cccc}{c}_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}}& c_{Y{X}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}}& c_{Y{X}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}}& c_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}}\\ c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XY}}^{\′}}& c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{Y{Y}^{\′}}& c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{X{Y}^{\′}}& c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YY}}^{\′}}\\ c_{{\mathrm{YX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}}& c_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}}& c_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}}& c_{{\mathrm{YX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}}\\ c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XY}}^{\′}}& c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YY}}^{\′}}& c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XY}}^{\′}}& c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YY}}^{\′}}\end{array}\right]}^{-1}\×\left[\begin{array}{c}{X}_{x^{\′},N/4+i}\\ X_{y^{\′},N/4+i}\\ {X_{x^{\′},N/2-i+1}}_{}\\ X_{y^{\′},N/2-i+1}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{X}_{x,N/4+i}\\ X_{y,N/4+i}\\ X_{x,N/2-i+1}\\ X_{y,N/2-i+1}\end{array}\right]$

如此，通过耦合参数对QAM信号进行偏振解复用可以得到QAM矫正信号。

下面结合具体参数对本方案的效果做进一步的描述，所涉及到的关键参数有：OFDMA-PON系统的数据速率为40Gbit/s，16QAM调制，OFDMA子载波数N为256，光纤长度为20Km，色散系数为17ps/nm/km，偏振模色散系数为这里，所有的参数都可根据需要重新设定。

图8为本发明适用于OFDMA-PON的星座对比效果示意图，如图8所示，上图表示ONU下行接收机偏振解复用前的两个偏振方向的星座图，下图表示ONU下行接收机偏振解复用后的两个偏振方向的星座图。从图上可以看出，信号由于色度色散、偏振模色散、非线性效应和信道高斯噪声等的影响，在ONU下行接收机信号星座图产生了相位旋转和幅度变化。在ONU下行接收机，偏振解复用之后，信号星座点获得了较好的恢复。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种适用于正交频分多址无源光网络OFDMA-PON的系统，其特征在于，该系统包括：OLT下行发射机、ONU下行接收机；其中，

所述OLT下行发射机，用于对电域输入的两路高速二进制数字流分别进行调制，得到两路OFDMA基带信号；将两路OFDMA基带信号分别与其相移后的信号加载到偏振方向正交的两个光载波上，得到两路偏振方向正交的单边带O-OFDMA信号；将两路偏振方向正交的单边带O-OFDMA信号合成为一路O-OFDMA复用信号发送至光纤进行传输；

所述ONU下行接收机，用于将光纤传输来的一路O-OFDMA复用信号分成两路偏振方向正交的O-OFDMA信号，并分别对该信号进行光电检测、解调，输出两路高速二进制数字流到电域。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述OLT下行发射机包括：OFDMA基带发生器、希尔伯特转换器、MZ调制器、光源、偏振复用器；其中，

所述OFDMA基带发生器，用于对电域输入的两路高速二进制数字流分别依次进行串并转换、QAM映射、厄米对称转换、快速傅里叶逆变换、并串转换、前缀加载、数模转换，并输出两路OFDMA基带信号至希尔伯特转换器、MZ调制器；

所述希尔伯特转换器，用于接收OFDMA基带发生器发送的两路OFDMA基带信号，对该两路OFDMA基带信号进行相移变换，并将相移后的两路OFDMA基带信号发送至MZ调制器进行电光调制；

所述MZ调制器，用于接收OFDMA基带发生器发送的两路OFDMA基带信号、接收希尔伯特转换器发送的相移后的两路OFDMA基带信号、接收光源发送的偏振方向正交的两路光载波，对两路OFDMA基带信号进行电光调制，并输出偏振方向正交的两路单边带O-OFDMA信号至偏振复用器进行合路；

所述光源，用于提供频率间隔为2f_c的偏振方向正交的两路光载波，并将该两路光载波发送至MZ调制器进行电光调制；

所述偏振复用器，用于接收MZ调制器发送的偏振方向正交的两路单边带O-OFDMA信号，并将该两路单边带O-OFDMA信号合为一路O-OFDMA复用信号发送至光纤传输。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述ONU下行接收机包括：偏振分束器、光电二极管、OFDMA基带接收器；其中，

所述偏振分束器，用于将光纤传输来的一路O-OFDMA复用信号分成两路偏振方向正交的O-OFDMA信号，并将两路偏振方向正交的O-OFDMA信号发送至光电二极管进行光电检测；

所述光电二极管，用于接收偏振分束器发送的两路偏振方向正交的O-OFDMA信号，对该两路O-OFDMA信号进行光电检测，并将检测后的两路偏振方向正交的OFDMA基带复用信号发送至OFDMA基带接收器进行解调；

所述OFDMA基带接收器，用于接收光电二极管发送的两路偏振方向正交的OFDMA基带复用信号，对该信号分别依次进行：模数转换、前缀卸载、串并转换、快速傅里叶变换、偏振解复用、QAM解映射、并串转换，并输出两路高速二进制数字流到电域。

4.一种OLT下行发射机，其特征在于，所述OLT下行发射机包括：OFDMA基带发生器、希尔伯特转换器、MZ调制器、光源、偏振复用器；其中，

所述OFDMA基带发生器，用于对电域输入的两路高速二进制数字流分别依次进行串并转换、QAM映射、厄米对称转换、快速傅里叶逆变换、并串转换、前缀加载、数模转换，并输出两路OFDMA基带信号至希尔伯特转换器、MZ调制器；

所述希尔伯特转换器，用于接收OFDMA基带发生器发送的两路OFDMA基带信号，对该两路OFDMA基带信号进行相移变换，并将相移后的两路OFDMA基带信号发送至MZ调制器进行电光调制；

所述MZ调制器，用于接收OFDMA基带发生器发送的两路OFDMA基带信号、接收希尔伯特转换器发送的相移后的两路OFDMA基带信号、接收光源发送的偏振方向正交的两路光载波，对两路OFDMA基带信号进行电光调制，并输出偏振方向正交的两路单边带O-OFDMA信号至偏振复用器进行合路；

所述光源，用于提供频率间隔为2f_c的偏振方向正交的两路光载波，并将该两路光载波发送至MZ调制器进行电光调制；

所述偏振复用器，用于接收MZ调制器发送的偏振方向正交的两路单边带O-OFDMA信号，并将该两路单边带O-OFDMA信号合为一路O-OFDMA复用信号发送至光纤传输。

5.根据权利要求4所述的OLT下行发射机，其特征在于，

所述OFDMA基带发生器包括第一OFDMA基带发生器、第二OFDMA基带发生器，分别用于对电域输入的第一路、第二路高速二进制数字流，依次进行串并转换、QAM映射、厄米对称转换、快速傅里叶逆变换、并串转换、前缀加载、数模转换，并分别输出第一路、第二路OFDMA基带信号至希尔伯特转换器和MZ调制器；

相应的，所述希尔伯特转换器包括第一希尔伯特转换器、第二希尔伯特转换器，分别用于接收OFDMA基带发生器发送的第一路、第二路OFDMA基带信号，对该OFDMA基带信号进行相移变换，并分别将相移后的第一路路、第二路OFDMA基带信号发送至MZ调制器进行电光调制；

相应的，所述MZ调制器包括第一MZ调制器、第二MZ调制器，分别用于接收OFDMA发生器发送的第一路、第二路OFDMA基带信号；接收希尔伯特转换器发送的相移后的第一路、第二路OFDMA基带信号；接收光源发送的偏振方向正交的两个光载波；并分别对第一路、第二路OFDMA基带信号进行电光调制，输出第一路、第二路偏振的单边带O-OFDMA信号至偏振复用器。

6.根据权利要求5所述的OLT下行发射机，其特征在于，所述光源包括：连续波激光器、强度调制器、本地时钟、光交叉波分复用器、第一偏振控制器、第二偏振控制器；其中，

所述连续波激光器，用于提供连续波激光，并发送至强度调制器进行调制；

所述强度调制器，用于接收连续波激光器发送的连续波激光、接收本地时钟发送的频率为f_c的调制信号，通过载波抑制输出频率间隔为2f_c的两个光载波至光交叉波分复用器；

所述光交叉波分复用器，用于接收强度调制器输出的频率间隔为2f_c的两个光载波，将两个光载波分离，并分别发送至第一偏振控制器、第二偏振控制器；

所述第一偏振控制器，用于接收光交叉波分复用器发送的一路光载波，对该光载波进行偏振滤波，得到偏振方向为Pol-X的偏振光载波，并将该光载波发送至MZ调制器；

所述第二偏振控制器，用于接收光交叉波分复用器发送的一路光载波，对该光载波进行偏振滤波，得到偏振方向与Pol-X垂直的偏振光载波，并将该光载波发送至MZ调制器。

7.一种ONU下行接收机，其特征在于，该ONU下行接收机包括：偏振分束器、光电二极管、OFDMA基带接收器；其中，

所述偏振分束器，用于将光纤传输来的一路O-OFDMA复用信号分成两路偏振方向正交的O-OFDMA信号，并将两路偏振方向正交的O-OFDMA信号发送至光电二极管进行光电检测；

所述光电二极管，用于接收偏振分束器发送的两路偏振方向正交的O-OFDMA信号，对该两路O-OFDMA信号进行光电检测，并将检测后的两路偏振方向正交的OFDMA基带复用信号发送至OFDMA基带接收器进行解调；

所述OFDMA基带接收器，用于接收光电二极管发送的两路偏振方向正交的OFDMA基带复用信号，对该信号分别依次进行：模数转换、前缀卸载、串并转换、快速傅里叶变换、偏振解复用、QAM解映射、并串转换，并输出两路高速二进制数字流到电域。

8.根据权利要求7所述的ONU下行接收机，其特征在于，

所述光电二极管包括第一光电二极管、第二光电二极管，分别用于接收偏振分束器发送的第一路、第二路偏振的O-OFDMA信号，对该O-OFDMA信号进行光电检测，并分别将检测后的第一路、第二路偏振的OFDMA基带复用信号发送至OFDMA接收器；

相应的，所述OFDMA基带接收器包括第一OFDMA基带接收器、第二OFDMA基带接收器，分别用于接收第一光电二极管、第二光电二极管发送的第一路、第二路偏振的OFDMA基带复用信号，对该信号分别依次进行：模数转换、前缀卸载、串并转换、快速傅里叶变换、偏振解复用、QAM解映射、并串转换，并分别输出第一路、第二路高速二进制数字流到电域。

9.一种OFDMA-PON系统中的OFDMA基带发生器，其特征在于，该OFDMA基带发生器包括：串并转换模块、映射模块、厄米对称转换模块、快速傅里叶逆变换模块、并串转换模块、前缀加载模块、数模转换模块；其中，

所述串并转换模块，用于将电域输入的高速二进制数字流转换为多路并行传输的低速二进制数字流，并将该低速二进制数字流发送至映射模块进行映射；

所述映射模块，用于接收串并转换模块发送的多路低速二进制数字流，根据QAM调制方式对应的星座图对该低速二进制数字流进行调制，并将调制后的多路QAM信号发送至厄米对称转换模块进行厄米对称转换；

所述厄米对称转换模块，用于对映射模块发送的多路QAM信号进行厄米对称转换，并将转换后的多路厄米对称信号发送至快速傅里叶逆变换模块进行子载波加载；

所述快速傅里叶逆变换模块，用于将厄米对称转换模块发送的多路厄米对称信号加载到相互正交的子载波上，并将加载后的多路OFDMA信号发送至并串转换模块进行并串转换；

所述并串转换模块，用于将快速傅里叶逆变换模块发送的多路OFDMA信号合为一路串行的OFDMA实信号，并将该OFDMA实信号发送至前缀加载模块进行前缀加载；

所述前缀加载模块，用于接收并串转换模块发送的OFDMA实信号，在每个OFDMA实信号的起始位置加载一段数据作为前缀，并将加载后的OFDMA实信号发送至数模转换模块进行数模转换；

所述数模转换模块，用于接收前缀加载模块发送的带有前缀的OFDMA实信号，对该OFDMA实信号进行数模转换。

10.一种OFDMA-PON系统中的OFDMA基带接收器，其特征在于，该OFDMA基带接收器包括：模数转换模块、前缀卸载模块、串并转换模块、快速傅里叶变换模块、偏振解复用模块、QAM解映射模块、并串转换模块；其中，

所述模数转换模块，用于将接收到的OFDMA基带复用信号进行模数转换，并将转换后的OFDMA复用实信号发送至前缀卸载模块进行前缀卸载；

所述前缀卸载模块，用于接收模数转换模块发送的OFDMA复用实信号，卸载该OFDMA复用实信号的前缀部分，并将卸载后的OFDMA复用实信号发送至串并转换模块进行串并转换；

所述串并转换模块，用于接收前缀卸载模块发送的无前缀的OFDMA复用实信号，将该OFDMA复用实信号转换为多路并行的OFDMA复用信号，并将该OFDMA复用信号发送至快速傅里叶变换模块进行子载波卸载；

所述快速傅里叶变换模块，用于接收串并转换模块发送的多路OFDMA复用信号，将该多路OFDMA复用信号进行子载波卸载，将卸载后的多路QAM信号发送至偏振解复用模块进行偏振解复用；

所述偏振解复用模块，用于接收快速傅里叶变换模块发送的多路QAM信号，利用信道模型参数对该多路QAM信号进行偏振解复用，并将偏振解复用后的QAM矫正信号发送至QAM解映射模块进行解调；

所述QAM解映射模块，用于接收偏振解复用模块发送的QAM矫正信号，根据QAM调制方式对应的星座图对该QAM矫正信号进行解调，并将解调后的多路低速二进制数字流发送至并串转换模块进行并串转换；

所述并串转换模块，用于接收QAM解映射模块发送的多路低速二进制数字流，将该多路低速二进制数字流转换为一路串行传输的高速二进制数字流，并将该高速二进制数字流发送至电域。

11.一种OFDMA-PON系统中的调制方法，其特征在于，该调制方法包括：

OLT下行发射机对电域输入的两路高速二进制数字流分别进行调制得到两路OFDMA基带信号；将两路OFDMA基带信号分别与其相移后的两路OFDMA基带信号加载到偏振方向正交的两路光载波上，得到两路偏振方向正交的单边带O-OFDMA信号；将两路偏振方向正交的单边带O-OFDMA信号合为一路O-OFDMA复用信号发送至光纤进行信号的传输。

12.根据权利要求11所述的调制方法，其特征在于，所述调制具体包括：

将高速二进制数字流转换为多路并行传输的低速二进制数字流；根据QAM调制方式对应的星座图，对多路低速二进制数字流进行调制得到QAM信号；对QAM信号进行厄米对称转换得到厄米对称信号；将厄米对称信号加载到相互正交的子载波上得到多路OFDMA信号；将多路OFDMA信号合为一路串行的OFDMA实信号；对OFDMA实信号进行前缀加载及数模转换，得到OFDMA基带信号。

13.根据权利要求11或12所述的调制方法，其特征在于，该调制方法对应的解调方法包括：

ONU下行接收机将光纤传输来的一路O-OFDMA复用信号分成两路偏振方向正交的O-OFDMA信号进行光电检测、解调，并输出两路高速二进制数字流到电域。

14.根据权利要求13所述的调制方法，其特征在于，所述解调具体包括：

将OFDMA基带复用信号进行模数转换及前缀卸载，得到OFDMA复用实信号；将OFDMA复用实信号转换为多路并行的OFDMA复用信号；对多路OFDMA复用信号进行子载波卸载，得到多路QAM信号；对多路QAM信号进行偏振解复用，得到多路QAM矫正信号；根据QAM调制方式对应的星座图对该多路QAM矫正信号进行解调，得到多路低速二进制数字流；将多路低速二进制数字流转换为一路串行传输的高速二进制数字流，并将该高速二进制数字流发送至电域。

15.一种OFDMA-PON系统中的解调方法，其特征在于，该解调方法包括：

ONU下行接收机将光纤传输来的一路O-OFDMA复用信号分成两路偏振方向正交的O-OFDMA信号进行光电检测、解调，并输出两路高速二进制数字流到电域。

16.根据权利要求15所述的解调方法，其特征在于，所述解调具体包括：

将OFDMA基带复用信号进行模数转换及前缀卸载，得到OFDMA复用实信号；将OFDMA复用实信号转换为多路并行的OFDMA复用信号；对多路OFDMA复用信号进行子载波卸载，得到多路QAM信号；对多路QAM信号进行偏振解复用，得到多路QAM矫正信号；根据QAM调制方式对应的星座图对该多路QAM矫正信号进行解调，得到多路低速二进制数字流；将多路低速二进制数字流转换为一路串行传输的高速二进制数字流，并将该高速二进制数字流发送至电域。

17.根据权利要求16所述的解调方法，其特征在于，所述偏振解复用具体包括：

根据新型信道模型、新型训练序列格式，得到新型信道耦合参数；根据新型信号耦合参数对QAM信号进行偏振解复用。

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