CN105610754A - 基于多级调制的高速率oofdm信号发射系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于多级调制的高速率OOFDM信号发射系统和方法，首先，利用各个子载波间的相互正交性进一步提高了频谱利用率，并且提高了系统的抗窄带干扰和抗多径衰落能力，其次，OFMD的子载波数目灵活可调，每个子载波对应的调制格式也可灵活选择，可以对子载波进行差分相移键控、正交差分相移键控以及更为复杂的正交幅度调制等多种调制技术，最后，结合光纤通信系统中光载波的特点之一，即光载波具有不同的偏振态，在不同偏振态上加载信息，实现偏振复用，与现有技术相比，本发明具有很高的频谱利用率、很强的色度色散和偏振模色散容忍能力的优点，是一种非常有发展潜力的高速长距离光纤通信技术，具有推广应用的价值。

Description

基于多级调制的高速率OOFDM信号发射系统和方法
技术领域
本发明涉及一种通信技术，尤其涉及一种基于多级调制的高速率OOFDM信号发射系统和方法。
背景技术
随着通信技术的不断演进和新业务井喷式的涌现，人们对通信网络的带宽和容量提出了越来越高的要求，光通信系统正朝着更高速率、更高传输容量与更长传输距离的方向发展。在未来高速率、长距离通信发展方向要求下，将OFDM与光通信相结合的技术便应运而生，并成为了通信领域内广泛研究和关注的新技术。将OFDM技术应用到光纤通信领域，即光正交频分复用(OOFDM)技术，已经成为解决未来更高速率、更长距离、更大容量通信的一项关键技术。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于多级调制的高速率OOFDM信号发射系统和方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明包括以下步骤：
(1)多级调制OOFDM信号的产生：将输入的伪随机二进制数据序列通过串并变换后，进行M进制的PSK调制或M-QAM调制，做IFFT变换再通过并串变换为串行的OFDM符号，加CP和循环前缀后产生基带的OFDM信号，再将该基带信号输入至波形发生器中产生基带OFDM波形，将其通过调制器直接加载到光载波上，完成多级调制OOFDM信号的产生过；
(2)利用偏振复用提高OOFDM信号速率：光源LD用来产生光载波，将光载波输出至偏振分束器(PBS)中将其分成偏振方向垂直的两束光，即x偏振和y偏振两束偏振光，然后再分别用M-Z调制器将基带OFDM信号调制到不同偏振态的光载波上，接着采用偏振合束器(PBC)将偏振方向垂直的光信号耦合在一起送入传输链路中；
(3)采用副载波调制产生OOFDM信号：将基带OFDM电信号与RF信号先进行混频，然后再通过调制器调制到光载波上，设置调制器的偏置点，使其处于载波抑制状态，产生两个边带，在这两个边带上同时加载OFDM信号产生OOFDM信号；
(4)用副载波复用提高OOFDM信号速率：将两路相同速率的基带OFDM信号分别与副载波RF1和副载波RF2进行混频后驱动M-Z调制器，精确调整其驱动电压、偏置电压使其工作在载波抑制状态，从而产生两个上、下边带，共四个边带，在这四个边带上同时加载上基带的OFDM信号产生OOFDM信号，通过滤波器滤出其中的上边带或下边带，两个上或下边带同时送入光纤中进行传输；
(5)同时采用偏振复用和副载波复用提高OOFDM信号速率：光载波通过偏振分束器分成偏振方向正交的两路光载波，每路偏振光通过副载波调制得到两路偏振正交的副载波复用调制信号，然后将两路偏振正交的副载波复用信号通过偏振合束器耦合在一起，再通过滤波器滤除其中的上边带或下边带，两个上或下边带同时送入光纤中进行传输。
本发明的有益效果在于：
本发明是一种基于多级调制的高速率OOFDM信号发射系统和方法，与现有技术相比，本发明具有很高的频谱利用率、很强的色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)容忍能力的优点，是一种非常有发展潜力的高速长距离光纤通信技术，具有推广应用的价值。
附图说明
图1是本发明的多级调制的OOFDM信号装置示意图；
图2是本发明的采用偏振复用方式提高OOFDM信号速率的装置示意图；
图3是本发明的副载波调制产生OOFDM信号装置图；
图4是本发明的采用副载波复用提高OOFDM信号速率装置示意图；
图5是本发明的偏振复用和副载波复用提高OOFDM信号速率装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
本发明包括以下步骤：
如图1所示：步骤1：多级调制OOFDM信号的产生：将输入的伪随机二进制数据序列通过串并变换后，进行M进制的PSK调制或M-QAM调制，做IFFT变换再通过并串变换为串行的OFDM符号，加CP和循环前缀后产生基带的OFDM信号，再将该基带信号输入至波形发生器中产生基带OFDM波形，将其通过调制器直接加载到光载波上，完成多级调制OOFDM信号的产生过；
如图2所示：步骤2：利用偏振复用提高OOFDM信号速率：光源LD用来产生光载波，将光载波输出至偏振分束器(PBS)中将其分成偏振方向垂直的两束光，即x偏振和y偏振两束偏振光，然后再分别用M-Z调制器将基带OFDM信号调制到不同偏振态的光载波上，接着采用偏振合束器(PBC)将偏振方向垂直的光信号耦合在一起送入传输链路中；由于采用偏振复用技术之后是在光的两个偏振态上同时加载信号的，因此使得OOFDM信号的速率比(1)中提升一倍。
如图3所示：步骤3：步骤1和步骤2中的OOFDM信号都是通过光载基带OFDM产生的，受限于当今电子器件带宽和处理速率的限制，速率并不能得到很大的提高。为了进一步提升OOFDM信号的速率，可以用不同副载波RF信号将基带OFDM信号进行频谱搬移、并复用的方式。采用副载波调制产生OOFDM信号：将基带OFDM电信号与RF信号先进行混频，然后再通过调制器调制到光载波上，设置调制器的偏置点，使其处于载波抑制状态，产生两个边带，在这两个边带上同时加载OFDM信号产生OOFDM信号；在光纤传输中，色散效应会对不同的边带成分产生不同的相移，进而会引起信号码元的时间走离效应。为了克服这种时间走离效应，我们用可调谐光滤波器(TOF)滤除其中一个边带，只让其中一个边带进入光纤信道中进行传输，这样既可以消除光纤色散的影响，还可以节约一个边带资源。
如图4所示：步骤4：用副载波复用提高OOFDM信号速率：将两路相同速率的基带OFDM信号分别与副载波RF1和副载波RF2进行混频后驱动M-Z调制器，精确调整其驱动电压、偏置电压使其工作在载波抑制状态，从而产生两个上、下边带，共四个边带，在这四个边带上同时加载上基带的OFDM信号产生OOFDM信号，通过滤波器滤出其中的上边带或下边带，两个上或下边带同时送入光纤中进行传输；
如图5所示：步骤5：同时采用偏振复用和副载波复用提高OOFDM信号速率：光载波通过偏振分束器分成偏振方向正交的两路光载波，每路偏振光通过副载波调制得到两路偏振正交的副载波复用调制信号，然后将两路偏振正交的副载波复用信号通过偏振合束器耦合在一起，再通过滤波器滤除其中的上边带或下边带，两个上或下边带同时送入光纤中进行传输。采用这种方法使得OOFDM信号的承载速率得到了极大的提高。
本发明采用多级调制的OOFDM技术充分利用到了OFDM技术与光纤通信技术的优势。首先，OFDM技术是一种特殊的多载波复用技术，它利用各个子载波间的相互正交性进一步提高了频谱利用率，并且提高了系统的抗窄带干扰和抗多径衰落能力。OFDM通过多个正交的子载波将高速的串行数据转换为多个低速的并行数据进行传输，不但增大了码元的宽度，减少单个码元占用的带宽，还增强了对多径衰落引起的频率选择性衰落的抵抗性，有效地克服了码元间的串扰，降低了整个系统对均衡技术的要求，是消除长距离传输链路中光色散补偿需求的一种很有前途的备选方案。其次，OFMD的子载波数目灵活可调，每个子载波对应的调制格式也可灵活选择，可以对子载波进行差分相移键控(DPSK)、正交差分相移键控(DQPSK)以及更为复杂的正交幅度调制(M-QAM)等多种调制技术。这种优势将增加光纤通信系统的传输容量和对调制格式的透明度，并且降低了系统的复杂度。最后，结合光纤通信系统中光载波的特点之一，即光载波具有不同的偏振态，可以在不同偏振态上加载信息，实现偏振复用(PDM)。通常，是在两个相互正交的偏振态，即x偏振和y偏振态上来加载信息进行偏振复用。结合PDM技术之后，可以进一步的提高光纤通信系统的传输容量和传输速率。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种基于多级调制的高速率OOFDM信号发射系统和方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)多级调制OOFDM信号的产生：将输入的伪随机二进制数据序列通过串并变换后，进行M进制的PSK调制或M-QAM调制，做IFFT变换再通过并串变换为串行的OFDM符号，加CP和循环前缀后产生基带的OFDM信号，再将该基带信号输入至波形发生器中产生基带OFDM波形，将其通过调制器直接加载到光载波上，完成多级调制OOFDM信号的产生过；
(2)利用偏振复用提高OOFDM信号速率：光源LD用来产生光载波，将光载波输出至偏振分束器(PBS)中将其分成偏振方向垂直的两束光，即x偏振和y偏振两束偏振光，然后再分别用M-Z调制器将基带OFDM信号调制到不同偏振态的光载波上，接着采用偏振合束器(PBC)将偏振方向垂直的光信号耦合在一起送入传输链路中；
(3)采用副载波调制产生OOFDM信号：将基带OFDM电信号与RF信号先进行混频，然后再通过调制器调制到光载波上，设置调制器的偏置点，使其处于载波抑制状态，产生两个边带，在这两个边带上同时加载OFDM信号产生OOFDM信号；
(4)用副载波复用提高OOFDM信号速率：将两路相同速率的基带OFDM信号分别与副载波RF1和副载波RF2进行混频后驱动M-Z调制器，精确调整其驱动电压、偏置电压使其工作在载波抑制状态，从而产生两个上、下边带，共四个边带，在这四个边带上同时加载上基带的OFDM信号产生OOFDM信号，通过滤波器滤出其中的上边带或下边带，两个上或下边带同时送入光纤中进行传输；
(5)同时采用偏振复用和副载波复用提高OOFDM信号速率：光载波通过偏振分束器分成偏振方向正交的两路光载波，每路偏振光通过副载波调制得到两路偏振正交的副载波复用调制信号，然后将两路偏振正交的副载波复用信号通过偏振合束器耦合在一起，再通过滤波器滤除其中的上边带或下边带，两个上或下边带同时送入光纤中进行传输。
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