CN205378159U - 一种ocdma和ofdm混合的无源光网络系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种OCDMA和OFDM混合的无源光网络系统；在发送端，输入数据送入OFDM信号生成器的输入端，OFDM信号生成器的输出端连接发送外调制器的一个输入端，OCDMA编码模块的输出端连接发送外调制器的另一个输入端，发送外调制器的输出端与光纤的一端连接。在接收端，光纤的另一端连接接收外调制器的一个输入端，OCDMA解码模块的输出端连接接收外调制器的另一个输入端，接收外调制器的输出端与OFDM信号解码器的输入端连接，OFDM信号解码器的输出端送出输出数据。本实用新型充分利用了OFDM技术和OCDMA技术在PON系统中的优点，可充分利用数据带宽，降低成本。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤通信技术领域，具体涉及一种OCDMA(正交频分复用)和OFDM(光码分多址)混合的无源光网络系统。
背景技术
随着各种新业务的出现和人们日益增长的带宽需求，“最后一公里”已经成为接入网的瓶颈。作为解决宽带光接入需求的最好方法，无源光网络(PON)技术以带宽高、成本低、结构简单、可靠性好等优点，已经在全球范围内的相当多地区有了一定规模的实施。当前的PON技术中，有很多种实现方法，主要包括波分复用无源光网络(WDM-PON)、时分复用无源光网络(TDM-PON)、EPON(以太网无源光网络)和GPON(吉比特无源光网络)等实现方案。
WDM-PON虽然可以提供较高的带宽容量，但是需要通过追加波长的方法来增加用户的数量。TDM-PON技术已经逐渐成熟而且已经进入商业阶段，但由于在TDM-PON采用时分复用，突发接收的传输方式，这些特点决定了只靠提高设备性能不能满足更高的速率要求，比如40Gb/s或者更高速率的无源光网络。这主要是因为在TDM-PON中器件成本和光纤色散等因素，限制了系统传输的速率。现阶段10Gbit/s的EPON和GPON技术标准已经出台，各大运营商也推出了相应的产品。40Gbit/s的GPON乃至100Gbit/s的EPON技术也组件被研究领域和工业界广泛关注。但是，由于目前的接入网是多种业务网络的融合，以及各种新业务的出现。目前的EPON和GPON技术也逐渐变得难以维持，需要寻找更佳的解决方案。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是现有PON的实现方法难以满足日益增长的多种业务网络需求的不足，提供一种OCDMA和OFDM混合的无源光网络系统。
为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种OCDMA和OFDM混合的无源光网络系统，包括发送端和接收端，发送端和接收端通过光纤连接。所述发送端由OCDMA编码模块、OFDM信号生成器和发送外调制器组成；输入数据送入OFDM信号生成器的输入端，OFDM信号生成器的输出端连接发送外调制器的一个输入端，OCDMA编码模块的输出端连接发送外调制器的另一个输入端，发送外调制器的输出端与光纤的一端连接。所述接收端由OCDMA解码模块、OFDM信号解码器和接收外调制器组成；光纤的另一端连接接收外调制器的一个输入端，OCDMA解码模块的输出端连接接收外调制器的另一个输入端，接收外调制器的输出端与OFDM信号解码器的输入端连接，OFDM信号解码器的输出端送出输出数据。
上述OCDMA编码模块包括编码光源和编码波分复用器；编码光源输出端连接编码波分复用器的输入端，编码波分复用器的输出端连接发送外调制器。
上述OFDM信号生成器包括信道编码模块、发送串并转换模块、星座映射模块、共轭对称模块、导频插入模块、训练序列模块、IFFT模块、循环前缀模块、发送并串转换模块和数模转换模块；信道编码模块的输入端接入输入数据，信道编码模块的输出端经发送串并转换模块连接星座映射模块的输入端；星座映射模块的输出端经共轭对称模块连接导频插入模块的输入端；导频插入模块的输出放在训练序列模块之后，一起送入IFFT模块；IFFT模块的输出端经循环前缀模块连接发送并串转换模块的输入端；发送并串转换模块的输出端连接数模转换模块的输入端，数模转换模块的输出端与发送外调制器的输入端相连。
上述OCDMA解码模块包括解码光源和解码波分复用器；解码光源输出端连接解码波分复用器的输入端，解码波分复用器的输出端连接接收外调制器。
上述OFDM信号解码器包括模数转换模块、接收串并转换模块、去循环前缀模块、FFT模块、信道均衡模块、去对称共轭模块、星座解映射模块和信道编码模块；模数转换模块的输入端连接接收外调制器的输出端，模数转换模块的输出端连接接收串并转换模块的输入端；接收串并转换模块的输出端经去循环前缀模块与FFT模块的输入端连接；FFT模块的输出端经信道均衡模块连接去对称共轭模块的输入端，去对称共轭模块的输出端经星座解映射模块与信道编码模块的输入端连接；信道编码模块的送出输出数据。
与现有技术相比，本实用新型主要有以下优势：
1、本实用新型采用的是光码分多址(OCDMA)和正交频分复用(OFDM)混合的无源光网络，充分利用了OFDM技术和OCDMA技术在PON系统中的优点，如频带利用率的提高、抗色散和偏振模色散的能力，如异步传输、传输安全性能高等特点，与相同用户数传统的其他无源光网络相比，系统价格更加低廉；
2、本实用新型发送端输出的OFDM电信号，频谱只包含实部部分，同时在接收端生成的OCDMA地址码序列采用直接检测技术解调出OFDM电信号，降低的系统的复杂度同时节约了成本；
3、本实用新型针对不同用户的需求，可以提供动态资源分配的FFT点，充分利用数据带宽。
附图说明
图1为一种OCDMA和OFDM混合的无源光网络系统的整体框图。
图2为OCDMA编码模块的框图。
图3为OFDM信号生成器框图。
图4为OCDMA解码模块的框图。
图5为OFDM信号解码器框图。
具体实施方式
一种OCDMA和OFDM混合的无源光网络系统，如图1所示，包括发送端和接收端，发送端和接收端通过光纤连接。
所述发送端由OCDMA编码模块、OFDM信号生成器和发送外调制器组成。输入数据送入OFDM信号生成器的输入端，OFDM信号生成器的输出端连接发送外调制器的一个输入端，OCDMA编码模块的输出端连接发送外调制器的另一个输入端，发送外调制器的输出端与光纤的一端连接。
上述OCDMA编码模块包括编码光源和编码波分复用器，编码光源输出端连接编码波分复用器的输入端，编码波分复用器的输出端连接发送外调制器。在本实用新型优选实施例中，编码光源为放大自发射ASE宽带光源，编码波分复用器采用光纤光栅(FBGs)或者光子光波电路(PLCs)实现。参见图2。
在OCDMA编码模块中，编码光源产生稳定的光信号，连接后级的编码波分复用器。经过编码波分复用器的宽谱光源，能够滤出多个波长的光信号，即产生特定序列的OCDMA地址码编码序列，然后送入发送外调制器中。在发送外调制器中，已调的OFDM信号被OCDMA地址码编码序列进行编码被送入光纤信道。如(7,3,1,1)OOC码集中的(1101000)地址码，编码波分复用器为1550.0nm到1552.4nm，各波长间隔为0.4nm，即经过波分复用器输出的光信号波长分别为1550.0nm、1550.4nm、1550.8nm、1551.2nm、1551.6nm、1552.0nm、1552.4nm。上述OFDM信号生成器包括信道编码模块、发送串并转换模块、星座映射模块、共轭对称模块、导频插入模块、训练序列模块、IFFT(傅里叶逆变换)模块、循环前缀模块、发送并串转换模块和数模转换模块。信道编码模块的输入端接入输入数据，信道编码模块的输出端经发送串并转换模块连接星座映射模块的输入端。星座映射模块的输出端经共轭对称模块连接导频插入模块的输入端。导频插入模块的输出放在训练序列模块之后，一起送入IFFT模块。IFFT模块的输出端经循环前缀模块连接发送并串转换模块的输入端。发送并串转换模块的输出端连接数模转换模块的输入端，数模转换模块的输出端与发送外调制器的输入端相连。参见图3。
OFDM信号生成器主要为了产生频谱仅为OFDM电信号的实部信号。具体工作原理为：信道编码模块对输入的信号进行一系列的信道编码，如交织，卷积，RS码等技术，增加输入信号的抗干扰性。经过信道编码的输入信号送入发送串并转换模块，将串行数据流转换为一定比特的并行数据流，用于后级星座映射。经过星座映射模块的并行数据流映射在星座图的特定坐标点上。导频插入模块对一定数目的经过星座映射后的数据插入导频信息，其中插入导频信息的数目根据后级IFFT模块的点数确定。若做N点IFFT，根据傅里叶变换的共轭对称性，为得到频谱仅实部信号有效的OFDM信号。对IFFT前N/2个点加载数据，后N/2个点的数据为前N/2数据的共轭对称，输出的复数数据虚部为0，即实部信号。训练序列模块对IFFT后的实部信号头部添加经过IFFT的本地训练序列。循环前缀模块对添加本地训练序列的经过IFFT变换的实部数据加入循环前缀，以防止码间串扰。发送并串转换模块和数模转换模块分别对添加循环前缀后的数据进行并串转换和数模转换，然后送入发送外调制器。
所述接收端由OCDMA解码模块、OFDM信号解码器和接收外调制器组成。光纤的另一端连接接收外调制器的一个输入端，OCDMA解码模块的输出端连接接收外调制器的另一个输入端，接收外调制器的输出端与OFDM信号解码器的输入端连接，OFDM信号解码器的输出端送出输出数据。
上述OCDMA解码模块与OCDMA编码模块的结构相一致，包括解码光源和解码波分复用器，解码光源输出端连接解码波分复用器的输入端，解码波分复用器的输出端连接接收外调制器。在本实用新型优选实施例中，解码光源为放大自发射ASE宽带光源，解码波分复用器采用光纤光栅(FBGs)或者光子光波电路(PLCs)实现。参见图4。
在OCDMA解码模块中，解码光源产生稳定的光信号，连接后级的解码波分解复用器。经过解码波分解复用器的宽谱光源，滤出多个波长的光信号，产生与发送端严格一致的OCDMA地址码解码序列，然后送入接收外调制器中。在接收外调制器中，已调的OFDM信号被OCDMA地址码解码序列进行编码被送入光纤信道。
上述OFDM信号解码器包括模数转换模块、接收串并转换模块、去循环前缀模块、FFT(傅里叶变换)模块、信道均衡模块、去对称共轭模块、星座解映射模块和信道编码模块。模数转换模块的输入端连接接收外调制器的输出端，模数转换模块的输出端连接接收串并转换模块的输入端。接收串并转换模块的输出端经去循环前缀模块与FFT模块的输入端连接。FFT模块的输出端经信道均衡模块连接去对称共轭模块的输入端，去对称共轭模块的输出端经星座解映射模块与信道编码模块的输入端连接。信道编码模块的送出输出数据。参见图5。由于训练序列是发送端和接收端都已知的序列。在接收端对接收到的已知序列进行同步和均衡。即用信道估计的方法来跟踪信道相应的变化，从而对接收到的数据进行校正和恢复。
OFDM信号解码器主要为了还原用户信号。具体工作原理为：将经过接收外调制器产生的仅实部信号有效的OFDM电信号接入模数转换模块。模数转换模块对其进行模数转换后输出的数字信号送入接收串并转换模块，对其进行串并转换。去循环前缀模块对并行数据进行去循环前缀，去除循环前缀的数据包含已知的训练序列和输入数据后IFFT后的数据。FFT模块分别对这两个部分的数据做相应点的FFT运算。信道均衡模块根据已知训练序列经过FFT后的数据进行信道均衡。信道均衡的结果经过去共轭对称后送入星座解映射模块，对星座图的阈值进行动态调整，同时对FFT后除去训练序列的数据进行解映射。根据傅里叶变换实部信号频谱的对称共轭性，星座解映射的前N/2个数据即为有效数据，后N/2个数据为有效数据的共轭。输出的后N/2个数据不做处理即可，输出的前N/2有效数据即为经过发送端信道编码后的数据。对该部分数据进行信道解码后送出输出数据，信道解码模块包括解交织、Viterbi译码、RS码等。分别对应发送端信道编码的交织、卷积、RS码等模块。
OFDM技术来源于射频传输领域，运用于PON技术中不仅可以实现更高的频谱利用率，而且还具有抗色散和偏振模色散的能力。OCDMA技术是将码分多址(CDMA)技术与光纤通信相结合的通信方式，具有支持异步传输，传输协议透明，用户共享信道的特点。本实用新型充分利用OFDM与OCDMA的突出优点，将OFDM技术与OCDMA技术有效结合所实现的一种混合的无源光网络，具有频谱利用率高，抗色散和偏振模色散，传输系统兼容性和扩展性好，优良的带宽分配机制，异步传输，系统安全性能高等特点。
Claims (5)
1.一种OCDMA和OFDM混合的无源光网络系统，包括发送端和接收端，发送端和接收端通过光纤连接；其特征在于：
所述发送端由OCDMA编码模块、OFDM信号生成器和发送外调制器组成；输入数据送入OFDM信号生成器的输入端，OFDM信号生成器的输出端连接发送外调制器的一个输入端，OCDMA编码模块的输出端连接发送外调制器的另一个输入端，发送外调制器的输出端与光纤的一端连接；
所述接收端由OCDMA解码模块、OFDM信号解码器和接收外调制器组成；光纤的另一端连接接收外调制器的一个输入端，OCDMA解码模块的输出端连接接收外调制器的另一个输入端，接收外调制器的输出端与OFDM信号解码器的输入端连接，OFDM信号解码器的输出端送出输出数据。
2.根据权利要求1所述的一种OCDMA和OFDM混合的无源光网络系统，其特征在于：
上述OCDMA编码模块包括编码光源和编码波分复用器；编码光源输出端连接编码波分复用器的输入端，编码波分复用器的输出端连接发送外调制器。
3.根据权利要求1所述的一种OCDMA和OFDM混合的无源光网络系统，其特征在于：
上述OFDM信号生成器包括信道编码模块、发送串并转换模块、星座映射模块、共轭对称模块、导频插入模块、训练序列模块、IFFT模块、循环前缀模块、发送并串转换模块和数模转换模块；
信道编码模块的输入端接入输入数据，信道编码模块的输出端经发送串并转换模块连接星座映射模块的输入端；星座映射模块的输出端经共轭对称模块连接导频插入模块的输入端；导频插入模块和训练序列模块的输出端接入IFFT模块的输入端；IFFT模块的输出端经循环前缀模块连接发送并串转换模块的输入端；发送并串转换模块的输出端连接数模转换模块的输入端，数模转换模块的输出端与发送外调制器的输入端相连。
4.根据权利要求1所述的一种OCDMA和OFDM混合的无源光网络系统，其特征在于：
上述OCDMA解码模块包括解码光源和解码波分复用器；解码光源输出端连接解码波分复用器的输入端，解码波分复用器的输出端连接接收外调制器。
5.根据权利要求1所述的一种OCDMA和OFDM混合的无源光网络系统，其特征在于：
上述OFDM信号解码器包括模数转换模块、接收串并转换模块、去循环前缀模块、FFT模块、信道均衡模块、去对称共轭模块、星座解映射模块和信道编码模块；
模数转换模块的输入端连接接收外调制器的输出端，模数转换模块的输出端连接接收串并转换模块的输入端；接收串并转换模块的输出端经去循环前缀模块与FFT模块的输入端连接；FFT模块的输出端经信道均衡模块连接去对称共轭模块的输入端，去对称共轭模块的输出端经星座解映射模块与信道编码模块的输入端连接；信道编码模块的送出输出数据。
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