專利名稱：一種降低光ofdm信號峰均比的收發(fā)通信裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光通信技術領域，具體涉及一種可降低光OFDM信號峰均比的收發(fā)通
IB 目.ο
背景技術：
近期的研究表明，正交頻分復用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)信號同樣也能應用在長距離的光纖通信系統(tǒng)中[JeanArmstrong. , OFDMfor Optical Communications. JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 27， NO. 3，F(xiàn)EBRUARY I, 2009，189-204]，是考慮OFDM結合調制技術能抵抗光纖色散和偏振模色散的影響，尤其是能用來補償鏈路長度不確定的WDM光交換網絡中的色散。與傳統(tǒng)意義上的單邊帶調制(SSB)格式相比，利用光纖傳輸的OFDM-over-f iber系統(tǒng)具有下列優(yōu)勢首先，OFDM系統(tǒng)中副載波頻譜相互交疊，因此具有高的頻帶利用率；其次，利用OFDM技術可以克服光纖通信信道中的嚴重色散影響，尤其是偏振模色散能被有效地消除；再次，由于光纖OFDM系統(tǒng)的接收機部分采用傅里葉變換/反向傅里葉變換技術，因此信號的處理速度快、計算復雜度低。然而，由于光OFDM信號具有高峰值平均功率比(Peak to Average PowerRatio:PAPR)特性，光OFDM信號在光纖信道的傳輸過程中瞬時功率不但變化快速，而且瞬時功率值起伏很大，容易超出光纖通信系統(tǒng)中部分光電器件的線性工作范圍，引起非線性負面效應。非線性負面效應容易使傳輸中的光OFDM信號波形發(fā)生非線性失真，甚至導致整個光纖通信系統(tǒng)傳輸性能惡化。具體的實驗實現(xiàn)中，國內外已見報道的關于光OFDM信號的降低高峰值平均功率比的方法局限在限幅或者編碼類調制技術，未見采用選擇性映射技術降低光OFDM信號峰均比的實驗報道。本發(fā)明提出一種采用選擇性映射技術降低光OFDM信號峰均比的收發(fā)裝置，在國際上第一次實驗驗證該裝置能有效降低光OFDM信號的高峰值平均功率比，并且通過長距離傳輸實驗驗證，接收機靈敏度得到相當程度的改善。當信號調制比特率增大時，這點尤為重要，因為高速光信號的長距離傳輸將面臨更為嚴重的高峰值平均功率比導致的非線性負面影響，此外該方法可以在高速光信號傳輸系統(tǒng)，寬帶光分組交換網絡和光纖無線通信系統(tǒng)等多種光通信領域中應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種在光OFDM通信系統(tǒng)中結構簡單，可有效降低光OFDM信號峰均比的收發(fā)通信裝置。本發(fā)明提出的在光OFDM通信系統(tǒng)中的收發(fā)通信裝置，包括所述信號的產生發(fā)送裝置和接收裝置兩部分，其中
所述產生發(fā)送裝置包括一個連續(xù)波激光器，一個數據信號源，一個多維多階信號編碼器，一個信號解復用映射裝置，一個信號反向傅里葉變換裝置，一個選擇性映射正變換裝置，一個并串變換裝置，一個數模變換裝置，一個單電極電光調制器；其中
所述連續(xù)波激光器與單電極電光調制器的光輸入端相連，數據信號源與多維多階信號編碼器相連，多維多階信號編碼器與信號解復用映射裝置相連，信號解復用映射裝置與信號反向傅里葉變換裝置相連，信號反向傅里葉變換裝置與選擇性映射正變換裝置相連，選擇性映射正變換裝置與并串變換裝置相連，并串變換裝置與數模變換裝置相連，數模變換裝置與單電極電光調制器的電輸入端相連，單電極電光調制器的光輸出端輸出光OFDM通信系統(tǒng)中的低峰均比光OFDM信號；
所述接收裝置包括一個光電檢測二極管；一個模數變換裝置，一個串并變換裝置，一個信號傅里葉變換裝置，一個選擇性映射反變換裝置，一個信號解映射復用裝置，一個多維多階信號解碼器，一個數據接收器；其中
低峰均比光OFDM信號輸入所述光電檢測二極管，光電檢測二極管與模數變換裝置相 連，模數變換裝置與串并變換裝置相連，串并變換裝置與信號傅里葉變換裝置相連，信號傅里葉變換裝置與選擇性映射反變換裝置相連，選擇性映射反變換裝置與信號解映射復用裝置相連，信號解映射復用裝置與多維多階信號解碼器相連多維多階信號解碼器與數據接收器相連，數據接收器接收恢復的數據信號。本發(fā)明中，所述連續(xù)波激光器用于產生光載波；數據信號源用于產生穩(wěn)定的數據信號；多維多階信號編碼器用于對數據信號進行多維多階編碼；信號解復用映射裝置、信號反向傅里葉變換裝置、選擇性映射正變換裝置、并串變換裝置和數模變換裝置實現(xiàn)將多維多階編碼的電信號轉換成低峰均比的電OFDM信號。所述單電極電光調制器實現(xiàn)將低峰均比的電OFDM信號轉換成低峰均比的光OFDM信號；光電檢測二極管用于把低峰均比的光OFDM信號轉換成低峰均比的電OFDM信號；模數變換裝置、串并變換裝置、信號傅里葉變換裝置，選擇性映射反變換裝置和信號解映射復用裝置實現(xiàn)將低峰均比的電OFDM信號恢復成多維多階編碼的電信號；多維多階信號解碼器用于對多維多階編碼的電信號進行解碼；數據接收器用于接收解調后的電信號。本發(fā)明中，所述的低峰均比光OFDM信號發(fā)送裝置可以直接應用到光信號通信系統(tǒng)的發(fā)送端，所述的低峰均比光OFDM信號接收裝置可以直接應用到光信號通信系統(tǒng)的的接收端，其目的是改善光OFDM信號的峰均比和長距離傳輸后的信號接收靈敏度。本發(fā)明第一次實驗驗證該裝置能有效降低光OFDM信號的高峰值平均功率比，并且通過長距離傳輸實驗驗證，接收機靈敏度得到相當程度的改善。當信號調制比特率增大時，這點尤為重要，因為高速光信號的長距離傳輸將面臨更為嚴重的高峰值平均功率比導致的非線性負面影響，此外該方法可以在高速光信號傳輸系統(tǒng)，寬帶光分組交換網絡和光纖無線通信系統(tǒng)等多種光通信領域中應用。。本發(fā)明所采用的元件都是通用的光纖通信元件，使收發(fā)裝置價格低廉、技術可行。本發(fā)明所產生的低峰均比光OFDM信號是可以通過常規(guī)光OFDM信號檢測方式的接收機進行信號檢測，從而可用于常規(guī)的光纖通信網絡。


圖I為本發(fā)明中光OFDM通信系統(tǒng)的發(fā)送端結構。圖2為本發(fā)明中光OFDM通信系統(tǒng)的接收端結構。
圖3為本發(fā)明中實驗測得的低峰均比光OFDM信號的互補積累分布特性。圖4為本發(fā)明中實驗測得的低峰均比光OFDM信號的誤碼特性及恢復的星座點分布圖。
具體實施例方式如圖I所示，低峰均比光OFDM通信系統(tǒng)的產生發(fā)送端裝置，由連續(xù)波激光器11和數據加載模塊組成。其中，數據加載模塊包括數據信號源12，多維多階信號編碼器13，信號解復用映射裝置14，信號反向傅里葉變換裝置15，選擇性映射正變換裝置16，并串變換裝置17，數模變換裝置18，單電極電光調制器19。通過采用一個單電極電光調制器19實現(xiàn)數據的加載功能，進一步實現(xiàn)低峰均比電OFDM信號向低峰均比光OFDM信號轉換。其連接方式和工作步驟是連續(xù)波激光器11與單電極電光調制器19的光輸入端相連，數據信號源 12與多維多階信號編碼器13相連，多維多階信號編碼器13與信號解復用映射裝置14相連，信號解復用映射裝置14與信號反向傅里葉變換裝置15相連，信號反向傅里葉變換裝置15與選擇性映射正變換裝置16相連，選擇性映射正變換裝置16與并串變換裝置17相連，并串變換裝置17與數模變換裝置18相連，數模變換裝置18與單電極電光調制器19的電輸入端相連。單電極電光調制器19的光輸出端輸出光OFDM通信系統(tǒng)中的低峰均比光OFDM信號。如圖2所示，低峰均比光OFDM通信系統(tǒng)的接收端裝置，包括
光電檢測二極管21，模數變換裝置22，串并變換裝置23，信號傅里葉變換裝置24，選擇性映射反變換裝置25，信號解映射復用裝置26，多維多階信號解碼器27，數據接收器28。光電檢測二極管21實現(xiàn)光電信號轉換之后，進一步實現(xiàn)低峰均比電OFDM信號向輸入數據信號的轉換。其連接方式和工作步驟是低峰均比光OFDM信號輸入光電檢測二極管21，光電檢測二極管21與模數變換裝置22相連，模數變換裝置22與串并變換裝置23相連，串并變換裝置23與信號傅里葉變換裝置24相連，信號傅里葉變換裝置24與選擇性映射反變換裝置25相連，選擇性映射反變換裝置25與信號解映射復用裝置26相連，信號解映射復用裝置26與多維多階信號解碼器27相連，多維多階信號解碼器27與數據接收器28相連。數據接收器28接收恢復的數據信號。圖3為本發(fā)明中實驗測得的在光OFDM系統(tǒng)中采用選擇性映射技術后(不同分組(V)時)低峰均比光OFDM信號的互補積累分布(CCDF)特性(并與未采用SLM技術的原始光OFDM信號進行比較)，圖4為本發(fā)明中相實驗測得的低峰均比光OFDM信號的誤碼特性(BER)及恢復的星座點分布圖(在背對背(BTB)情形下和經過42公里普通單模光纖(SMF)和級聯(lián)無線傳輸(wireless)后)。本方法適合于2. 5Gbit/s, 10Gbit/s, 40Gbit/s, 100Gbit/s以及其它速率的光通信系統(tǒng)中采用選擇性映射技術后收發(fā)光OFDM信號的新方法及裝置，用于降低光OFDM信號的峰均比并提高長距離傳輸后光OFDM信號的接收靈敏度。本發(fā)明采用的光電器件能實現(xiàn)高穩(wěn)定性和低價格?？傊景l(fā)明能用較低的成本產生低峰均比的光OFDM信號，結構簡單，光學性能穩(wěn)定，實現(xiàn)容易。
權利要求
1.一種降低光OFDM信號峰均比的收發(fā)通信裝置，包括所述信號的產生發(fā)送裝置和接收裝置兩部分，其特征在于 所述產生發(fā)送裝置包括一個連續(xù)波激光器，一個數據信號源，一個多維多階信號編碼器，一個信號解復用映射裝置，一個信號反向傅里葉變換裝置，一個選擇性映射正變換裝置，一個并串變換裝置，一個數模變換裝置，一個單電極電光調制器；其中 所述連續(xù)波激光器與單電極電光調制器的光輸入端相連，數據信號源與多維多階信號編碼器相連，多維多階信號編碼器與信號解復用映射裝置相連，信號解復用映射裝置與信號反向傅里葉變換裝置相連，信號反向傅里葉變換裝置與選擇性映射正變換裝置相連，選擇性映射正變換裝置與并串變換裝置相連，并串變換裝置與數模變換裝置相連，數模變換裝置與單電極電光調制器的電輸入端相連，單電極電光調制器的光輸出端輸出光OFDM通信系統(tǒng)中的低峰均比光OFDM信號； 所述接收裝置包括一個光電檢測二極管；一個模數變換裝置，一個串并變換裝置，一個信號傅里葉變換裝置，一個選擇性映射反變換裝置，一個信號解映射復用裝置，一個多維多階信號解碼器，一個數據接收器；其中 低峰均比光OFDM信號輸入所述光電檢測二極管，光電檢測二極管與模數變換裝置相連，模數變換裝置與串并變換裝置相連，串并變換裝置與信號傅里葉變換裝置相連，信號傅里葉變換裝置與選擇性映射反變換裝置相連，選擇性映射反變換裝置與信號解映射復用裝置相連，信號解映射復用裝置與多維多階信號解碼器相連多維多階信號解碼器與數據接收器相連，數據接收器接收恢復的數據信號。
2.根據權利要求I所述的降低光OFDM信號峰均比的收發(fā)通信裝置，其特征在于 所述連續(xù)波激光器用于產生光載波；數據信號源用于產生穩(wěn)定的數據信號；多維多階信號編碼器用于對數據信號進行多維多階編碼；信號解復用映射裝置、信號反向傅里葉變換裝置、選擇性映射正變換裝置、并串變換裝置和數模變換裝置實現(xiàn)將多維多階編碼的電信號轉換成低峰均比的電OFDM信號；所述單電極電光調制器實現(xiàn)將低峰均比的電OFDM信號轉換成低峰均比的光OFDM信號；光電檢測二極管用于把低峰均比的光OFDM信號轉換成低峰均比的電OFDM信號；模數變換裝置、串并變換裝置、信號傅里葉變換裝置，選擇性映射反變換裝置和信號解映射復用裝置實現(xiàn)將低峰均比的電OFDM信號恢復成多維多階編碼的電信號；多維多階信號解碼器用于對多維多階編碼的電信號進行解碼；數據接收器用于接收解調后的電信號。
全文摘要
本發(fā)明屬于光通信技術領域，具體為一種降低光OFDM信號峰均比的收發(fā)裝置。該裝置包括連續(xù)波激光器，數據信號源，多維多階信號編碼器，信號解復用映射裝置，信號反向傅里葉變換裝置，選擇性映射正變換裝置，并串變換裝置，數模變換裝置，單電極電光調制器，光電檢測二極管，模數變換裝置，串并變換裝置，信號傅里葉變換裝置，選擇性映射反變換裝置，信號解映射復用裝置，多維多階信號解碼器和數據接收器等主要部件，其結構簡單、方法新穎、性能穩(wěn)定、價格低廉。可用于在光OFDM通信系統(tǒng)中降低光OFDM信號的峰均比，并同時在長距離傳輸時提高光OFDM信號的接收靈敏度。
文檔編號H04L27/26GK102769594SQ20121023638
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權日2012年7月10日
發(fā)明者遲楠, 邵宇豐 申請人:復旦大學