专利名称：抑制o-ofdm系统中四波混频效应的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及属于光通信领域，特别涉及一种抑制光正交频分复用(O-OFDM)系统 中四波混频效应的方法及系统。
背景技术：
(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM) 殊的多载波调制格式，它的工作原理是将高速的数据流分割并加载在若干个子载波上，各 个子载波的频谱相互交叠并正交，这样就获得非常高的频谱效率，在接收端利用频谱正交 特点凭借复利叶变换将各个子载波解调出来。OFDM可以对抗移动通信环境中的频率选择 性衰落，这个特点已经被移动通信领域的学者进行了广泛的研究并进行了充分的应用。目 前，OFDM已经被应用到了局域网协议，视频和音频广播标准中。光正交频分复用(0-0FDM) 是OFDM调制格式在光通信系统中的最新应用，图1是0-0FDM的频谱示意图。由于频谱效率很高，0-0FDM系统中各个子载波之间频率相差很小，这使得子 载波之间的走离效应很弱，很容易满足四波混频效应产生的条件，由此而诱发的相位噪 声叠加在各个子载波上对系统性能产生严重影响，而且数量众多的子载波往往使得合 成后的信号产生很大的峰均功率比(Peak to Average Power Ratio，PAPR)，从而加剧 O-OFDM(Optical-OFDM)信道非线性效应对系统性能的影响。在一般的0-0FDM传输系统中， 每个光放大器的位置及每跨段的功率增益/衰减等光纤链路配置参数均固定不变，在这样 的系统中四波混频效应发生的几率也是固定不变的。目前关于0-0FDM系统中四波混频效应的抑制方法主要包括如下几类(1)数据预处理方法通过采用部分载波填充、选择性映射方法来降低四波混频效应发生的几率。部分 载波填充是指0-0FDM系统中只有部分子载波承载有效数据，其它子载波不填充数据，发生 四波混频效应时产生的干扰频率分量与未填充数据的子载波频谱相重叠，这样就会抑制四 波混频效应对系统性能的影响，从而提升系统的非线性容限。选择性映射方法采用PAI^R作 为标准，在发射端选择一组相位序列矢量加载到每个子载波上，通过不断地变换旋转相位， 最终选择PAPR最小的一组样本进行传输，从而抑制非线性效应的影响。这种方法尽管能够有效地降低系统的非线性效应，但是会降低频谱利用率。部分 载波填充使得数据只能加载于部分子载波上，未填充数据的子载波对应的频谱资源被牺 牲；如果采用选择性映射方法，接收端必须要知道发送端是选择哪一路信号进行传输的，才 能正确地进行信息恢复，所以要传送表示支路信息序号的附加信息。这样也会牺牲掉系统 的部分带宽。(2)相位补偿方法澳大利亚学者A. J. Lowery提出可采用相位补偿法来抑制非线性噪声。非线性相 位预补偿的出发点是简化的非线性薛定谔方程。通过在非线性薛定谔方程中忽略色散的影 响，可以看到光纤对信号的影响是在时域信号上叠加了非线性相位调制，而这个相位叠加值可以被解析地求得。根据这个基本原理，可以考虑在O-OFDM系统的发射端加入信号预处 理，在这个预处理中，信号被模拟通过一个负非线性系数光纤，让光信号预先拥有一个逆向 的附加相位。当信号被送入光纤中进行实际传输时，真正的非线性相位就会被附加相位所 抵消，进而实现了非线性损伤的抑制。相位补偿的办法基本原理是假设系统中只存在非线性效应，计算出O-OFDM系统 中时域的非线性相位，然后进行前补偿或后补偿。这种方法严格依赖光纤链路的具体长度 和功率配置等具体信息，灵活度不够，在工程设计中需要付出额外的测量劳动，同时对光网 络中的功率抖动也比较敏感。而目前光网络发展趋势来看，动态可重构性网络的出现，灵活 的传输距离，将导致该算法在实际运用中大为受限。(3)基于电域数字信号处理的方法该方法在发送端对数据不做任何处理，光纤链路中也不做任何补偿，依据光信道 的特点，在接收端与相干检测技术相结合，设计非线性处理算法，将其嵌入电域后处理模块 中，从而达到消除非线性效应的目的。这种方法利用数字信号处理算法在电域对非线性损伤进行补偿，为了达到理想的 补偿效果算法复杂度通常较高，要求硬件具有很高的处理速度，因此在实际系统中使用起 来较困难。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何设计一种能够改善光纤通信系统的传输质量、 最大程度地利用O-OFDM系统的带宽资源，且在硬件上易实现的抑制O-OFDM系统中四波混 频效应的方案。(二)技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了一种抑制O-OFDM系统中四波混频效应的方 法，通过对光纤链路中的配置参数进行调整来抑制所述四波混频效应，使得用多跨段非线 性有效长度模值的平方达到最小。其中，所述配置参数还包括所述O-OFDM系统的传输光路上各光纤跨段的光信号 功率，以及所述O-OFDM系统中的光放大器的位置。其中，还通过对所述O-OFDM系统的发射端和接收端的光信号功率进行调整来抑 制所述四波混频效应。其中，还通过对所述O-OFDM系统的传输光路上各光纤跨段的长度进行调整来抑 制所述四波混频效应。其中，通过可变增益光放大器和衰减器来调整所述光信号功率。本发明还提供了一种抑制四波混频效应的O-OFDM系统，包括发射端、接收端以及 多个光纤跨段，所述系统还包括功率调整单元，用于对所述发射端、接收端以及各光纤跨段的光信号功率进行调 離
iF. ο其中，所述功率调整单元包括可变增益光放大器和衰减器。(三)有益效果
首先，本发明以使得用多跨段非线性有效长度模值的平方达到最小为标准，通过 对光纤链路中的配置参数进行调整来抑制所述四波混频效应，从而改善了光纤通信系统的 传输质量，提升了系统的非线性容限并使系统性能得到最优化。第二，由于通过对光纤链 路中功率配置等参数的动态调整实现抑制四波混频效应的功能，所有子载波都用来承载数 据，也不需要发送训练序列等辅助信息，因此最大程度地利用了 O-OFDM系统的带宽资源。 第三，不论应用于在线模式或离线模式，该方法都只需要对光纤链路中功率配置等参数进 行动态调整，可使用现有的电子组件来实现，简单易行，不需要借助任何高速的数字信号处 理模块，对硬件的要求较低。
图1是现有的O-OFDM系统频谱图；图2是本发明的O-OFDM系统的传输链路示意图；图3是本发明的方法的离线应用流程图；图4是本发明的方法的在线应用流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明提出的方法以使得用多跨段非线性有效长度模值的平方达到最小为标准， 通过对光纤链路中的配置参数进行调整来抑制四波混频效应，可以调节的物理量和物理器 件包括(1)光路上每个光纤跨段中的光信号功率，其可以针对通道或者波带进行动态调 节(即增益/衰减可动态调节)；(2)每个光放大器的位置，其可以在网络规划阶段按照优化方案进行调整。在O-OFDM系统中四波混频效应对系统性能的影响与多跨段非线性有效长度模值 的平方I Dfwm 12成正比，通过改变光放大器位置和各光纤跨段的功率增益/衰减，可以调节由 二者联合决定的IDfwmI2的大小，从而达到改善系统传输质量的目的。多跨段非线性有效长 度模值的平方集中反映了光放大器位置、每跨段增益/衰减等光纤链路配置参数对四波混 频效应的重要影响，它的表达式为I外腿搬 H|权利要求
1.一种抑制O-OFDM系统中四波混频效应的方法，其特征在于，通过对光纤链路中的配 置参数进行调整来抑制所述四波混频效应，使得用多跨段非线性有效长度模值的平方达到最小。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置参数还包括所述O-OFDM系统的传 输光路上各光纤跨段的光信号功率，以及所述O-OFDM系统中的光放大器的位置。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还通过对所述O-OFDM系统的发射端和接收 端的光信号功率进行调整来抑制所述四波混频效应。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还通过对所述O-OFDM系统的传输光路上各 光纤跨段的长度进行调整来抑制所述四波混频效应。
5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，通过可变增益光放大器和衰减器来调整 所述光信号功率。
6.一种抑制四波混频效应的O-OFDM系统，包括发射端、接收端以及多个光纤跨段，其 特征在于，所述系统还包括功率调整单元，用于对所述发射端、接收端以及各光纤跨段的光信号功率进行调整。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述功率调整单元包括可变增益光放大器 和衰减器。
全文摘要
本发明公开了一种抑制O-OFDM系统中四波混频效应的方法，通过对光纤链路中的配置参数进行调整来抑制所述四波混频效应，所述配置参数包括所述O-OFDM系统的发射端和接收端的光信号功率。本发明还提供了一种抑制四波混频效应的O-OFDM系统。本发明能够改善光纤通信系统的传输质量、最大程度地利用O-OFDM系统的带宽资源，且在硬件上易实现。
文档编号H04B10/17GK102075257SQ20101062108
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者张 杰, 王道斌, 赵永利, 顾畹仪 申请人:北京邮电大学