适用于ddo-ofdm的双发同收传输系统及其发射端的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光通信技术，特别涉及光纤传输系统中接收信号的频率选择性衰落的补偿技术。
【背景技术】
[0002]—般来说，光纤通信系统中所使用的单模光纤的纤芯相对较细(9/125)，传输频带宽、容量大，传输距离较长。随着传输距离的加大，累积的色散会引起符号延时从而导致频率选择性衰落。多模光纤纤芯粗(50/125或62.5/125)，允许多个模式在光纤中进行传输，但是模间色散限制了多模光纤的传输距离和带宽，并且多模光纤中的色度色散和模间色散同样会引起符号延时，继而导致频率选择性衰落。正交频分复用OFDM技术有优良的抗色散和频率选择性衰落能力。
[0003]目前的光纤传输系统提出各种基于OFDM调制技术的光纤传输系统。其中，基于直接检测光的正交频分复用DDO-OFDM系统，具有结构设计简单、成本低的优点，使其具有更加广阔的应用领域，特别在短距离单模光纤链路和多模光纤传输方面展现出了预期的效果O
[0004]在传统的线性映射DDO-OFDM系统中，发射机输出端的信号光谱是双边带的OFDM频谱的线性复制外加一个光载波，此时在光纤中传输的双边带信号同样会带来色散问题。经直接探测后双边带调制信号的功率是光载波波长、色散、传输距离等的余弦函数。随着光载波波长、色散、传输距离等的改变，信号功率衰落点的位置也随之改变，造成不同频率的选择性衰落，如图1所示。
[0005]为了改善系统传输性能，现有的方法是加入色散补偿，如高色散补偿光纤技术、啁啾光纤光栅色散补偿技术、色散补偿滤波器以及前/后置色散补偿技术等。这些方式既增加了系统总体成本，也增加了系统的插入损耗，或者加大了系统的技术复杂度。在短距离和低成本传输系统中一般不采用色散补偿技术。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是，提供一种接收端能够获得较小衰落的接收信号的DDO-OFDM发送端以及包含该发送端的双发同收传输系统。
[0007]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，适用于DDO-OFDM的发送端，包括正交频分复用OFDM信号产生单元、光调制器、光载波产生单元，所述OFDM信号产生单元的输出端与光I/Q调制器的调制信号输入端相连，光载波产生单元的输出端与光I/Q调制器的载波信号输入端相连，光I/Q调制器的已调信号输出端与光纤相连；
[0008]其特征在于，所述光载波产生单元输出的光载波为两束不同中心频率激光。
[0009]适用于DDO-OFDM的双发同收传输系统，包括上述发送端、接收端、光纤，发送端通过光纤与接收端相连；接收端包括光电探测器、数字信号处理器，光电探测器的输入端与光纤相连，光电探测器的输出端与数字信号处理器输入端相连，光电探测器对接收到的光信号进行直接探测；
[0010]所述接收端的光电探测器同时接收两路不同中心频率的光信号输出两路不同频率的电信号，数字信号处理器通过叠加光电探测器输出的两路信号实现功率衰落互补。
[0011]本发明在发送端用双波长调制相同的OFDM信号，随后在同一根光纤中进行传输，接收端用光电探测器进行光电转换。由于信号功率的衰落与光载波波长相关，因此，接收到的不同中心波长调制信号在不同频率点处出现功率衰落，使得叠加后各自的衰落位置实现互补，从而提升系统的总体传输性能，有效对抗色散引起的频率选择性衰落。
[0012]本发明的有益效果是，与现有的DDO-OFDM系统相比，没有额外增加数字信号处理DSP复杂度下，无需色散补偿模块，实现频率选择性衰落下信道的性能提升，从而确保接收信号的恢复质量。
【附图说明】
[0013]图1为现有单波长调制系统接收信号功率分布图。
[0014]图2为发明传输系统发送端信号频谱图。
[0015]图3为本发明传输系统接收信号功率分布图。
[0016]图4(a)、(b)为实施例中两种不同光源形式的系统框图。
【具体实施方式】
[0017]本发明双发同收传输系统，包括发送端、接收端、光纤，发送端通过光纤与接收端相连；
[0018]发送端包括正交频分复用OFDM信号产生单元、光同向正交I/Q调制器、光载波产生单元，所述OFDM信号产生单元的输出端与光I/Q调制器的调制信号输入端相连，光载波产生单元的输出端与光I/Q调制器的载波信号输入端相连，光I/Q调制器的已调信号输出端与光纤相连；光载波产生单元输出的光载波为两束不同中心频率激光，2波长激光的频率间隔可以根据实际测试到的频率选择性衰落的先验知识进行设置。
[0019]接收端包括光电探测器，光电探测器与光纤相连，光电探测器对接收到的光信号进行直接探测。
[0020]在本发明双波长调制传输系统中，以在发送端用约10GHz间隔的光波长来调制相同的OFDM信号为例，调制后的信号频谱如图2所示，然后在同一光纤中进行传输，在接收端直接用光电探测器进行光电转换。此时，可以将系统看作两个单载波调制后的信号的叠加，由于光载波波长不同，使得调制后的信号在高频段的衰落点不相同，叠加后在各自的衰落位置上实现互补，从而提升总体性能，结果如图3所示。由于色散，不同载波上的信号会经历不同的时延，在接收机的DSP中可以做相应的补偿处理。而使用OFDM调制，将使得这个补偿处理变得作为多径传输的一种特殊情况，变得更加简单。
[0021]为了实现双波长调制的发射端可使用以下两种形式:
[0022]方案一:
[0023]如图4(a)所示，光载波产生单元包括2个单模激光器、耦合器，2个单模激光器的输出端与耦合器的输入端相连，2个单模激光器输出的不同中心频率的激光。这里的单模激光器采用的是可调单模带隔离激光器。
[0024]两个可调单模带隔离激光器作为光源，输出激光频率相差约100GHz，输出激光线宽较窄；
[0025]两个可调单模带隔离激光器输出的激光经3dB耦合器耦合；
[0026]3dB耦合器输出的激光与光IQ调制器相连，光IQ调制器的射频信号为阵列波导光栅AWG输出的OFDM射频信号；
[0027]从光IQ调制器输出的调制后的信号进入单模/多模光纤SMF/MMF进行传输；
[0028]单模/多模光纤的另一端与光电检测器相连，进行直接检测；
[0029]光电检测器输出端与数字信号处理器相连，完成信号的解调、判决等传输功能。
[0030]方案二:
[0031]如图4(b)所示，光载波产生单元为双频激光器。
[0032]目前，双频激光器已在毫米波和光波干涉测量等技术领域被广泛使用。常用的双频激光器是基于纵向塞曼效应的He-Ne激光器，其频差小于3MHz，称其为小频差，双折射双频激光器频差大于40MHz，称其为大频差。与He-Ne激光器相比，Nd: YAG激光器的增益带宽一般为150GHz?180GHz，现已成为研究热点，并且各国科研工作者已相继提出多种双频Nd: YAG激光器研究方案。另外，现有的分布反馈式双纵模双频半导体激光器可获得几十GHz到上百GHz的超大频差，并且频差可调谐，这使得双频激光器应用于光纤通信成为可會K。
[0033]用超大频差双频激光器作为光源，双频激光器输出两束频率间隔数10GHz的激光作为光载波，输出的两束激光线宽较窄；
[0034]双频激光器与光IQ调制器相连，光IQ调制器的射频信号为AWG输出的OFDM信号;
[0035]从光IQ调制器输出的调制后的信号进入单模/多模光纤进行传输；
[0036]单模/多模光纤的另一端与光电检测器相连，进行直接检测；
[0037]光电检测器输出端与数字信号处理器相连，完成信号的解调、判决等传输功能。
【主权项】
1.适用于DDO-OFDM的发射端，包括正交频分复用OFDM信号产生单元、光调制器、光载波产生单元，所述OFDM信号产生单元的输出端与光调制器的调制信号输入端相连，光载波产生单元的输出端与光调制器的载波信号输入端相连，光调制器的已调信号输出端与光纤相连； 其特征在于，所述光载波产生单元输出的光载波为两束不同中心频率激光。2.如权利要求1所述适用于DDO-OFDM的发射端，其特征在于，所述光载波产生单元为双频激光器。3.如权利要求1所述适用于DDO-OFDM的发射端，其特征在于，所述光载波产生单元包括2个单模激光器、耦合器，2个单模激光器的输出端与耦合器的输入端相连，2个单模激光器输出的不同中心频率的激光。4.如权利要求3所述适用于DDO-OFDM的发射端，其特征在于，所述单模激光器为可调单模带隔离激光器。5.适用于DDO-OFDM的双发同收传输系统，包括发送端、接收端、光纤，发送端通过光纤与接收端相连； 所述发送端包括正交频分复用OFDM信号产生单元、光调制器、光载波产生单元，所述OFDM信号产生单元的输出端与光调制器的调制信号输入端相连，光载波产生单元的输出端与光调制器的载波信号输入端相连，光调制器的已调信号输出端与光纤相连； 接收端包括光电探测器、数字信号处理器，光电探测器的输入端与光纤相连，光电探测器的输出端与数字信号处理器的输出端相连，光电探测器对接收到的光信号进行直接探测； 其特征在于，所述光载波产生单元输出的光载波为两束不同中心频率激光； 所述接收端的光电探测器同时接收两路不同中心频率的光信号输出两路不同频率的电信号，数字信号处理器通过叠加光电探测器输出的两路信号实现功率衰落互补。6.如权利要求5所述适用于DDO-OFDM的双发同收传输系统，其特征在于，所述光载波产生单元为双频激光器。7.如权利要求5所述适用于DDO-OFDM的双发同收传输系统，其特征在于，所述光载波产生单元包括2个单模激光器、親合器，2个单模激光器的输出端与親合器的输入端相连，2个单模激光器输出的不同中心频率的激光。8.如权利要求7所述适用于DDO-OFDM的双发同收传输系统，其特征在于，所述单模激光器为可调单模带隔离激光器。
【专利摘要】本发明提供一种接收端能够获得较小衰落的适用于DDO-OFDM的双发同收传输系统及其发射端。本发明发送端光载波产生单元输出的光载波为两束不同中心频率激光，接收端的光电探测器同时接收两路不同中心频率的光信号输出两路不同频率的电信号，数字信号处理器通过叠加光电探测器输出的两路信号实现功率衰落互补。本发明在发送端用双波长调制相同的OFDM信号，随后在同一根光纤中进行传输，接收端用光电探测器进行光电转换。由于信号功率的衰落与光载波波长相关，因此，接收到的不同中心波长调制信号在不同频率点处出现功率衰落，使得叠加后各自的衰落位置实现互补，从而提升系统的总体传输性能，有效对抗色散引起的频率选择性衰落。
【IPC分类】H04B10/516, H04B10/40, H04L27/26
【公开号】CN105049124
【申请号】CN201510456963
【发明人】易兴文, 张静, 赵迪夫, 杨合明, 邱昆
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月30日