基于滤波器多载波调制的副载波复用光网络上行传输系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于滤波器多载波调制的副载波复用光网络上行传输系统，包括依次相连的接入控制模块、基于滤波器多载波调制模块、副载波调制模块、复用模块、馈线式光纤、光放大器、解复用模块、光电探测器、副载波解调模块、上行数据接收模块。本发明专利技术对接入控制模块产生的数据利用基于滤波器多载波调制方法进行调制，并利用光载波的射频副载波调制将调制后的用户数据调制到不同的光副载波上进行传输，对来自不同单元的数据复用到上行的光纤信道上。本发明专利技术利用基于滤波器多载波调制技术结合副载波复用技术使上行链路的频谱资源得到高效的利用，同时对抗上行用户间的符号间干扰和子载波间干扰有很好的性能，从而可支持更高传输速率和频谱效率。

【技术实现步骤摘要】
基于滤波器多载波调制的副载波复用光网络上行传输系统
本专利技术属于光通信
，具体地，涉及一种基于滤波器(组)多载波调制技术的副载波复用光网络上行传输系统。
技术介绍
随着国务院“宽带中国”战略的部署与实施，宽带首次成为国家的战略性公共基础设施。目前，宽带互联网的发展日新月异，伴随“三网融合”战略的深入，运营商的宽带网络将面临从低带宽需求、非实时、固定的业务接入向超高带宽需求、实时多业务平台服务体系的演进。作为网络传输的管道，为了应对目前上行接入带宽的迅速增长趋势，光网络面临着前所未有的压力，有效地利用有限的带宽资源，提升频谱效率，降低带宽成本是光网络未来主要的发展趋势。为了满足人们日益增长的上行带宽需求，以波分复用(WavelengthDivisionMultiplexing，WDM)技术为基础的光接入技术可以有效地解决目前的带宽“瓶颈”问题。而且，以WDM技术为基础的无源光网络(PassiveOpticalNetwork，PON)中，通过波分复用技术在光频域上已很大程度提升了光网络的接入能力，而对波分复用的波长间隔的合理利用仍然可以进一步提升网络的频谱利用效率。副载波调制技术(Sub-carrierModulation，SCM)利用光载波的射频副载波调制将用户数据调制到不同的光副载波上进行传输，被利用于对波长间隔内的频谱资源实现进一步的划分与复用，以开发光纤的传输容量，提升光网络的接入能力。因此，为了对副载波调制技术进行进一步开发利用以满足目前网络发展需求，目前的光网络亟需一种支持高传输速率、高频谱效率、灵活可配置的副载波复用光网络上行传输系统。多载波调制技术因其对抗光纤色度色散的性能好、支持更高的传输速率等优点被行业内看作下一代光网络很有潜力的调制和复用技术，其中正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiple，OFDM)技术作为很有前景的技术，在光通信系统中的研究在近几年逐步展开，并引起人们的注意。然而，以OFDM为代表的传统的多载波调制技术在面向应用仍有需要改进的地方，其中由于多载波信号频域函数sinc旁瓣很高，提升了多载波信号带外的进行发射的功率水平，导致多载波信号在光网络系统中传输时需要添加频域的保护间隔以克服带外功率泄漏带来的用户间干扰的问题，因此导致了频谱效率的下降。由于传统的多载波技术的旁瓣抑制比很低，因此它对符号间干扰(ISI)和子载波间干扰(ICI)较为敏感，加大了系统接收的复杂度与成本。而且，由于以OFDM为代表的传统的多载波调制技术需要利用循环前缀(CP)来对抗ISI，因此导致了符号传输有效速率的下降。如果OFDM等多载波技术的带外功率泄漏能够得到很好的抑制，那么来自各个用户的信号带便可以实现更密集的复用，频谱效率得以提升，光网络也支持更多上行用户的接入。基于滤波器(组)的多载波调制技术利用发射端预先设计的滤波器(组)对以OFDM为代表的传统的多载波信号按子载波或者信号带或资源块等进行滤波处理，可以将OFDM低于20dB的旁瓣抑制比提升至超过40dB。基于滤波器(组)的多载波调制技术在保留传统的多载波技术对抗光纤色度色散的性能好、支持更高的传输速率、易于进行接收端估计与均衡的基础上，不仅对ISI和ICI有很好的性能，而且，由于基于滤波器(组)的多载波调制技术去除了添加CP或ZP带来符号传输有效速率低的问题，且利用滤波器组降低了信号的带外功率泄漏，因此相比OFDM，它可以实现更高的频谱效率和传输速率。因此，利用基于滤波器(组)的多载波调制技术适宜用于提升副载波复用光网络上行传输系统的频谱效率和数据速率，以提升光网络的接入能力。经文献检索发现，来自台湾交通大学的C.W.Chow等人于2010年在SelectedAreasinCommunications期刊上发表论文“StudiesofOFDMSignalforBroadbandOpticalAccessNetworks(OFDM在宽带光接入网中的研究)”。该文献中，作者展示了利用十个副载波调制来自各自用户的OFDM调制数据的光网络上行传输系统，最终实现十个副载波的解调与信号恢复。然而，该系统中，对每个占用带宽为2.5GHz的OFDM信号保留了0.5GHz的频域保护间隔，浪费了20％的频谱资源，而且从最终的误码率性能可以观察出十个副载波之间依然因为OFDM的带外功率泄漏产生了用户间的干扰等问题。又经文献检索发现，来自佐治亚理工大学的Yu-TingHsueh等人于2013年在PhotonicsTechnologyLetters期刊上发表论文“ANovelLightwaveCentralizedBidirectionalHybridAccessNetwork:SeamlessIntegrationofRoFWithWDM-OFDM-PON(一种新型的RoF与WDM-OFDM-PON无缝融合的光源集中制接入网)”。该文献中，作者利用17GHz的射频本振源实现了11.52-Mb/sOFDM上行信号和17.28-Mb/sWiMax下行信号的混合传输。明显地，该文虽然实现了上行下行异构网络信号的传输，但是频谱效率浪费现象严重，并没有很好地利用副载波调制的优点。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中副载波复用光网络上行传输系统存在的缺点和不足，提供一种基于滤波器多载波调制的副载波复用光网络上行传输系统。本专利技术中每个用户利用基于滤波器多载波调制进行滤波化的多载波调制然后进行光副载波复用进行上行传输，不仅结构简单，而且具有频谱效率和传输速率高、灵活可配置等优点。根据本专利技术提供的一种基于滤波器多载波调制的副载波复用光网络上行传输系统，包括依次相连的：多个第一模块组、一复用模块、一馈线式光纤、一光放大器、一解复用模块、多个第二模块组；第一模块组与第二模块组一一对应；第一模块组包括依次连接的接入控制模块、基于滤波器的多载波调制模块、副载波调制模块，副载波调制模块连接至复用模块；第二模块组包括依次连接的光电探测器、副载波解调模块、上行数据接收模块；光电探测器连接至解复用模块；所述接入控制模块，用于控制用户数据的产生与时序管理；所述基于滤波器的多载波调制模块，用于对接入控制模块产生的用户数据利用基于滤波器的多载波调制技术进行调制；所述副载波调制模块，用于利用光载波的射频副载波调制将调制后的用户数据调制到不同的光副载波上进行传输；所述复用模块，用于对来自不同第一模块组中副载波调制模块的用户数据复用到一根光纤信道上；所述馈线式光纤，用于作为光纤信道对用户数据进行传输；所述光放大器，用于对经过馈线式光纤衰减后的用户数据进行光放大；所述解复用模块，用于将接收自光放大器的光信号解复用送入对应第二模块组的光电探测器；所述光电探测器，用于将光信号解调为电信号；所述副载波解调模块，用于对电信号进行解调恢复，得到上行数据；所述上行数据接收模块，用于对解调恢复的上行数据进行数字信号处理。优选地，所述基于滤波器的多载波调制技术，包括：滤波器组多载波调制技术FBMC、通用滤波化多载波调制技术UFMC或者广义频分复用技术GFDM；其中滤波器采用FIR滤波器、升余弦滤波器或者贝塞尔滤波器，且滤波器包括通带宽度、截止频率在内的参数能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于滤波器多载波调制的副载波复用光网络上行传输系统，其特征在于，包括依次相连的：多个第一模块组、一复用模块、一馈线式光纤、一光放大器、一解复用模块、多个第二模块组；第一模块组与第二模块组一一对应；第一模块组包括依次连接的接入控制模块、基于滤波器的多载波调制模块、副载波调制模块，副载波调制模块连接至复用模块；第二模块组包括依次连接的光电探测器、副载波解调模块、上行数据接收模块；光电探测器连接至解复用模块；所述接入控制模块，用于控制用户数据的产生与时序管理；所述基于滤波器的多载波调制模块，用于对接入控制模块产生的用户数据利用基于滤波器的多载波调制技术进行调制；所述副载波调制模块，用于利用光载波的射频副载波调制将调制后的用户数据调制到不同的光副载波上进行传输；所述复用模块，用于对来自不同第一模块组中副载波调制模块的用户数据复用到一根光纤信道上；所述馈线式光纤，用于作为光纤信道对用户数据进行传输；所述光放大器，用于对经过馈线式光纤衰减后的用户数据进行光放大；所述解复用模块，用于将从接收自光放大器接的光信号解复用送入对应第二模块组的光电探测器；所述光电探测器，用于将光信号解调为电信号；所述副载波解调模块，用于对电信号进行解调恢复，得到上行数据；所述上行数据接收模块，用于对解调恢复的上行数据进行数字信号处理。...

【技术特征摘要】
1.一种基于滤波器多载波调制的副载波复用光网络上行传输系统，其特征在于，包括依次相连的：多个第一模块组、一复用模块、一馈线式光纤、一光放大器、一解复用模块、多个第二模块组；第一模块组与第二模块组一一对应；第一模块组包括依次连接的接入控制模块、基于滤波器的多载波调制模块、副载波调制模块，副载波调制模块连接至复用模块；第二模块组包括依次连接的光电探测器、副载波解调模块、上行数据接收模块；光电探测器连接至解复用模块；所述接入控制模块，用于控制用户数据的产生与时序管理；所述基于滤波器的多载波调制模块，用于对接入控制模块产生的用户数据利用基于滤波器的多载波调制技术进行调制；所述副载波调制模块，用于利用光载波的射频副载波调制将调制后的用户数据调制到不同的光副载波上进行传输；所述复用模块，用于对来自不同第一模块组中副载波调制模块的用户数据复用到一根光纤信道上；所述馈线式光纤，用于作为光纤信道对用户数据进行传输；所述光放大器，用于对经过馈线式光纤衰减后的用户数据进行光放大；所述解复用模块，用于将接收自光放大器的光信号解复用送入对应第二模块组的光电探测器；所述光电探测器，用于将光信号解调为电信号；所述副载波解调模块，用于对电信号进行解调恢复，得到上行数据；所述上行数据接收模块，用于对解调恢复的上行数据进行数字信号处理。2.根据权利要求1所述的基于滤波器多载波调制的副载波复用光网...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹿，肖石林，毕美华，刘凌，陈欣飞，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31