基于副载波调制的OQAM‑OFDM波长堆叠PON下行传输系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于副载波调制的OQAM‑OFDM波长堆叠PON下行传输系统。本发明专利技术基于副载波调制，用DSB‑SC模块产生副载波调制所需的光副载波，即单个激光器为两个下行射频OQAM‑OFDM信号提供光载波，提高资源利用率，降低接入网系统成本；并综合利用OQAM‑OFDM调制信号高旁瓣抑制比、高频谱效率及对ICI和ISI干扰具有松弛性等优点，以实现低载波间隔的下行信号传输，增加带宽利用率、提高用户的接入数。该系统经灵活部署后也可实现用直接检测光电探测器完成OQAM‑OFDM信号的远程外差相干检测。

【技术实现步骤摘要】
基于副载波调制的OQAM-OFDM波长堆叠PON下行传输系统
本专利技术涉及光通信
，具体地，涉及一种基于副载波调制的OQAM-OFDM波长堆叠PON下行传输系统。
技术介绍
近年来，Internet流量和带宽需求呈指数级增长，据思科最近发布的报告，在2015年“最后一公里”流量将超过长距离传输流量，带宽瓶颈大幅度转移至“最后一公里”。无源光网络PON因其高容量和低成本成为最有前景接入网技术之一。而现有的EPON/GPON技术均难以满足带宽不断增长的需求，且现有商业PON结构因简单及低成本的考虑常采用OOK调制和检测。为了提升数据传输率、带宽容量，业界为NG-PON2提出了多种体系结构及调制方式。数字信号处理DSP近来被用在核心网中使得系统性能大幅度提升，故业界正研究将其用于PON。DSP的显著优点是能根据链路状况来改变链路功率预算，从而更好的利用网络资源、支持更多的用户。而正交频分复用无源光网络OFDM-PON是基于DSP的弹性PON典型结构。OFDM-PON最早是在2007年的欧洲光通信会议ECOC上，由美国普林斯顿NEC实验室的DayouQian等人提出。其具有系统频谱利用率高、服务透明、灵活带宽、基于成熟DSP技术的实现成本效益高、降低高速PON系统对光器件的要求和限制等优点被业界认为是下一代接入网最有竞争力的技术之一。然而，因传统OFDM信号具有时域和频域内的双重正交性，对传输系统的线性度要求较高；且信号频谱具有较高的旁瓣起伏，在一定程度上决定了其具有较低的抗噪声能力，从而影响信号在光纤信道中的传输特性。而基于交错正交幅度调制的正交频分复用(Offset-QAMOrthogonalFrequencyDivisionMultiple)OQAM-OFDM信号具有较高的旁瓣抑制比，抗噪声能力及频谱效率高大大提升，已作为增强调制技术，提交至美国电讯工业化协会(TelecommunicationsIndustryAssociation,TIA)、IEEE802.22WRAN以及3GPPTR25.814。此外，为了进一步提高带宽利用率及下行系统的传输速率，副载波调制(SCMSubcarriermodulation)得到了广泛的关注。其中，双边带抑制载波调制(DSB-SCDoubleSideband-SuppressedCarrier)是副载波产生方式之一，即使得单个激光器产生两路副载波，提高资源利用率进而降低系统成本。经对现有文献检索发现，2008年美国NEC实验室的JianjunYu,DayouQian等人在IEEEPHOTONICSTECHNOLOGYLETTERS上发表了"CentralizedLightwaveWDM-PONEmploying16-QAMIntensityModulatedOFDMDownstreamandOOKModulatedUpstreamSignals"(采用下行16QAMOFDM调制和上行OOK调制的集中式光波WDM-PON系统)。该文章中提出了一种OFDM-WDM-PON结构。下行传输信号采用OFDM调制，首先OFDM基带信号与RF射频源相乘后从基带搬至高射频域，再与光源一同注入马赫曾德尔调制器将OFDM信号搬至光域实现DSB信号。然而，这种载波产生方式需要高频的射频时钟源才能实现，增加了系统成本。另外，OFDM的低旁瓣抑制比会使得下行载波间隔的增大，且该系统结构的远端节点采用光阵列波导光栅来实现上/下行数据的合/分路，会改变已铺设网络系统中的光分布式网络的结构。又经检索发现DayouQian,NedaCvijetic等人2009年在OpticalFiberCommunicationConferenceandNationalFiberOpticEngineersConferenceOFC/NFOEC会议上发表了题为“40-Gb/sMIMO-OFDM-PONUsingPolarizationMultiplexingandDirect-Detection”(采用偏振复用和直接检测的40-Gb/sMIMO-OFDM-PON)。该文献中，作者提出了基于偏振复用技术与多输入多输出(MIMO)均衡算法的OFDM-PON系统，以此来提高下行系统的传输速率。该文章在光线路终端对连续波通过抑制载波的调制方式产生两个光副载波信号，从而实现副载波复用。经OFDM调制的两路光载波分别通过偏振合波器合路，产生偏振复用下行OFDM信号。下行OFDM信号在光网络单元经过偏振分束器分成两路分别送入两个光电检测器。但该系统采用的副载波产生方法需要高频的射频时钟源才能实现，增加了系统成本；且基于单波长OFDM-PON直接检测，OFDM信号的高旁瓣及系统保护边带预留会导致频谱利用率降低；另外采用基于直接检测的偏振复用技术，需要对传统的偏振解复用方法及相应的相干解调技术进行改进，增加了ONU解调模块的复杂度和成本。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于副载波调制的OQAM-OFDM波长堆叠PON(无源光网络)下行传输系统。该系统综合利用副载波复用和OQAM-OFDM调制技术，其中，采用抑制载波的双边带调制DSB-SC模块产生副载波复用所需的副载波。具体地，此DSB-SC模块采用低频射频时钟源使单个激光器产生两路光副载波，分别用来承载使用OQAM-OFDM调制方式的不同数据，实现副载波复用，提高了资源利用率，降低接入网系统成本，且充分利用OQAM-OFDM信号高旁瓣抑制比、高频谱效率及对ICI和ISI干扰具有松弛性等优点，可实现低载波间隔的下行信号传输，增加带宽利用率、提高用户的接入数。光网络单元的下行信号检测模块可采用直接检测或者相干检测，且通过光线路终端器件部署的简单调整该系统也可实现用直接检测光电探测器完成OQAM-OFDM信号的远程外差相干检测。另外，远端节点采用光分路/合路器，与现有的TDM-PON系统兼容，易于实现和升级改造。根据本专利技术提供的一种基于副载波调制的OQAM-OFDM波长堆叠PON下行传输系统，包括：光线路终端、馈入式光纤、远端节点、分布式光纤网络、光网络单元；其中，光线路终端与馈入式光纤的一端相连并输出下行信号，馈入式光纤的另一端连接至远端节点，远端节点通过分布式光纤网络中的不同分布式光纤分别将下行信号输入各个光网络单元。优选地，所述光线路终端包括：下行L波段激光器阵列、抑制载波的双边带调制DSB-SC模块、第一射频OQAM-OFDM信号产生模块、第二射频OQAM-OFDM信号产生模块、第一马赫曾德尔调制器、第三马赫曾德尔调制器耦合器、耦合器、上行C波段激光器阵列、上行信号接收阵列、第一光环行器以及第一粗波分复用器；下行L波段激光器阵列中的每个DFB激光器分别连接一个双边带调制DSB-SC模块；双边带调制DSB-SC模块的输出端产生两路光副载波，其中一路光副载波与第一射频OQAM-OFDM信号产生模块产生的第一射频OQAM-OFDM信号一同注入第一马赫曾德尔调制器进行调制，其中另一路光副载波与第二射频OQAM-OFDM信号产生模块产生的第二射频OQAM-OFDM信号一同注入第三马赫曾德尔调制器进行调制，即所述两路光副载波分别作为不同下行OQAM-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于副载波调制的OQAM‑OFDM波长堆叠PON下行传输系统，其特征在于，包括：光线路终端、馈入式光纤、远端节点、分布式光纤网络、光网络单元；其中，光线路终端与馈入式光纤的一端相连并输出下行信号，馈入式光纤的另一端连接至远端节点，远端节点通过分布式光纤网络中的不同分布式光纤分别将下行信号输入各个光网络单元。

【技术特征摘要】
1.一种基于副载波调制的OQAM-OFDM波长堆叠PON下行传输系统，其特征在于，包括：光线路终端、馈入式光纤、远端节点、分布式光纤网络、光网络单元；其中，光线路终端与馈入式光纤的一端相连并输出下行信号，馈入式光纤的另一端连接至远端节点，远端节点通过分布式光纤网络中的不同分布式光纤分别将下行信号输入各个光网络单元；所述光线路终端包括：下行L波段激光器阵列、抑制载波的双边带调制DSB-SC模块、第一射频OQAM-OFDM信号产生模块、第二射频OQAM-OFDM信号产生模块、第一马赫曾德尔调制器、第三马赫曾德尔调制器、耦合器、上行C波段激光器阵列、上行信号接收阵列、第一光环行器以及第一粗波分复用器；下行L波段激光器阵列中的每个DFB激光器分别连接一个双边带调制DSB-SC模块；双边带调制DSB-SC模块的输出端产生两路光副载波，其中一路光副载波与第一射频OQAM-OFDM信号产生模块产生的第一射频OQAM-OFDM信号一同注入第一马赫曾德尔调制器进行调制，其中另一路光副载波与第二射频OQAM-OFDM信号产生模块产生的第二射频OQAM-OFDM信号一同注入第三马赫曾德尔调制器进行调制，即所述两路光副载波分别作为不同下行OQAM-OFDM信号的光载波；第一马赫曾德尔调制器和第三马赫曾德尔调制器输出下行OQAM-OFDM调制信号至耦合器，下行OQAM-OFDM调制信号通过耦合器输入第一粗波分复用器；第一粗波分复用器连接馈入式光纤进而实现不同中心波长的下行OQAM-OFDM调制信号的输出；上行C波段激光器阵列连接第一光环形器的第1端口，第一光环行器的第2端口连接第一粗波分复用器以实现上行种子光源的输出，第一光环行器的第3端口输出注入上行信号接收阵列以实现上行信号的接收。2.根据权利要求1所述的基于副载波调制的OQAM-OFDM波长堆叠PON下行传输系统，其特征在于，所述光线路终端包括：下行L波段激光器阵列、抑制载波的双边带调制DSB-SC模块、第一射频OQAM-OFDM信号产生模块、第一马赫曾德尔调制器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、耦合器、上行C波段激光器阵列、上行信号接收阵列、第一光环行器以及第一粗波分复用器；下行L波段激光器阵列中的每个DFB激光器分别连接一个双边带调制DSB-SC模块；双边带调制DSB-SC模块的输出端产生两路光副载波，其中一路光副载波通过第一偏振控制器与第一射频OQAM-OFDM信号产生模块产生的第一射频OQAM-OFDM信号一同注入第一马赫曾德尔调制器进行调制，用作下行OQAM-OFDM调制信号的下行光载波；其中另一路光副载波注入第二偏振控制器以接受偏振状态的调整，使所述另一路光副载波的偏振态与下行OQAM-OFDM调制信号的下行光载波保持一致，用作下行OQAM-OFDM调制信号外差检测的本振光源；第二偏振控制器的输出端和第一马赫曾德尔调制器的输出端通过耦合器连接第一粗波分复用器的一端，第一粗波分复用器的另一端连接馈入式光纤进而实现下行OQAM-OFDM调制信号和下行本振光的输出；上行C波段激光器阵列连接第一光环形器的第1端口，第一光环行器的第2端口连接第一粗波分复用器以实现...

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