基于2DcodedPAM4调制方式的无源光网络系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于2D coded PAM4调制方式的无源光网络系统，包括：光线路终端、馈线式光纤、光分路器、分布式光纤以及若干光网络单元，所述光线路终端包括2D coded PAM4数据信号发射模块、掺铒光纤放大器以及光滤波器，其中：数据信号发射模块对初始数据序列采用的调制方式为2D coded PAM4。本发明专利技术中的系统采用2D coded PAM4调制方式，该调制方式通过增大星座点之间的欧式距离，从而降低误码率。基于2D coded PAM4的无源光网络系统在一定程度上提升系统功率预算。

【技术实现步骤摘要】
基于2DcodedPAM4调制方式的无源光网络系统
本专利技术涉及光通信
，具体地，涉及基于2DcodedPAM4调制方式的无源光网络系统。
技术介绍
近年来，随着用户带宽需求的不断增长，光接入网的容量危机迫在眉睫。下一代PON系统越来越关注更高的容量，因为带宽需求已经远远超过了现有的GPON和EPON系统可以提供的容量。为了解决这一问题，ITU-FSAN和IEEE最近一直在调研高速无源光网络系统中单波长传输超过10Gbps的问题。目前，一些具有较高的频谱效率的先进的调制格式已经吸引了大家广泛的注意，这些调制格式包括：opticalduobinary,electricalduobinary和PAM4。研究表明，利用这些调制格式可以克服低带宽光器件带来的带宽限制。Duobinary调制逐渐引起了大家的关注,这种调制信号光谱宽度非常窄，只有NRZ信号带宽的一半，对色散有较高的容忍度。这一特性使得它更适用于高速调制和传输系统。此外，duobinary信号可以对光强度直接检测，不需要像DPSK那样相干解码，因此成本极大降低。Y.Lim等人于2004年在发表在OpticalFiberTechnology的文章“Evaluationoftransmissionperformanceincost-effectiveopticalduobinarytransmissionutilizingmodulator’sbandwidthorlow-passfilterimplementedbyasinglecapacitor”中成功实现了opticalduobinary。相比传统的duobinary调制方案，作者的方案可以达到相似的自相位调制(SPM)容忍度。通常electricalduobinary信号通过低通滤波器或者通过对预编数据序列延迟相加滤波后得到。相关研究表明，低通滤波器的带宽只需要达到信号带宽的0.25即可有效实现NRZ到duobinary的转换。ZhengxuanLi于2015年发表在OpticsExpress中题为“28Gb/sduobinarysignaltransmissionover40kmbasedon10GHzDMLandPINfor100Gb/sPON”利用10GHzDML和PIN成功实现了28Gbpselectricalduobinary信号的传输。PAM4相比opticalduobinary、electricalduobinary两种调制方式仅仅通过增加幅度电平数来增加频谱效率，实现方式已经逐渐成熟。PAM4有极大的潜力支持高速率传输同时提高成本效率，是NG-PON2中有力的备选调制方式。因此本专利技术专注于PAM4基础上的研究。最近，ZhengxuanLi发表在2016年OpticsExpress中题目为“100-Gb/sTWDM-PONbasedon10Gopticaldevices”的对比了热门的三种调制方式：NRZ、duobinary、PAM4。文章指出PAM4格式相对低阶的调制格式，(例如OOK和duobinary)其灵敏度比较低。25GbpsPAM4相比相同比特率的PAM4功率预算小10dB，于是如何保持较高频谱效率且提升功率预算成为亟待解决的问题。一个提升功率预算的备选方案是多维编码调制。J.Renaudier发表在2016年OpticalFiberCommunicationConferenceandExhibition中题为“Multi-DimensionCodedPAM4Signalingfor100Gb/sShort-ReachTransceivers”成功实现了基于100Gbps收发机多维codedPAM4的短距离传输的。通过这个方案，接收机端的输入功率可以减少0.8dB。因此，功率预算的提升使得多维codedPAM4调制在短距离传输中极具吸引力。
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2DcodedPAM4调制方式的无源光网络系统。根据本专利技术提供的基于2DcodedPAM4调制方式的无源光网络系统，包括：光线路终端、馈线式光纤、分路器、分布式光纤以及若干光网络单元；所述光线路终端通过馈线光纤连接至光分路器，由光分路器进行功率分路后通过分布式光纤连接至各光网络单元。数据信号发射模块对初始数据序列采用的调制方式为2DcodedPAM4。优选地，所述光线路终端包括2DcodedPAM4数据信号发射模块、掺铒光纤放大器以及光滤波器，其中：所述2DcodedPAM4数据信号发射模块由数据信号发生器和光调制器组成，用于产生待发送电信号，并进入光调制器转换为光信号；所述掺铒光纤放大器用于对光调制器输出光信号进行功率放大；所述光滤波器用于频域均衡，即进行啁啾管理，具体地所述光滤波器相当于陷波滤波器和频率均衡器，用于减轻频率啁啾造成的色散影响。优选地，馈线式光纤和分布式光纤总长度能够达到40Km。优选地，所述光网络单元包括：光电探测器和采样数据信号处理单元，其中：所述光电探测器，用于接收光信号，并将接收到的光信号转换为电信号；所述采样数据信号处理单元，用于将采样得到的数据信号恢复为发送信息并传输至用户端。优选地，所述2DcodedPAM4数据信号发射模块中的数据信号发生器特征如下：通过二维PAM4星座的组合得到二维星座情况下的16个星座点，通过映射将每3bits映射为16个星座中间隔距离大的8个星座之一，使得每个星座符号由两个连续的PAM4符号组成，即2DcodedPAM4相当于未编码的PAM4。优选地，所述2DcodedPAM4数据信号发射模块中的光调制器采用：直调激光器，或者外调制激光器；所述直调激光器包括采用：分布式反馈激光器DFB、垂直腔面发射激光器VSCEL、分布式布拉格反射激光器DBR中的任一种。优选地，光线路终端中的光滤波器采用：延迟干涉仪。优选地，所述光电探测器采用：光电二极管，或者雪崩二极管APD。优选地，光网络单元中的采样数据信号处理单元能够判决每个2DcodedPAM4的星座点；假设2DPAM4中每个星座点的判决域面积为1，2DcodedPAM4的判决域面积则变为2；2DcodedPAM4能够通过所述判决域来判决，所述门限是指每个2DcodedPAM4星座点所在的判决域为2的菱形。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术有效的实现了2DcodedPAM4数据信号在无源光网络中的传输，相比传统PAM4调制方式的实验系统，本专利技术实现方式简单，相同接收功率下可以实现更低的误码率；相比基于PAM4调制的无源光网络系统，传送相同数据信号，本专利技术可以获得更高的功率预算。具体地，通过在无源光网络系统中对比发现，2DcodedPAM4相比PAM4表现出更好的性能；在光BtB传输时，其相比传统PAM4可以获得1.1dB的功率提升，在标准单模光纤20Km传输时，其相比传统PAM4可以获得1.4dB的功率提升。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术所提供的基于2DcodedPAM4调制方式的的结构框图；图2(a)为2DPAM4的星座图；图2(b)为2DcodedPAM4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于2DcodedPAM4调制方式的无源光网络系统，其特征在于，包括：光线路终端、馈线式光纤、分路器、分布式光纤以及若干光网络单元；所述光线路终端通过馈线光纤连接至光分路器，由光分路器进行功率分路后通过分布式光纤连接至各光网络单元。数据信号发射模块对初始数据序列采用的调制方式为2D coded PAM4。

【技术特征摘要】
1.一种基于2DcodedPAM4调制方式的无源光网络系统，其特征在于，包括：光线路终端、馈线式光纤、分路器、分布式光纤以及若干光网络单元；所述光线路终端通过馈线光纤连接至光分路器，由光分路器进行功率分路后通过分布式光纤连接至各光网络单元。数据信号发射模块对初始数据序列采用的调制方式为2DcodedPAM4。2.根据权利要求1所述的基于2DcodedPAM4调制方式的无源光网络系统，其特征在于，所述光线路终端包括2DcodedPAM4数据信号发射模块、掺铒光纤放大器以及光滤波器，其中：所述2DcodedPAM4数据信号发射模块由数据信号发生器和光调制器组成，用于产生待发送电信号，并进入光调制器转换为光信号；所述掺铒光纤放大器用于对光调制器输出光信号进行功率放大；所述光滤波器用于频域均衡，即进行啁啾管理，具体地所述光滤波器相当于陷波滤波器和频率均衡器，用于减轻频率啁啾造成的色散影响。3.根据权利要求1所述的基于2DcodedPAM4调制方式的无源光网络系统，其特征在于，馈线式光纤和分布式光纤总长度能够达到40Km。4.根据权利要求1所述的基于2DcodedPAM4调制方式的无源光网络系统，其特征在于，所述光网络单元包括：光电探测器和采样数据信号处理单元，其中：所述光电探测器，用于接收光信号，并将接收到的光信号转换为电信号；所述采样数据信号处理单元，用于将采样得到的数据信号恢复为发送信息并传输至用户端。5.根据权利要求2所述的基于2DcodedPAM4调制方式...

【专利技术属性】
技术研发人员：付妍，张阔，毕美华，冯达，缪馨，何浩，胡卫生，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31