一种基于离散多载波调制技术的矢量模式复用系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于离散多载波调制技术的矢量模式复用系统，本发明专利技术通过在信号发射端采用离散多载波调制技术调制信号，并结合离散傅里叶变换技术和预均衡信号补偿算法，将调制完成的电信号直接加载到光载波上，在矢量模式复用传输模块，通过将两路光载波信号转换为矢量模式，在少模光纤中稳定复用传输，最终利用接收端信号解调过程完成信号的传输，与现有的矢量模式复用传输系统相比，本发明专利技术在优化了系统传输性能的同时显著提升了系统传输信号的速率与容量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于离散多载波调制技术的矢量模式复用系统
：本专利技术涉及高速光通信领域，尤其涉及一种基于离散多载波调制技术的矢量模式复用系统。
技术介绍
：光的偏振特性是光束的基本属性之一，探究光的偏振特性对于研究光的根本属性以及扩展应用有着非常重要的意义。矢量模式光束就是在光传输方向的横截面上偏振态随空间方位的变化而不断非均匀变化的光束。相比于普通高斯光束，其主要特点是偏振态的空间结构是呈非均匀分布的，其径向偏振态和角向偏振态可用于光通信系统中以拓宽系统传输容量。同时矢量模式是光纤中的本征模式，因此选用矢量模式作为信号传输的媒介能具有良好的稳定性。离散多载波调制技术是由正交频分复用调制衍生而来的方案，其信号被认为是一种特殊类型的正交频分复用信号，其虚部等于零。由于其对色散和偏振模色散的耐受性高，离散多载波调制技术被认为是最有效的技术。然而，由于多个正交子载波结构固有的缺陷，较高的峰均功率比问题使得离散多载波信号容易受到光纤非线性效应的影响，从而导致信号传输性能恶化。高速的服务器底板是现代网络互联系统的重要组成部分。这些底板被广泛应用于大型通信设备、高性能服务器、超级计算机和高端存储设备等设施。与传统的电气互连相比，低成本、大带宽的短距光互联系统是一种更加经济有效的解决方案。同时随着物联网、云中心网络服务等新兴应用的不断发展，作为服务器母平面和子平面之间的中介，提高底板的数据传输能力迫在眉睫。现有的矢量模式复用系统大多关注矢量模式本身的科学特性，如何提高短距光互联系统的信号传输速率和传输性能，是亟待解决的问题。
技术实现思路
：针对以上问题，本专利技术提供了一种基于离散多载波调制技术的矢量模式复用系统。本专利技术的一种基于离散多载波调制技术的矢量模式复用系统，通过在信号发射端采用离散多载波调制技术调制信号，并结合离散傅里叶变换技术和预均衡信号补偿算法，将调制完成的电信号加载到光载波信号上，通过矢量模式复用传输模块在少模光纤中稳定复用传输两路矢量模式光束，通过接收端信号解调完成传输过程。有效地优化了信号传输性能同时提高了信号传输速率。本专利技术的一种基于矢量模式复用的短距光互联系统包括光信号发射端，矢量模式复用传输模块，以及信号接收解调端。其中信号发射端具备数字模拟转换器，电放大器，直流偏置器，电吸收激光器和掺铒光纤放大器。所述数字模拟转换器将来自计算机产生的数字信号转换为模拟电信号。所述电放大器将来自数字模拟转换器发射的信号幅值放大。所述直流偏置器将电放大器设置到静态工作点。所述电吸收激光器作为光源，产生承载信号传输的基模高斯光束。所述掺铒光纤放大器用于将激光器发射出的光源进行功率放大。矢量模式复用传输模块具备保偏光耦合器，偏振合束器，准直透镜，Q玻片，基于少模光纤的偏振控制器，5-10米少模光纤，信号延迟线，偏振控制器以及偏振分束器。所述偏振控制器用于调整来自掺铒光纤放大器和偏振分束器前的基模高斯光束偏振态。所述保偏光耦合器用于将基模高斯光束分为两束。再由所述偏振合束器合束。所述信号延迟线为一段保偏光纤，插入保偏光耦合器后的其中一路光束中，作为信号延迟标记。所述Q玻片分别置于少模光纤两端，用于实现基模与矢量模式的复用与解调。所述准直透镜分别置于Q玻片两侧，用于将透过Q玻片前后的高斯光束和矢量光束准直。所述基于少模光纤的偏振控制器用于调整矢量模式在少模光纤中传输中的偏振态。所述少模光纤作为传输矢量光束的介质。信号接收解调端具备可调节光衰减器，光电二极管，示波器以及离线计算机。所述可调光衰减器用于衰减传输后信号光功率，防止因光功率过高而烧坏光电二极管。所述光电二极管用于完成光电信号转换过程。所述示波器用于信号采样。所述离线计算机用于数字信号处理，实现信号的解调与误码率计算。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的一种基于矢量模式复用的短距光互联系统将调制完成的光载波信号通过矢量模式复用传输在少模光纤中传输，系统的传输速率为单个信道速率乘以复用的信道模式数，传输速率得以大大提升。(2)本专利技术的一种基于矢量模式复用的短距光互联系统采用离散傅里叶变换技术和预均衡补偿算法，有效地优化了信号的传输性能。附图说明：图1为一种基于离散多载波调制技术的矢量模式复用系统示意图。图2为一种基于离散多载波调制技术的矢量模式复用系统具体结构示意图。201数字模拟转换器，202电放大器，203直流偏置器，204电吸收激光器，205掺铒光纤放大器，206偏振控制器，207保偏光耦合器，208信号延迟线，209偏振合束器，210准直透镜，211Q玻片，212基于少模光纤的偏振控制器，213少模光纤，214偏振分束器，215可调节光衰减器，216光电二极管，217示波器，218离线计算机。具体实施方式：为了便于理解本专利技术，下面结合附图及实施例，对本专利技术做进一步详细描述。在短距离光互联系统中，通过光的模式复用技术来扩展系统的数据传输容量是一种经济高效的方法，选用矢量模式作为模式复用技术的基础是因为矢量模式是光纤传输模式中的本征模式，在通信复用系统中具有独特的优势。在一个光通信系统中，若在单个波长下复用传输N个模式，则系统的信号传输速率会相应地提高N倍。因此，利用矢量模式复用技术来达到拓宽系统容量的目的是非常有意义的。在此基础上，为了进一步优化系统传输的速率与信号性能，本专利技术结合数字信号处理手段可达到高速低误码率的信号传输效果。离散多载波调制技术是由正交频分复用调制技术衍生而来的多载波方案，其信号被认为是一种特殊类型的正交频分复用信号，其虚部等于零。由于其对色散和偏振模色散的耐受性高，离散多载波技术被认为是最有效的技术之一。此外，为了降低离散多载波信号的峰均功率比，本专利技术利用离散傅里叶技术对正交子载波进行扩展，有效地降低了信号峰值形成的概率。采用数字参考的预均衡补偿算法对数模转换器、电放大器等关键设备造成的高频功率衰减进行补偿。最终在信号解调接收端通过误码率计算，可达到误码率低于3.8×10-3，即：硬判决前向纠错极限。如图1所示原理，本专利技术由光信号发射端，矢量模式复用传输模块，以及信号接收解调端组成。发射端首先利用软件MATLAB伪随机二进制序列离线生成离散多载波信号。在此基础上，额外添加714个离散傅里叶变换点，再插入5个已确定的离散多载波信号标记作为训练序列，依次应用基于迫零的预均衡算法与复共轭之后，通过2048个傅里叶逆变换点将信号从频域转换到时域，同时加入32个循环前缀点。将调制完成的光载波信号在矢量模式复用传输模块中传输，通过在接收端依次进行信号同步、基于自适应陷波滤波器的窄带干扰消除、移除循环序列、2048点傅里叶变换、714点逆傅里叶变换、基于迫零的后向均衡以及星座点信号解映射。完成信号传输过程。本专利技术的一种基于离散多载波调制技术的矢量模式复用系统具体结构如图2所示，信号发射端具备201数字模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于离散多载波调制技术的矢量模式复用系统，其特征在于：在信号发射端采用离散多载波调制技术调制信号，并结合离散傅里叶变换技术和预均衡信号补偿算法，将调制完成的光载波信号在矢量模式复用传输模块中传输，通过接收端信号解调完成传输过程，以优化信号传输性能同时提高系统的信号传输速率。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于离散多载波调制技术的矢量模式复用系统，其特征在于：在信号发射端采用离散多载波调制技术调制信号，并结合离散傅里叶变换技术和预均衡信号补偿算法，将调制完成的光载波信号在矢量模式复用传输模块中传输，通过接收端信号解调完成传输过程，以优化信号传输性能同时提高系统的信号传输速率。


2.根据权利要求1所述的信号发射端，其特征在于所发射的信号调制流程为：首先利用软件MATLAB伪随机二进制序列离线生成离散多载波信号，在此基础上，额外添加714个离散傅里叶变换点，再插入5个已确定的DMT信号标记作为训练序列，依次应用基于迫零的预均衡算法与复共轭之后，通过2048个傅里叶逆变换点将信号从频域转换到时域，最后加入32个循环前缀点。


3.根据权利要求1所述的信号发射端，其特征在于采用3-dB带宽为30GHz的电吸收激光器作为光源，输出基模...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凡，孙一丹，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44