采用正交幅度调制及正交频分多址的多用户光接入系统技术方案

本发明专利技术公开了一种采用正交幅度调制及正交频分多址的多用户光接入系统，该系统采用正交频分多址(OFDMA)技术下行传输50Gbit/s正交幅度调制(QAM)信号，其中256个承载数据的子载波被划分为四个子信道，四路16/32QAM

【技术实现步骤摘要】
采用正交幅度调制及正交频分多址的多用户光接入系统


[0001]本专利技术属于光通信领域，具体是光接入应用中采用正交幅度调制及正交频分多址实现高速光信号的多用户光接入系统。

技术介绍

[0002]近些年来，由于虚拟/增强现实(VR/AR)、人工智能、大数据和云计算等应用场景的出现，迫切需要更高容量的接入网络来满足人们对网络带宽的需求，高速率、大带宽和灵活接入的数据传输成为通信系统发展的目标方向，传统的无源光网络(PON)系统，例如使用时分复用(TDM)或波分复用(WDM)技术的以太网PON(EPON)和千兆PON(GPON)，在容量、带宽的管理、灵活性和可升级性等方面都具有一定的局限性，无法满足未来网络运营商和终端用户对接入网络的要求。正交频分复用(OFDM)作为一项新型多载波调制技术，不仅可以有效抵抗光纤传输链路中的色度色散(CD)效应，还能够大幅度地缓解目前频带资源紧张的困境。正交频分多址(OFDMA)作为OFDM的衍生技术，区别于WDM，在硬件配置上只需使用一个激光发射器即可。其中OFDM信号的每个子载波都可以独立地分配给任何一个用户，系统带宽的灵活性得到大幅度提升。在每个子载波采用高阶正交幅度调制(QAM)，可以轻松提高系统传输容量。存在于不同子载波上的信号经过复用后在同一波长上进行传递，由此产生的高光谱效率降低了对组件带宽的要求。此外，OFDM信号中的循环前缀(CP)可以缓解码间干扰(ISI)问题，进一步提升系统的通信性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术为缓解频谱资源紧张问题，在保证系统具有多接入用户、高频谱利用率、高传输容量的同时进一步降低系统成本及硬件配置，设计了一种采用正交幅度调制及正交频分多址实现高速光信号的多用户光接入系统。
[0004]本专利技术采用的技术方案为：采用正交幅度调制及正交频分多址的多用户光接入系统，包括光线路终端、单模光纤、光网络单元，其中所述光线路终端包括16/32QAM
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OFDMA信号调制及发送装置、电放大器、低通滤波器、光载波生成装置和双端口马赫
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曾德尔调制器，16/32QAM
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OFDMA信号调制及发送装置生成16/32QAM
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OFDMA基带电信号，通过低通滤波器(LPF)消除带外噪声，然后经过电放大器进行放大，光载波生成装置产生的光信号作为光载波，将经过放大后的基带电信号与光载波一同加载到双端口马赫曾德尔调制器上，从而生成16/32QAM
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OFDMA光信号。
[0005]所述光网络单元包括光波补偿器、光带通滤波器、光电探测器、电放大器、移相器、混频器、低通滤波器和16/32QAM
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OFDMA信号接收及解调装置，16/32QAM
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OFDMA光信号经过单模光纤传输，然后经过光波补偿器处理，再通过一个光带通滤波器(OBPF)消除光信号域中的带外噪声，由光电探测器将光信号转换为电信号，在电放大器之后，使用一个移相器和混频器进行自混频检测，然后采用低通滤波器滤除掉不需要的频率分量，输入16/32QAM
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OFDMA信号接收及解调装置恢复出原始数据。
[0006]进一步，所述16/32QAM
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OFDMA信号调制及发送装置将高速二进制比特流进行正交幅度调制星座映射后，通过串行/并行转换，快速傅里叶逆变换，添加循环前缀，并行/串行转换，然后进行数模转换生成16/32QAM
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OFDMA基带电信号。
[0007]进一步，所述16/32QAM
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OFDMA信号接收及解调装置接收电信号后，通过模数转换，通过串行/并行转换、移除循环前缀、快速傅里叶变换、信道估计、载波相位估计和并行/串行转换完成信号解调，最后逆映射恢复出原始数据。
[0008]进一步地，所述光载波生成装置选用外腔激光器实现。
[0009]进一步地，所述光网络单元中的光波补偿器选用掺铒光纤放大器，用于补偿光载波在光纤传输中的衰减。
[0010]本专利技术具有以下优点：
[0011]1传统的多用户接入系统常采用WDM技术，其中每一个接入用户需要对应一个激光器和特定波长的光信号，而本专利技术采用的OFDMA技术仅需一个激光器即可实现多用户的信号接入，且多个接入用户的信号被复用在单个波长的光信号上进行传输，在节省成本的同时大大缓解了频谱资源紧张问题。
[0012]2QAM调制技术的采用进一步提高了系统的通信容量，其中16/32QAM信号在每个符号周期可携带4/5bit逻辑信息，是传统二进制开关键控(OOK)信号的4/5倍。
[0013]3自混频检测技术的使用消除了系统在ONU处对本地振荡器的需要，在简化了光接入系统配置的同时降低了成本预算。
[0014]4尽管在本专利技术中所有子载波仅被分配给四个下行链路，但在实际应用中，原始子载波可以被分成更多部分，以满足更多用户的终端接入需求。
附图说明
[0015]图1为本专利技术中光接入系统框图；
[0016]图2为本专利技术中四路子信道中子载波分配情况；
[0017]图3为本专利技术中16/32QAM
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OFDMA信号传输前后的电谱图；
[0018]图4为本专利技术中16/32QAM
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OFDMA光信号传输前后的光谱图；
[0019]图5为本专利技术中四路并行16QAM
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OFDMA信号误码率表现与接收光功率的关系(包含星座图)；
[0020]图6为本专利技术中四路并行32QAM
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OFDMA信号误码率表现与接收光功率的关系(包含星座图)。
具体实施方式
[0021]下面将结合专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅为本专利技术的一部分实施例。
[0022]图1为本专利技术的系统框图。本专利技术主要包括光线路终端、单模光纤、光网络单元；光线路终端包括16/32QAM
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OFDMA信号调制及发送装置、电放大器、低通滤波器、外腔激光器和双端口马赫
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曾德尔调制器；光网络单元包括掺铒光纤放大器、光带通滤波器、光电探测器、电放大器、移相器、混频器、低通滤波器和16/32QAM
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OFDMA信号接收及解调装置。
[0023]采用正交幅度调制及正交频分多址实现高速光信号在多用户光接入系统中传输，
在光线路终端将高速二进制比特流进行正交幅度调制QAM星座映射后，通过串行并行转换S/P，快速傅里叶逆变换IFFT，并行/串行转换P/S和数模转换DAC生成正交幅度调制
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正交频分多址(QAM
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OFDMA)基带电信号，通过一个低通滤波器消除带外噪声，并采用外腔激光器ECL生成的光信号作为光载波，将产生的基带电信号与光载波一同加载到双端口马赫曾德尔调制器DP
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MZM上，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.采用正交幅度调制及正交频分多址的多用户光接入系统，其特征在于：包括光线路终端、单模光纤、光网络单元，其中所述光线路终端包括16/32QAM
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OFDMA信号调制及发送装置、电放大器、低通滤波器、光载波生成装置和双端口马赫
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曾德尔调制器，16/32QAM
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OFDMA信号调制及发送装置生成16/32QAM
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OFDMA基带电信号，通过低通滤波器(LPF)消除带外噪声，然后经过电放大器进行放大，光载波生成装置产生的光信号作为光载波，将经过放大后的基带电信号与光载波一同加载到双端口马赫曾德尔调制器上，从而生成16/32QAM
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OFDMA光信号；所述光网络单元包括光波补偿器、光带通滤波器、光电探测器、电放大器、移相器、混频器、低通滤波器和16/32QAM
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OFDMA信号接收及解调装置，16/32QAM
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OFDMA光信号经过单模光纤传输，然后经过光波补偿器处理，再通过一个光带通滤波器(OBPF)消除光信号域中的带外噪声，由光电探测器将光信号转换为电信号，在电放大器之后，使用一个移相器和混频器进行自混频检测，然后采用低通滤波器滤除掉不需要的频率分量，输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵宇丰，杨骐铭，王安蓉，伊林芳，田青，于妮，陈鹏，李冲，李彦霖，刘栓凡，袁杰，左仁杰，
申请(专利权)人：重庆三峡学院，
类型：发明
国别省市：