專利名稱：基于雪崩二極管的高靈敏度光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于雪崩二極管的高靈敏度光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)接收機，尤其是 針對長距離高速光傳輸。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)近年來被廣泛的應(yīng)用于光通信系統(tǒng)中。相比較傳統(tǒng)的 單載波通信，如DPSK、DQPSK調(diào)制格式，OFDM將高速的數(shù)據(jù)流通過串并變換，分配到傳輸速 度相對較低的若干個子信道中進(jìn)行傳輸，使得每個子載波上的數(shù)據(jù)符號持續(xù)長度相對增 加，從而極大的提高了信號對光纖中的色散以及偏振模色散的容忍度；同時各個子載波之 間相互正交，允許子信道的頻譜相互重疊，加上靈活的星座映射，可以最大限度地利用頻譜 資源。正是由于光OFDM的這些優(yōu)點，所以它被廣泛的應(yīng)用與長距離通信中。但因其子載波 之間的高相關(guān)度，當(dāng)入纖功率較大時，子載波間的四波混頻效應(yīng)引起系統(tǒng)性能的顯著惡化。 若入纖功率過小，對接收端系統(tǒng)的靈敏度有極高要求，采用常規(guī)的光電探測管(PIN)是不 能滿足這種靈敏度要求的。雖然澳大利亞William Shieh提出采用相干探測加后置補償算 法的方法，但這種方法無論是器件成本，還是算法復(fù)雜度，都要付出較大的代價。

發(fā)明內(nèi)容
對于傳統(tǒng)的光電探測接收，光纖的色散引起傳輸信號的畸變，而損耗則引起光能 的衰減，因此色散和損耗在很大程度上影響了光傳輸系統(tǒng)的通信容量和中繼距離。為了克 服色散以及偏振膜色散帶來的干擾，用于普通光電二極管探測接收效果并不理想的問題， 本發(fā)明提供了一種基于雪崩二極管的高靈敏度光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)接收機，該接收機利用 雪崩二極管進(jìn)行直接探測，極大的提高了靈敏度，同時采用交織，循環(huán)前綴，信道估計技術(shù)， 很好的克服了色散以及偏振膜色散帶來的干擾。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所應(yīng)用的技術(shù)方案是將高速串行數(shù)據(jù)經(jīng)過串并變換，形 成多路并行信號。通過DSP編碼，實現(xiàn)4QAM星座映射。而后，采用逆傅里葉變換(IFFT)實 現(xiàn)多路載波之間的正交。為防止光纖色散引起的碼間干擾，各個子載波之間要加入保護間 隔。這里有兩種方式，第一為添零保護，第二為循環(huán)前綴保護。為最大限度的抑制子載波間 互擾，此處采用循環(huán)前綴保護。同時采用交織技術(shù)，把一條消息中的相繼比特分散開的方 法，即一條消息中的相繼比特以非相繼方式被發(fā)送。這樣，在傳輸過程中即使發(fā)生了成串差 錯，恢復(fù)成一條相繼比特串的消息時，差錯也就變成單個(或長度很短)，這時再用信道編 碼糾錯功能糾正差錯，恢復(fù)原消息。在輸入數(shù)據(jù)中時域插入導(dǎo)頻信息，在接收端做信道估 計，消除干擾。最后，通過高速數(shù)模變換，實現(xiàn)高速OFDM信號。為保證在接收端正確解調(diào)出 OFDM符號，這里的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率通常在6-8比特。本發(fā)明的有益效果是，極大的提高了接收靈敏度，提高了對于抗色散以及偏振膜 色散干擾的能力，能夠?qū)崿F(xiàn)長距離高速光傳輸。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明系統(tǒng)框圖以及實驗原理圖。圖2是本發(fā)明的采用傳統(tǒng)光電二極管接收解調(diào)之后的星座圖。圖3是本發(fā)明的采用雪崩二極管接收解調(diào)之后的星座圖。。圖4是本發(fā)明的長距離高速光傳輸?shù)恼`碼曲線圖
具體實施例方式如圖1所示，由繞碼周期為27-1的偽隨機序列經(jīng)過4QAM星座映射后，經(jīng)過IFFT實 現(xiàn)了射頻OFDM信號。其中循環(huán)前綴為有用信息的1/8，OFDM的子載波數(shù)為64個，64個中 有48個傳遞有用信息，16個作信道估計。共發(fā)送500個OFDM符號。之后OFDM信息載入 到任意波形發(fā)生器中，AWG的抽樣速率為lOk/s。系統(tǒng)的光源為JDSU生產(chǎn)的窄線寬激光器 OOOkHz)，采用直接強度調(diào)制的方法，將電OFDM信號加載到光上。在沒有光色散補償?shù)那?況下，在標(biāo)準(zhǔn)單模光纖中以10(ib/S的速度無色散傳輸光OFDM 50公里。在接收端，通過一 個APD實現(xiàn)光OFDM信號的直接探測，而后通過20(}S/S的TDS采樣，進(jìn)而實現(xiàn)下線處理。探 測得到的OFDM信號的性能優(yōu)于PIN探測得到的OFDM符號。如圖1所示，數(shù)據(jù)是繞碼周期為27-1的偽隨機序列。星座映射是調(diào)制方法，此方案 中采用的是4QAM調(diào)制。IFFT是傅里葉反變換。加循環(huán)前綴是將每個周期數(shù)據(jù)的后1/8復(fù) 制到該數(shù)據(jù)前端。數(shù)模變換是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號。MZM干涉儀將電信號調(diào)制到光 上，從而進(jìn)行光纖傳輸。模數(shù)變換是將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。去循環(huán)前綴是消除在加 循環(huán)前綴中復(fù)制到前端的信號。FFT是傅里葉變換。星座解調(diào)與星座映射相對應(yīng)，將4QAM 信號解調(diào)。如圖2所示，采用傳統(tǒng)光電二極管進(jìn)行直接探測的接收機，星座圖離散度較大。如圖3所示，采用雪崩二極管進(jìn)行光電探測的接收機，星座圖離散度較小。如圖4所示，采用我們改進(jìn)后的基于雪崩二極管的高靈敏度光正交頻分復(fù)用系統(tǒng) 接收機，接收靈敏度更高，誤碼率更低，可以應(yīng)用于長距離高速光傳輸。
權(quán)利要求
1.一種基于雪崩二極管的高靈敏度光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)接收機。它利用雪崩二極管進(jìn) 行光電探測，并采用正交頻分復(fù)用調(diào)制方法，并且加入行道估計和交織技術(shù)，將電信號加載 到光上，進(jìn)行長距離高速光傳輸。其特征是基于雪崩二極管的光電探測，能實現(xiàn)長距離高 速光傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)接收機，其特征是用雪崩二 極管取代傳統(tǒng)的光電二極管，進(jìn)行直接探測，加入信道估計技術(shù)，在時域插入導(dǎo)頻，在接收 端進(jìn)行數(shù)字信號處理，消除干擾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)接收機，其特征是具有循環(huán) 前綴以及交織技術(shù)，可以消除色散以及偏振膜色散帶來的干擾。
全文摘要
一個基于雪崩二極管的高靈敏度光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)接收機，主要應(yīng)用于高速長距離光通信中，它對原有的普通光纖系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，不僅僅采用了靈敏度更高的雪崩二極管來進(jìn)行光電探測，還采取相關(guān)的算法來消除色散以及偏振模色散帶來的干擾。實驗中，將10Gbit/s的4QAM調(diào)制光OFDM信號在光纖中傳輸了50公里，直接探測后得到的星座圖和誤碼率都達(dá)到了良好的效果。在此基礎(chǔ)上，對比了采用雪崩光電二極管和傳統(tǒng)的光電二極管(PIN)兩種不同的探測方式，發(fā)現(xiàn)使用APD探測在對OFDM系統(tǒng)接收的靈敏度方面有5.2dB的提升。
文檔編號H04B10/14GK102148646SQ20101010601
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者余愛群, 方圓, 秦曉康 申請人:余愛群, 方圓, 秦曉康