光纖傳輸系統(tǒng)與方法
【專利摘要】一種光纖傳輸系統(tǒng)與方法，上述系統(tǒng)包括功率結(jié)合器、激光光源、負(fù)啾頻調(diào)制器、以及多個發(fā)送單元。每一上述發(fā)送單元對應(yīng)一頻段并使用正交頻分復(fù)用調(diào)制在該頻段產(chǎn)生第一輸出信號。上述多個頻段互不重疊。功率結(jié)合器耦接每一上述發(fā)送單元，合并每一上述第一輸出信號以產(chǎn)生第二輸出信號。負(fù)啾頻調(diào)制器耦接功率結(jié)合器和激光光源，使用第二輸出信號對激光光源進(jìn)行負(fù)啾頻(negative?chirp)調(diào)制以產(chǎn)生光信號，并且對光纖輸出上述光信號。
【專利說明】光纖傳輸系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種光纖傳輸系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無源光纖網(wǎng)絡(luò)(P0N:passive optical network)屬于新一代的寬頻網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)用在時下風(fēng)行的光纖到府的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中。現(xiàn)在的使用者已經(jīng)習(xí)慣用網(wǎng)絡(luò)下載視頻、游戲或應(yīng)用程序之類的大型檔案，對網(wǎng)絡(luò)頻寬的需求與日俱增，因此無源光纖網(wǎng)絡(luò)也必須持續(xù)提高頻寬或數(shù)據(jù)傳輸速率。如果只是單純的提高數(shù)據(jù)傳輸速率，目前已經(jīng)有幾種技術(shù)方案可供選用。
[0003]第一種技術(shù)方案是將目前的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)普遍采用的開關(guān)鍵控調(diào)制(00K:On-Offkeying)的速度直接提高。
[0004]第二種技術(shù)方案稱為波分復(fù)用無源(被動)光纖網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON: wave lengthdivision multiplexing passive optical network)。這是用多組較低速的無源光纖網(wǎng)絡(luò)，在單一光纖各自使用不同波長傳輸信號。也就是用多組較低速的無源光纖網(wǎng)絡(luò)組成高速的無源光纖網(wǎng)絡(luò)。
[0005]第三種技術(shù)方案稱為正交頻分多重取用無源光纖網(wǎng)絡(luò)(0FDMA-P0N:orthogonalfrequency division multiple access passive optical network)。這是以正交振幅調(diào)制(QAM: quadrature amplitude modulation)的方式配合正交頻分復(fù)用調(diào)制(OFDM:orthogonal frequency-division multiplexing)的信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開提供一種光纖傳輸系統(tǒng)與方法，可使用單一光源與成本較低的元件提高無源光纖網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率。
[0007]本公開提出一種光纖傳輸系統(tǒng),包括功率結(jié)合器(power combiner)、激光光源、負(fù)啾頻調(diào)制器(negative chirp modulator)、以及多個發(fā)送單元。每一上述發(fā)送單元對應(yīng)一頻段并使用正交頻分復(fù)用調(diào)制在該頻段產(chǎn)生第一輸出信號。上述多個頻段互不重疊。功率結(jié)合器耦接每一上述發(fā)送單元，合并每一上述第一輸出信號以產(chǎn)生第二輸出信號。負(fù)啾頻調(diào)制器耦接功率結(jié)合器和激光光源，使用第二輸出信號對激光光源進(jìn)行負(fù)啾頻調(diào)制以產(chǎn)生光信號，并且對光纖輸出上述光信號。
[0008]本公開另提出一種光纖傳輸方法，包括下列步驟。在互不重疊的多個頻段其中的每一頻段，使用正交頻分復(fù)用調(diào)制在該頻段產(chǎn)生第一輸出信號。合并每一上述第一輸出信號以產(chǎn)生第二輸出信號。使用第二輸出信號對激光光源進(jìn)行負(fù)啾頻調(diào)制以產(chǎn)生光信號，以及對光纖輸出上述光信號。
[0009]基于上述，本公開的光纖傳輸系統(tǒng)與方法將波長相同但分屬不同頻段的多組正交頻分復(fù)用調(diào)制的信號，組成高速傳輸信號，并利用負(fù)啾頻調(diào)制以避免長程傳輸?shù)墓β仕p(power fading)與光纖色散(dispersion)問題，因此能以成本較低的元件提高無源光纖網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率。
[0010]為讓本公開的上述特征能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是依照本公開一實(shí)施例的一種光纖傳輸系統(tǒng)的不意圖。
[0012]圖2是依照本公開一實(shí)施例的一種光纖傳輸系統(tǒng)的不意圖。
[0013]圖3是依照本公開一實(shí)施例的一種發(fā)送單元的示意圖。
[0014]圖4是依照本公開一實(shí)施例的一種發(fā)送器的示意圖。
[0015]圖5是依照本公開一實(shí)施例的一種升頻器的示意圖。
[0016]圖6是依照本公開一實(shí)施例的一種接收單元的示意圖。
[0017]圖7是依照本公開一實(shí)施例的一種降頻器的示意圖。
[0018]圖8是依照本公開一實(shí)施例的一種接收器的示意圖。
[0019]圖9是依照本公開一實(shí)施例的一種發(fā)送單元的示意圖。
[0020]圖10是依照本公開一實(shí)施例的一種接收單元的示意圖。
[0021]圖11是依照本公開一實(shí)施例的光信號經(jīng)過光纖傳輸后的頻率響應(yīng)不意圖。
[0022]圖12是依照本公開一實(shí)施例的一種光纖傳輸方法的流程示意圖。
[0023]【主要元件符號說明】
[0024]100:光纖傳輸系統(tǒng)
[0025]110:發(fā)送端
[0026]120:光纖
[0027]130:接收端
[0028]201-204:發(fā)送單元
[0029]211~214:輸出信號
[0030]220:功率結(jié)合器
[0031]221:輸出信號
[0032]222:激光光源
[0033]223:負(fù)啾頻調(diào)制器
[0034]224:衰減器
[0035]225:光接收器
[0036]226:輸入信號
[0037]227:功率分配器
[0038]231~234:輸入信號
[0039]241~244:接收單元
[0040]310:發(fā)送器
[0041]311:實(shí)部信號
[0042]312:虛部信號
[0043]320:升頻器
[0044]410:數(shù)字串流產(chǎn)生器[0045]411:串行數(shù)字串流
[0046]420:數(shù)據(jù)映射器
[0047]421:字符串流
[0048]430:逆傅立葉變換器
[0049]431:實(shí)部采樣序列
[0050]432:虛部采樣序列
[0051]440、450:數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器
[0052]511、512:低通濾波器
[0053]521:弦波產(chǎn)生器
[0054]522:移相器
[0055]523、524:載波信號
[0056]531、532:混頻器
[0057]540:功率結(jié)合器
[0058]610:降頻器
[0059]611:實(shí)部信號
[0060]612:虛部信號
[0061]620:接收器
[0062]710:功率分配器
[0063]711、712:輸入信號
[0064]721:弦波產(chǎn)生器
[0065]722:移相器
[0066]723,724:載波信號
[0067]731、732:混頻器
[0068]741、742:低通濾波器
[0069]810,820:模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器
[0070]811:實(shí)部采樣序列
[0071]812:虛部采樣序列
[0072]830:傅立葉變換器
[0073]831:字符串流
[0074]840:均衡解調(diào)器
[0075]841:串行數(shù)字串流
[0076]850:信號分析器
[0077]910:發(fā)送器
[0078]920、1010:低通濾波器
[0079]1020:接收器
[0080]1210?1270:流程步驟
【具體實(shí)施方式】
[0081]圖1是依照本公開一實(shí)施例的一種光纖傳輸系統(tǒng)100的不意圖。光纖傳輸系統(tǒng)100包括發(fā)送端110以及接收端130。發(fā)送端110和接收端130是由實(shí)體電路組成。發(fā)送端110和接收端130通過光纖120互相耦接。發(fā)送端110對光纖120發(fā)送光信號，接收端130自光纖120接收此光信號。本實(shí)施例的光纖傳輸系統(tǒng)100采用無源光纖網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，但是本公開不以此為限，在其他實(shí)施例中，可采用其他種類的光纖網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
[0082]圖2是依照本公開一實(shí)施例的光纖傳輸系統(tǒng)100的示意圖。在本實(shí)施例中，發(fā)送端110包括四個發(fā)送單元201?204、功率結(jié)合器(power combiner) 220、激光光源222、以及負(fù)啾頻調(diào)制器(negative chirp modulator) 223。功率結(jié)合器220稱接每一上述發(fā)送單元201?204，負(fù)啾頻調(diào)制器223耦接功率結(jié)合器220和激光光源222。
[0083]每一個發(fā)送單元201?204對應(yīng)一個頻段(frequency band)并各自使用正交頻分復(fù)用調(diào)制在對應(yīng)的頻段產(chǎn)生輸出信號21廣214。也就是說，發(fā)送單元201在第一個頻段產(chǎn)生輸出信號211，發(fā)送單元202在第二個頻段產(chǎn)生輸出信號212，依此類推。上述的多個頻段互不重疊。功率結(jié)合器220合并每一個輸出信號21廣214以產(chǎn)生輸出信號221。負(fù)啾頻調(diào)制器223使用輸出信號221對激光光源222進(jìn)行負(fù)啾頻(negative chirp)調(diào)制以產(chǎn)生光信號。負(fù)啾頻調(diào)制器223可說是將輸出信號221從電信號轉(zhuǎn)換為光信號。然后負(fù)啾頻調(diào)制器223對光纖120輸出上述光信號。
[0084]本實(shí)施例的接收端130包括衰減器(attenuator) 224、光接收器(photoreceiver) 225、功率分配器(power splitter) 227、以及四個接收單元241?244。衰減器224耦接光纖120，光接收器225耦接衰減器224，功率分配器227耦接光接收器225，每一個接收單元24廣244皆耦接功率分配器227。
[0085]衰減器224可控制進(jìn)入光接收器225的信號功率，以免來自光纖120的光信號功率超出光接收器225可接受的范圍。如果來自光纖120的光信號功率不會超出光接收器225可接受的范圍，則可省略衰減器224。
[0086]光接收器225自光纖120接收負(fù)啾頻調(diào)制器223所輸出的光信號，并將此光信號轉(zhuǎn)換為輸入信號226。換句話說，輸入信號226是由上述光信號轉(zhuǎn)換而來的電信號。功率分配器227將輸入信號226分為四個輸入信號231?234,輸入信號231?234是相同的信號,沒有區(qū)別。每一個接收單元24廣244各自接收輸入信號23廣234其中之一。接收單元241接收輸入信號231，接收單元242接收輸入信號232，依此類推。
[0087]上述的發(fā)送單元201?204、接收單元241?244以及上述頻段之間有一對一的對應(yīng)關(guān)系。本實(shí)施例是將一個10Gb/S的頻段切分為四個2.5Gb/s的頻段，每個發(fā)送單元20f 204分別對應(yīng)其中一個2.5Gb/s的頻段，每個接收單元24廣244也分別對應(yīng)其中一個2.5Gb/s的頻段。在本公開的其他實(shí)施例中，每個頻段可以有相同或不同的頻寬。上述頻段之中最低頻的頻段可以是基帶頻段(baseband),也可以不是基帶頻段。
[0088]本實(shí)施例的光纖傳輸系統(tǒng)100使用四個不同頻段，所以包括四個發(fā)送單元和四個接收單元。在本公開的其他實(shí)施例中，頻段可以是任意多個。例如，如果光纖傳輸系統(tǒng)100使用M個不同頻段，則光纖傳輸系統(tǒng)100包括M個發(fā)送單元和M個接收單元。每一個發(fā)送單元對應(yīng)上述M個頻段其中之一并且在對應(yīng)的頻段產(chǎn)生一個輸出信號，所以功率結(jié)合器220總共合并M個上述輸出信號。此外，功率分配器227將光接收器225轉(zhuǎn)換所得的輸入信號分為M個輸入信號，每一個接收單元對應(yīng)上述M個頻段其中之一并接收上述M個輸入信號其中之一。M可以是大于或等于二的任意整數(shù)。[0089]圖3是依照本公開一實(shí)施例的發(fā)送單元201的示意圖。在本實(shí)施例中，光纖傳輸系統(tǒng)100不使用基帶頻段，發(fā)送單元20廣204的構(gòu)造相同，以下說明以發(fā)送單元201為例，其余發(fā)送單元就不贅述。
[0090]本實(shí)施例的發(fā)送單元201包括發(fā)送器310和升頻器320。升頻器320耦接于發(fā)送器310和功率結(jié)合器220之間。發(fā)送器310使用正交振幅調(diào)制和正交頻分復(fù)用調(diào)制在一個基帶頻段產(chǎn)生實(shí)部信號311和虛部信號312。升頻器320將實(shí)部信號311和虛部信號312的頻率自上述基帶頻段提升到發(fā)送單元201對應(yīng)的頻段，并合并實(shí)部信號311和虛部信號312，以產(chǎn)生輸出信號211。
[0091]圖4是依照本公開一實(shí)施例的發(fā)送器310的示意圖。發(fā)送器310可使用正交振幅調(diào)制在上述基帶頻段調(diào)制正交頻分復(fù)用調(diào)制信號。本實(shí)施例的發(fā)送器310包括數(shù)字串流(digital stream)產(chǎn)生器410、數(shù)據(jù)映射器(data mapper)420、逆傅立葉變換器(inverse Fourier transformer) 430、以及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC: digital-to-analogconverter) 440和450。數(shù)據(jù)映射器420耦接數(shù)字串流產(chǎn)生器410，逆傅立葉變換器430耦接數(shù)據(jù)映射器420，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器440耦接于逆傅立葉變換器430和升頻器320之間，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器450亦耦接于逆傅立葉變換器430和升頻器320之間。
[0092]數(shù)字串流產(chǎn)生器410產(chǎn)生串行數(shù)字串流(serial digital stream) 411，串行數(shù)字串流411包括待傳送至接收端130的信息。在本公開的其他實(shí)施例中，串行數(shù)字串流411可來自發(fā)送器310之外，在此情況發(fā)送器310不需包括數(shù)字串流產(chǎn)生器410。
[0093]數(shù)據(jù)映射器420將串行數(shù)字串流411以多路分離(demultiplexing)方式分為多個并行數(shù)字串流(parallel digital stream),并使用正交振幅調(diào)制星座(QAMconstellation)將每一上述并行數(shù)字串流映射為一個字符串流(symbol stream)421 ?數(shù)據(jù)映射器420可使用4x4或更大的正交振幅調(diào)制星座，例如8x8或16x16的星座。
[0094]逆傅立葉變換器430可對上述多個字符串流421進(jìn)行逆傅立葉變換(IFT:1nverseFourier transform)或逆快速傅立葉變換(IFFT:1nverse fast Fourier transform)以產(chǎn)生實(shí)部米樣序列(real sample sequence)431和虛部米樣序列(imaginary sampleSequenCe)432。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器440將實(shí)部采樣序列431自數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號以產(chǎn)生實(shí)部信號311。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器450將虛部采樣序列432自數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號以產(chǎn)生虛部信號312。
[0095]圖5是依照本公開一實(shí)施例的升頻器320的示意圖。本實(shí)施例的升頻器320包括低通濾波器(LPF: low-pass filter) 511和512、弦波產(chǎn)生器521、移相器(phaseshifter) 522、混頻器(mixer) 531和532、以及功率結(jié)合器540。低通濾波器511耦接發(fā)送器310，低通濾波器512亦耦接發(fā)送器310，移相器522耦接弦波產(chǎn)生器521，混頻器531耦接低通濾波器511和弦波產(chǎn)生器521，混頻器532耦接低通濾波器512和移相器522，功率結(jié)合器540耦接混頻器531、532和功率結(jié)合器220。
[0096]低通濾波器511濾除實(shí)部信號311在上述基帶(基頻)頻段以外的噪聲，低通濾波器512濾除虛部信號312在上述基帶頻段以外的噪聲。弦波產(chǎn)生器521提供載波信號523，移相器522將其中一路載波信號523的相位轉(zhuǎn)移90度，產(chǎn)生載波信號524，因此載波信號523和524的相位為正交。然后，混頻器531將實(shí)部信號311乘上載波信號523以將實(shí)部信號311的頻率自上述基帶頻段提升到發(fā)送單元201對應(yīng)的頻段?；祛l器532將虛部信號312乘上載波信號524以將虛部信號312的頻率自上述基帶頻段提升到發(fā)送單元201對應(yīng)的頻段。然后，功率結(jié)合器540合并實(shí)部信號311和虛部信號312以產(chǎn)生輸出信號211。
[0097]圖6是依照本公開一實(shí)施例的接收單元241的示意圖。在本實(shí)施例中，光纖傳輸系統(tǒng)100不使用基帶頻段，接收單元24f244的構(gòu)造相同，以下說明以接收單元241為例，其余接收單元就不贅述。
[0098]本實(shí)施例的接收單元241包括降頻器610和接收器620。降頻器610耦接功率分配器227，接收器620耦接降頻器610。降頻器610將輸入信號231的頻率自接收單元241對應(yīng)的頻段降低至上述基帶頻段，并將輸入信號231分為實(shí)部信號611和虛部信號612。接收器620接收實(shí)部信號611和虛部信號612。
[0099]圖7是依照本公開一實(shí)施例的降頻器610的示意圖。本實(shí)施例的降頻器610包括功率分配器710、弦波產(chǎn)生器721、移相器722、混頻器731和732、以及低通濾波器741和742。功率分配器710耦接功率分配器227，移相器722耦接弦波產(chǎn)生器721，混頻器731耦接功率分配器710和弦波產(chǎn)生器721，混頻器732耦接功率分配器710和移相器722，低通濾波器741耦接于混頻器731和接收器620之間，低通濾波器742耦接于混頻器732和接收器620之間。
[0100]功率分配器710將輸入信號231分為輸入信號711和712。弦波產(chǎn)生器721提供載波信號723，移相器722將其中一路載波信號723的相位轉(zhuǎn)移90度，產(chǎn)生載波信號724，因此載波信號723和724的相位為正交。然后，混頻器731將輸入信號711乘上載波信號723以將輸入信號711的頻率自接收單元241對應(yīng)的頻段降低至上述基帶頻段?；祛l器732將輸入信號712乘上載波信號724以將輸入信號712的頻率自接收單元241對應(yīng)的頻段降低至上述基帶頻段。然后，低通濾波器741濾除輸入信號711在接收單元241對應(yīng)的頻段以外的噪聲，以產(chǎn)生實(shí)部信號611。低通濾波器742濾除輸入信號712在接收單元241對應(yīng)的頻段以外的噪聲，以產(chǎn)生虛部信號612。
[0101]圖8是依照本公開一實(shí)施例的接收器620的示意圖。接收器620可解調(diào)正交頻分復(fù)用信號。本實(shí)施例的接收器620包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC:analog-to-digitalconverter) 810 和 820、傅立葉變換器(Fourier transformer) 830、均衡解調(diào)器(equalizerand demodulator) 840、以及信號分析器850。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器810和820耦接降頻器610，傅立葉變換器830耦接模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器810和820，均衡解調(diào)器840耦接傅立葉變換器830，信號分析器850耦接均衡解調(diào)器840。
[0102]模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器810將實(shí)部信號611自模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以產(chǎn)生實(shí)部采樣序列811，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器820將虛部信號612自模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以產(chǎn)生虛部采樣序列812。傅立葉變換器830可對實(shí)部采樣序列811和虛部采樣序列812進(jìn)行傅立葉變換(FT:Fourier transform)或快速傅立葉變換(FFT:fast Fourier transform)以產(chǎn)生多個字符串流831。均衡解調(diào)器840補(bǔ)償上述多個字符串流831的通道效應(yīng)(channel effect)，并解調(diào)上述多個字符串流831，以產(chǎn)生串行數(shù)字串流841。信號分析器850接收并分析串行數(shù)字串流841，擷取其中的重要信息以進(jìn)行后續(xù)動作。在本公開的其他實(shí)施例中，信號分析器850可以獨(dú)立于接收器620之外，在此情況下，接收器620可以不包括信號分析器850。
[0103]圖9是依照本公開另一實(shí)施例的發(fā)送單元201的示意圖。本實(shí)施例的光纖傳輸系統(tǒng)100使用的最低頻段為基帶頻段，發(fā)送單元201對應(yīng)上述基帶頻段。發(fā)送單元201直接在基帶頻段產(chǎn)生輸出信號211，不需要升頻器，所以構(gòu)造相對簡單，如圖9所示。其余發(fā)送單元202?204所對應(yīng)的頻段并非基帶頻段，所以發(fā)送單元202?204的構(gòu)造依然如圖3至圖5所示。
[0104]本實(shí)施例的發(fā)送單元201包括發(fā)送器910和低通濾波器920，低通濾波器920耦接于發(fā)送器910和功率結(jié)合器220之間。發(fā)送器910使用正交振幅調(diào)制和正交頻分復(fù)用調(diào)制在上述基帶頻段產(chǎn)生輸出信號211，低通濾波器920濾除輸出信號211在上述基帶頻段以外的噪聲。發(fā)送器910的構(gòu)造類似圖4的發(fā)送器310，區(qū)別之處是將經(jīng)過逆傅立葉變換或逆快速傅立葉變換，并經(jīng)過數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換的實(shí)部信號和虛部信號，合并輸出為輸出信號211，其余細(xì)節(jié)就不再贅述。
[0105]圖10是依照本公開另一實(shí)施例的接收單元241的示意圖。本實(shí)施例的光纖傳輸系統(tǒng)100使用的最低頻段為基帶頻段，接收單元241對應(yīng)上述基帶頻段。接收單元241直接在基帶頻段接收輸入信號231，不需要降頻器，所以構(gòu)造相對簡單，如圖10所示。其余接收單元242?244所對應(yīng)的頻段并非基帶頻段，所以接收單元242?244的構(gòu)造依然如圖6至圖8所示。
[0106]本實(shí)施例的接收單元241包括低通濾波器1010和接收器1020。低通濾波器1010耦接功率分配器227，接收器1020耦接低通濾波器1010。低通濾波器1010濾除輸入信號231在上述基帶頻段以外的噪聲，接收器1020接收輸入信號231。接收器1020的構(gòu)造類似圖8的接收器620，區(qū)別之處是將實(shí)部信號和虛部信號合并接收，然后進(jìn)行模擬至數(shù)字的轉(zhuǎn)換，其余細(xì)節(jié)就不再贅述。
[0107]圖11繪示依照本公開一實(shí)施例的經(jīng)過正啾頻調(diào)制(α =0.53)、零啾頻調(diào)制U=0)、以及負(fù)啾頻調(diào)制(α=_0.7)的三種光信號經(jīng)過20公里的單模光纖(SMF: single-mode optical fiber)傳輸之后的頻率響應(yīng)(frequency response)。如圖 11所示，負(fù)啾頻調(diào)制器223的負(fù)啾頻調(diào)制不但能大幅改善光信號在光纖120傳輸時因?yàn)楣饫w色散(dispersion)造成的信號功率衰減(power fading),而且在傳輸高頻信號時反而會有增益(gain)。
[0108]本實(shí)施例的發(fā)送單元20廣204使用4x4的正交振幅調(diào)制，可用2.5GHz的信號頻率達(dá)到10Gb/S的數(shù)據(jù)傳輸速率。合并四個10Gb/S的頻段之后，可使負(fù)啾頻調(diào)制器223輸出的光信號達(dá)到40Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，而啾頻調(diào)制器223本身只需要10Gb/S的規(guī)格，不需要40Gb/s的調(diào)制能力。這樣的光信號可以在光纖120之中傳輸20公里的長距離而不會有信號功率衰減。
[0109]由于每一個頻段的輸出信號皆于基帶頻段產(chǎn)生，因此處理各別頻段的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器皆只需要5GS/s的采樣頻率(sampling rate)和5位(bit)的解析度(resolution)。
[0110]圖12是依照本公開一實(shí)施例的一種光纖傳輸方法的流程示意圖。首先，在步驟1210，在互不重疊的多個頻段其中的每一頻段，使用正交頻分復(fù)用調(diào)制在該頻段產(chǎn)生第一種輸出信號。在步驟1220,合并每一個上述的第一種輸出信號以產(chǎn)生第二種輸出信號。在步驟1230，使用第二種輸出信號對激光光源進(jìn)行負(fù)啾頻調(diào)制以產(chǎn)生光信號。在步驟1240，對光纖輸出光信號。
[0111]接下來，在步驟1250，自上述光纖接收光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為第一種輸入信號。在步驟1260，將第一種輸入信號分為多個第二種輸入信號。然后在步驟1270，分別接收上述的多個第二種輸入信號其中之一。
[0112]步驟1210至1240對應(yīng)前述的發(fā)送端110，步驟1250至1270對應(yīng)前述的接收端130。各步驟的細(xì)節(jié)已經(jīng)詳述于前面的各實(shí)施例中，這些細(xì)節(jié)就不再贅述。
[0113]以上實(shí)施例中的光纖傳輸系統(tǒng)與光纖傳輸方法，使用多頻段的正交振幅調(diào)制和正交頻分復(fù)用調(diào)制，通過單一波長的激光光源和較低頻寬的光電元件即可達(dá)到高傳輸速率。因?yàn)槊總€頻段的輸出信號都是直接在基帶頻段產(chǎn)生，以上實(shí)施例的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器不需要太高的采樣頻率和解析度，這可以降低系統(tǒng)成本，而且可節(jié)省能源。以上的光纖傳輸系統(tǒng)與光纖傳輸方法使用負(fù)啾頻調(diào)制，可大幅改善傳輸時因?yàn)楣饫w色散造成的信號功率衰減。如果不使用負(fù)啾頻調(diào)制器，就必須以多個較昂貴的元件取代，例如多個馬赫辛德調(diào)制器(MZM:Mach-Zehnder modulator)。
[0114]雖然本公開已以實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本公開，本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本公開的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，故本公開的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種光纖傳輸系統(tǒng)，包括: 多個發(fā)送單元，每一上述發(fā)送單元對應(yīng)一頻段并使用正交頻分復(fù)用調(diào)制在該頻段產(chǎn)生一第一輸出信號，其中上述多個頻段互不重疊； 一第一功率結(jié)合器，I禹接每一上述發(fā)送單兀，合并每一上述第一輸出信號以產(chǎn)生一第二輸出信號； 一激光光源；以及 一負(fù)啾頻調(diào)制器，耦接該第一功率結(jié)合器和該激光光源，使用該第二輸出信號對該激光光源進(jìn)行負(fù)啾頻調(diào)制以產(chǎn)生一光信號，并且對一光纖輸出該光信號。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖傳輸系統(tǒng)，其中，上述多個頻段其中之一為基帶頻段，而且對應(yīng)該基帶頻段的該發(fā)送單元包括: 一第一發(fā)送器，使用正交振幅調(diào)制和正交頻分復(fù)用調(diào)制在該基帶頻段產(chǎn)生該第一輸出信號；以及 一第一低通濾波器，稱接于該第一發(fā)送器和該第一功率結(jié)合器之間，濾除該第一輸出信號在該基帶頻段以外的噪聲。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖傳輸系統(tǒng)，其中對于每一上述發(fā)送單元，如果該發(fā)送單元對應(yīng)的該頻段并非一基帶頻段，則該發(fā)送單元包括: 一第二發(fā)送器，使用正交振幅調(diào)制和正交頻分復(fù)用調(diào)制在該基帶頻段產(chǎn)生一第一實(shí)部信號和一第一虛部信號；以及 一升頻器，耦接于該第二發(fā)送器和`該第一功率結(jié)合器之間，將該第一實(shí)部信號和該第一虛部信號的頻率自該基帶頻段提升到該發(fā)送單元對應(yīng)的該頻段，并合并該第一實(shí)部信號和該第一虛部信號，以產(chǎn)生該第一輸出信號。
4.如權(quán)利要求3所述的光纖傳輸系統(tǒng)，其中該第二發(fā)送器包括: 一數(shù)據(jù)映射器，將一第一串行數(shù)字串流以多路分離方式分為多個并行數(shù)字串流，并使用一正交振幅調(diào)制星座將每一上述并行數(shù)字串流映射為一第一字符串流； 一逆傅立葉變換器，耦接該數(shù)據(jù)映射器，對上述多個第一字符串流進(jìn)行逆傅立葉變換或逆快速傅立葉變換以產(chǎn)生一第一實(shí)部采樣序列和一第一虛部采樣序列； 一第一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，耦接于該逆傅立葉變換器和該升頻器之間，將該第一實(shí)部采樣序列自數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號以產(chǎn)生該第一實(shí)部信號；以及 一第二數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，耦接于該逆傅立葉變換器和該升頻器之間，將該第一虛部采樣序列自數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號以產(chǎn)生該第一虛部信號。
5.如權(quán)利要求3所述的光纖傳輸系統(tǒng)，其中該升頻器包括: 一第二低通濾波器，耦接該第二發(fā)送器，濾除該第一實(shí)部信號在該基帶頻段以外的噪聲； 一第三低通濾波器，耦接該第二發(fā)送器，濾除該第一虛部信號在該基帶頻段以外的噪聲； 一第一混頻器，稱接該第二低通濾波器，將該第一實(shí)部信號乘上一第一載波信號以將該第一實(shí)部信號的頻率自該基帶頻段提升到該發(fā)送單元對應(yīng)的該頻段； 一第二混頻器，耦接該第三低通濾波器，將該第一虛部信號乘上一第二載波信號以將該第一虛部信號的頻率自該基帶頻段提升到該發(fā)送單元對應(yīng)的該頻段，其中該第一載波信號和該第二載波信號的相位為正交；以及 一第二功率結(jié)合器，耦接該第一混頻器、該第二混頻器和該第一功率結(jié)合器，合并該第一實(shí)部信號和該第一虛部信號以產(chǎn)生該第一輸出信號。
6.如權(quán)利要求1所述的光纖傳輸系統(tǒng)，還包括: 一光接收器，自該光纖接收該光信號，并將該光信號轉(zhuǎn)換為一第一輸入信號； 一第一功率分配器，稱接該光接收器，將該第一輸入信號分為多個第二輸入信號；以及多個接收單元，每一上述接收單元耦接該第一功率分配器并接收上述多個第二輸入信號其中之一。
7.如權(quán)利要求6所述的光纖傳輸系統(tǒng)，其中每一上述接收單元對應(yīng)上述多個頻段其中之一，上述多個頻段其中之一為基帶頻段，而且對應(yīng)該基帶頻段的該發(fā)送單元包括: 一第四低通濾波器，耦接該第一功率分配器，濾除該第二輸入信號在該基帶頻段以外的噪聲；以及 一第一接收器，耦接該第四低通濾波器，接收該第二輸入信號。
8.如權(quán)利要求6所述的光纖傳輸系統(tǒng)，其中每一上述接收單元對應(yīng)上述多個頻段其中之一，對于每一上述接收單元，如果該接收單元對應(yīng)的該頻段并非一基帶頻段，則該接收單元包括: 一降頻器，耦接該第一功率分配器，將該第二輸入信號的頻率自該接收單元對應(yīng)的該頻段降低至該基帶頻段，并將該第二輸入信號分為一第二實(shí)部信號和一第二虛部信號；以及` 一第二接收器，耦接該降頻器，接收該第二實(shí)部信號和該第二虛部信號。
9.如權(quán)利要求8所述的光纖傳輸系統(tǒng)，其中該降頻器包括: 一第二功率分配器，稱接該第一功率分配器，將該第二輸入信號分為一第三輸入信號和一第四輸入信號； 一第三混頻器，耦接該第二功率分配器，將該第三輸入信號乘上一第三載波信號以將該第三輸入信號的頻率自該接收單元對應(yīng)的該頻段降低至該基帶頻段； 一第四混頻器，耦接該第二功率分配器，將該第四輸入信號乘上一第四載波信號以將該第四輸入信號的頻率自該接收單元對應(yīng)的該頻段降低至該基帶頻段，其中該第三載波信號和該第四載波信號的相位為正交； 一第五低通濾波器，耦接于該第三混頻器和該第二接收器之間，濾除該第三輸入信號在該接收單元對應(yīng)的該頻段以外的噪聲，以產(chǎn)生該第二實(shí)部信號；以及 一第六低通濾波器，耦接于該第四混頻器和該第二接收器之間，濾除該第四輸入信號在該接收單元對應(yīng)的該頻段以外的噪聲，以產(chǎn)生該第二虛部信號。
10.如權(quán)利要求8所述的光纖傳輸系統(tǒng)，其中該第二接收器包括: 一第一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，耦接該降頻器，將該第二實(shí)部信號自模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以產(chǎn)生一第二實(shí)部米樣序列； 一第二模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，耦接該降頻器，將該第二虛部信號自模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以產(chǎn)生一第二虛部米樣序列； 一傅立葉變換器，耦接該第一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和該第二模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，對該第二實(shí)部采樣序列和該第二虛部采樣序列進(jìn)行傅立葉變換或快速傅立葉變換以產(chǎn)生多個第二字符串流；以及 一均衡解調(diào)器，耦接該傅立葉變換器，補(bǔ)償上述多個第二字符串流的通道效應(yīng)，并解調(diào)上述多個第二字符串流，以產(chǎn)生一第二串行數(shù)字串流。
11.一種光纖傳輸方法，包括: 在互不重疊的多個頻段其中的每一頻段，使用正交頻分復(fù)用調(diào)制在該頻段產(chǎn)生一第一輸出信號； 合并每一上述第一輸出信號以產(chǎn)生一第二輸出信號； 使用該第二輸出信號對一激光光源進(jìn)行負(fù)啾頻調(diào)制以產(chǎn)生一光信號；以及 對一光纖輸出該光信號。
12.如權(quán)利要求11所述的光纖傳輸方法，其中，上述多個頻段其中之一為基帶頻段，而且使用正交頻分復(fù)用調(diào)制在該基帶頻段產(chǎn)生該第一輸出信號的步驟包括: 使用正交振幅調(diào)制和正交頻分復(fù)用調(diào)制在該基帶頻段產(chǎn)生該第一輸出信號；以及 濾除該第一輸出信號在該基帶頻段以外的噪聲。
13.如權(quán)利要求11所述的光纖傳輸方法，其中對于每一上述頻段，如果該頻段并非一基帶頻段，則使用正交頻分復(fù)用調(diào)制在該頻段產(chǎn)生該第一輸出信號的步驟包括: 使用正交振幅調(diào)制和正交頻分復(fù)用調(diào)制在該基帶頻段產(chǎn)生一第一實(shí)部信號和一第一虛部信號；以及 將該第一實(shí)部信號和該第一虛部信號的頻率自該基帶頻段提升到該第一輸出信號對應(yīng)的該頻段，并合并該第一實(shí)部信 號和該第一虛部信號，以產(chǎn)生該第一輸出信號。
14.如權(quán)利要求13所述的光纖傳輸方法，其中使用正交振幅調(diào)制和正交頻分復(fù)用調(diào)制在該基帶頻段產(chǎn)生該第一實(shí)部信號和該第一虛部信號的步驟包括: 將一第一串行數(shù)字串流以多路分離方式分為多個并行數(shù)字串流； 使用一正交振幅調(diào)制星座將每一上述并行數(shù)字串流映射為一第一字符串流； 對上述多個第一字符串流進(jìn)行逆傅立葉變換或逆快速傅立葉變換以產(chǎn)生一第一實(shí)部采樣序列和一第一虛部采樣序列； 將該第一實(shí)部采樣序列自數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號以產(chǎn)生該第一實(shí)部信號；以及 將該第一虛部采樣序列自數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號以產(chǎn)生該第一虛部信號。
15.如權(quán)利要求13所述的光纖傳輸方法，其中提升該第一實(shí)部信號和該第一虛部信號的頻率并合并該第一實(shí)部信號和該第一虛部信號以產(chǎn)生該第一輸出信號的步驟包括: 濾除該第一實(shí)部信號在該基帶頻段以外的噪聲； 濾除該第一虛部信號在該基帶頻段以外的噪聲； 將該第一實(shí)部信號乘上一第一載波信號以將該第一實(shí)部信號的頻率自該基帶頻段提升到該第一輸出信號對應(yīng)的該頻段； 將該第一虛部信號乘上一第二載波信號以將該第一虛部信號的頻率自該基帶頻段提升到該第一輸出信號對應(yīng)的該頻段，其中該第一載波信號和該第二載波信號的相位為正交；以及 合并該第一實(shí)部信號和該第一虛部信號以產(chǎn)生該第一輸出信號。
16.如權(quán)利要求11所述的光纖傳輸方法，還包括: 自該光纖接收該光信號，并將該光信號轉(zhuǎn)換為一第一輸入信號；將該第一輸入信號分為多個第二輸入信號；以及 分別接收上述多個第二輸入信號其中之一。
17.如權(quán)利要求16所述的光纖傳輸方法,其中，每一上述第二輸入信號對應(yīng)上述多個頻段其中之一，上述多個頻段其中之一為基帶頻段，而且接收對應(yīng)該基帶頻段的該第二輸入信號的步驟包括: 濾除該第二輸入信號在該基帶頻段以外的噪聲；以及 接收該第二輸入信號。
18.如權(quán)利要求16所述的光纖傳輸方法,其中，每一上述第二輸入信號對應(yīng)上述多個頻段其中之一，對于每一上述第二輸入信號，如果該第二輸入信號對應(yīng)的該頻段并非一基帶頻段，則接收該第二輸入信號的步驟包括: 將該第二輸入信號的頻率自該第二輸入信號對應(yīng)的該頻段降低至該基帶頻段，并將該第二輸入信號分為一第二實(shí)部信號和一第二虛部信號；以及接收該第二實(shí)部信號和該第二虛部信號。
19.如權(quán)利要求18所述的光纖傳輸方法，其中降低該第二輸入信號的頻率并將該第二`輸入信號分為該第二實(shí)部信號和該第二虛部信號的步驟包括: 將該第二輸入信號分為一第三輸入信號和一第四輸入信號； 將該第三輸入信號乘上一第三載波信號以將該第三輸入信號的頻率自該第二輸入信號對應(yīng)的該頻段降低至該基帶頻段； 將該第四輸入信號乘上一第四載波信號以將該第四輸入信號的頻率自該第二輸入信號對應(yīng)的該頻段降低至該基帶頻段，其中該第三載波信號和該第四載波信號的相位為正交； 濾除該第三輸入信號在該第二輸入信號對應(yīng)的該頻段以外的噪聲，以產(chǎn)生該第二實(shí)部信號；以及 濾除該第四輸入信號在該第二輸入信號對應(yīng)的該頻段以外的噪聲，以產(chǎn)生該第二虛部信號。
20.如權(quán)利要求18所述的光纖傳輸方法，其中接收該第二實(shí)部信號和該第二虛部信號的步驟包括: 將該第二實(shí)部信號自模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以產(chǎn)生一第二實(shí)部采樣序列； 將該第二虛部信號自模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以產(chǎn)生一第二虛部采樣序列； 對該第二實(shí)部采樣序列和該第二虛部采樣序列進(jìn)行傅立葉變換或快速傅立葉變換以產(chǎn)生多個第二字符串流；以及 補(bǔ)償上述多個第二字符串流的通道效應(yīng)，并解調(diào)上述多個第二字符串流，以產(chǎn)生一第二串行數(shù)字串流。
【文檔編號】H04B10/2513GK103516428SQ201210301207
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月20日
【發(fā)明者】陳星宇, 葉建宏 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院