本发明专利技术一种偏振复用DD-OFDM-PON系统及信号传输方法，属于光接入网络技术领域，本发明专利技术在系统发送端和接收端，分别采用了射频上变换和射频下变换，相对现有的OFDM-PON系统，子载波利用率提高了一倍；本发明专利技术采用光学单边带调制技术和偏振复用技术，偏振正交的两路信号在频谱上重叠，相对于采用光学双边带的偏振复用DD-OFDM-PON系统或未采用偏振复用技术的DD-OFDM-PON系统的频谱利用率提高了一倍；本发明专利技术采用了MIMO信道估计技术，具有较好的数据恢复功能，系统性能的误比特率性能与40Gb/s的系统性能相近，系统鲁棒性较好。
【技术实现步骤摘要】
偏振复用DD-OFDM-PON系统及信号传输方法
本专利技术属于光接入网络
，具体涉及一种偏振复用DD-0FDM-P0N系统及信 号传输方法。
技术介绍
随着社会信息化的不断深入，视频分享、高清IPTV、高清视频监控、云计算、云存 储、移动数据转移等新型的宽带业务相继涌现，这些宽带业务对网络容量、网络速率的需求 不断增长，因此实现接入网随时随地的高速接入至关重要。 目前，无源光网络（PassiveOpticalNetwork，P0N)是全球范围内被广泛接受 和推广的性价比最高的宽带接入技术；传统的P0N技术可分为时分复用无源光网络（Time DivisionMultiplexingPON，TDM-P0N)、波分复用无源光网络（WavelengthDivision MultiplexingPON，WDM-P0N)等；TDM-P0N采用时分复用技术，是出现最早的无源光网络； 为了避免上行传输中出现时隙错位的问题，TDM-P0N需要引入快速时钟定位技术和复杂的 测距技术，系统复杂度高；WDM-P0N融合WDM技术与P0N网络结构的优点，以波分复用多址 的方式实现了不同光网络单元（OpticalNetworkUnit，0NU)的上行复用；根据WDM-P0N的 工作原理，相应的器件厂商需要统一规范器件标准；同时，该系统的成本将随0NU数目的增 加而增加，代价较高，需要解决成本问题。 正交频分复用无源光网络（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexingP0N， OFDM-PON)系统结合了OFDM频谱利用率高与PON不需要有源中继设备的优点，是一种新型 的无源光网络，其传输原理如图1所示，其中，1-1为电接收机；1-2为接收机；1-3为发射 机；1-4为光线路终端；1-5为单模光纤；1-6为分束器或合束器；1-7为光网络单元1 ; 1-8 为光网络单元2 ;1-9为光网络单元3,a为光线路终端1-4要发给光网络单元1 1-7的数 据；b为光线路终端1-4要发给光网络单元2 1-8的数据；c为光线路终端1-4要发给光网 络单元3 1-9的数据；X表示波长；Ai表示传送数据a所占用的波长；X2表示传送数据b 所占用的波长；A3表示传送数据c所占用的波长；波长和频率是对应的关系，一个波长对 应一个频率，从图中可以看出，可以使用不同的频率发送数据给光网络单元，可以灵活地划 分资源块。由于采用OFDM技术，0FDM-P0N不仅允许相互正交的子载波并行传输，而且支持 各种先进的调制格式，频谱利用率大幅度提高；0FDM-P0N可动态地将不同子载波的不同时 隙分配给0NU，可灵活地在时域和频域上划分资源块。另外，0FDM-P0N系统的可扩展性强， 可以与现有的TDM-PON、WDM-P0N相兼容；相对于传统的TDM-PON、WDM-P0N系统，0FDM-P0N 不需要精确的时钟定位，也不需要更多的光器件，造价成本低，具有很大的性价比优势。 许多0FDM-P0N系统架构相继提出，它们在一定程度上避免了传统的TDM-P0N、 WDM-P0N系统的不足，具有较高的性价比；然而，这些0FDM-P0N系统在子载波利用率、频谱 利用率、数据传输速率、成本上仍有提升空间；如何结合多种先进的技术，如偏振复用技术、 射频上下变换、直接检测技术等，构造更高效益的0FDM-P0N系统，对于未来宽带接入建设 具有重要的理论研宄意义和实际应用价值。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本专利技术提出一种偏振复用DD-OFDM-PON系统及信号传输方 法，以达到提高子载波利用率、频谱利用率、数据传输速率和系统鲁棒性的目的。 -种偏振复用DD-OFDM-PON系统，该系统包括信号发射机和信号接收机； 所述的信号发射机包括第一OFDM基带信号发射机、第二OFDM基带信号发射机、第 一射频变换模块、第二射频变换模块、第三射频变换模块、希尔伯特变换模块、逆希尔伯特 变换模块、外腔半导体激光器、马赫曾德尔调制器、分波器、第一偏振器、第二偏振器、第一 双臂马赫曾德尔调制器、第二双臂马赫曾德尔调制器和偏振合束器，其中， 第一OFDM基带信号发射机：用于对随机生成的串行信号依次进行正交振幅调制、 串并转换、添加训练序列、厄米特对称变换、快速傅里叶逆变换、添加循环前缀和并串转换 处理，进而生成基带OFDM信号，并将基带OFDM信号发送至第一射频变换模块中； 第二OFDM基带信号发射机：用于对随机生成的串行信号依次进行正交振幅调制、 串并转换、添加训练序列、厄米特对称变换、快速傅里叶逆变换、添加循环前缀和并串转换 处理，进而生成基带OFDM信号，并将基带OFDM信号发送至第二射频变换模块中； 外腔半导体激光器：设置光载波频率和线宽，用于产生光载波发送至马赫曾德尔 调制器中； 第一射频变换模块和第二射频变换模块：用于产生射频载波，并采用接收到的基 带OFDM电信号调制射频载波，生成以射频频率为中心的射频OFDM信号； 第三射频变换模块：用于产生射频载波并发送至马赫曾德尔调制器中； 希尔伯特变换模块：用于对接收到的射频OFDM信号进行希尔伯特变换，并将变换 后的射频OFDM信号发送至第一双臂马赫曾德尔调制器中； 逆希尔伯特变换模块：用于对接收到的射频OFDM信号进行逆希尔伯特变换，并将 变换后的射频OFDM信号发送至第二双臂马赫曾德尔调制器中； 马赫曾德尔调制器：用于对光载波进行调制获得正负两个射频频率光波，并发送 至分波器中； 分波器：用于将正负两个射频频率光波进行分波，并分别发送至第一偏振器和第 二偏振器中； 第一偏振器和第二偏振器：用于对正负两个射频频率光波进行偏振处理，使正负 两个射频频率光波正交，处理后发送至第一双臂马赫曾德尔调制器和第二双臂马赫曾德尔 调制器中； 第一双臂马赫曾德尔调制器和第二双臂马赫曾德尔调制器：用于采用射频OFDM 信号和经过希尔伯特变换或逆希尔伯特变换后的射频OFDM信号对偏振处理后的正负两个 射频频率光波进行调制，获得光上边带OFDM信号和光下边带OFDM信号，并发送至偏振合束 器中； 偏振合束器：用于根据光上边带OFDM信号和光下边带OFDM信号，获得偏振复用信 号，并通过光纤传输至接收机中； 所述的信号接收机包括偏振分束器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一射频 下变换模块、第二射频下变换模块、第一OFDM信号接收机和第二OFDM信号接收机、MIM0信 道估计模块，其中， 偏振分束器：用于将接收到的偏振复用信号分成两路正交的光信号，并分别发送 至第一光电探测器和第二光探测器中； 第一光电探测器和第二光电探测器：用于将光信号转换为电信号，发送至第一射 频下变换模块和第二射频下变换模块中； 第一射频下变换模块和第二射频下变换模块：用于对接收到的电信号进行射频下 变换，得到基带信号，并发送至第一OFDM信号接收机和第二OFDM信号接收机中； 第一 OFDM信号接收机和第二OFDM信号接收机：用于滤除接收到的信号中的高频 信号，并对得到的基带信号进行串并转换，移除循环前缀和快本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种偏振复用DD‑OFDM‑PON系统，其特征在于，该系统包括信号发射机和信号接收机；所述的信号发射机包括第一OFDM基带信号发射机、第二OFDM基带信号发射机、第一射频变换模块、第二射频变换模块、第三射频变换模块、希尔伯特变换模块、逆希尔伯特变换模块、外腔半导体激光器、马赫曾德尔调制器、分波器、第一偏振器、第二偏振器、第一双臂马赫曾德尔调制器、第二双臂马赫曾德尔调制器和偏振合束器，其中，第一OFDM基带信号发射机：用于对随机生成的串行信号依次进行正交振幅调制、串并转换、添加训练序列、厄米特对称变换、快速傅里叶逆变换、添加循环前缀和并串转换处理，进而生成基带OFDM信号，并将基带OFDM信号发送至第一射频变换模块中；第二OFDM基带信号发射机：用于对随机生成的串行信号依次进行正交振幅调制、串并转换、添加训练序列、厄米特对称变换、快速傅里叶逆变换、添加循环前缀和并串转换处理，进而生成基带OFDM信号，并将基带OFDM信号发送至第二射频变换模块中；外腔半导体激光器：设置光载波频率和线宽，用于产生光载波发送至马赫曾德尔调制器中；第一射频变换模块和第二射频变换模块：用于产生射频载波，并采用接收到的基带OFDM电信号调制射频载波，生成以射频频率为中心的射频OFDM信号；第三射频变换模块：用于产生射频载波并发送至马赫曾德尔调制器中；希尔伯特变换模块：用于对接收到的射频OFDM信号进行希尔伯特变换，并将变换后的射频OFDM信号发送至第一双臂马赫曾德尔调制器中；逆希尔伯特变换模块：用于对接收到的射频OFDM信号进行逆希尔伯特变换，并将变换后的射频OFDM信号发送至第二双臂马赫曾德尔调制器中；马赫曾德尔调制器：用于对光载波进行调制获得正负两个射频频率光波，并发送至分波器中；分波器：用于将正负两个射频频率光波进行分波，并分别发送至第一偏振器和第二偏振器中；第一偏振器和第二偏振器：用于对正负两个射频频率光波进行偏振处理，使正负两个射频频率光波正交，处理后发送至第一双臂马赫曾德尔调制器和第二双臂马赫曾德尔调制器中；第一双臂马赫曾德尔调制器和第二双臂马赫曾德尔调制器：用于采用射频OFDM信号和经过希尔伯特变换或逆希尔伯特变换后的射频OFDM信号对偏振处理后的正负两个射频频率光波进行调制，获得光上边带OFDM信号和光下边带OFDM信号，并发送至偏振合束器中；偏振合束器：用于根据光上边带OFDM信号和光下边带OFDM信号，获得偏振复用信号，并通过光纤传输至接收机中；所述的信号接收机包括偏振分束器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一射频下变换模块、第二射频下变换模块、第一OFDM信号接收机和第二OFDM信号接收机、MIMO信道估计模块，其中，偏振分束器：用于将接收到的偏振复用信号分成两路正交的光信号，并分别发送至第一光电探测器和第二光探测器中；第一光电探测器和第二光电探测器：用于将光信号转换为电信号，发送至第一射频下变换模块和第二射频下变换模块中；第一射频下变换模块和第二射频下变换模块：用于对接收到的电信号进行射频下变换，得到基带信号，并发送至第一OFDM信号接收机和第二OFDM信号接收机中；第一OFDM信号接收机和第二OFDM信号接收机：用于滤除接收到的信号中的高频信号，并对得到的基带信号进行串并转换，移除循环前缀和快速傅里叶变换处理，将处理后的信号发送至MIMO信道估计模块中；MIMO信道估计模块：用于对信号进行MIMO信道估计和信道均衡，获得该系统的误比特率，并判断所获得的误比特率是否小于FEC门限值。...
【技术特征摘要】
1. 一种偏振复用DD-OFDM-PON系统，其特征在于，该系统包括信号发射机和信号接收 机； 所述的信号发射机包括第一 OFDM基带信号发射机、第二OFDM基带信号发射机、第一射 频变换模块、第二射频变换模块、第=射频变换模块、希尔伯特变换模块、逆希尔伯特变换 模块、外腔半导体激光器、马赫曾德尔调制器、分波器、第一偏振器、第二偏振器、第一双臂 马赫曾德尔调制器、第二双臂马赫曾德尔调制器和偏振合束器，其中， 第一 OFDM基带信号发射机：用于对随机生成的串行信号依次进行正交振幅调制、串并 转换、添加训练序列、厄米特对称变换、快速傅里叶逆变换、添加循环前缀和并串转换处理， 进而生成基带OFDM信号，并将基带OFDM信号发送至第一射频变换模块中； 第二OFDM基带信号发射机：用于对随机生成的串行信号依次进行正交振幅调制、串并 转换、添加训练序列、厄米特对称变换、快速傅里叶逆变换、添加循环前缀和并串转换处理， 进而生成基带OFDM信号，并将基带OFDM信号发送至第二射频变换模块中； 外腔半导体激光器；设置光载波频率和线宽，用于产生光载波发送至马赫曾德尔调制 器中； 第一射频变换模块和第二射频变换模块；用于产生射频载波，并采用接收到的基带 OFDM电信号调制射频载波，生成W射频频率为中屯、的射频OFDM信号； 第=射频变换模块：用于产生射频载波并发送至马赫曾德尔调制器中； 希尔伯特变换模块；用于对接收到的射频OFDM信号进行希尔伯特变换，并将变换后的 射频(FDM信号发送至第一双臂马赫曾德尔调制器中； 逆希尔伯特变换模块；用于对接收到的射频OFDM信号进行逆希尔伯特变换，并将变换 后的射频(FDM信号发送至第二双臂马赫曾德尔调制器中； 马赫曾德尔调制器；用于对光载波进行调制获得正负两个射频频率光波，并发送至分 波器中； 分波器；用于将正负两个射频频率光波进行分波，并分别发送至第一偏振器和第二偏 振器中； 第一偏振器和第二偏振器；用于对正负两个射频频率光波进行偏振处理，使正负两个 射频频率光波正交，处理后发送至第一双臂马赫曾德尔调制器和第二双臂马赫曾德尔调制 器中； 第一双臂马赫曾德尔调制器和第二双臂马赫曾德尔调制器；用于采用射频OFDM信号 和经过希尔伯特变换或逆希尔伯特变换后的射频(FDM信号对偏振处理后的正负两个射频 频率光波进行调制，获得光上边带(FDM信号和光下边带(FDM信号，并发送至偏振合束器 中； 偏振合束器；用于根据光上边带OFDM信号和光下边带OFDM信号，获得偏振复用信号， 并通过光纤传输至接收机中； 所述的信号接收机包括偏振分束器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一射频下变 换模块、第二射频下变换模块、第一 OFDM信号接收机和第二OFDM信号接收机、MIM0信道估 计模块，其中， 偏振分束器；用于将接收到的偏振复用信号分成两路正交的光信号，并分别发送至第 一光电探测器和第二光探测器中； 第一光电探测器和第二光电探测器；用于将光信号转换为电信号，发送至第一射频下 变换模块和第二射频下变换模块中； 第一射频下变换模块和第二射频下变换模块：用于对接收到的电信号进行射频下变 换，得到基带信号，并发送至第一 OFDM信号接收机和第二OFDM信号接收机中； 第一 OFDM信号接收机和第二OFDM信号接收机；用于滤除接收到的信号中的高频信号， 并对得到的基带信号进行串并转换，移除循环前缀和快速傅里叶变换处理，将处理后的信 号发送至MIM0信道估计模块中； MIM0信道估计模块：用于对信号进行MIM0信道估计和信道均衡，获得该系统的误比特 率，并判断所获得的误比特率是否小于FEC 口限值。2.采用权利要求1所述的偏振复用DD-0抑M-P0N系统进行的信号传输方法，其特征在 于，包括W下步骤： 步骤1、采用第一 OFDM基带信号发射机和第二OFDM基带信号发射机对随机生成的串行 信号依次进行正交振幅调制、串并转换、添加训练序列、厄米特对称变换...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭磊，周玉芳，刘业君，于尧，侯维刚，宋清洋，彭玉怀，吴菁晶，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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