專利名稱：一種基于偏振復(fù)用頻帶間插的ofdma-pon系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種基于偏振復(fù)用頻帶間插的0FDMA-P0N 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著 用戶對業(yè)務(wù)需求的多樣化和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，未來的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)的頻譜利用率和數(shù)據(jù)傳輸提出了更高的要求。作為一種高頻譜利用率的調(diào)制方式，正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,簡稱 OFDM)技術(shù)是最具有發(fā)展前景的方案之一。OFDM技術(shù)的思想是在上個世紀(jì)六十年代被提出來的，但是直到2005年才開始用于光通信系統(tǒng)中，它是一種利用多載波調(diào)制的特殊頻率復(fù)用技術(shù)，其本質(zhì)思想是首先將信道分成若干個正交子信道，將輸入的高速串行數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，然后再調(diào)制到每個子信道進(jìn)行傳輸。OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access,正交頻分多址接入)技術(shù)是一種基于OFDM的多址技術(shù)，也稱為多用戶OFDM技術(shù)。其基本思想是把高速數(shù)據(jù)流分散到多個正交的子載波上傳輸，從而使子載波上的符號速率大幅度降低，符號持續(xù)時間大大加長，因此對時延擴(kuò)展有較強(qiáng)的抵抗力，同時也減小了載波間干擾(Inter-CarrierInterference, ICI);并且由于在同一時隙或同一個OFDM符號內(nèi)，小區(qū)內(nèi)的用戶分別使用不同的子信道，因此可以減少用戶間干擾(Multi User Interference,MUI);0FDM調(diào)制中各子載波之間是相對獨(dú)立的，因此可以在不同的子載波上采用不同的調(diào)制和編碼方式以及發(fā)射功率來減少干擾，以增加系統(tǒng)的容量；再加上其抗光纖色散和偏振模色散(PMD)的能力，OFDM技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。在接入網(wǎng)中，無源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network,簡稱PON)系統(tǒng)由于其低成本、高帶寬、維護(hù)簡單等優(yōu)勢，逐漸成為各科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的研究熱點(diǎn)，也被很多運(yùn)營商視為接入網(wǎng)的理想解決方案。目前，市場上商用化的PON系統(tǒng)主要是EPON (Ethernet Ρ0Ν)和GPON (GigabitΡ0Ν)，速率主要為I. 25Gb/s或者2. 5Gb/s。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，目前基于時分復(fù)用的EP0N/GP0N系統(tǒng)已經(jīng)不能很好地滿足用戶高速增長的帶寬需求。為了進(jìn)一步提高光接入網(wǎng)帶寬和滿足更多的業(yè)務(wù)需求，各科研單位以及運(yùn)營和設(shè)備商正在積極開發(fā)下一代PON系統(tǒng)。在此背景下，OFDMA與PON相結(jié)合的方案被提出來了，并受到了國內(nèi)外廣泛的關(guān)注。與TDM (Time Division Multiplexing,即時分復(fù)用)-PON 系統(tǒng)相比，0FDMA-P0N系統(tǒng)可以在時分復(fù)用的基礎(chǔ)上再一次對資源進(jìn)行管理。比如在時域中，PON系統(tǒng)可以提供突發(fā)流量，而在頻域中，PON又可以提供間隔和通道調(diào)度。其最大的特點(diǎn)就是將原本在光學(xué)領(lǐng)域處理的信號轉(zhuǎn)換成在電子學(xué)領(lǐng)域來處理，可以在電子領(lǐng)域?qū)討B(tài)帶寬分配、傳輸損耗補(bǔ)償和多服務(wù)接入進(jìn)行處理。與其它類型的PON系統(tǒng)相比，0FDMA-P0N系統(tǒng)具有以下的一些優(yōu)勢(I)、高帶寬利用率。比如可以用16-QAM調(diào)制達(dá)到4bit/s/Hz的頻譜效率，僅用2.5GHz的帶寬就可以支持10Gb/s的速率；(2)、在帶寬資源分配和虛擬應(yīng)用中具有很大的靈活性；(3)、協(xié)議的獨(dú)立性和服務(wù)的透明性，OFDM中的子載波就像透明的傳輸通道一樣，可以支持?jǐn)?shù)字和模擬信號，以及各種服務(wù)質(zhì)量的需求；(4),0FDMA-P0N系統(tǒng)是一個可以升級的架構(gòu)，可以與TDM-PON系統(tǒng)或者WDM (波分復(fù)用)-PON系統(tǒng)共存；(5)、具有較低的成本，與傳統(tǒng)的WDM-PON系統(tǒng)相比，在OLT (Optical LineTerminal,即光線路終端)端需要更少的收發(fā)器。2008年，墨爾本大學(xué)的W. Shieh等人提出了一種使用正交頻帶復(fù)用(OBM)實(shí)現(xiàn)107Gb/s的相干光OFDM傳輸?shù)姆桨?，其目的是為了克服?shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)/模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)設(shè)備的電帶寬瓶頸。該方案是將整個OFDM頻譜分成多個正交的子頻帶，這些OFDM子帶具有很 小的或者零頻率保護(hù)帶，由于子帶間的正交性不存在帶間干擾。這種劃分方法的優(yōu)點(diǎn)是提高了頻譜利用率并提供了僅僅使用一個快速傅里葉變換(FFT)就可以同時解調(diào)兩個OFDM子帶的靈活性。同時，將OFDM頻譜分成多個正交的子帶后，可以對子帶分別進(jìn)行處理，這樣DAC/ADC就不需要一個很高的采樣頻率，降低了復(fù)雜度和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本。這個方案的缺點(diǎn)就是，由于各個正交子帶之間沒有保護(hù)頻帶，在使用濾波器提取其中的一個子帶時由于濾波器的限制會對相鄰頻帶產(chǎn)生影響。2009年，阿爾卡特朗訊貝爾實(shí)驗(yàn)室提出了一種窄帶間插的OFDM信號方案，通過濾出子帶實(shí)現(xiàn)路由功能。如圖I所示，該方案首先采用兩個獨(dú)立的OFDM信號發(fā)射機(jī)Tx A和Tx B產(chǎn)生兩路頻帶相互間插的OFDM信號Tx A、Tx B，分別經(jīng)過放大以及在SSMF(StandardSingle Mode Fiber，即標(biāo)準(zhǔn)單模光纖)傳輸后，將這兩路OFDM信號合在一起，形成連續(xù)的沒有保護(hù)頻帶的OFDM信號Tx A+B,經(jīng)過放大以及在標(biāo)準(zhǔn)單模光纖傳輸后，使用光濾波器提取出所需要的信號Tx C、Tx D，從而實(shí)現(xiàn)光路由功能。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是頻譜利用率很高，可以將OFDM子帶路由到不同的接收機(jī)，而其缺點(diǎn)就是路由的時候是對合成后的連續(xù)OFDM信號進(jìn)行濾波的，這樣在提取所需信號時由于濾波器的限制會對相鄰信號產(chǎn)生影響。而在OFDM系統(tǒng)中，ADC/DAC是影響其性能的關(guān)鍵器件之一。由于OFDM系統(tǒng)中容易產(chǎn)生大功率幅度的信號，在沒有進(jìn)行限幅的情況下，對ADC/DAC的精度要求大大提高。另一方面，OFDM由于采用循環(huán)前綴占用了子載波邊緣一部分帶寬，因此需要進(jìn)行過采樣，根據(jù)奈奎斯特采樣定理，抽樣速率至少為最大子載波頻率的2倍，高采樣速率的ADC/DAC的實(shí)現(xiàn)是十分困難而且昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于偏振復(fù)用頻帶間插的0FDMA-P0N系統(tǒng)，以提高頻帶利用率，降低ADC/DAC實(shí)現(xiàn)的難度，實(shí)現(xiàn)信號靈活分配及ONU的可變速率接入。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明基于偏振復(fù)用頻帶間插的0FDMA-P0N系統(tǒng)包括光線路終端、光分配網(wǎng)絡(luò)以及多個光網(wǎng)絡(luò)單元，其特征在于，光線路終端包括一激光器，用于產(chǎn)生光載波S ；
一光分束器，將激光器產(chǎn)生的光載波S分成兩路光載波SI、S2，兩個OFDM信號發(fā)射機(jī)，分別產(chǎn)生兩路OFDM信號，每一路OFDM信號都被分成了多個正交的子帶，每個子帶都包含了若干個子載波；每一路OFDM信號各子帶之間是有間隔的，間隔寬度等于另一路OFDM信號子帶的寬度，同時兩路OFDM信號各子帶之間是相互間插的；兩個強(qiáng)度調(diào)制器，將兩路OFDM信號分別調(diào)制到光載波S1、S2上，得到兩路光OFDM
信號;兩個偏振控制器，分別對兩路光OFDM信號進(jìn)行偏振控制，將一路光OFDM信號控制到X偏振方向，另一路光OFDM信號控制到y(tǒng)偏振方向；—偏振合束器，將X偏振方向光OFDM信號與γ偏振方向光OFDM信號合成為一路 光OFDM信號，然后通過光纖傳輸?shù)焦夥峙渚W(wǎng)絡(luò)；光分配網(wǎng)絡(luò)包括—偏振分束器，將來自光線路終端的光OFDM信號分成X和y兩個偏振方向上的光OFDM信號；多個光分束器，在X和y兩個偏振方向上的光OFDM信號都分別使用一個或多個光分束器將X和I兩個偏振方向上的光OFDM信號再分成多路；多個光濾波器，分別對光分束器分出的光OFDM信號進(jìn)行提取，選出需要的不同的子帶光OFDM信號或不同數(shù)量的子帶光OFDM信號，發(fā)送給各自的光網(wǎng)絡(luò)單元；各光網(wǎng)絡(luò)單元包括光電探測器、OFDM信號接收機(jī)，各光網(wǎng)絡(luò)單元就把各自的不同的子帶光OFDM信號或不同數(shù)量的子帶光OFDM信號接收下來，由光電探測器將其轉(zhuǎn)換成電OFDM信號，然后由OFDM信號接收機(jī)接收。本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明基于偏振復(fù)用頻帶間插的0FDMA-P0N系統(tǒng)，在光線路終端，首先利用兩個OFDM信號發(fā)射機(jī)分別產(chǎn)生兩路OFDM信號，每一路OFDM信號都被分成了多個正交的子帶，每個子帶都包含了若干個子載波，每一路OFDM信號各子帶之間有間隔，間隔寬度等于另一路OFDM信號子帶的寬度，同時兩路OFDM信號各子帶之間是相互間插，將OFDM信號分成多個正交的子頻帶，降低了對ADC/DAC設(shè)備的要求及其實(shí)現(xiàn)的難度和成本，同時也降低了對濾波器的要求；然后兩路OFDM信號分別經(jīng)過光調(diào)制、偏振控制，得到X、y偏振方向的兩路光OFDM信號，并由偏振合束器合為一路，變成沒有保護(hù)頻帶的光OFDM信號，即各子帶之間的間隔就等于子帶內(nèi)子載波的間隔，這樣就充分利用了系統(tǒng)帶寬，也保證了各子帶之間的正交性；最后通過光纖傳輸?shù)焦夥峙渚W(wǎng)絡(luò)。來自光線路終端的光OFDM信號到達(dá)光分配網(wǎng)絡(luò)后，首先使用偏振分束器將OFDM信號分成X和y兩個偏振方向上的光OFDM信號,然后在兩個偏振方向上都使用光分束器將OFDM信號分成多路，然后利用光濾波器分別對光分束器分出的光OFDM信號進(jìn)行提取，選出需要的不同的子帶光OFDM信號或不同數(shù)量的子帶光OFDM信號，發(fā)送給各自的光網(wǎng)絡(luò)單元。各個光網(wǎng)絡(luò)單元可以根據(jù)自己的實(shí)際需求選擇不同的子帶信號或不同數(shù)量的子帶信號，不同數(shù)量的子帶其占有的帶寬是不同的，從而實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)單元的可變速率接入。


圖I是具有頻帶間插的OFDM信號和光路由功能的多接入系統(tǒng)；圖2是0FDMA-P0N系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明基于偏振復(fù)用頻帶間插的0FDMA-P0N系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
原理框圖；圖4是圖3所示基于偏振復(fù)用頻帶間插的0FDMA-P0N系統(tǒng)的頻譜示意圖；圖5是圖3中對應(yīng)位置的頻譜圖圖6是圖3中對應(yīng)位置的頻譜圖；圖7是圖3中對應(yīng)位置的頻譜圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。實(shí)施例為了方便描述的內(nèi)容，先對本實(shí)施例中出現(xiàn)的相關(guān)專業(yè)術(shù)語進(jìn)行說明OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing):正交頻分復(fù)用；OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access):正交頻分多址；PON (Passive Optical Network):無源光網(wǎng)絡(luò)；TDM (Time Division Multiplexing):時分復(fù)用；WDM (Wavelength Division Multiplexing):波分復(fù)用；FFT (Fast Fourier Transform):快速傅里葉變換；ADC (Analog-to-Digital Conversion):模數(shù)轉(zhuǎn)換；DAC (Digital-to-Analog Conversion):數(shù)模轉(zhuǎn)換；OLT (Optical Line Terminal):光線路終端；ODN (Optical Distribution Network):光分配網(wǎng)絡(luò)；ONU (Optical Network Unit):光網(wǎng)絡(luò)單兀；MAN (Metropolitan Area Network):城域網(wǎng)；OS (Optical Splitter):光分束器；PBC (Polarization Beam Combiner):偏振合束器；PBS (Polarization Beam Splitter):偏振分束器；SSMF (Standard Single Mode Fiber):標(biāo)準(zhǔn)單模光纖；圖2所示為一個典型的0FDMA-P0N系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖。該系統(tǒng)由光線路終端0LT、光分配網(wǎng)絡(luò)ODN和光網(wǎng)絡(luò)單元ONU三個部分組成。局端，即中心局CO (Central Office)的光線路終端OLT將光接入網(wǎng)與城域網(wǎng)MAN (Metropolitan Area Network)或者廣域網(wǎng)WAN(Wide Area Network)進(jìn)行連接,終端的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU則給各個用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù),光線路終端OLT通過由光分束器、光耦合器組成的光分配網(wǎng)絡(luò)ODN與多個光網(wǎng)絡(luò)單元相連。由于光分配網(wǎng)絡(luò)ODN采用的是無源光器件，不需要電源供電，這樣就降低了整個接入網(wǎng)的安裝和維護(hù)成本。與TDM-PON系統(tǒng)相比，0FDM-P0N系統(tǒng)可以在時分復(fù)用的基礎(chǔ)上再一次對資源進(jìn)行管理，它可以在時域內(nèi)容納突發(fā)流量，在頻域內(nèi)實(shí)現(xiàn)子載波的分配。如圖2所示，光線路終端OLT負(fù)責(zé)將下行業(yè)務(wù)流廣播到每一個0NU，并將上行業(yè)務(wù)傳遞給中心局，同時，ONU之間子載波/時隙的動態(tài)帶寬分配也是由光線路終端OLT控制的。在上行通道中，每個ONU把各自的數(shù)據(jù)分別加載到各自分配到的子載波上，再通過調(diào)制后形成OFDM幀，每個幀中都包含了與時域上相同數(shù)量的OFDM符號。接著，OFDM信號通過低成本的直接調(diào)制型激光器轉(zhuǎn)換成光OFDM信號，然后再通過光纖傳輸。各個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU發(fā)送出來的光OFDM信號通過光耦合器連接，就形成了一個整體的OFDM信號，然后通過光線路終端OLT接收器中的光電二極管接收。圖3是本發(fā)明基于偏振復(fù) 用頻帶間插的0FDMA-P0N系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
原理框圖。在本實(shí)施例中，如圖3所示，本發(fā)明基于偏振復(fù)用頻帶間插的0FDMA-P0N系統(tǒng)包括光線路終端OLT、光分配網(wǎng)絡(luò)ODN和光網(wǎng)絡(luò)單元ONU三個部分。在本實(shí)施例中，為方便說明，本實(shí)例中，有四個光網(wǎng)絡(luò)單元0NU。在光線路終端0LT，首先由兩個OFDM信號發(fā)射機(jī)分別產(chǎn)生兩路OFDM信號，每一路OFDM信號都被分成了多個正交的子帶，每個子帶都包含了若干個子載波；每一路OFDM信號各子帶之間是有間隔的，間隔寬度等于另一路OFDM信號子帶的寬度，同時兩路OFDM信號各子帶之間是相互間插的。在本實(shí)施例中，如圖4 (a)所7]^，兩路OFDM信號分別由第一個OFDM信號發(fā)射機(jī)OFDM Txl和第二個OFDM信號發(fā)射機(jī)OFDM Tx2產(chǎn)生，它們都被分成了 η個正交的子帶，每個子帶都包含了若干個子載波，其中第一路OFDM信號，即OFDM Txl產(chǎn)生的信號的子帶寬度為B1、子帶之間的間隔寬度為B2，而第二路OFDM信號，即OFDM Τχ2產(chǎn)生的信號的子帶寬度為B2、子帶之間的間隔寬度為B1，同時兩路OFDM信號各子帶之間是相互間插的，即OFDM TxI產(chǎn)生的信號的子帶I對應(yīng)OFDM Τχ2產(chǎn)生的信號的第一個間隔，OFDM Τχ2產(chǎn)生的信號的子帶2對應(yīng)于OFDM Txl產(chǎn)生的信號的子帶I以及子帶3之間的間隔，以此類推。兩路OFDM信號占用的頻率帶寬為B=n (B^B2)0如圖3所示，激光器產(chǎn)生光載波S，通過光分束器OS將光載波S分為兩路，即兩路光載波SI、S2，用以分別調(diào)制兩路OFDM信號，即信號OFDM TxUOFDM Τχ2。在本實(shí)施例中，強(qiáng)度調(diào)制器為馬赫-曾德爾光調(diào)制器，OFDM信號OFDM TxU OFDM Τχ2的光調(diào)制是利用馬赫-曾德爾光調(diào)制器(MZM)采用強(qiáng)度調(diào)制的方式實(shí)現(xiàn)的，調(diào)制得到雙邊帶光OFDM信號，接著通過一個帶通濾波器濾出其中的一個邊帶從而得到單邊帶光OFDM信號。最后將兩個單邊帶光OFDM信號分別經(jīng)過一個偏振控制器，將一路光OFDM信號控制到χ偏振方向，得到光OFDM信號Pol-X ;另一路光OFDM信號控制到y(tǒng)偏振方向，得到光OFDM信號Pol_Y。其頻譜如圖4 (b)所示，可以看到，當(dāng)兩路光OFDM信號Pol-X、Pol-Y合在一起后就變成了沒有保護(hù)頻帶的光OFDM信號Pol-XY，即各子帶之間的間隔就等于子帶內(nèi)子載波的間隔，這樣就充分利用了系統(tǒng)帶寬，也保證了各子帶之間的正交性。最后由偏振合束器PBC合為一路光OFDM信號，這里的偏振控制就是將信號控制在一個確定的偏振方向上。在本實(shí)施例中，合成后的信號經(jīng)過20km光纖傳輸后到達(dá)光分配網(wǎng)絡(luò)0DN。在光分配網(wǎng)絡(luò)ODN中，首先使用偏振分束器PBS將光OFDM信號分成χ和y兩個偏振方向上的光OFDM信號；然后在兩個偏振方向上都使用光分束器OS將χ和y兩個偏振方向上的光OFDM信號分成兩路以供四個不同的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU使用；最后通過光濾波器提取出各光網(wǎng)絡(luò)單元0ΝυΓ4所需要的信號，在本實(shí)施例中，光濾波器為可調(diào)光濾波器。如圖4 (c)所示，光OFDM信號的分配，一共有4個光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，在本實(shí)施例中，χ偏振方向上的光OFDM信號的第一個子帶分配給第一個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU1，第一、二個子帶則分配給光網(wǎng)絡(luò)單元(^%，而y偏振方向上的光OFDM信號的第一個子帶分配給第3個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU3，第一、二個子帶則分配給第4個光網(wǎng)絡(luò)單元0NU4。在本實(shí)施例中，只有4個光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，實(shí)際有多個光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，各個光網(wǎng)絡(luò)單元ONU可以根據(jù)自己的實(shí)際需求選擇不同的子帶信號或不同數(shù)量的子帶信號，不同數(shù)量的子帶其占有的帶寬是不同的，從而實(shí)現(xiàn)ONU的可變速率接入。提取出的光OFDM信號到達(dá)各光網(wǎng)絡(luò)單元ONUf 4后，首先使用光電探測器將光OFDM信號轉(zhuǎn)換成電OFDM信號，然后由OFDM信號接收機(jī)接收。信號分配給各ONU之后，ONU就把這些信號接收下來并轉(zhuǎn)換成各終端可以接收的形式。
圖5是圖3中對應(yīng)位置的頻譜圖。在本實(shí)施例中，圖5 (I) OFDM信號發(fā)射機(jī)Txl產(chǎn)生的第(I)路電的OFDM信號；圖5 (2) OFDM信號發(fā)射機(jī)Tx2產(chǎn)生的第2路電的OFDM信號；圖5 (3)第I路OFDM信號經(jīng)過光調(diào)制和濾波后的單邊帶光OFDM信號；圖5 (4)第2路OFDM信號經(jīng)過光調(diào)制和濾波后的單邊帶光OFDM信號；圖5所示的是單邊帶光OFDM信號的產(chǎn)生過程。首先由第一個OFDM信號發(fā)射機(jī)即OFDM Txl產(chǎn)生第一路多帶的OFDM信號，如圖5 (I)所示，可以看到，一共產(chǎn)生了三個子帶，各子帶之間是相互正交的，子帶間距等于信號發(fā)射機(jī)OFDM Τχ2所產(chǎn)生OFDM信號的子帶寬度。然后由第二個OFDM信號發(fā)射機(jī)即OFDM Τχ2產(chǎn)生第二路多帶OFDM信號，如圖5 (2)所示，一共也是三個子帶，各正交子帶之間的間距等于第一路OFDM信號子帶寬度，這樣通過選擇合適的中心頻率就可以保證兩路信號子帶之間是相互間插的。接著這兩路OFDM信號都由激光器所產(chǎn)生的光載波進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，調(diào)制得到的雙邊帶光OFDM信號通過濾波器濾出其中的一個邊帶，得到的單邊帶光OFDM信號如圖5 (3)和圖5 (4)所示，其中圖5 (3)表示第一路光OFDM信號，圖5 (4)代表第二路光OFDM信號。圖6是圖3中對應(yīng)位置的頻譜圖。圖6中(5)經(jīng)過偏振合束器PBC合為一路的 OFDM信號；(6)經(jīng)20km光纖傳輸后，由偏振分束器PBS分離出的χ偏振方向上的信號；(7)經(jīng)20km光纖傳輸后，由偏振分束器PBS分離出的y偏振方向上的信號。圖6表示的是兩路OFDM信號合成與分離的過程。兩路單邊帶光OFDM信號首先經(jīng)過光合束器PBC合為一路，合成后的光OFDM信號如圖6 (5)所示?？梢钥吹剑瑑陕饭釵FDM信號各子帶之間很好地間插在了一起，合成后的OFDM信號子帶之間沒有了保護(hù)頻帶，各子帶之間的間隔等于子帶內(nèi)各子載波之間的間隔，這樣就充分利用了帶寬，提高了頻譜利用率。合成后的光OFDM信號經(jīng)過一段距離的光纖傳輸后,利用偏振分束器PBS將其分為χ偏振方向和y偏振方向兩個方向上的信號以分配給不同的光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，圖6 (6)所示的就是分離出的χ偏振方向上的光OFDM信號,也即是第一路光OFDM信號。圖6 (7)表不的是分離出的I偏振方向上的光OFDM信號，即是第二光OFDM路信號。圖7是圖3中對應(yīng)位置的頻譜圖。圖7中(8)x偏振方向上提取出的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU1所需要的信號；(9) y偏振方向上提取出的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU3K需要的信號；(10)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU1中經(jīng)過光電探測后的信號；(11)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU3中經(jīng)過光電探測后的信號。圖7表示的是在光分配網(wǎng)絡(luò)ODN和光網(wǎng)絡(luò)單元ONU中兩個偏振方向上的信號的分配與檢測。在本實(shí)施例中，只有四個0NU，即ONUpONUyONU3和ONU4, χ偏振方向上的光OFDM信號，即第一路信號光OFDM是分配給光網(wǎng)絡(luò)單兀ONU1和ONU2的,而y偏振方向上的信號，即第二路光OFDM信號是分配給光網(wǎng)絡(luò)單元ONU3和ONU4的。在本實(shí)施例中，光網(wǎng)絡(luò)單元ONU1需要的是χ偏振方向上信號的第一、二子帶，利用可調(diào)光濾波器濾出的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU1K需信號如圖7 (8)所示。當(dāng)然，光網(wǎng)絡(luò)單元ONU可以根據(jù)自身需求靈活地選取不同子帶的信號，例如它可以只需要第一個子帶所攜帶的信號，也可以需要第二個子帶和第三個子帶所攜帶的信號，這樣便實(shí)現(xiàn)了 ONU的可變速率接入。然后在光網(wǎng)絡(luò)單元ONU1中利用光探測器H)進(jìn)行光電探測，得到的電信號如圖7 (9)所示，最后由OFDM接收機(jī)接收該信號。而在y偏振方向上，光網(wǎng)絡(luò)單元ONU3需要的是y偏振方向上OFDM信號的第二個子帶，同理，光網(wǎng) 絡(luò)單元也可以根據(jù)自身需求靈活地選擇不同的子帶信號。同樣地，利用濾波器濾出光網(wǎng)絡(luò)單元ONU3K需信號，如圖7 (10)所示。然后在光網(wǎng)絡(luò)單元ONU3中利用光探測器H)將光OFDM信號轉(zhuǎn)換為電OFDM信號，轉(zhuǎn)換得到的電OFDM信號如子圖7 (11)所不。從以上結(jié)果中可以看出，本發(fā)明提出的基于偏振復(fù)用頻帶間插的0FDMA-P0N系統(tǒng)是可行且有效的。本發(fā)明的有益效果I、將整個OFDM信號分成多個正交的子頻帶，降低了對ADC/DAC設(shè)備的要求及其實(shí)現(xiàn)的難度和成本，同時也降低了對濾波器的要求。2、將光OFDM信號分成χ和y兩個偏振態(tài),并且兩個偏振方向上的信號各子頻帶是彼此間插的，這就使得在傳輸過程中合為一路的光OFDM信號各子帶之間是沒有保護(hù)間隔的，充分利用了系統(tǒng)帶寬，提高了系統(tǒng)的頻譜利用率。3、在兩個偏振方向上，光網(wǎng)絡(luò)單元ONU都可以根據(jù)自身的需求靈活地選擇不同的子帶，這樣便實(shí)現(xiàn)了資源的靈活分配及光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的可變速率接入。盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式
的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
權(quán)利要求
1.一種基于偏振復(fù)用頻帶間插的OFDMA-PON系統(tǒng)包括光線路終端(0LT)、光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)以及多個光網(wǎng)絡(luò)單元(0NU)，其特征在于 光線路終端包括 一激光器，用于產(chǎn)生光載波S ; 一光分束器，將激光器產(chǎn)生的光載波S分成兩路光載波SI、S2 ；兩個OFDM信號發(fā)射機(jī)，分別產(chǎn)生兩路OFDM信號，每一路OFDM信號都被分成了多個正交的子帶，每個子帶都包含了若干個子載波；每一路OFDM信號各子帶之間是有間隔的，間隔寬度等于另一路OFDM信號子帶的寬度，同時兩路OFDM信號各子帶之間是相互間插的；兩個強(qiáng)度調(diào)制器，將兩路OFDM信號分別調(diào)制到光載波SI、S2上，得到兩路光OFDM信號; 兩個偏振控制器，分別對兩路光OFDM信號進(jìn)行偏振控制，將一路光OFDM信號控制到x偏振方向，另一路光OFDM信號控制到y(tǒng)偏振方向； 一偏振合束器，將X偏振方向光OFDM信號與y偏振方向光OFDM信號合成為一路光OFDM信號，然后通過光纖傳輸?shù)焦夥峙渚W(wǎng)絡(luò)； 光分配網(wǎng)絡(luò)包括 一偏振分束器，將來自光線路終端的光OFDM信號分成X和y兩個偏振方向上的光OFDM信號; 多個光分束器，在X和y兩個偏振方向上的光OFDM信號都分別使用一個或多個光分束器將X和I兩個偏振方向上的光OFDM信號再分成多路； 多個光濾波器，分別對光分束器分出的光OFDM信號進(jìn)行提取，選出需要的不同的子帶光OFDM信號或不同數(shù)量的子帶光OFDM信號，發(fā)送給各自的光網(wǎng)絡(luò)單元； 各光網(wǎng)絡(luò)單元包括光電探測器、OFDM信號接收機(jī)，各光網(wǎng)絡(luò)單元就把各自的不同的子帶光OFDM信號或不同數(shù)量的子帶光OFDM信號接收下來，由光電探測器將其轉(zhuǎn)換成電OFDM信號，然后由OFDM信號接收機(jī)接收。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的0FDMA-P0N系統(tǒng)，其特征在于，所述的強(qiáng)度調(diào)制器為馬赫-曾德爾光調(diào)制器，得到的光OFDM信號為單邊帶光OFDM信號； 馬赫-曾德爾光調(diào)制器將每一路OFDM信號調(diào)制得到雙邊帶光OFDM信號，接著通過一個帶通濾波器濾出其中的一個邊帶從而得到單邊帶光OFDM信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于偏振復(fù)用頻帶間插的OFDMA-PON系統(tǒng)，在光線路終端，分別產(chǎn)生兩路OFDM信號，兩路OFDM信號各子帶之間是相互間插的；分別經(jīng)過光調(diào)制、偏振控制，分別得到x、y偏振方向的兩路光OFDM信號，并合為一路，變成沒有保護(hù)頻帶的光OFDM信號，這樣就充分利用了系統(tǒng)帶寬。光分配網(wǎng)絡(luò)將收到的光OFDM信號分成x和y兩個偏振方向上的光OFDM信號，光分束器再將OFDM信號分成多路，光濾波器對光分束器分出的光OFDM信號進(jìn)行提取，選出需要的不同的子帶光OFDM信號或不同數(shù)量的子帶光OFDM信號，發(fā)送給各自的光網(wǎng)絡(luò)單元，從而實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)單元的可變速率接入。
文檔編號H04Q11/00GK102833206SQ20121033741
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者張崇富, 張瓊麗, 陳晨, 劉德明, 邱昆 申請人:電子科技大學(xué), 華中科技大學(xué)