基于濾波器多載波調(diào)制的副載波復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)上行傳輸系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于濾波器(組)多載波調(diào)制技術(shù)的副載波復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)上行傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國務(wù)院“寬帶中國”戰(zhàn)略的部署與實施，寬帶首次成為國家的戰(zhàn)略性公共基礎(chǔ)設(shè)施。目前，寬帶互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展日新月異，伴隨“三網(wǎng)融合”戰(zhàn)略的深入，運營商的寬帶網(wǎng)絡(luò)將面臨從低帶寬需求、非實時、固定的業(yè)務(wù)接入向超高帶寬需求、實時多業(yè)務(wù)平臺服務(wù)體系的演進。作為網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓艿溃瑸榱藨?yīng)對目前上行接入帶寬的迅速增長趨勢，光網(wǎng)絡(luò)面臨著前所未有的壓力，有效地利用有限的帶寬資源，提升頻譜效率，降低帶寬成本是光網(wǎng)絡(luò)未來主要的發(fā)展趨勢。
[0003]為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的上行帶寬需求，以波分復(fù)用(Wavelength Divis1nMultiplexing, WDM)技術(shù)為基礎(chǔ)的光接入技術(shù)可以有效地解決目前的帶寬“瓶頸”問題。而且，以WDM技術(shù)為基礎(chǔ)的無源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network,PON)中，通過波分復(fù)用技術(shù)在光頻域上已很大程度提升了光網(wǎng)絡(luò)的接入能力，而對波分復(fù)用的波長間隔的合理利用仍然可以進一步提升網(wǎng)絡(luò)的頻譜利用效率。副載波調(diào)制技術(shù)(Sub-carrier Modulat1n，SCM)利用光載波的射頻副載波調(diào)制將用戶數(shù)據(jù)調(diào)制到不同的光副載波上進行傳輸，被利用于對波長間隔內(nèi)的頻譜資源實現(xiàn)進一步的劃分與復(fù)用，以開發(fā)光纖的傳輸容量，提升光網(wǎng)絡(luò)的接入能力。因此，為了對副載波調(diào)制技術(shù)進行進一步開發(fā)利用以滿足目前網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求，目前的光網(wǎng)絡(luò)亟需一種支持高傳輸速率、高頻譜效率、靈活可配置的副載波復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)上行傳輸系統(tǒng)。
[0004]多載波調(diào)制技術(shù)因其對抗光纖色度色散的性能好、支持更高的傳輸速率等優(yōu)點被行業(yè)內(nèi)看作下一代光網(wǎng)絡(luò)很有潛力的調(diào)制和復(fù)用技術(shù)，其中正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequency Divis1n Multiple，OFDM)技術(shù)作為很有前景的技術(shù)，在光通信系統(tǒng)中的研宄在近幾年逐步展開，并引起人們的注意。然而，以O(shè)FDM為代表的傳統(tǒng)的多載波調(diào)制技術(shù)在面向應(yīng)用仍有需要改進的地方，其中由于多載波信號頻域函數(shù)sine旁瓣很高，提升了多載波信號帶外的進行發(fā)射的功率水平，導(dǎo)致多載波信號在光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中傳輸時需要添加頻域的保護間隔以克服帶外功率泄漏帶來的用戶間干擾的問題，因此導(dǎo)致了頻譜效率的下降。由于傳統(tǒng)的多載波技術(shù)的旁瓣抑制比很低，因此它對符號間干擾(ISI)和子載波間干擾(ICI)較為敏感，加大了系統(tǒng)接收的復(fù)雜度與成本。而且，由于以O(shè)FDM為代表的傳統(tǒng)的多載波調(diào)制技術(shù)需要利用循環(huán)前綴(CP)來對抗ISI，因此導(dǎo)致了符號傳輸有效速率的下降。如果OFDM等多載波技術(shù)的帶外功率泄漏能夠得到很好的抑制，那么來自各個用戶的信號帶便可以實現(xiàn)更密集的復(fù)用，頻譜效率得以提升，光網(wǎng)絡(luò)也支持更多上行用戶的接入?；跒V波器(組)的多載波調(diào)制技術(shù)利用發(fā)射端預(yù)先設(shè)計的濾波器(組)對以O(shè)FDM為代表的傳統(tǒng)的多載波信號按子載波或者信號帶或資源塊等進行濾波處理，可以將OFDM低于20dB的旁瓣抑制比提升至超過40dB。基于濾波器(組)的多載波調(diào)制技術(shù)在保留傳統(tǒng)的多載波技術(shù)對抗光纖色度色散的性能好、支持更高的傳輸速率、易于進行接收端估計與均衡的基礎(chǔ)上，不僅對ISI和ICI有很好的性能，而且，由于基于濾波器(組)的多載波調(diào)制技術(shù)去除了添加CP或ZP帶來符號傳輸有效速率低的問題，且利用濾波器組降低了信號的帶外功率泄漏，因此相比OFDM，它可以實現(xiàn)更高的頻譜效率和傳輸速率。
[0005]因此，利用基于濾波器(組)的多載波調(diào)制技術(shù)適宜用于提升副載波復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)上行傳輸系統(tǒng)的頻譜效率和數(shù)據(jù)速率，以提升光網(wǎng)絡(luò)的接入能力。
[0006]經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，來自臺灣交通大學(xué)的C.W.Chow等人于2010年在SelectedAreas in Communicat1ns 期干丨J上發(fā)表論文 “Studies of OFDM Signal for BroadbandOptical Access Networks (OFDM在寬帶光接入網(wǎng)中的研宄)”。該文獻中，作者展示了利用十個副載波調(diào)制來自各自用戶的OFDM調(diào)制數(shù)據(jù)的光網(wǎng)絡(luò)上行傳輸系統(tǒng)，最終實現(xiàn)十個副載波的解調(diào)與信號恢復(fù)。然而，該系統(tǒng)中，對每個占用帶寬為2.5GHz的OFDM信號保留了
0.5GHz的頻域保護間隔，浪費了 20%的頻譜資源，而且從最終的誤碼率性能可以觀察出十個副載波之間依然因為OFDM的帶外功率泄漏產(chǎn)生了用戶間的干擾等問題。
[0007]又經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，來自佐治亞理工大學(xué)的Yu-Ting Hsueh等人于2013年在Photonics Technology Letters 期刊上發(fā)表論文 “A Novel Lightwave CentralizedBidirect1nal Hybrid Access Network:Seamless Integrat1n of RoF WithWDM-0FDM-P0N( 一種新型的RoF與WDM-0FDM-P0N無縫融合的光源集中制接入網(wǎng))”。該文獻中，作者利用17GHz的射頻本振源實現(xiàn)了 11.52-Mb/s0FDM上行信號和17.28-Mb/s WiMax下行信號的混合傳輸。明顯地，該文雖然實現(xiàn)了上行下行異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸，但是頻譜效率浪費現(xiàn)象嚴重，并沒有很好地利用副載波調(diào)制的優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中副載波復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)上行傳輸系統(tǒng)存在的缺點和不足，提供一種基于濾波器多載波調(diào)制的副載波復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)上行傳輸系統(tǒng)。本發(fā)明中每個用戶利用基于濾波器多載波調(diào)制進行濾波化的多載波調(diào)制然后進行光副載波復(fù)用進行上行傳輸，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且具有頻譜效率和傳輸速率高、靈活可配置等優(yōu)點。
[0009]根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于濾波器多載波調(diào)制的副載波復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)上行傳輸系統(tǒng)，包括依次相連的:多個第一模塊組、一復(fù)用模塊、一饋線式光纖、一光放大器、一解復(fù)用模塊、多個第二模塊組；第一模塊組與第二模塊組一一對應(yīng)；
[0010]第一模塊組包括依次連接的接入控制模塊、基于濾波器的多載波調(diào)制模塊、副載波調(diào)制模塊，副載波調(diào)制模塊連接至復(fù)用模塊；
[0011]第二模塊組包括依次連接的光電探測器、副載波解調(diào)模塊、上行數(shù)據(jù)接收模塊；光電探測器連接至解復(fù)用模塊；
[0012]所述接入控制模塊，用于控制用戶數(shù)據(jù)的產(chǎn)生與時序管理；
[0013]所述基于濾波器的多載波調(diào)制模塊，用于對接入控制模塊產(chǎn)生的用戶數(shù)據(jù)利用基于濾波器的多載波調(diào)制技術(shù)進行調(diào)制；
[0014]所述副載波調(diào)制模塊，用于利用光載波的射頻副載波調(diào)制將調(diào)制后的用戶數(shù)據(jù)調(diào)制到不同的光副載波上進行傳輸；
[0015]所述復(fù)用模塊，用于對來自不同第一模塊組中副載波調(diào)制模塊的用戶數(shù)據(jù)復(fù)用到一根光纖信道上；
[0016]所述饋線式光纖，用于作為光纖信道對用戶數(shù)據(jù)進行傳輸；
[0017]所述光放大器，用于對經(jīng)過饋線式光纖衰減后的用戶數(shù)據(jù)進行光放大；
[0018]所述解復(fù)用模塊，用于將從接收自光放大器接的光信號解復(fù)用送入對應(yīng)第二模塊組的光電探測器；
[0019]所述光電探測器，用于將光信號解調(diào)為電信號；
[0020]所述副載波解調(diào)模塊，用于對電信號進行解調(diào)恢復(fù)，得到上行數(shù)據(jù)；
[0021]所述上行數(shù)據(jù)接收模塊，用于對解調(diào)恢復(fù)的上行數(shù)據(jù)進行數(shù)字信號處理。
[0022]優(yōu)選地，所述基于濾波器的多載波調(diào)制技術(shù)，包括:濾波器組多載波調(diào)制技術(shù)FBMC、通用濾波化多載波調(diào)制技術(shù)UFMC或者廣義頻分復(fù)用技術(shù)GFDM ;其中濾波器采用FIR濾波器、升余弦濾波器或者貝塞爾濾波器，且濾波器包括通帶寬度、截止頻率在內(nèi)的參數(shù)能夠調(diào)節(jié)。
[0023]優(yōu)選地，所述副載波調(diào)制模塊采用的副載波調(diào)制方法包括:
[0024]-先產(chǎn)生射頻副載波并將濾波化多載波數(shù)據(jù)調(diào)制上去，然后再調(diào)制到光載波上；或者
[0025]-先利用射頻副載波調(diào)制到光上產(chǎn)生光副載波，再結(jié)合濾波器將每個用戶的數(shù)據(jù)調(diào)制到光副載波上。
[0026]優(yōu)選地，所述復(fù)用模塊采用的復(fù)用方式包括:波分復(fù)用、堆疊波分復(fù)用或者時分波分復(fù)用。
[0027]優(yōu)選地，所述基于濾波器多載波調(diào)制的副載波復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)上行傳輸系統(tǒng)或者采用基于相干光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
[0028]優(yōu)選地，光放大器為光纖放大器或者半導(dǎo)體。
[0029]優(yōu)選地，饋線式光纖的長度為10km、20km或者50km。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0031]1、本發(fā)明改造了現(xiàn)有的副載波復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的上行傳輸系統(tǒng)，提出利用基于濾波器(組)的多載波調(diào)制技術(shù)解決目前網(wǎng)絡(luò)的帶寬瓶頸，通過該技術(shù)的引入，可以使現(xiàn)有的副載波復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)上行傳輸系統(tǒng)有更高的頻譜效率，支持更高的傳輸速率，并且由于基于濾波器(組)的多載波調(diào)制技術(shù)可以將傳統(tǒng)的多載波技術(shù)的旁瓣抑制比由20dB提升至超過40dB，因此上行各個單元間的符號間干擾和子載波間干擾得到很好的抑制。而且，由于濾波器(組)的設(shè)置取代了循環(huán)前綴和添零前綴等的功能，因此系統(tǒng)支持更高的有效數(shù)據(jù)速率。
[0032]2、每個用戶利用基于濾波器(組)的多載波調(diào)制技術(shù)進行濾波化的多載波調(diào)制然后進行光副載波復(fù)用進行上行傳輸，結(jié)合濾波器(組)多載波調(diào)制技術(shù)和副載波調(diào)制技術(shù)的優(yōu)點，不僅易于實現(xiàn)，而且具有頻譜效率和傳輸速率高、靈活可配置等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0033]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0034]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0036]本發(fā)明提供了一種基于濾波器多載波調(diào)制的副載波復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)上行傳輸系統(tǒng)，包括依次相連的接入控制模塊、基于濾波器多載波調(diào)制模塊、副載波調(diào)制模塊、復(fù)用模塊、饋線式光纖、光放大器、解復(fù)用模塊