專利名稱：基于單邊帶調(diào)制的單載波頻域均衡技術(shù)的光纖通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖通信和光網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男盘?hào)均衡處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基
于單邊帶調(diào)制單載波頻域均衡的光纖通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今的光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中有兩個(gè)越來越明顯的趨勢(shì) 單個(gè)傳輸通道的傳輸速 率正已迅速增加，并迅速的接近100Gb/S ; (ii)由于光分插復(fù)用器的使用，使得能夠動(dòng)態(tài) 重構(gòu)的光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐漸變成現(xiàn)實(shí)。這些趨勢(shì)對(duì)光網(wǎng)絡(luò)的傳輸鏈路提出重大的挑戰(zhàn)。特
別地，當(dāng)傳輸網(wǎng)絡(luò)變得更加靈活時(shí)，傳統(tǒng)精確的間隔距離光色散補(bǔ)償(Optical Dispersion Compensation, ODC)會(huì)變得過于昂貴且費(fèi)時(shí)，因?yàn)樯⒀a(bǔ)償需要在傳輸波段范圍內(nèi)的精 確的對(duì)光纖色散測(cè)量和匹配補(bǔ)償。更為重要的是， 一個(gè)具有動(dòng)態(tài)重構(gòu)的光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有快 速的鏈路建立能力，這使得人工配置的光色散補(bǔ)償變得不太現(xiàn)實(shí)。 電子均衡技術(shù)在解決動(dòng)態(tài)光纖鏈路的色散、偏振模色散以及各種非線性效應(yīng)等 方面具有潛在優(yōu)勢(shì)。電子色散補(bǔ)償作為一種色散補(bǔ)償方案，作用類似于光域的色散補(bǔ)償 光纖、布拉格光柵以及光學(xué)諧振腔。電子均衡技術(shù)主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)1，能夠靈活地
適用于臨時(shí)的色散補(bǔ)償需求；2，在光標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)中具有自適應(yīng)鏈路色散補(bǔ)償?shù)奶匦裕?3，在傳輸層面對(duì)于光通信網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)傳輸速率透明適配；4，比較傳統(tǒng)的光學(xué)色散補(bǔ)償 方案，所需的光子外圍器件更少。 單載波頻域均衡技術(shù)(Single Carrier Frequency Domain Equalization : SC-FDE)作
為一種電子均衡技術(shù)，是無線通信極為成熟且研究廣泛的信道均衡和補(bǔ)償技術(shù)，該技術(shù) 采用高速DSP處理將電信號(hào)從時(shí)域變換到頻域進(jìn)行均衡補(bǔ)償。然而，對(duì)于直接檢測(cè)的光 纖通信系統(tǒng)，由于大部分傳輸都是基于雙邊帶調(diào)制的，因此接受到的信號(hào)也都是雙邊帶 的信號(hào)。而對(duì)于雙邊帶的信號(hào)，在直接檢測(cè)時(shí)，會(huì)存在平方率折疊效應(yīng)，接受到的信號(hào) 雙會(huì)將上下邊帶不同的色散影響混疊，因此頻域均衡方案對(duì)雙邊帶的光纖通信系統(tǒng)效果 不佳。 單邊帶光通信(Optical single sideband : OSSB)在解決直接檢測(cè)時(shí)避免平方率頻 譜折疊效應(yīng)上具有很好的效果。單邊帶光通信在光纖通信中也具有獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，由于單 邊帶信號(hào)的頻譜只有雙邊帶信號(hào)的一半，因此所受的色散影響要小的多。如圖l所示為 M.Sieben等人提出的調(diào)制法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法。見J.Conradi， B.Davies， M.Sieben， D.Dodds， and S.Walklin， Proc.Optical Fiber Commun.Conf.' 97， Feb.1997， postdeadline paper PD-29。 這種方式采用了如圖2所示的基于希爾伯特變換的有限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器， 其中S(t)為原信號(hào)，S的為信號(hào)的希爾伯特變換，t為延時(shí)量。這種方式能夠很好的近 似產(chǎn)生單邊帶信號(hào)。 基于以上的一些事實(shí)，本發(fā)明首次提出了在光纖通信系統(tǒng)中，采用基于單邊帶 調(diào)制的單載波頻域均衡技術(shù)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行電子均衡的色散補(bǔ)償。該技術(shù)使得頻域均衡技術(shù)在光纖通信中成為可能，同時(shí)結(jié)合了單邊帶信號(hào)和電子均衡技術(shù)的所有優(yōu)勢(shì)，能進(jìn) 一步的提高系統(tǒng)的傳輸性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能進(jìn)一步提高系統(tǒng)傳輸性能的基于單邊帶調(diào)制單載 波頻域均衡的光纖通信系統(tǒng) 本發(fā)明提出在光纖通信系統(tǒng)中，采用基于單邊帶傳輸?shù)膯屋d波頻域均衡技術(shù)， 該技術(shù)在的核心是在光纖通信的傳輸系統(tǒng)中，利用DSP等高速數(shù)字信號(hào)處理方式，對(duì)通 過直接檢測(cè)接收到的電信號(hào)采用FFT變換從時(shí)域變換到頻域，采用針對(duì)傳輸鏈路所設(shè)計(jì) 的均衡模塊在頻域進(jìn)行均衡補(bǔ)償，最后再將經(jīng)均衡模塊后的信號(hào)經(jīng)過IFFT從頻域變換到 時(shí)域，得到最終的均衡信號(hào)。該系統(tǒng)基于單邊帶調(diào)制，接收端直接檢測(cè)單邊帶信號(hào)。
本發(fā)明在基于單載波調(diào)制的光纖通信系統(tǒng)中，采用單載波的頻域均衡技術(shù)，對(duì) 直接接收到的單邊帶信號(hào)進(jìn)行電子色散補(bǔ)償。所述的系統(tǒng)包括調(diào)制法產(chǎn)生的單邊帶信號(hào) 發(fā)射機(jī)、光纖傳輸鏈路、直接檢測(cè)接收機(jī)和單載波的頻域均衡模塊。見圖2所示。
所述的單邊帶信號(hào)發(fā)射機(jī)利用調(diào)制法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)，其包括
—個(gè)基帶信號(hào)源ll，用于產(chǎn)生所需要傳輸?shù)幕鶐盘?hào)；
—個(gè)連續(xù)工作的固定波長(zhǎng)的激光源12，作為光載波；
—個(gè)單邊帶信號(hào)調(diào)制器10，用于進(jìn)行光信號(hào)單邊帶外調(diào)制。
所述的單邊帶信號(hào)調(diào)制器基于信號(hào)的希爾伯特變換有限沖擊響應(yīng)(Finite impulse response: FIR)數(shù)字濾波器，利用一個(gè)雙臂的馬赫哲德調(diào)制器級(jí)聯(lián)一個(gè)相位調(diào)制器產(chǎn)生單 邊帶信號(hào)。信號(hào)與信號(hào)的希爾伯特變換分別驅(qū)動(dòng)雙臂馬赫哲德調(diào)制器和相位調(diào)制器。
所述的雙臂馬赫哲德調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別為反向關(guān)系，上下直流偏置也相 反。 所述的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，都根據(jù)信號(hào)的產(chǎn)生需要進(jìn)行了適當(dāng)?shù)钠谩?希爾伯特變換有限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器要根據(jù)傳輸信號(hào)的速率選取適當(dāng)?shù)难訒r(shí)
單位參數(shù)，使接收端進(jìn)行均衡處理時(shí)能取得最佳效果。 單邊帶信號(hào)經(jīng)過普通單模光纖的傳輸鏈路之后進(jìn)行直接檢測(cè)。直接檢測(cè)的電信 號(hào)送給所設(shè)計(jì)的單載波頻域均衡模塊。 單載波頻域均衡模塊采用了高速DSP的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，包括三個(gè)部分信 號(hào)的傅立葉變換部分(FFT)，頻域均衡部分(FDE)，信號(hào)的反傅立葉變換部分(IFFT)。所 述信號(hào)的傅立葉變換部分是進(jìn)行快速傅立葉變換(Fast Fourier Transformation : FFT)，其
作用是將電信號(hào)從時(shí)域變換到頻域。對(duì)信號(hào)進(jìn)行FFT變換之前，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇?并的變換，以適合FFT處理。所述的頻域均衡部分是根據(jù)信號(hào)的傳輸鏈路建立的頻域 均衡模型。所述的頻域均衡模型是用于傳輸信號(hào)的光纖鏈路的頻域傳輸函數(shù)的逆過程， 即需要先根據(jù)傳輸光纖的色散系數(shù)，傳輸長(zhǎng)度，非線性效應(yīng)系數(shù)等求出光纖的頻域傳輸 函數(shù)，然后其倒數(shù)便是所求的頻域均衡函數(shù)。所述的光纖頻域傳輸函數(shù)，是根據(jù)光纖的 傳輸信道，采用分布傅立葉算法，求出時(shí)域解析解，轉(zhuǎn)換到頻域，建立頻域傳輸函數(shù)， 所述的頻域傳輸函數(shù)可以根據(jù)需要忽略適當(dāng)?shù)男×?，以達(dá)到效率與效果的平衡。所述的 頻域均衡模型能自適應(yīng)與光纖傳輸參數(shù)的變換，當(dāng)傳輸鏈路的參數(shù)發(fā)生動(dòng)態(tài)變換時(shí)，只需要同步隨之修改模型的參數(shù)即可。所述的信號(hào)的反傅立葉變換部分是進(jìn)行快速的反傅 立葉變換(Inverse Fast Fourier Transformation : IFFT)，其作用是將電信號(hào)從頻域變換到時(shí) 域。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行了IFFT之后，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟⒆兇淖儞Q，以得到最后的經(jīng)過均衡 的輸出信號(hào)。該均衡輸出信號(hào)經(jīng)過判決，輸出數(shù)據(jù)。本發(fā)明系統(tǒng)中的均衡模塊，對(duì)接收到的電信號(hào)的整個(gè)處理步驟是a、串行信號(hào) 變并行信號(hào)；b、經(jīng)過FFT將信號(hào)變換到頻域；c、通過頻域均衡模型進(jìn)行補(bǔ)償；d、補(bǔ) 償后的信號(hào)經(jīng)過IFFT變換到時(shí)域；e、并行的信號(hào)變成串行的信號(hào)；f、信號(hào)輸出。
本發(fā)明所采用的基于單邊帶傳輸?shù)膯屋d波頻域均衡技術(shù)能夠有效的提高系統(tǒng)的 傳輸質(zhì)量，并且相比較于一般的光域色散補(bǔ)償方面具有如下的優(yōu)勢(shì) l.本發(fā)明采用的調(diào)制法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)，信號(hào)產(chǎn)生簡(jiǎn)單，不需要額外的濾波器 抑制邊帶，而一般的濾波法產(chǎn)生單邊帶需要非常精確的濾波器同時(shí)還會(huì)使傳輸功率減 半。 2.本發(fā)明所采用的頻域均衡，能夠靈活地適用于臨時(shí)的色散補(bǔ)償需求，可以根 據(jù)光纖傳輸參數(shù)的改變，而動(dòng)態(tài)的同步修改均衡模型參數(shù)，即具有自適應(yīng)鏈路色散補(bǔ)償 的特性。 3.本發(fā)明所述的頻域均衡模塊只在光信號(hào)的接收端，比較傳統(tǒng)的光學(xué)色散補(bǔ)償 方案，所需的光子外圍器件更少，同時(shí)也不會(huì)因?yàn)榫饽K的引入而產(chǎn)生額外的光功率 損耗。 4.本發(fā)明所采用的頻域均衡模塊在傳輸層面對(duì)于光通信傳輸速率是透明適配， 因此，對(duì)于傳輸鏈路的升級(jí)，能夠很好的自適應(yīng)，而不需要新增外圍部件。
5.本發(fā)明結(jié)合了單邊帶信號(hào)傳輸?shù)目股⒛芰?qiáng)的優(yōu)勢(shì)和單載波頻域均衡模塊 能動(dòng)態(tài)均衡補(bǔ)償信道色散的優(yōu)點(diǎn)，使系統(tǒng)具有很好的傳輸性能。


圖1Mike Sieben等人提出的調(diào)制法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的結(jié)構(gòu) 圖2為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖示。 圖3希爾伯特有限沖擊數(shù)字濾波器相移結(jié)構(gòu)。 圖4對(duì)比采用了基于單邊帶調(diào)制單載波頻域均衡技術(shù)的傳輸系統(tǒng)和傳統(tǒng)的雙邊 帶傳輸系統(tǒng)傳輸性能的結(jié)構(gòu)圖。 圖5希爾伯特延時(shí)單位t對(duì)單邊帶調(diào)制信號(hào)邊帶抑制作用的影響。
圖6希爾伯特變換延時(shí)時(shí)間單位對(duì)信號(hào)均衡效果影響。 圖7傳輸長(zhǎng)度為100km時(shí)，(a)為雙邊帶信號(hào)，(b)為FDE均衡前的單邊帶信號(hào)， (c)為FDE均衡后的單邊帶信號(hào)眼圖。 圖8不同傳輸處理信號(hào)的眼開度代價(jià)隨傳輸長(zhǎng)度變化情況。 圖9不同傳輸處理信號(hào)時(shí)鐘抖動(dòng)失真量隨傳輸長(zhǎng)度變化情況。 圖10不同傳輸處理信號(hào)眼開度代價(jià)隨光纖色散系數(shù)變化情況。 圖11不同傳輸處理信號(hào)時(shí)鐘失真量隨光纖色散系數(shù)變化情況。 圖中標(biāo)號(hào)l為單邊帶發(fā)射機(jī)，2為光纖傳輸鏈路，3為直接檢測(cè)接收機(jī)，4為
單載波頻域均衡模塊，5為判決模塊，IO為單邊帶調(diào)制器，ll為基帶信號(hào)源，12為激光源，13為信號(hào)處理模塊，14為雙臂馬赫哲德調(diào)制器，15為相位調(diào)制器，41為FFT模塊， 42為FDE頻域均衡處理部分，43為IFFT模塊，44為串/并變換模塊，45為并/串變換 模塊。
具體實(shí)施例方式
下面將根據(jù)本方案提出的基于單邊帶調(diào)制的單載波頻域均衡技術(shù)，完整的進(jìn)行 本方案的實(shí)施。同時(shí)為了體現(xiàn)本方案的均衡效果，與同樣傳輸條件的一般雙邊帶傳輸系 統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比。 圖4為對(duì)比傳輸性能的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖即將傳統(tǒng)的雙邊帶傳輸系統(tǒng)和采用了基于 單邊帶調(diào)制單載波頻域均衡技術(shù)的傳輸系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比。其中上半部分為單邊帶頻域均衡 系統(tǒng)，采用的是單邊調(diào)制的發(fā)射機(jī)，接收時(shí)采用的直接接收；下半部分采用的雙邊帶調(diào) 制，調(diào)制時(shí)采用平衡馬赫哲德調(diào)制器，接收時(shí)也采用直接接收。 激光光源為DFB激光器產(chǎn)生的連續(xù)光源，中心頻率為193.1*1012Hz，即波長(zhǎng)為 1553.6nm。上下兩部分的調(diào)制方式均為ASK振幅調(diào)制，碼元為PRBS偽隨機(jī)碼。同時(shí) 觀察區(qū)間取為29個(gè)碼元，碼元速率為10Gb/s。所使用的光纖為標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，其中色散 系數(shù)為D = 16ps/nm/km。直接檢測(cè)時(shí)采用的是PIN管，對(duì)接收到的低通信號(hào)均采用了截 至頻率7.5GHz的四階貝塞爾低通濾波器以濾掉高頻噪聲。對(duì)單邊帶FFT-FDE-IFFT采用 的是數(shù)字信號(hào)處理模塊。對(duì)上半部分單邊帶調(diào)制系統(tǒng)，涉及到了許多偏置和H-T希爾伯 特變換參數(shù)的選取?；鶐Тa元為PRBS的NRZ碼。 FDE色散補(bǔ)償模塊的設(shè)計(jì)是根據(jù)光纖對(duì)光信號(hào)的影響所決定的。采用分步傅立 葉法將非線性效應(yīng)和色散分別處理如下形式|^ = (5 + #)』，其中，3為差分算符，它表
示了線性介質(zhì)的色散；#則是非線性算符，它決定了脈沖過程中的非線性效應(yīng)。其中算 符6經(jīng)過展開為
<formula>formula see original document page 6</formula> 其中，^為各階的傳播常數(shù)微分，i為2， 3。在本文的均衡算法中，將忽略非 線性的作用，并只考慮色散和吸收的影響。將傳輸函數(shù)轉(zhuǎn)換到頻域，則可以得到光纖的 色散傳遞函數(shù)的表達(dá)式<formula>formula see original document page 6</formula> 將上式的色散系數(shù)D帶入，并只考慮群速度色散，那么可以得到色散信號(hào)頻帶 的傳遞函數(shù)與/) = 6，(-J'^^)丄式中f表示的是基帶信號(hào)的頻率，C為光速，入o 為載波光波長(zhǎng)，D為光纖的色散系數(shù)，L為傳輸?shù)木嚯x。那么進(jìn)行補(bǔ)償和均衡的函數(shù)可
以直接由上式給出
<formula>formula see original document page 6</formula>
值得注意的，這里求得的均衡和補(bǔ)償函數(shù)得到的變量f頻率對(duì)應(yīng)的就是基帶的電 信號(hào)頻率，因此可以直接用于頻域均衡處理。
對(duì)10Gb/s信號(hào)，所設(shè)計(jì)的單邊的調(diào)制系統(tǒng)能夠很好的產(chǎn)生單邊帶調(diào)制信號(hào)。如 圖5所示，為不同的希爾伯特變化延時(shí)單位對(duì)單邊帶調(diào)制產(chǎn)生的信號(hào)頻譜結(jié)果，其中(a) t = 0， (b) t = 0.2T = 0.02ns， (c) t = 0.4T = 0.04ns， (d) t = 0.5T = 0.05ns， (e) t =0.7T = 0.07ns， (f) t = 0.9T = 0.09ns，而T為其碼元周期，中心頻率為193.1THz，頻 率單位為GHz。可以看出，不同的參數(shù)選取，將直接影響單邊帶的抑制效果。圖5中可 以看出，以t 二0.5T二0.05ns為中心，t變小時(shí)，對(duì)高頻分量抑制的更好，低頻分量 殘留變大；t變大時(shí)，對(duì)低頻分量抑制的更好，對(duì)高頻分量殘留變大。當(dāng)t = 0時(shí)， 相當(dāng)于無希爾伯特變換，此時(shí)為雙邊帶信號(hào)，無邊帶抑制作用。因此，t的選取將對(duì)系 統(tǒng)的質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，需要進(jìn)行一定的權(quán)衡。 不同的單位延時(shí)t的希爾伯特變化下，接收到的FDE-SSB信號(hào)的BER變化如圖 6所示，其中光纖傳輸距離為80km，激光器功率為lmw?？梢园l(fā)現(xiàn)，當(dāng)t過大或過小 時(shí)，由于對(duì)高頻率分量或低頻率分量的抑制過低，而使得頻域均衡的效果變差。同時(shí)， 可以發(fā)現(xiàn)，通過選擇合適的延時(shí)單位時(shí)間，當(dāng)t在0.3T到0.6T之間時(shí)，將能取得最佳的 均衡效果。 如圖7所示為選取經(jīng)過SSMF傳輸100km后的接收到信號(hào)眼圖結(jié)果?？梢悦?顯的看出，單邊帶單載波頻域均衡對(duì)信號(hào)質(zhì)量的改善效果明顯，雙邊帶信號(hào)由于色散影 響，畸變嚴(yán)重，眼圖幾乎要閉合，而單邊帶信號(hào)由于本身的抗色散能力，信號(hào)質(zhì)量要比 雙邊帶的好，而在經(jīng)過均衡后，抗色散性能得到了進(jìn)一步的提高。這表明，我們所做的 基于單邊帶單載波頻域均衡的模塊設(shè)計(jì)是有效的。 單邊帶調(diào)制單載波頻域均衡對(duì)系統(tǒng)傳輸性能的提高的對(duì)比結(jié)果如圖8 圖11所 示，通過對(duì)接收到的信號(hào)的眼開度代價(jià)EOP和時(shí)鐘抖動(dòng)失真量隨傳輸長(zhǎng)度和光纖色散 系數(shù)的變化情況分析，對(duì)比雙邊帶信號(hào)，未均衡SSB信號(hào)和經(jīng)頻域均衡的單邊帶信號(hào) (FDE-SSB)的不同表現(xiàn)，可以看出基于單邊帶調(diào)制的單載波頻域均衡系統(tǒng)能有效的提升 系統(tǒng)的傳輸性能。 其中，圖8和圖9是在發(fā)射機(jī)激光器功率為lmw，標(biāo)準(zhǔn)單模光纖色散系數(shù) 為16ps/nm/km的鏈路中傳輸?shù)慕Y(jié)果?？梢钥闯?，隨著傳輸長(zhǎng)度的增加，SSB信號(hào)和 FDE-SSB信號(hào)的對(duì)系統(tǒng)的改善更加明顯。當(dāng)傳輸長(zhǎng)度為80km時(shí)，相比于傳統(tǒng)的DSB 信號(hào)，SSB信號(hào)和FDE-SSB的眼開度代價(jià)分別降低了2.8dB和3.4dB，而當(dāng)傳輸距離為 100km時(shí)，相比于DSB信號(hào)，SSB信號(hào)和FDE-SSB信號(hào)眼開度代價(jià)則分別降低了 5.3dB 和6.3dB。特別的，雖然傳輸距離較短時(shí)，雙邊帶信號(hào)的時(shí)鐘抖動(dòng)要小，但是當(dāng)傳輸距 離大于80km后，DSB信號(hào)惡化嚴(yán)重，相反，經(jīng)過均衡的FDE-SSB信號(hào)，時(shí)鐘抖動(dòng)失真 較小，相比DSB信號(hào)，在90km以后，時(shí)鐘抖動(dòng)降低40ns以上。因此，對(duì)長(zhǎng)距離傳輸而 言，F(xiàn)DE-SSB信號(hào)對(duì)眼開度代價(jià)和時(shí)鐘抖動(dòng)失真的抑制明顯，相比于DSB信號(hào)，能有效 的提高系統(tǒng)的傳輸性能。值得注意的是，在傳輸距離較小時(shí)，SSB信號(hào)和FDE-SSB信號(hào) 對(duì)信號(hào)的改善并不明顯，特別是當(dāng)距離小于30km時(shí)，DSB信號(hào)在EOP和時(shí)鐘失真方面 都比采取單邊帶信號(hào)和均衡時(shí)小，這是由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)所決定的。由于單邊帶調(diào)制相比于 雙邊帶調(diào)制，多采用了一個(gè)相位調(diào)制器，同時(shí)結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜，調(diào)制器的非線性效應(yīng)也 更加嚴(yán)重，傳輸距離短時(shí)，優(yōu)勢(shì)并不明顯。 圖10和圖11為當(dāng)傳輸距離為80km時(shí)，單模光纖的色散系數(shù)D由-32ps/nm/km到32ps/ns/km變化時(shí)，信號(hào)的眼開度代價(jià)和時(shí)鐘抖動(dòng)失真的表現(xiàn)情況?？梢钥闯觯?dāng)光 纖的色散較大時(shí)，改善效果更為明顯。在16ps/nm/km的色散系數(shù)下，相比于DSB信號(hào)， SSB信號(hào)和FDE-SSB信號(hào)的EOP分別降低了 4.5dB和5.2dB，而時(shí)鐘抖動(dòng)時(shí)鐘分別降低 了 21ns和27ns。 因此通過對(duì)10Gb/s的ASK信號(hào)進(jìn)行信號(hào)均衡和補(bǔ)償作用，驗(yàn)證了在50km， 80km， 100km等不同的距離光纖鏈路中電域頻域均衡對(duì)色散補(bǔ)償?shù)男Ч?。研究表明，?于單邊帶調(diào)制的單載波頻域均衡技術(shù)能有效的降低傳輸信號(hào)的眼開度代價(jià)并抑制時(shí)鐘抖 動(dòng)失真。隨著傳輸距離的增加，這種改善效果更加顯著，適合長(zhǎng)距離傳輸。
權(quán)利要求
一種基于單邊帶調(diào)制單載波頻域均衡的光纖通信系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括單邊帶信號(hào)發(fā)射機(jī)、單模光纖鏈路、直接檢測(cè)接收機(jī)和級(jí)聯(lián)的單載波的頻域均衡模塊；其中所述的單邊帶信號(hào)發(fā)射機(jī)，采用調(diào)制法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)，其包括一個(gè)基帶信號(hào)源，用于產(chǎn)生所需要傳輸?shù)幕鶐盘?hào)；一個(gè)連續(xù)工作的固定波長(zhǎng)的激光源，作為光載波；一個(gè)單邊帶信號(hào)調(diào)制器模塊，用于進(jìn)行光信號(hào)單邊帶外調(diào)制；所述的單邊帶信號(hào)調(diào)制器模塊，基于信號(hào)的希爾伯特變換有限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器，利用一個(gè)雙臂的馬赫哲德調(diào)制器級(jí)聯(lián)一個(gè)相位調(diào)制器產(chǎn)生單邊帶信號(hào)；信號(hào)與信號(hào)的希爾伯特變換分別驅(qū)動(dòng)雙臂馬赫哲德調(diào)制器和相位調(diào)制器；所述的雙臂馬赫哲德的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別為反向關(guān)系，上下直流偏置也相反，所述的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，都根據(jù)信號(hào)的產(chǎn)生需要進(jìn)行偏置；所述的級(jí)聯(lián)的單載波的頻域均衡模塊包括三個(gè)高速DSP的數(shù)字信號(hào)處理部分信號(hào)的傅立葉變換部分、頻域均衡部分和信號(hào)的反傅立葉變換部分；所述的信號(hào)的傅立葉變換部分，進(jìn)行快速傅立葉變換，即FFT，將電信號(hào)從時(shí)域變換到頻域；對(duì)信號(hào)進(jìn)行FFT變換之前，需要進(jìn)行串變并的變換，以適合FFT處理；所述的頻域均衡部分，是根據(jù)信號(hào)的傳輸鏈路建立的頻域均衡模型；所述的均衡模型是用于傳輸信號(hào)的光纖鏈路的頻域傳輸函數(shù)的逆過程，根據(jù)傳輸光纖的色散系數(shù)、傳輸長(zhǎng)度、非線性效應(yīng)系數(shù)求出光纖的頻域傳輸函數(shù)，該頻域傳輸函數(shù)的倒數(shù)即為所求的光纖頻域均衡函數(shù)；所述的光纖頻域傳輸函數(shù)，是根據(jù)光纖的傳輸信道，采用分布傅立葉算法，求出時(shí)域解析解，轉(zhuǎn)換到頻域，建立頻域傳輸函數(shù)；所述的信號(hào)的反傅立葉變換部分，是進(jìn)行快速的反傅立葉變換，即IFFT，將電信號(hào)從頻域變換到時(shí)域；在對(duì)信號(hào)進(jìn)行IFFT之后，進(jìn)行并變串的變換，以得到最后的經(jīng)過均衡的輸出信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的的光纖通信系統(tǒng)，其特征在于所述的希爾伯特變換有限沖擊響 應(yīng)數(shù)字濾波器，其延時(shí)單位的大小根據(jù)傳輸信號(hào)的速率選取適當(dāng)?shù)难訒r(shí)單位參數(shù)，使接 收端進(jìn)行均衡處理時(shí)能取得最佳效果。
3. 如權(quán)利要求1所述的的光纖通信系統(tǒng)，其特征在于所述的級(jí)聯(lián)的單載波的頻域均衡 模塊，其對(duì)信號(hào)的處理過程為串行信號(hào)變并行信號(hào)；經(jīng)過FFT將信號(hào)變換到頻域；通過頻域均衡模型進(jìn)行補(bǔ)償； 補(bǔ)償后的信號(hào)經(jīng)過IFFT變換到時(shí)域；并行的信號(hào)變成串行的信號(hào)；信號(hào)輸出。
全文摘要
本發(fā)明屬于光纖通信和光網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)均衡處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于單邊帶調(diào)制的單載波頻域均衡的光纖通信系統(tǒng)。本發(fā)明是在光纖通信的傳輸系統(tǒng)中，利用DSP等高速數(shù)字信號(hào)處理方式，對(duì)單邊帶調(diào)制的直接檢測(cè)接收到的電信號(hào)采用FFT變換從時(shí)域變換到頻域，采用針對(duì)傳輸鏈路所設(shè)計(jì)的均衡模塊在頻域進(jìn)行均衡補(bǔ)償，最后再將經(jīng)均衡模塊后的信號(hào)經(jīng)過IFFT從頻域變換到時(shí)域，得到最終的均衡信號(hào)。本發(fā)明能改善信號(hào)的傳輸質(zhì)量，具有自適應(yīng)光纖傳輸鏈路的信號(hào)均衡補(bǔ)償能力。
文檔編號(hào)H04B10/12GK101692628SQ20091019545
公開日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者張俊文, 遲楠 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)