本技術(shù)涉及光信號傳輸，特別涉及多模光纖信道傳輸。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代社會通信業(yè)務(wù)的不斷增長，更加完善的短距離通信網(wǎng)越來越受到人們的關(guān)注，光纖到戶、光纖到桌面已經(jīng)是光通信發(fā)展的必然趨勢。多模光纖mmf相對于單模光纖smf具有數(shù)值孔徑大、連接容易對準、與之配套的器件成本低等諸多優(yōu)點，成為短距離光纖通信的首選傳輸媒質(zhì)。但由于多模光纖中傳輸?shù)哪Ｊ蕉噙_數(shù)百個，而且各個模式的傳播常數(shù)和群速率不同，使光纖損耗大，受模式色散影響較大從而導(dǎo)致其傳輸容量受限。為此，人們提出幾種提高多模光纖傳輸容量的新技術(shù)。其中，基于正交頻分復(fù)用ofdm技術(shù)的多模光纖通信技術(shù)能有效克服多模光纖信道下頻率選擇性衰落的影響，更加合理和充分地利用信道頻譜資源以從而大大提高多模光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸信道容量，是一種具有較強實用前景的新技術(shù)。

多模光纖大多用于中短距離和小容量的光纖通信系統(tǒng)。多模光纖衰落以及深衰落點可能出現(xiàn)的位置一般在高頻區(qū)，相比于折射率的變化，偏心注入對頻率選擇性衰落影響更大。并且，多模光纖的各模式并不穩(wěn)定，這將導(dǎo)致信道響應(yīng)隨時間而改變，造成傳輸性能不理想。雖然，ofdm技術(shù)通過自適應(yīng)比特分配、功率分配等算法，可以在一定程度上降低多模光纖頻率選擇性衰落帶來的影響。然而，這是以低階調(diào)制格式的應(yīng)用與降低系統(tǒng)頻譜利用率為代價的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，為了進一步挖掘ofdm技術(shù)的潛力，提升多模光纖信道傳輸容量，提供一種能適應(yīng)多模光纖信道響應(yīng)時變特性和頻率深衰落的多模光纖系統(tǒng)傳輸方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，基于子載波索引調(diào)制的多模光纖傳輸方法，包括以下步驟：

1)發(fā)送步驟：

1-1)子載波索引調(diào)制sim模塊將需要傳輸?shù)谋忍剡M行分組，每組比特映射到一個ofdm調(diào)制子塊，每組比特被分為選擇比特、信息比特，選擇比特用于在ofdm調(diào)制子塊中各子載波中選擇部分子載波進行激活來發(fā)送數(shù)據(jù)，信息比特用于決定子ofdm調(diào)制子塊中被激活子載波的發(fā)送信號星座圖；

1-2)ofdm調(diào)制模塊根據(jù)并行輸入至每個ofdm調(diào)制子塊的選擇比特與信息比特，將信息比特映射成調(diào)制符號加載在根據(jù)選擇比特確定的被激活子載波上，未被激活的子載波傳輸“零”符號數(shù)據(jù)；ofdm調(diào)制模塊輸出的已調(diào)信號發(fā)送至多模光纖上；

2)接收步驟：通過光電探測器接收到已調(diào)信號，再通過傅里葉變換得到頻域符號，最后通過最大似然譯碼得到譯碼序列。

子載波索引調(diào)制sim技術(shù)是種多信道的傳輸方法。在常規(guī)的二維振幅/相位調(diào)制apm的基礎(chǔ)上，增加一個額外的調(diào)制維度，最主要的思想方法是利用子載波的索引號來傳輸信息：選擇一部分載波靜默不發(fā)送數(shù)據(jù)，以避免這些頻率處可能遇到的深衰落，達到抑制符號間串擾isi目的。sim與傳統(tǒng)的ofdm不同，傳統(tǒng)的ofdm所有的子載波都傳輸數(shù)據(jù)，sim是將部分比特以子載波索引號的形式傳輸。選擇比特用組合數(shù)學理論可對應(yīng)于不同的子載波索引方式，這一部分比特不用傳輸，而是作為載波的分配信息被加在整個系統(tǒng)中。

進一步的，步驟1)中根據(jù)多模光纖的信道響應(yīng)特性進行比特分組，使得選擇比特選取選擇性衰落較小的子載波進行激活。

進一步的，步驟2)中傅里葉變換之后，通過能量檢測算法edd對所有載波的頻域符號進行檢測，從而確定出被激活的子載波，再對被激活的子載波進行最大似然譯碼。

本發(fā)明的有益效果是，可以在一定概率上避免多模光纖的頻率選擇性衰落，所以能顯著地改善性能，降低誤碼率。采用了功率分配策略prp提升了信道發(fā)送功率，同時噪聲功率并沒有明顯的提升，對高斯白噪聲信道的性能也有所改善。因為激活的子載波數(shù)目可控，實際運用時可以在復(fù)雜性，頻譜效率和傳輸性能間做權(quán)衡。

附圖說明

圖1加入sim模塊的光ofdm系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2多模光纖25ghz頻率響應(yīng)示意圖。

具體實施方式

在傳統(tǒng)的ofdm系統(tǒng)中，直接調(diào)制或外調(diào)制產(chǎn)生的信號光經(jīng)過多模光纖傳輸在接收端被光電探測器接收。以直接調(diào)制直接檢測的系統(tǒng)為例，數(shù)字信號直接加載到激光器上調(diào)制，但是系統(tǒng)會產(chǎn)生頻率啁啾，相位調(diào)制等非線性失真影響，造成高速傳輸時性能不理想。多模光纖信道中,模式色散對系統(tǒng)傳輸性能的影響占主導(dǎo)地位,也是限制光纖傳輸能力最主要的因素,其產(chǎn)生原因是多模光纖存在許多個傳輸模式,各個模式的光傳播路徑和速度不同,使得在光纖出射端各個模式到達的時間不一致,產(chǎn)生時延差,引起光脈沖展寬。在不考慮改善激光器和光電探測器性能的條件下，實施例根據(jù)多模光纖的信道響應(yīng)曲線分析，并對選擇子載波方案做相應(yīng)的調(diào)整，用子載波索引調(diào)制sim技術(shù)來提升傳輸性能。

如圖1所示，sim模塊一共有m信息比特傳入比特分配器，把這m比特分成g組，每一組有p比特，即m＝pg。將p比特映射到一個ofdm調(diào)制子塊，每個子塊的長度是n，n是ofdm調(diào)制模塊中快速傅里葉變換fft的總長度，即總信道數(shù)目，n＝n/g。本實施例中，對于每一個子塊，輸入的p1比特要轉(zhuǎn)換為從n個子載波中選擇k個子載波激活以發(fā)送數(shù)據(jù)符號。用組合數(shù)學將選擇比特對應(yīng)不同的子載波索引方式。剩余比特p2＝klog2m序列用于子載波傳輸符號的星座圖映射。m進制的調(diào)制器產(chǎn)生的符號集合為s，第β個激活子載波傳輸?shù)姆栃蛄惺莝β＝{sβ,1,…,sβ,k}，sβ,r∈s，r＝1，…，k，sβ,r表示第r個表示第β個激活子載波上的第r個發(fā)送符號。因為本發(fā)明并不是所有的載波都傳輸有效信息，未被激活的子載波傳輸“零”符號數(shù)據(jù)(被0填充的無效數(shù)據(jù))，所以會降低一部分頻譜效率，需考慮用子載波的索引比特彌補效率損失。

基于圖1sim模塊所示，sim模塊將傳輸?shù)谋忍匦蛄蟹殖蓛刹糠?，一部分為選擇比特序列用于映射子載波的選擇方式，這部分比特根據(jù)信道特性制定分配策略。剩余部分的數(shù)據(jù)比特根據(jù)需要發(fā)送的信息映射成調(diào)制符號轉(zhuǎn)變?yōu)榧虞d到載波的信號傳輸。ofdm調(diào)制模塊為傳統(tǒng)的ofdm技術(shù)，對輸入比特做串并轉(zhuǎn)換和正交變換，并將變換后的信號傳送至多模光纖上傳輸。圖2所示為25ghz信號經(jīng)多模光纖后的信道響應(yīng)曲線，經(jīng)分析可得：衰落以及深衰落點可能出現(xiàn)的位置一般在高頻區(qū)，而且偏心注入對頻率選擇性衰落影響較大，更有可能導(dǎo)致深衰落點出現(xiàn)。在設(shè)置選擇比特時盡量考慮將高頻處的信道靜默不發(fā)送數(shù)據(jù)。同時因為多模光纖各個模式不穩(wěn)定，信道響應(yīng)特性是時變的，與之對應(yīng)也要用時變的隨機比特在不同時刻重新分配發(fā)送子載波，用子載波索引調(diào)制sim技術(shù)來提升傳輸性能。

在接收端，采用光電探測器接收來自多模光纖的已調(diào)信號，經(jīng)傅里葉變換fft得到頻域符號，譯碼方法可以采用性能最優(yōu)的最大似然譯碼ml。最大似然譯碼將每組的子載波符號求最大相關(guān)度，判決得到譯碼序列，但是復(fù)雜度隨每組的比特數(shù)和激活子載波數(shù)呈指數(shù)上升。另提出一種復(fù)雜度較低的能量檢測算法edd：對每一組所有載波做頻域的迫零均衡，再檢測各自的能量，確定能量較高的部分子載波是激活信道，這樣可以減少計算大量不可能的組合方式，再對每個激活信道的符號進行最大似然譯碼ml。可以證明這兩種方法的等價性。

實驗可以發(fā)現(xiàn)，因為在多模光纖信道中采用了子載波索引調(diào)制技術(shù)，有一定概率使深衰落頻率部分的子載波保持靜默，發(fā)送的子載波能較好適應(yīng)多模光纖信道特性，所以可以在很大程度上避免多模光纖的衰落效應(yīng)，能顯著降低碼間串擾。同時多模光纖模式不穩(wěn)定，信道響應(yīng)是時變的，選擇信道的方案也需時變以對抗各種衰落效應(yīng)。再次，因為把不發(fā)送信號子載波的功率重新分配給發(fā)送數(shù)據(jù)的子載波，同時噪聲功率并沒有太大的變化，所以可以進一步提高系統(tǒng)整體信噪比，功率重新分配策略對高斯白噪聲信道也有一定的提升傳輸性能。但是由于部分子載波不傳送數(shù)據(jù)，所以會降低一部分頻譜效率，在具體實施本發(fā)明時需要在頻譜利用率方面有所考慮。