一种基于马赫增德尔调制器的抑制奇次边带ROF系统
阅读：4发布：2022-01-06
专利汇可以提供一种基于马赫增德尔调制器的抑制奇次边带ROF系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于 马 赫增德尔 调制器 的抑制奇次边带ROF系统，包含：相连的波分复用解复用器、波分复用器、单模光纤、掺铒光纤 放大器 、第一滤波处理模 块 和第二滤波处理模块；其中，第一滤波处理模块包括：第一贝塞尔 滤波器 、第一光学相干DP PSK接收器、第一通用数字 信号 处理器、第一判决器、第一PSK序列 解码器 和第一 并串转换 器；第二滤波处理模块包括：第二贝塞尔滤波器、第二光学相干DP PSK接收器、第二通用 数字信号 处理器、第二判决器、第二PSK序列解码器和第二并串转换器。，下面是一种基于马赫增德尔调制器的抑制奇次边带ROF系统专利的具体信息内容。
1.一种基于马赫增德尔调制器的抑制奇次边带ROF系统，其特征在于，包含：相连的波分复用解复用器、波分复用器、单模光纤、掺铒光纤放大器、第一滤波处理模块和第二滤波处理模块；其中，
所述的第一滤波处理模块包括：第一贝塞尔滤波器、第一光学相干DP PSK接收器、第一通用数字信号处理器、第一判决器、第一PSK序列解码器和第一并串转换器；
所述的第二滤波处理模块包括：第二贝塞尔滤波器、第二光学相干DP PSK接收器、第二通用数字信号处理器、第二判决器、第二PSK序列解码器和第二并串转换器。
2.如权利要求1所述的基于马赫增德尔调制器的抑制奇次边带ROF系统，其特征在于，将不同频率的RF信号进行奇次边带抑制，得到的载波信号再分别经过8PSK调制和16PSK调制，并由波分复用器融合到一路信号在单模光纤中进行传输，然后在基站端采用相干解调技术进行了8PSK和16PSK信号的接收。
3.如权利要求1所述的基于马赫增德尔调制器的抑制奇次边带ROF系统，其特征在于，所述的8PSK调制为：先把二进制数据进行串并转换，再通过2/4电平转换，然后分别乘以正余弦函数，两个支路的相位差为90°，最后把两路数值相加便得到了8PSK调制信号。
4.如权利要求1所述的基于马赫增德尔调制器的抑制奇次边带ROF系统，其特征在于，所述的16PSK调制为：将载波抑制的两个一阶边带的下边带信号数据信息，先进行码元变换，然后进行串并转换，再把同相位的两路数值进行星座映射，最后两路输出数值分别乘以正余弦信号后相加，便得到了16PSK调制信号。
5.如权利要求1所述的基于马赫增德尔调制器的抑制奇次边带ROF系统，其特征在于，在基站端，由传输信道传来的下行信号经过贝塞尔滤波器滤波并进行PSK相干解调，最后判决并串转换得到原始数据。
一种基于马赫增德尔调制器的抑制奇次边带ROF系统
技术领域
[0001] 本发明涉及属于光纤接入领域，特别涉及一种基于马赫增德尔调制器的抑制奇次边带ROF系统。
背景技术
[0002] 光载无线通信(Radio over Fiber，ROF)应用了高频无线电波和光纤低损耗的特点，实现了高速大容量的宽带传输，并能够充分发挥几十的频谱资源，成为了近年来很多学者的研究重点。光毫米波的产生技术是ROF关键技术之一，而光载波抑制调制相比较单、双边带调制而言，具有更高的带宽利用率和接收机灵敏度，并且可以避免周期性衰落，实现系统的稳定传输。为了满足用户日益增长的大容量需求，多电平信号因为其拥有较高的频谱利用率，在相同的带宽下，能够得到比二进制信号更大的通信容量，而得到广泛的应用。目前，低频带的频带资源匮乏，如何降低射频信号并进行有效传输也是ROF研究方向之一。
[0003] 针对上述问题，研究人员提出了一种基于马赫增德尔调制器的抑制偶次边带ROF系统。该系统采用八进制相移键控(Eight Hexadecimal Phase Shift Keying，8PSK)和十六进制相移键控(Sixteen Hexadecimal Phase Shift Keying，16PSK)调制，经过20KM单模光纤(SMF)传输后，讨论了在15GHz和20GHz的射频信号下两种调制信号的传输性能，发明人通过分析接收信号的星座图和误码特性证明：与16PSK信号相比，8PSK信号减少了调制信号的频率，更好的节约了频谱资源，增大了通信容量，实现了稳定传输。
[0004] 在2018年03月01日公布，公开号为EP2709327B1，名称为“更新均衡器系数，接收器和光通信系统的设备和方法”。本发明属于光通信领域，提出了一种更新均衡器系数，接收器和光通信系统的设备和方法，其能适应于各种调制格式信号的均衡，适用于存在非线性损害的所有通信系统，并且具有较低的信道均衡复杂度。一种均衡器系数的更新方法，包括：接收由光通信系统中的发射机发射的光信号；对所述光信号进行相干检测和模数转换，得到数字电信号；其特征在于，所述光信号包括传输数据和恒模信号，其中，通过用于更新均衡滤波器系数的发射器将恒模信号周期性地或非周期性地插入到发送数据中；该更新方法还包括：确定数字电信号中的符号是否是对应于恒定模数的符号根据符号定时信号，或者计算输出的模数的平均值和或方差均衡滤波器的信号并确定数字电信号中的符号是否是符号根据平均值和或方差对应于恒模信号；和在对应于恒模信号的符号处更新均衡滤波器的系数在数字电信号中。所述传输数据采用16QAM，32QAM或8APSK的调制方式；对于恒模信号使用QPSK或8PSK的调制方式。本发明优点在于：通过在传输信号中加入恒模信号，并在进行信道均衡时仅对恒模信号更新均衡器系数，不仅可以优化均衡器的系数但也适用于各种调制格式的信号，并且信道均衡的复杂度也可以降低。但是其未对调制格式结果进行分析比较，也没有分析不同射频信号情况下的传输性能。
[0005] 在2016年07月27日公布的、公布号为EP1953931B1、名称为“基于马赫增德尔干涉仪的光电传感器”，本发明属于光通信领域，涉及使用相位调制信号光的光接收器，例如差分相移键控传输方案。根据本发明，马赫曾德尔干涉仪的透射率可以仅使用正常操作点通过透射率检测电路来锁定。另外，在锁定之后，开关切换到微调信号检测电路，从而马赫曾德尔干涉仪的透射率变为最大或最小的频率可以准确地与载波频率匹配。本发明的光接收机的结构在传统的光接收机中增加了透射检测电路和开关，使得包括同步检测电路在内的几乎所有部分都可以用作它们的区域，从而使得电路结构。即使透射率检测电路或微小调制信号检测电路连接到同步检测电路，由于Mach-Zehnder干涉仪的透射率反馈是常见的，因此从同步检测电路输出的信号变为零或所需值，控制也可以简化。作为用于这种高速光信号的波长多路复用的线路代码，具有用于每个符号的信息量的一位的DPSK(差分相移键控)，两比特DQPSK(差分正交相移键控)和三位D8PSK(差分8相滤波键控)进行传输，这不仅可以获得较高的接收灵敏度，而且还具有优异的非线性强度等优点。此外，从敏化的观点来看，其中相位调制的光信号进一步经历脉冲的RZ-DPSK强度调制成为主流。作为RZ脉冲方式，除了现有的RZ以外，还提出了CSRZ-DPSK作为在相邻的脉冲之间仅使相位p偏移的新的调制码调制。但是本发明没有对调制格式结果进行分析比较，也没有分析不同射频信号情况下的传输性能。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种基于马赫增德尔调制器的抑制奇次边带ROF系统，通过对比分析15GHz和20GHz的RF信号条件下，8PSK和16PSK信号和光谱图和星座图，可以得出，对于光传输系统，8PSK信号减少了调制信号的频率，更好的节约了频带资源，减少了通信容量，并且能够进行稳定传输，因此，8PSK在未来光接入网络中具有更好的应用前景。
[0007] 为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
[0010] 所述的第二滤波处理模块包括：第二贝塞尔滤波器、第二光学相干DP PSK接收器、第二通用数字信号处理器、第二判决器、第二PSK序列解码器和第二并串转换器。
[0011] 将不同频率的RF信号进行奇次边带抑制，得到的载波信号再分别经过8PSK调制和16PSK调制，并由波分复用器融合到一路信号在单模光纤中进行传输，然后在基站端采用相干解调技术进行了8PSK和16PSK信号的接收。
[0013] 所述的16PSK调制为：将载波抑制的两个一阶边带的下边带信号数据信息，先进行码元变换，然后进行串并转换，再把同相位的两路数值进行星座映射，最后两路输出数值分别乘以正余弦信号后相加，便得到了16PSK调制信号。
[0014] 在基站端，由传输信道传来的下行信号经过贝塞尔滤波器滤波并进行PSK相干解调，最后判决并串转换得到原始数据。
[0015] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0016] 通过对比分析15GHz和20GHz的RF信号条件下，8PSK和16PSK信号和光谱图和星座图，可以得出，对于光传输系统，8PSK信号减少了调制信号的频率，更好的节约了频带资源，减少了通信容量，并且能够进行稳定传输，因此，8PSK在未来光接入网络中具有更好的应用前景。附图说明
[0017] 图1为本发明一种基于马赫增德尔调制器的抑制奇次边带ROF系统的结构示意图；
[0018] 图2为8PSK调制解调框图；
[0019] 图3为16PSK的调制解调框图；
[0020] 图4a为射频信号分别为15、20GHz时奇次边带抑制信号光谱图；
[0021] 图4b为射频信号分别为15、20GHz时到达基站的两路调制信号光谱图；
[0022] 图5a为15GHz时8PSK、16PSK信号星座图；
[0023] 图5b为20GHz时8PSK、16PSK信号星座图。
具体实施方式
[0024] 以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
[0025] 如图1所示，一种基于马赫增德尔调制器的抑制奇次边带ROF系统，包含：相连的波分复用解复用器1、波分复用器2、单模光纤3、掺铒光纤放大器4、第一滤波处理模块和第二滤波处理模块；其中，所述的第一滤波处理模块包括：第一贝塞尔滤波器51、第一光学相干DP PSK接收器52、第一通用数字信号处理器53、第一判决器54、第一PSK序列解码器55和第一并串转换器56；
[0026] 所述的第二滤波处理模块包括：第二贝塞尔滤波器61、第二光学相干DP PSK接收器62、第二通用数字信号处理器63、第二判决器64、第二PSK序列解码器65和第二并串转换器66。
[0027] 采用Optiwave搭建了如图1所示基于载波抑制的ROF系统。在中心站，设置连续激光源中心频率为193.1THz，偏振角为45°。分别通过频率为15GHz、20GHz射频信号，来驱动消光比为30GHz的MZM。设置MZM的两个直流偏置电压分别为0V、4V，调制电压为π，射频电压为1V，从而得到抑制奇次边带调制信号，该信号光谱图如图4a所示，其中在15GHz射频信号条件下，两路信号的中心频率分别为193.085THz,193.115THz。在20GHz射频信号条件下，两路信号的中心频率分别为193.08THz,193.12THz。用波分解复用器分离±1一阶边带信号，并分别加载由16PSK、8PSK调制的数据信息，然后由复用器汇成一路传输信号经过20Km单模光纤传输至基站端，光谱图如图4b所示。在基站端，通过贝塞尔带通滤波器滤出两路信号。经过相干解调恢复原始数据。
[0028] 本发明为奇次边带抑制ROF系统装置，包括：波分复用解复用器(WDM Demux)，波分复用器(WDM Mux)，单模光纤(SMF)，掺铒光纤放大器(EDFA)，贝塞尔滤波器(Bessel optical filter)，光学相干DP PSK接收器(Optical Coherent DP PSK Receiver)，通用数字信号处理(Universal DSP)，判决(Decision)，PSK序列解码器(PSK Sequence Decoder)，并串转换器(Parallel To Serial Converter)。当RF信号为20GHz时，16PSK一开始星座图成像模糊，相位偏差严重，不能进行正常传输，随着光信噪比的增加，星座图逐渐清晰，最终能够稳定传输信号；而8PSK始终能够进行数据的有效传输，虽然有相位差，但是仍然能保持无误码传输。当RF信号为15GHz时，16PSK星座图完全不能成像，数据传输差，不能恢复原始信号，而8PSK虽然一开始星座图成像模糊，但是随着光信噪比的增加，星座图逐渐清晰，相位差逐渐减少，可以实现信号的正常传输和信号的可靠恢复。
[0029] ROF系统原理框图如图1所示。在中心站处，光源输出的连续激光E0(t)＝exp(jwct)，其中WC为激光频率。设V1为马赫曾德尔调制器(MZM)的上臂直流偏置电压，V2为MZM的下臂直流偏置电压，V3为上臂射频电压幅度，V4是下臂射频电压幅度，θ为两臂相位差。取V1＝0，V2＝π，V3＝V4，θ＝0。因此经过MZM调制后的信号为：
[0030]
[0031] 取mn＝π/Vπ×V
[0032] E＝jJ1(mn)α1α2A(t)exp(jwct)[exp(-jwt)+exp(jwt)。
[0033] 其中α为光插入损耗，A为光载波幅度，J是贝塞尔函数。
[0034] 多进制相移键控(MPSK)调制是根据载波的M种不同的相位来表征输入的信号信息，是一种绝对移相调制。8PSK(Eight Hexadecimal Phase Shift Keying)调相是指，将载波抑制的两个一阶边带的上边带信号，使其相位平均分成8个相位再合成，如图2、3所示，其中上下两个信号相互正交但幅度不同。在解调端采用正交相干解调方式。
[0035] 如图4a、4b所示，16PSK(Sixteen Hexadecimal Phase Shift Keying)调制是指，将载波抑制的两个一阶边带的下边带信号数据信息(每个码元含有4bit信息)，先进行码元变换，然后进行串并转换，再把同相位的两路数值进行星座映射，最后两路输出数值分别乘以coswt,sinwt后相加，得到16PSK调制信号。在解调端，解调过程即是调制过程的逆。
[0036] 图5a、5b为在射频信号频率分别为15GHz、20GHz时，随着光信噪比的增大，16PSK与8PSK的误码率曲线图。由图可知，随着光信噪比的增大，误码率随之减小。光信噪比在20～
29dB范围内，8PSK调制信号的误码率都低于16PSK调制信号。
29dB范围内，8PSK调制信号的误码率都低于16PSK调制信号。
[0037] 射频信号频率为15GHz，光信噪比为29dB时，8PSK误码率为3.21×10-4，16PSK调制信号误码率为1.48×10-2；射频信号频率为20GHz，光信噪比为29dB时，8PSK误码率为3.37×10-4，16PSK调制信号误码率为3.67×10-4。可以看出，随着射频信号频率的减少，8PSK仍然可以高质量传输，但16PSK则不能进行有效传输数据。从图5a可以看出，16PSK星座图模糊，无法正常传输有用信号，8PSK星座点虽然有些许变差，但仍能进行有效可靠传输数据信息；从图5b可以看出，16PSK星座图在光信噪比小于25时，相位模糊，无法正常传输有用信号，当光信噪比大于25dB时，星座图相位逐渐清晰，相位虽有些许误差，但可以进行正常传输；8PSK星座点明显优于16PSK信号，其星座图能够达到无误码传输要求。
[0038] 综上所述，本发明一种基于马赫增德尔调制器的抑制奇次边带ROF系统，通过对比分析15GHz和20GHz的RF信号条件下，8PSK和16PSK信号和光谱图和星座图，可以得出，对于光传输系统，8PSK信号减少了调制信号的频率，更好的节约了频带资源，减少了通信容量，并且能够进行稳定传输，因此，8PSK在未来光接入网络中具有更好的应用前景。
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