[发明专利]基于滤波器多载波调制技术的无源光网络上行传输系统

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体地，涉及一种基于滤波器(组)多载波调制技术的无源光网络上行传输系统。

背景技术

近年来，随着宽带网络接入用户以及终端规模的不断扩大，创新2.0时代“互联网+”扶持政策的出台，各种网络新型业务的不断涌现，比如虚拟现实、在线游戏平台、云存储、云计算等，用户以及市场的上行带宽需求正在迅速增长。作为信息业务基础传输设施的光网络面临着前所未有的压力，其中作为“最后一公里”的光接入网成为制约产业发展的最大瓶颈。由于目前全网频谱资源紧张、用户带宽需求大的特点，因此高速、高频谱效率、低成本、灵活可配置将成为下一代光接入网的发展趋势。

无源光网络(Passive Optical Network，PON)以光无源器件可以低成本、高性能地解决用户终端到光纤的接入问题，是目前光接入网的主流方案。鉴于速率增加带来的光电器件的成本、调度算法的复杂性的增加，目前大量铺设的EPON/GPON系统已难以满足用户的需求。目前传统的基于OOK调制的无源光网络上行系统仍面临色散容限低、频谱效率低、灵活性差等重要问题，因此需要适用于下一代无源光网络上行传输系统的新型调制码型。

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiple，OFDM)技术为目前4G标准的空口调制技术，在光通信中因其抗色散性能好、易于进行信道估计，可实现灵活的频谱资源管理等优点，被行业内普遍认为是下一代光网络很有潜力的调制和复用技术，将其与无源光网络结合将会有很好的应用前景。然而，OFDM在光系统的应用中仍面临着一些挑战，首先OFDM需要利用循环前缀(Cyclic Prefix，CP)去对抗光纤色散带来的符号间干扰(ISI)，一般CP占用数据帧的比例高达25％，造成资源的严重浪费；再者，OFDM的时域矩形窗成型函数对应频域的sinc函数，它具有很高的边模效应，会导致带内功率泄漏，造成严重的子载波间干扰(ICI)，因而将会对PON上行系统的时域/频域同步性提出非常严格的要求，为了避免用户间干扰则需加入一定的保护间隔，使频谱效率下降，而且提升了系统的接收成本与复杂度。

基于滤波器(组)的多载波调制技术利用滤波器(组)技术对OFDM的信号带按子载波或者信号带或者资源块等进行滤波器处理，可以将OFDM低于20dB的边模抑制比提升至超过40dB。基于滤波器(组)的多载波调制技术在保留传统的OFDM抗色散性能好、速率高、带宽灵活分配的基础上，不仅对ISI和ICI有很好的性能，提升了系统的接收性能；在此基础上，由于基于滤波器(组)的多载波调制技术去除了添加CP带来谱资源利用率低的问题，且利用滤波器组降低了信号的带外功率泄漏，因此相比OFDM，它可以实现更高的频谱效率和传输速率。

经过对现有文献的检索，来自美国NEC实验室的Cvijetic,N等人于2012年在Journal of Lightwave Technology期刊上发表论文“Terabit Optical Access Based on WDM-OFDMA-PON(基于WDM-OFDMA-PON的T比特级光接入网)”。该文献中作者第一次展示可以1.2Tb/s对称传输的WDM-OFDMA-PON的传输系统。然而，由于OFDM本身很低的边模抑制比，该系统为了保证来自各个ONU的上行信号不发生干扰，需要保留一定的频域保护间隔，降低了接入网的频谱效率以及灵活性，而且此处OFDM中CP的加入降低了系统的有效数据速率，不利于上行系统传输速率的提升。

又经检索发现，来自美国NEC实验室的H.Ming-Fang等人于2011年在ECOC会议上发表论文“A Novel Symmetric Lightwave Centralized WDM-OFDM-PON Architecture with OFDM-Remodulated ONUs and a Coherent Receiver OLT(一种基于光源集中制的利用ONU端OFDM重调制和相干接收的WDM-OFDM-PON系统)”。它在上行ONU端，通过调整射频源进而实现上行信号的重调制，且在OLT端采用相干接收的装置，可以通过光上选频作用实现上行信号的接收。然而，该方案仍无法克服OFDM本身的固有问题，在系统OFDM中对频率偏移非常敏感，为了保证来自重调制信号的接收质量，牺牲了频谱效率，而且系统接收端器件成本过高，不满足升级接入网所需要的低成本要求。

发明内容