[发明专利]基于稀疏正交循环变换多路复用调制的相干光纤通信系统

说明书

本发明公开了基于稀疏正交循环变换多路复用调制的相干光纤通信系统，解决了传统光纤通信系统存在的带宽限制效应、码间串扰、高峰均功率比和光纤非线性的问题。本发明包括发射机和接收机两部分，通过本系统获得频域和时间域的分集增益，相对于传统OFDM调制格式具有更强的抗频率衰落性能和更低的峰均功率比，相对于正交线性调频分复用系统具有更低的实现复杂度和更低的峰均功率比，相对于离散傅里叶变换扩展OFDM具有更强的抗光纤色散或者无线多径效应。

技术领域

本发明属于光纤通信领域，具体涉及基于稀疏正交循环变换多路复用调制的相干光纤通信系统。

背景技术

正交频分复用(OFDM)技术由于其在频谱利用率、色散容忍性和数据速率灵活度等方面的优势受到广泛关注，已经作为一种调制和频域复用技术应用于光通信领域。但是，OFDM具有较高的峰均功率比(PAPR)和带宽限制效应。为了处理带宽限制效应，自适应载波加载算法(adaptive loading)和信道预补偿算法(pre-emphasis)等被大量提出，但以上方法需要精准的信道响应信息，这会提升信道估计模块及整个系统的复杂度。扩频OFDM具有OFDM的优点，并能够克服信道衰落，衰落均衡是通过所有子载波上经过扩展/预编码变换得到的扩频信息而实现的，因此在整个带宽上可以获得平坦的信噪比曲线，但是收发机的预编码和逆预编码操作增加了计算复杂度，尤其是扩展矩阵元素是复数值的时候。此外，一些传统的扩频OFDM方案，如文献《Toward user mobility for OFDM-based visible lightcommunications》中提出的正交循环矩阵变换(OCT)扩频等仍然有高峰均功率比的缺点。文献《DFT-Spread OFDM for fiber nonlinearity mitigation》中提出的离散傅里叶变换扩频OFDM(DFT-S-OFDM)可以抑制峰均功率比，然而，但由于是单载波调制，与OFDM相比离散傅里叶变换扩频OFDM对残余的码间串扰更加敏感，当循环前缀(CP)长度不足时会导致性能下降。

文献《Orthogonal chirp division multiplexing》中提出的正交线性调频分复用(OCDM)方案中使用了离散傅里叶变换多载波通信技术，而非扩展OFDM技术。通过将数据信息同时分布在时间域和频谱域，该方案与OFDM相比能够更好的处理带宽限制效应，与离散傅里叶变换扩频OFDM相比具有更强的抵抗码间串扰的能力。由于许多调频信号的叠加和一些额外的实施复杂度，该方案仍具有较高的峰均功率比。因此如何消除传统光纤通信系统存在的带宽限制效应、码间串扰、高峰均功率比和光纤非线性等现象是一个值得解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于稀疏正交循环变换多路复用调制的相干光纤通信系统，该系统可以解决传统光纤通信系统存在的带宽限制效应、码间串扰、高峰均功率比和光纤非线性等问题。该系统是以稀疏正交循环变换预编码方式为基础进行设计的。通过这种方式，可获得频域和时间域的分集增益，相对于传统OFDM调制格式具有更强的抗频率衰落性能和更低的峰均功率比(PAPR)，相对于正交线性调频分复用系统具有更低的实现复杂度和更低的峰均功率比，相对于离散傅里叶变换扩展OFDM(DFT-S-OFDM)具有更强的抗光纤色散或者无线多径效应。

本发明的目的是这样实现的：