用於改進dd-ofdm系統的接收器靈敏度而無需使用頻率保護帶的系統和方法

2023-04-23 15:58:56 2

專利名稱：用於改進dd-ofdm系統的接收器靈敏度而無需使用頻率保護帶的系統和方法
技術領域：
本發明涉及通信技術，且特別涉及用於改進光學直接檢測-正交頻分調製(DD-OFDM)系統的接收器靈敏度而無需使用頻率保護帶的系統和方法。背景由於其高頻譜效率、防止色度色散(⑶)和偏振模式色散(PMD)的能力及在數位訊號處理中的靈活性，正交頻分調製(OFDM)在光纖通信中是一種很有前途的技術。(請參考 Jean Armstrong, 「OFDM for Optical Communications (用於光纖通信的 0FDM)」，JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL.27，N0.3，2009 年 2 月 I 日；DayouQian, Neda Cvijetic, Junqiang Hu, Ting Wang 「Optical OFDM Transmission in Metro/Access Networks (在城域 / 接入網中的光學 OFDM 傳輸)」，0SA/0FC/NF0EC2009, OMVl; A.J.Lowery 和 J.Armstrong, uOrthogonal-frequency-division multiplexing fordispersion compensation of long-haul optical systems (用於長途光學系統的色散補償的正交頻分復用)，」 Opt.Express, vol.14, n0.6, pp.2079 - 2084, 2006; SanderL.Jansen, Itsuro Morita, Kamyar Forozesh, Sebastian Randel, Dirk van den BornelandHideaki Tanaka, 「Optical OFDM, a hype or is it for real (光學 OFDM,炒作或者是真實的嗎？)1C0C2008，M0.3.Ε.3; D.Qian, N.Cvi jetic, Junqiang Hu 和 Ting Wang, 「108Gb/s 0FDMA-P0N with Polarization Multiplexing and Direct Detection (使用偏振復用和直接檢測的0FDMA-P0N)」)。近年來，大量 研究集中於相干檢測OFDM (⑶-0FDM)，因為它具有高的頻譜效率和高的接收器靈敏度的優點。然而，由於其結構複雜和高帶寬硬體要求，其將是非常昂貴的° (請參閱 Hidenori Takahashi, 「Coherent OFDM Transmission with High SpectralEfficiency (具有高頻譜效率的相干 OFDM 傳輸)」，EC0C2009, paper 1.3.3;ff.Shieh, H.Bao,和 Y.Tang, 「Coherent optical OFDM: theory and design，，)與光學⑶-OFDM相比，光學直接檢測(DD) OFDM由於其簡單的接收機，是一種更實惠的方案。但是，為了避免光載波和OFDM信號之間的幹擾，在傳統的光學DD-OFDM中，在光載波和OFDM子載波之間需要頻譜低效頻率保護帶(FGB)，並已經做了許多研究用於改善光學 DD-0FDM 的頻譜效率。(請參閱 We1-Ren Pengl, Xiaoxia ffu, Vahid R.Arbab, BisharaShamee, Jeng-Yuan Yang, Louis C.Christenl, Ka1-Ming Feng, Alan E.Willner 和 SienChi, 「Experimental Demonstration of340km SSMF Transmission Using a VirtualSingle Sideband OFDM Signal that Employs Carrier Suppressed and IterativeDetection Techniques (使用採用載波抑制和迭代檢測技術的虛擬的單邊帶OFDM信號的340km SSMF 傳輸的實驗演示)」，0FC/NF0EC2008, OMUl; Abdulamir Ali, Jochen Leibrich和 Werner Rosenkranz, 「Spectral Efficiency and Receiver Sensitivity in DirectDetection Optical-OFDM(直接-檢測光學OFDM系統中的頻譜效率和接收器靈敏度)」，OSA/0FC/NF0EC2009, 0MT7;Arthur James Lowery, 「Improving Sensitivity and SpectralEfficiency in Direct-Detection Optical OFDM Systems (改進直接-檢測光學 OFDM系統中的靈敏度和頻譜效率)」0FC/NF0EC2008, 0MM4; Zhenbo Xu, Maurice O』 Sullivan 和Rongqing Hui, 「Spectral-efficient OOFDM system using compatible SSB modulationwith a simple dual-electrode MZM (使用利用簡單的雙電極MZM的兼容的SSB調製的頻譜高效的 OOFDM 系統)」 0SA/0FC/NF0EC2010, 0MR2; Zizheng Cao, Jianjun Yu, WenpeiWang, Lin Chen, and Ze Dong,，，Direct-Detection Optical OFDM Transmission SystemWithout Frequency Guard Band (無需頻率保護帶的直接檢測光學OFDM傳輸系統)」，IEEEPHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL.22，N0.11，2010 年 6 月 I 日)此外，Turbo編碼可以用於提高接收器靈敏度，並且在無線系統中被廣泛使用。(請參閱 Lajos Hanzo, Jason P.Woodard,和 Patrick Robertson, 「Turbo Decoding andDetection for Wireless Applications (用於無線應用的 Turbo 解碼和檢測)」)因此，需要以簡單的架構提高光學DD-OFDM系統的接收器靈敏度，同時獲得高頻譜效率。

發明內容
在本發明中，在光學DD-OFDM系統使用了自適應編碼效率(ACE)和交錯技術而無需FGB，從而在提高接收靈敏度的同時，獲得高頻譜效率。本發明的一個目的是提供一種用於提高DD-OFDM系統的接收靈敏度而無需使用頻率保護帶的系統，該系統包括:交錯器，其被配置為交錯所述DD-OFDM系統的輸入數據以產生交錯的數據；第一遞歸系統卷積編碼器，其被配置為使用第一遞歸系統卷積碼來編碼所述輸入數據，以產生第一遞歸系統卷積編碼的數據；第二遞歸系統卷積編碼器，其被配置為使用第二遞歸系統卷積碼來編碼所述交錯的數據，以產生第二遞歸系統卷積編碼的數據；打孔裝置，其被配置為打孔所述第一遞歸系統卷積編碼的數據和所述第二遞歸系統卷積編碼的數據，以產生奇偶校驗序列；及組合器，其被配置為將所述輸入數據與所述奇偶校驗序列組合，以產生編碼的DD-OFDM數據；其中，所述打孔裝置被配置為針對不同的OFDM子載波使用不同的打孔率來生成所述奇偶校驗序列，以取得較高的頻譜效率。根據本發明的某些實施例，打孔裝置還被配置為對於具有較高的誤碼率的OFDM子載波，使用較高的打孔率，而對於具有較低的誤碼率的OFDM子載波，使用較低的打孔率。在根據本發明的另一個實施例中，所述較高的打孔率是0.5及所述較低的打孔率是 0.25。在根據本發明的又一個實施例中，所述具有較高的誤碼率的OFDM子載波是更接近OFDM載波的OFDM子載波的20 %。在根據本發明的又一個實施例中，所述第一遞歸系統卷積碼是1011及所述第二遞歸系統卷積碼是1101。本發明的另一個目的是提供一種用於提高DD-OFDM系統的接收靈敏度而無需使用頻率保護帶的方法，該方法包括:交錯所述DD-OFDM系統的輸入數據以產生交錯的數據；使用第一遞歸系統卷積碼來編碼所述輸入數據，以產生第一遞歸系統卷積編碼的數據；使用第二遞歸系統卷積碼來編碼所述交錯的數據，以產生第二遞歸系統卷積編碼的數據；打孔所述第一遞歸系統卷積編碼的數據和所述第二遞歸系統卷積編碼的數據，以產生奇偶校驗序列；及將所述輸入數據與所述奇偶校驗序列組合，以產生編碼的DD-OFDM數據；其中，在打孔所述第一遞歸系統卷積編碼的數據和所述第二遞歸系統卷積編碼的數據時，通過針對不同的OFDM子載波使用不同的打孔率來生成所述奇偶校驗序列，以取得較高的頻譜效率。根據本發明的某些實施例，在打孔所述第一遞歸系統卷積編碼的數據和所述第二遞歸系統卷積編碼的數據時，對於具有較高的誤碼率的OFDM子載波，使用較高的打孔率，而對於具有較低的誤碼率的OFDM子載波，使用較低的打孔率。在根據本發明的另一個實施例中，所述較高的打孔率是0.5，及所述較低的打孔率是 0.25。在根據本發明的又一個實施例中，所述具有較高的誤碼率的OFDM子載波是更接近OFDM載波的OFDM子載波的20 %。在根據本發明的又一個實施例中，所述第一遞歸系統卷積碼是1011及所述第二遞歸系統卷積碼是1101。在利用使用ACE和交錯技術的系統及方法時，接收靈敏度被明顯提高。附圖描述

圖1示出沒有頻率保護帶的光學DD OFDM系統中的子載波間幹擾(ISI);圖2示出沒有FGB的光學DD OFDM系統的交錯和ACE技術的原理；

圖3示出了使用ACE和交錯技術的光學DD-OFDM系統的實驗裝置，其中使用了四種類型的 OFDM 信號:5.18Gb/s 的 0FDM，5.18Gb/s 的 turbo 編碼的 0FDM，使用 ACE 的 5.18Gb/s的OFDM和使用ACE和交錯器的5.18Gb/s的OFDM;圖4示出四種類型的OFDM信號的接收信號的誤碼率(BER)的曲線。
具體實施例方式在本發明中，在沒有FGB的情況下，自適應編碼效率(ACE)和交錯技術用於光學DD-OFDM系統中，從而在提高頻譜效率的同時，獲得高頻譜效率。對沒有FBG的光學DD-OFDM信號的子載波間幹擾進行了理論和實驗研究。實驗表明，在利用ACE和交錯技術時，接收靈敏度被明顯提高。下面描述自適應編碼效率(ACE)和交錯技術的理論。首先，對子載波間幹擾的數學理論分析進行討論。沒有FGB的情況下，光學DD-OFDM信號的子載波間幹擾:時域的電學OFDM信號可表不為:
權利要求
1.一種用於提高光學直接檢測-正交頻分調製DD-OFDM系統的接收器靈敏度而無需使用頻率保護帶的系統，包括: 交錯器，所述交錯器被配置為交錯所述DD-OFDM系統的輸入數據以產生交錯的數據；第一遞歸系統卷積編碼器，所述第一遞歸系統卷積編碼器被配置為使用第一遞歸系統卷積碼來編碼所述輸入數據，以產生第一遞歸系統卷積編碼的數據； 第二遞歸系統卷積編碼器，所述第二遞歸系統卷積編碼器被配置為使用第二遞歸系統卷積碼來編碼所述交錯的數據，以產生第二遞歸系統卷積編碼的數據； 打孔裝置，所述打孔裝置被配置為打孔所述第一遞歸系統卷積編碼的數據和所述第二遞歸系統卷積編碼的數據，以產生奇偶校驗序列；及 組合器，所述組合器被配置為將所述輸入數據與所述奇偶校驗序列組合，以產生編碼的DD-OFDM數據； 其中，所述打孔裝置被配置為針對不同的OFDM子載波使用不同的打孔率來生成所述奇偶校驗序列，以取得較高的頻譜效率。
2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述打孔裝置還被配置為對於具有較高的誤碼率的OFDM子載波，使用較高的打孔率，而對於具有較低的誤碼率的OFDM子載波，使用較低的打孔率。
3.根據權利要求2所述的系統，其中，所述較高的打孔率是0.5及所述較低的打孔率是0.25。
4.根據權利要求2或3所述的系統，其中，所述具有較高的誤碼率的OFDM子載波是更接近OFDM載波的OFDM子載波的20%。
5.根據權利要求1所述的系統，其中，所述第一遞歸系統卷積碼是1011及所述第二遞歸系統卷積碼是1101。
6.一種用於提高光學直接檢測-正交頻分調製DD-OFDM系統的接收器靈敏度而無需使用頻率保護帶的方法，包括: 交錯所述DD-OFDM系統的輸入數據以產生交錯的數據； 使用第一遞歸系統卷積碼來編碼所述輸入數據，以產生第一遞歸系統卷積編碼的數據； 使用第二遞歸系統卷積碼來編碼所述交錯的數據，以產生第二遞歸系統卷積編碼的數據； 打孔所述第一遞歸系統卷積編碼的數據和所述第二遞歸系統卷積編碼的數據，以產生奇偶校驗序列；及 將所述輸入數據與所述奇偶校驗序列組合，以產生編碼的DD-OFDM數據； 其中，在打孔所述第一遞歸系統卷積編碼的數據和所述第二遞歸系統卷積編碼的數據時，通過針對不同的OFDM子載波使用不同的打孔率來生成所述奇偶校驗序列，以取得較高的頻譜效率。
7.根據權利要求6所述的系統，其中，在打孔所述第一遞歸系統卷積編碼的數據和所述第二遞歸系統卷積編碼的數據時，對於具有較高的誤碼率的OFDM子載波，使用較高的打孔率，而對於具有較低的誤碼率的OFDM子載波，使用較低的打孔率。
8.根據權利要求7所述的系統，其中，所述較高的打孔率是0.5，及所述較低的打孔率是 0.25。
9.根據權利要求7或8所述的系統，其中所述具有較高的誤碼率的OFDM子載波是更接近OFDM載波的OFDM子載波的20 %。
10.根據權利要求6所述的系統，其中，所述第一遞歸系統卷積碼是1011及所述第二遞歸系統卷積碼是11 01。
全文摘要
本發明公開了一種用於提高DD-OFDM系統的接收靈敏度而無需使用頻率保護帶的系統和方法。該方法包括交錯DD-OFDM系統的輸入數據以產生交錯的數據;使用第一遞歸系統卷積碼來編碼輸入數據，以產生第一遞歸系統卷積編碼的數據;使用第二遞歸系統卷積碼來編碼交錯的數據，以產生第二遞歸系統卷積編碼的數據;打孔第一遞歸系統卷積編碼的數據和第二遞歸系統卷積編碼的數據，以產生奇偶校驗序列;及將輸入數據與奇偶校驗序列組合，以產生編碼的DD-OFDM數據;其中，通過針對不同的OFDM子載波使用不同的打孔率來生成奇偶校驗序列，以取得較高的頻譜效率。該系統和方法通過在DD-OFDM系統中使用ACE和交錯技術，可以提高接收靈敏度和頻譜效率而無需使用頻率保護帶。
文檔編號H03M13/27GK103222216SQ201080070266
公開日2013年7月24日 申請日期2010年12月1日 優先權日2010年12月1日
發明者餘建軍 申請人:中興通訊(美國)公司