专利名称：一种适用于光正交频分复用系统的边带信息检测方法
技术领域：
本发明属于光正交频分复用(O-OFDM)通信系统技术领域，特别涉及到应用于光 OFDM传输检测子系统和正交频分复用无源光网络(OFDM-PON)的边带信息提取的新型技术。
背景技术：
随着全球通信业务量的增加，光纤有效频带资源也日益紧张，为了提高频谱利用率，光纤通信领域需要根据其自身特点引入合适的调制和信号处理技术以期提高系统传输能力，其中就包括正交频分复用(OFDM)技术。正交频分复用(OFDM)技术的提出已经有近 40年的历史，是目前已知的具有最高频谱效率的调制技术。目前，将OFDM技术引入到光系统的研究主要有两大类，一类是采用相干检测的光 OFDM系统；一类是采用直接检测的OFDM系统。相干检测技术具有传输性能较好，但是结构复杂且计算复杂高。而光系统往往传输速率较大，高计算复杂度意味着电子瓶颈将限制其应用，因而需要采用其他技术如优化OFDM结构等来减少不需要的复杂计算。而直接检测 (DD)OFDM系统的收发端结构简单，其不需进行相干检测中复杂的载波同步，其硬件开销极大简化。目前，基于直接检测的光OFDM传输技术已经被考虑应用于传输子系统和无源光网络。由于OFDM作为一种多载波传输体制，其信号结构不同于现行的单载波传输方式。信令信息、路由信息以及传输性能检测等边带信息的提取也较难套用现有的技术方案。这为该技术的应用带来了障碍。由于在先前的光传输系统中，均采用单载波方式。因此，提取边带信息主要分为两种方式一种是基于相同载波、不同时间域的先后序提取方式；一种是基于不同载波的区分提取方式。本发明针对光OFDM信号的特殊性，提出一种基于低频子载波检测方式的边带信息提取技术。采用这一方式能够有效降低设计边带信息的网络管理节点设备的复杂度， 从而在优化系统性能、增加系统稳定性的同时实现低成本组网。
发明内容
本发明针对光OFDM传输系统特点，提出了一种应用于光OFDM系统的边带信息提取方法及相关装置，该方法采用低频子载波检测方式实现边带信息低复杂度传输与检测。 该项技术能大面积降低系统在网络管理节点设备开销从而有效降低系统成本。为了达到上述目的，本发明提供了一种包括低频子载波检测功能的光OFDM网络结构，该系统包括发送设备、网络管理节电设备以及接收设备。该发明内容不限于上述基本网络结构。上述网络结构包括1、输入模块，用于将所需传输的内容信息和边带信息分别依据各自协议转换为二进制比特信息；2、OFDM调制模块，该模块包括但不限于以下七部分①发送端比特级信号调理模块
②子载波分配模块③子载波调制模块④发送端复信号级信号调理模块⑤IFFT 模块⑥发送端数字波形级信号调理模块⑦数模转换模块3、发送端电信号调理模块；4、光调制模块；5、光传输载体模块；6、光信号调理模块7、低速光电探测器；8、高速光电探测器；9、接收端电信号调理模块；10、0FDM低频子载波解调模块，包括但不限于以下7部分①低速模数转换模块②低复杂度同步模块③低频接收端数字波形级信号调理模块④低复杂度FFT模块⑤低复杂度接收端复信号级调理模块⑥低复杂度子载波解调器⑦低复杂度接收端比特级信号调理模块11、低速输出模块；12、OFDM解调模块，包括但不限于以下8部分①模数转换模块②同步模块③接收端数字波形级信号调理模块④FFT模块⑤接收端复信号级调理模块⑥子载波解调模块⑦子载波解分配模块⑧接收端比特级信号调理模块13、输出模块；其中，7、低速光电探测器和8、高速光电探测器都为不限于直接检测和相干检测的光电检测器。本发明的技术方案基于低频子载波的边带信息低复杂度传输与检测以实现光 OFDM系统所需的相关信令、路由以及监视功能。需要传输的内容信息和边带信息分别经过内容信息输入模块和边带信息输入模块处理以产生需要传输的内容信息比特和边带信息比特。将内容信息比特和边带信息比特送入发送端比特级信号调理模块后经该信号送入子载波分配模块，以实现边带信息分配到低频子载波。完成分配后的比特信息分别经子载波调制模块、发送端复信号级信号调理模块、IFFT模块、发送端数字波形级信号调理模块、发送端数字波形级信号调理模块以及数模转换模块以完成OFDM信号调制。调制后的信号经发送端电信号调理模块后送往驱动一个光调制模块，产生的光信号经光传输载体模块传输至接收单元再经光信号调理模块后进行直接检测或相干检测。根据实现功能的差异，此处有两种结构1、用于网络管理的节点设备，其不需要对高速传输的内容信息进行解调，只需要对和网络管理相关的边带信息进行检测。系统采用成本低廉的低速率光电转换模块、低频电信号调理模块、低速率数模转换模块以及低复杂度数字信号处理模块从而实现低成本组网。2、用于内容信号接收的设备，其需要对高速传输的内容信息进行解调。在完成 OFDM信号整体解调后经子载波解分配模块后将内容信息分离出来。将传输后的电OFDM波形接收解调过程如下所述。在接收单元，接收到的电信号经接收端电信号调理模块和模数转换模块后转换为数字波形。此后数字波形信号分别经过同步模块、接收端数字波形级信号调理模块、FFT模块、接收端复信号级调理模块、子载波解调器完成OFDM信号的解调。解调后的比特信息经子载波解分配模块(网络管理的节点设备不需此模块)、接收端比特级信号调理模块以及内容信息输出模块和边带信息输出模块完成内容传输和边带信息的检测。本发明采用低频子载波传输边带信息，能够使用低速率的光电转换模块、低速率的模数转换模块实现网络管理节点的简单化。适用于光OFDM传输系统。
图1是根据本发明的无频率间隔的直接检测光OFDM传输系统的实施例的结构示意图；图中1-输入模块2-0FDM调制模块3-发送端电信号调理模块4-光发射模块5-光传输载体模块6-光信号调理模块7-低速光电探测器8-高速光电探测器9-接收端电信号调理模块10-0FDM低频子载波解调模块11-低速输出模块12-0FDM 解调模块13-输出模块
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明提出的具有低速子载波检测功能的光OFDM网络结构作具体说明。本发明的无频率间隔的光OFDM传输系统的实施例如图1所示，包括1、输入模块，用于将所需传输的内容信息和边带信息分别依据各自协议转换为二进制比特信息2、OFDM调制模块，该模块包括但不限于以下7部分①发送端比特级信号调理模块，用于比特级信号处理，包括但不限于比特交织、信道编码以及信息帧成形；②子载波分配模块，用于将边带比特信息分配到低频子载波比特位而将输入比特信息分配到高频子载波比特位，该模块可以实现两种分配方式，即OFDM符号内分配和多 OFDM符号联合分配；③子载波调制模块，用于将边带比特信息和输入比特信息映射为矢量复信号；④发送端复信号级信号调理模块，用于复信号处理，包括但不限于导频插入、频域保护间隔以及子载波功率、调制方式、分配方式调整；⑤IFFT模块，用于将各子载波矢量复信号转换为OFDM数字波形信号；⑥发送端数字波形级信号调理模块，用于数字波形信号处理，包括但不限于添加循环前缀、上采样；⑦数模转换模块，用于将OFDM数字信号转换为电域信号；3、发送端电信号调理模块，包括但不限于放大、反混叠滤波以及偏置控制，以符合光调制需要；4、光发射模块，用于产生光载波并将电域OFDM信号调制到光载波上；5、光传输载体模块，用于光信号传输的载体，包括但不限于单模光纤、多模光纤以及自由空间；6、光信号调理模块，包括但不限于放大和滤波以利于光信号传输；7、低速光电探测器，用于在网络管理节点设备中将载有边带信息的低频子载波光信号转换为电信号，其不限于直接检测和相干检测结构；8、高速光电探测器，用于在接收设备中将载有内容信息的光信号转换为电信号， 其不限于直接检测和相干检测结构；9、接收端电信号调理模块，包括但不限于放大、滤波以及直流隔离以适应后继信号处理的需要。10、OFDM低频子载波解调模块，用于在网络管理节点设备中解调出位于低频子载波上的边带信息，包括但不限于以下几部分①低速模数转换模块，用于将电域OFDM信号波形转换为数字波形；②低复杂度同步模块，用于同步，包括但不限于采样频率同步以及时间同步；③低频接收端数字波形级信号调理模块，用于数字波形信号处理，包括但不限于去除循环前缀、下采样；④低复杂度FFT模块，用于将OFDM数字波形信号转换为各子载波矢量复信号；⑤低复杂度接收端复信号级调理模块，用于复信号级信号处理，包括但不限于信道信息提取、频域保护间隔移除、解码软信息提取以及信道均衡；
⑥低复杂度子载波解调器，用于将矢量复信号解映射为边带比特信息和内容比特 fn息；⑦低复杂度接收端比特级信号调理模块，用于比特级信号处理，包括但不限于比特解交织、信道解码以及信息帧解帧；11、低速输出模块，用于将边带信息依照协议输出到指定格式；12、OFDM解调模块，包括但不限于以下几部分①模数转换模块，用于将电域OFDM信号波形转换为数字波形；②同步模块，用于同步，包括但不限于采样频率同步以及时间同步；③接收端数字波形级信号调理模块，用于数字波形信号处理，包括但不限于去除循环前缀、下采样；④FFT模块，用于将OFDM数字波形信号转换为各子载波矢量复信号；⑤接收端复信号级调理模块，用于复信号级信号处理，包括但不限于信道信息提取、频域保护间隔移除、解码软信息提取以及信道均衡；⑥子载波解调器，用于将矢量复信号解映射为边带比特信息和内容比特信息；⑦子载波解分配器，用于将边带比特信息和内容比特信息分离，仅需提取低频子载波上边带信息不需此模块；⑧接收端比特级信号调理模块，用于比特级信号处理，包括但不限于比特解交织、 信道解码以及信息帧解帧；13、输出模块，用于将内容信息和边带信息依照各自协议输出到指定格式；输入模块-1将所需传输的内容信息和边带信息按照各自协议转换为相应的比特信息。这些比特信息被送往OFDM调制模块-2完成调制和子载波分配。首先内容信息和边带信息各自进行比特级信号处理，接着讲边带信息分配到低频子载波进行调制而内容信息送往剩余高频子载波进行调制，调制后的矢量复信号经过复信号级信号处理后送往IFFT 以完成OFDM调制。调制所得到的数字波形经过数字波形级信号处理后送数字模拟转换模块以输出电OFDM信号。该信号经过发送端电信号调理模块-3后送往光发射模块-4产生光OFDM信号并经光传输载体模块-5传输后送往光信号调理模块-6对光信号进行放大、滤波等光信号处理以补偿传输中的损伤。补偿后的光信号送往网络管理节点设备以实现网络管理功能，包括信令、路由和监控功能实现。由于高速子载波并不需要检测，光信号首先经低速光电探测模块-7将低频子载波检测出来。检测出来的低频子载波信号经过接收端电信号调理模块-9后送往OFDM低频子载波解调模块-10完成边带信息比特解调。所得边带信息比特经低速输出模块-11完成对边带信息的提取以实现网络管理功能。从网络管理节点设备出来的光信号经过光信号调理模块-6完成补偿后送往接收设备的高速光电探测器-8对OFDM信号所有子载波进行检测，并经接收端电信号调理模块-9后送往OFDM解调模块-12以解调并分离出内容比特。内容比特经输出模块-13后完成内容信息的恢复，从而完成内容信息的传输。主要技术优势本发明提出了一种应用于光OFDM系统的边带信息提取方法及相关装置，该方法采用低频子载波检测方式实现边带信息低复杂度传输与检测。该项技术能大面积降低系统在网络管理节点设备开销从而有效降低系统成本。
由于该方法在网络管理节点处仅对低频子载波进行检测，可以有效降低网络管理节点设备的成本，简化网络管理设备并提高网络处理速度。与目前已提出的边带信息提取方式相比，该方法不需要高速检测设备和额外的载波开销，同时边带信息和内容信息具有极高的同步性，方便系统进行网络管理和实时监控。总之，本发明的优点是有效降低网络管理中边带信息的传输和检测成本，同时具有低复杂度、低成本、处理速度快以及高稳定度等优点，未来能广泛应用于光OFDM传输系统中。
权利要求
1.一种适用于光正交频分复用系统的边带信息检测方法，其特征在于所述的方法包括以下步骤使用子载波分配方法将网络传输中用于辅助完成传输、但不属于传输内容的边带信息分配到低频子载波，边带信息包括但不限于信令、路由以及监视信号。使用光电检测模块对低频子载波进行检测以实现边带信息的低成本检测，光电检测模块不限于直接检测模块和相干检测模块。
2.根据权利1所述的方法，其特征在于使用各种技术手段将边带信息分配到光OFDM 系统中低频子载波上以方便边带信息的提取。该方法包括但不限于①采用数字信号处理方式，在同一OFDM符号内将边带信息分布到低频子载波上，经数模转换后调制到光载波上；②采用数字信号处理方式，使用低频OFDM符号传输边带信息，高频OFDM符号保留低频 OFDM符号的频段并在其他子载波上传输内容信息，经数模转换后调制到光载波上；③采用模拟信号处理方式，使用低频OFDM信号传输边带信息，无混叠高频OFDM信号传输内容信息，耦合后调制到光载波上。
全文摘要
本发明公开了一种光纤通信系统技术中光正交频分复用(O-OFDM)系统的网络边带信息提取方法和相关装置。本发明利用光OFDM信号中低频子载波传输边带信息从而实现网络管理节点设备的大幅度简化。本发明有效降低了系统的成本，其装置结构简单，移植性好因此有望在光OFDM系统中获得广泛应用。
文档编号H04Q11/00GK102340425SQ20101023702
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者陈丽辉 申请人:陈丽辉