[发明专利]使用压扩变换的用于光正交频分复用的方法和系统

说明书

发明领域

本发明的领域大体上涉及光通信体系结构，具体涉及采用正交频分复用的光通信过程和系统。

背景

正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)近来首先应用于光通信，正如由N.E.Jolley等人在2005年的光纤通信会议上所描述的，“Generation and propagation of a 1550nm 10Gbit/s optical orthogonal frequency division multiplexed signal over 1000m of multimode fibre using a directly modulated DFB[C]”(“使用直接调制DFB，1550nm 10Gbit/s光正交频分复用信号在1000m多模光纤上的产生和传播[C]”)，见《Technical Digest》(《技术文摘》)OFC/NFOEC，2005年第6卷第3页。光学-OFDM(O-OFDM)提供了优点，比如高频谱效率、消除多径衰落和符号间干扰(inter-symbol interference，ISI)，以及克服光纤传输中的色散(chromatic dispersion，CD)和偏振模色散(polarization mode dispersion，PMD)的能力。

OFDM因为这些优点而被广泛研究，正如由W.Yiyan和W.Y.Zou所描述的，“Orthogonal frequency division multiplexing：a multi-carrier modulation scheme[J]”(“正交频分复用：一种多载波调制方案[J]”)，见《Consumer Electronics》(《消费电子》)，IEEE汇刊，1995年，第41卷，392-399页；由J.Armstrong所描述的，“OFDM for Optical Communications[J]”(“OFDM用于光通信[J]”)，见《Lightwave Technology》(《光波技术》)期刊，2009年，第27卷，189-204页；由A.J.Lowery等人在2006年的光纤通信会议和2006国家光纤工程师会议上所描述的，“Orthogonal Frequency Division Multiplexing for Adaptive Dispersion Compensation in Long Haul WDM Systems[C]”(“正交频分复用用于长途WDM系统中的自适应色散补尝[C]”)，见《OFC 2006》，2006，第1-3页；以及由Y.Benlachtar、G.Gavioli、V.Mikhailov等人所描述的，“Experimental investigation of SPM in long-haul direct-detection OFDM systems”(“在长途直接探测OFDM系统中的SPM实验研究”)，见《Optics Express》(《光学快报》)，2008年，第16卷，第20期，15477-15482页。

OFDM信号传输的主要缺点是其具有高的峰均功率比(peak-to-average power ratio，PAPR)。根据中心极限定理，如果子载波着重(emphasized)在同一方向，将有高峰值。因此，这将导致高PAPR，高PAPR需要扩展高功率放大器(high power amplifier，HPA)的线性度和模/数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)的动态范围。然而，扩展组件的动态范围将会增加成本。而且，由HPA的非线性区域中的峰值所造成的信号失真会破坏子载波的正交性和降低信号的性能，正如由Y.Wu和W.Y.Zou所描述的，“Orthogonal frequency division multiplexing：A multi-carrier modulation scheme”(“正交频分复用：一种多载波调制方案”)，见IEEE汇刊《Consumer Electronics》(《消费电子》)，1995年8月，第41卷，第3期，392-399页。

减小光OFDM信号的PAPR会减小传输光纤中的非线性效应，比如自相位调制、交叉相位调制和四波混频。因此，在O-OFDM传输系统中，降低OFDM信号的PAPR是一个重要主题。