[发明专利]能够消除信号间拍频干扰的平衡光电探测方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及具有较小波长保护间隔的SSB-OOFDM信号探测过程中信号间拍频干扰得消除问题和SSB-OOFDM系统中频谱效率的提高问题。

背景技术

目前，基于高阶QAM调制的光正交频分复用(Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing O-OFDM)技术，因其极高的频谱利用率和对光信号色散的高容忍度而受到广泛的关注。虽然相干光OFDM(CO-OFDM)系统能到达14bit/s/Hz的频谱利用率(Spectral Efficiency SE)，但CO-OFDM系统对频偏和相位噪声敏感，并要求发送端和接收端的激光器线宽极窄，这使得CO-OFDM的发送和接收系统设计非常复杂。

由于直接探测OFDM(Direct detection DD-OFDM)信号中包含光载波成分，其接收端只需一个平方率光探测器(photodiode，PD)即可实现OOFDM信号与光载波之间的外差拍频探测，使其接收端较相干探测大为简化；另外，由于OOFDM信号与光载波可以来自同一个光源，频率偏移和相位涨落完全同步，因此在外差拍频光程中能够完全抵消，对激光器的线宽要求较低。

在DD-OOFDM系统中，与双边带(Double-Sideband DSB)调制技术相比，单边带光OFDM(Optical Single-Sideband Optical OFDM SSB-OOFDM)调制技术因光信号较高的频谱利用效率且能够克服光纤色度色散引起的幅度衰落效应而更受青睐。

通常情况下，DD-OFDM系统中传输的O-OFDM信号在接收端通过平方率光探测器恢复到电域，同时产生了信号间拍频干扰(signal-signal beat interference，SSBI)。目前，一些方法已经被提出用以尽量减小SSBI对信号的损伤。在偏移SSB-OFDM(OSSB-OFDM)方案中，光载波和光OFDM信号之间设置了一个足够宽的保护频带(Guard Band，GB)，使得SSBI的频谱与OFDM射频信号的频谱成分不重叠。为保证消除SSBI的影响，GB的带宽必须不小于光OFDM信号的带宽，使得DD-OFDM系统的SE比CO-OFDM系统的下降一半以上。减小SSB-OOFDM中的GB可以提高系统的SE，但是随着GB的减小，SSBI对系统性能的影响会加剧。尽管一些降低SSBI对系统性能影响的方案也被提出，但还有系统复杂性和功率代价方面的不足。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于光电平衡探测的新型接收方法，实现SSB-OOFDM信号的无信号间拍频干扰接收，极大地减小频带保护带宽的限制，提高SSB-OFDM系统的频谱利用率。

本发明提出一种能够消除信号间拍频干扰的平衡光电探测接收方法和系统，通过干涉相消方法消除SSB-OOFDM信号光电转换产生的信号间拍频干扰，进而减小光载波和OOFDM信号之间的保护带宽，放宽SSB-OOFDM系统对GB的限制，提高系统的频谱效率，其包括：接收到的SSB-OOFDM信号E(t)=E_C(t)+E_S(t)通过波分器件，如波长解复用器、波长间差滤波器、Mach-Zehnder干涉仪等，将光载波和OOFDM信号分为两路光信号E_C(t)和E_S(t)；将E_C(t)和E_S(t)输入到一个光耦合器件，如2×2的3dB光耦合器、光Hybird等，进行重新耦合，使输出的两个耦合光信号E₁(t)和E₂(t)中的E_C(t)、E_S(t)相位差之差为180°；将光耦合器的输出光信号E₁(t)和E₂(t)注入到平衡光电探测器的进行光电转换得到光电流I₁(t)和I₂(t)，通过差分电路后，平衡光电探测器的光电流为I(t)=I₁(t)-I₂(t)，得到只包含OFDM信号平衡光电探测光电流I(t)，而直流成分和信号间拍频干扰成分被消除；该方法能够消除信号间拍频干扰对OFDM信号的影响，因此可以减小或取消光载波E_C(t)和OOFDM信号E_S(t)之间的保护频带，提高系统的频谱利用率；