[發明專利]一種延長無源光纖網絡傳輸距離的方法和裝置

有效

• 申請號: 201410036771.6
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103812562A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 郭昌建;戴龍玲
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H04B10/2513
• 分類號: H04B10/2513;H04Q11/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發明涉及光通信研究領域，特別涉及一種延長無源光纖網絡傳輸距離的方法和裝置。

背景技術

從目前整個網絡結構來看，光纖的大量鋪設以及密集波分復用（DWDM）等新技術的應用使得主干網絡已經有了突破性的發展。同時由于以太網技術的進步，由其主導的局域網帶寬也逐漸從10M、100M增至到1G甚至10G。而目前研究最需要突破的地方就在于連接網絡主干和局域網以及家庭用戶之間的一段，也就是常說的“最后一公里”，這是個瓶頸。要打破這一瓶頸，目前比較公認的解決方案就是無源光纖網絡。無源光纖網絡不含任何電子器件及電子電源，光配線網全部由光分路器等無源器件組成，不需要貴重的有源電子設備。無源光纖網絡的突出優點是消除了戶外的有源設備，所有的信號處理功能均在交換機和用戶宅內設備完成，無須另設機房，維護容易，因此在保證帶寬的同時大大的降低了成本。但它的傳輸距離比有源光纖接入系統的短，覆蓋的范圍較小，因此提高無源光纖網絡的傳輸距離是亟待解決的技術難題。

在光接入網中，光信號主要受到光纖介質引入的損耗和色散的影響。損耗是由光纖鋪設過程中的彎曲、光纖對光的散射和吸收引起，目前商用光纖的損耗小于0.2dB/Km。在無源光纖網絡中對損耗的補償，主要是在發射端增大光信號的發射功率。色散是由于在光纖中傳輸時，不同波長光波對應不同群速度，從而傳輸產生不同的群時延的一種物理效應。由于傳輸的光信號不可能只包含一個波長（否則不攜帶任何信息），而不同波長分量的信號在傳輸過程中將經歷不同的群時延，從而在接收端表現為信號時域展寬。

在非相干探測光纖通信系統中，由于色散的存在，不同波長成分的光信號將經歷不同的相位延遲（該相位延遲對應時域上的時延，與波長、光纖長度和光纖色散系數有關）。若接收端采用平方律探測器，不同波長光波之間進行干涉相加。當兩個光波經歷的相位延遲差為圓周率的奇數倍時，這兩個光波干涉相消，光強度為零。因此，光纖色散還會對非相干探測系統中的信號引入頻率選擇性衰落，從而限制接入網的接入距離和接入帶寬。

因此，提供一種能夠有效補償色散的方法，用以提高無源光纖網絡的傳輸距離將具有極大的研究和應用價值。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種延長無源光纖網絡傳輸距離的方法，該方法可以方便、有效地補償光纖色散對傳輸光信號的影響，從而大幅提高無源光纖網絡的傳輸距離和覆蓋區域。

本發明的另一個目的在于提供一種實現上述延長無源光纖網絡傳輸距離的方法的裝置。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：一種延長無源光纖網絡傳輸距離的方法，接收端模數轉換器的采樣帶寬大于所傳輸信號的符號速率，在對模數轉換器的輸出信號進行降采樣時發生相應的頻譜混疊，利用相互混疊的頻譜含有相同信號分量的特性，將經過模數轉換器采樣后的信號中發射信號頻率范圍以外的頻率成分用于補償光纖色散后的信號中功率衰減部分的頻率成分，從而實現對無源光纖網絡中光纖傳輸色散的補償。

優選的，所述模數轉換器的采樣率為采樣帶寬的兩倍以上。從而可使采樣得到的信號中部分高頻鏡像頻譜得以保留。

具體的，所述對模數轉換器的輸出信號進行如下操作：對信號先進行時鐘恢復，再對信號進行數字降采樣，在降采樣過程中，殘余的高頻鏡像邊帶頻譜將與信號頻譜發生混疊。由于殘余的高頻鏡像邊帶與所混疊的信號具有相同的特性，在混疊之后，色散引起的功率衰減即可得到有效補償。最后，經過信道估計和相位均衡，恢復出原始信號。

更進一步的，所述對信號進行降采樣得到的是一倍符號速率的信號。

具體的，由于模數轉換器（ADC）采樣得到的信號其帶寬大于所傳輸信號的一倍符號速率，在將該信號數字降采樣到一倍符號速率時，由采樣定理，信號就會發生頻率混疊，大于一倍符號速率的這部分高頻鏡像邊帶將與基帶信號的頻譜發生混疊。

優選的，接收端模數轉換器（ADC）的采樣帶寬為所傳輸信號的符號速率的1.1～1.4倍，具體倍率取決于傳輸的光纖長度。

一種實現上述延長無源光纖網絡傳輸距離的方法的裝置，包括依次相連的發送端信號輸入裝置、數模轉換器、強度調制器、光纖、放大器、光電探測器、模數轉換器和數字信號處理裝置，激光器也與強度調制器相連，工作時模數轉換器的采樣帶寬大于所傳輸信號的符號速率。

本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：