[发明专利]光正交分频多任务信号的接收方法及其接收器

说明书

技术领域

本发明是有关于一种应用于光多任务系统(Optical multiplex system)的接收方法与接收器，特别是一种采用光正交分频多任务(Optical Orthogonal Frequency-division Multiplexing)技术的系统中，藉由估测而得的时间偏移(Timing Offset)与色散(Chromatic Dispersion)来补偿所接收到信号的接收方法与接收器。

背景技术

正交分频多任务(Orthogonal Frequency-division Multiplexing，OFDM)系统为一种采用了数字多载波调变(Digital multi-carrier modulation)方法的分频多任务(Frequency-division Multiplexing，FDM)系统。多个具有正交性的次载波(orthogonal sub-carrier，亦可称为子频带)被用来传送数据。该些数据被切割成对应各个次载波的多个平行的数据流(data stream)或称通道(Channel)。每个次载波均被以一种具较低符元速率(low symbol rate)的调变技术(如正交振幅调变(QAM，Quadrature Amplitude Modulation)或相位偏移调变，又称相位移键(PSK，Phase Shift Keying))进行数据传输。如此一来，即可在相同的频宽(bandwidth)内得到相较于传统单一载波(single-carrier)更多的总数据传输率(total data rates)。

请参考图1A与图1B分别为现有直接传输与正交分频多任务传输的频谱分布比较示意图。直接传输与OFDM传输的最大不同点在于频宽的分布，图1A显示直接传输所占频宽为f₀。若将此频宽f₀以正交分频多任务的方式将该段频宽细分成等宽的五等分f₁。每个子频带f₁(即前述的子载波)互相正交，则新的频谱分布将如图1B所示。在OFDM传输中，只要子频带够多，基本上对每个子频带而言，该段频带的频率响应可以约略视为平坦。也就是说针对每个子频带仅需要一个单一系数的均衡器，用以克服每个子通道的衰减及相位失真。此外，由于每个子频带所传输的数据率都远低于原本直接传输的数据率，该均衡器的操作频率自然也以等比例下降。

正交分频多任务技术应用于无线通讯领域上，常遇到的问题有多重路径效应(multi-path effect)。多重路径效应会衍生时间延迟扩展(time-spreading)与符间干扰(inter-symbol interference，ISI)问题。此即所谓频率选择性(Frequency-selective)通道。此频率选择性问题通常是以在每个OFDM的符元(或称符码，Symbol)加入防护区间(Guard interval)来解决。此举将加大符元周期、占用用以传输数据的频宽。

把正交分频多任务技术应用于光通讯系统时，由于光线在同一光纤中传输，因此，光正交分频多任务系统的多重路径效应并不显著，但会因光纤色散(Chromatic Dispersion)现象使得在接收端接收到信号时，会有信道间同步的问题以及类似多重路径的符间干扰的问题。针对光OFDM系统中同步的估测方式将会和以往在铜线或无线OFDM传输上的估测方式有所差异。因此，必须针对光纤信道特性开发新的同步估测方法，以避免估测错误。

关于OFDM系统中，接收端所进行的同步估测(也就是Timing Offset的估测)相关技术可见于2007年12月18日于美国核准公告的第7310302号专利「在正交分频多任务系统用以估测时间偏移与频率偏移的方法(Method for estimation time and frequency offset in an OFDM system)」、以及2007年7月31日在美国椄准公告的第7251283号专利「在正交分频多任务系统中的时间偏移补偿(Timing offset compensation in orthogonal frequency division multiplexing systems)」。