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光码分多址系统总体方案及其关键技术研究（一）（沈成彬 范戈）
[摘要] 本文对光码分多址通信系统的各种方案进行了分析和比较，对实际应用系统的一
些关键技术，如编/解码器实现、超短激光脉冲产生、地址码选取、光功率控制、码字同
步等进行了研究。最后提出了OCDMA应用于一些领域的主要技术考虑。
[关键词] 光码分多址；地址码；超短脉冲光源；光功率控制
1 引言
码分多址技术具有系统容量大、支持异步通信和突发业务、软切换和软容量、抗干扰
和保密性好等优点，已经在移动通信、卫星通信等领域得到成功应用。80年代，基于码分
多址技术原理，结合光纤的巨大带宽和光信息处理技术，产生了光码分多址技术，并成为
一个研究热点。
光码分多址技术（OCDMA）利用光纤的巨大带宽和高速的光信息处理技术，将数据比特
扩频成光脉冲序列，经光纤传输后，利用光学相关技术实现数据恢复。OCDMA系统采用地址
码寻址方式，具有很大的灵活性，它的编/解码器采用光信号处理技术，可以实现无延迟异
步接入，并且网络控制简单，业务透明性好，是未来接人网和高速LAN的最佳方案之一。
目前对OCDMA技术的研究多针对系统原理和编/解码器结构方面，而对系统发展的总体结
构和一些关键问题（如超短脉冲光源、光功率控制、码字同步实现等）缺少深入的研究。本
文将结合已有的各种系统方案，考虑不同的应用领域和技术可行性对OCDMA系统总体方案及
一些关键问题进行了探讨。
2 各种系统方案比较
典型的光码分多址通信系统的基本原理：信息比特利用On/Off键控（OOK）或脉冲位置
调制（PPM）方式产生超短脉冲去调制激光器，超短激光脉冲经光编码器编码后形成光正交
地址码脉冲序列，然后进入由光纤和星型耦合器组成的光纤网络。在接收端，光纤网络中的
部分光信号进人光学相关器，光学相关器根据码字相关的原理进行解码，解码后的光信号由
光检测器转变为电信号，最后由OOK或PPM解码器恢复出数据比特。下面从不同角度对几种典
型的OCDMA方案进行分析和比较。
1）从时钟同步的角度，有同步OCDMA和异步OCDMA之分。同步OCDMA就是在收发双方建立
码字同步机制，可以有效提高接收信噪比，降低误码率，扩大系统容量和同时接入的用户数
。缺点是同步机制实现复杂，建立同步有一定延迟。对点对点的应用（如接入网和LAN）来讲
，同步较易实现。异步OCDMA是基于OOK调制，直接扩频机制，接收端完全依靠光解码器的匹
配滤波原理实现解码。异步OCDMA系统实现相对简单，可以实现无延迟异步接入，但由于没有
同步机制，码字异相自相关输出和互相关输出对接收信噪比和误码性能影响较大，码字空间
和系统容量也相对较小，适合于突发性、低密度业务（如数据LAN）和误码性能要求不高的业
务（如语音等）。
2）从光的相干态来讲，有相干OCDMA和非相干OCDMA之分，相干OCDMA利用高相干光源和
相位控制措施实现光编码和传输，光纤信道中的光脉冲携带位相信息，并且在接收端采用光
纤延迟线网络，基于相干光脉冲的干涉原理实现解码。由于相干光的干涉效应，可以有效消
除多用户干扰，且有容量大、误码率低等优点，而且可以实现双极性编/解码，便于数据恢复
，但是高相干光源、相位控制等技术目前还不成熟，实现难度较大。非相干OCDMA则基于非相
干光的扩频编/解码技术，光纤信道中光脉冲序列的强度表示编码信息。由于非相干光扩频序
列的相关输出为光强的选加，因此多用户干扰对光解码器输出信噪比影响很大，系统的误码
性能和容量都受到限制。同时，非相干OCDMA技术所采用的各项技术都较成熟，而且采用平衡
检测技术可以提高接收信噪比，因此是较为容易实现的方式。
3）从光学参量角度来讲，有时域和频域之分。时域OCDMA是将信息比特直接扩频成时间
上编码的脉冲序列，解码也是在时域上利用光纤延迟线将脉冲序列恢复成数据比特。频域OC-
DMA有频率编码和跳频两种形式，频率编码采用宽带LED光源和色散元件，将宽谱光源的光色散
后对各光谱区段的光强编码，并利用同样的方式完成解码，这种频率编码由于采用平面光栅等
色散元件，复杂性和稳定性要求高。跳频OCDMA则将一比特数据扩频成一个脉冲序列，其中每
个脉冲都只包含一个互不相同的光谱成分，而且各码字（扩频序列）在相同码元上的光谱也各
不相同，所以这种光正交码码字间的互相关限为1，使得这种异步OCDMA系统具有较好误码性能
和容量，而且对光源的调制速率和谱宽要求不高，其编/解码器由光纤光栅和光纤延迟线等元
件构成，设计简单。
4）从线路码元的极性角度来讲，有单极性和双极性之分。传统的无线CDMA系统均为双极
性编码，即线路码字为｛+1，-1｝序列，多用户干扰对系统性能的影响相对较小，系统容量较
大，而由于光频过高，难于实现双极性编码，所以目前对OCDMA的研究主要针对单极性编码，
各种光正交码也均是单极性码。由于单极性OCDMA系统编码序列中没有负极性成分，所以互相
关输出峰值较大，系统性能相对较低。双极性编码有利于消除多用户干扰，提高信噪比和利用
已有的无线CDMA中的成熟技术，所以也是一项研究重点。
5）从信息比特的调制方式角度来讲，有On/Off键控（OOK）调制的OCDMA方案和同步脉冲
位置调制（PPM）OCDMA方案。OOK方式就是当数据比特为“1”时，OOK调制器驱动激光器发出
一个超短脉冲进行扩频，当数据比特为“ 0”时， OOK调制器设有输出信号，信道中没有光
脉冲序列；接收端的解码过程是同样的反过程。OOK方式实现简单，缺点是码间串扰较大。PP
M方式则将数据比特进行PPM调制，然后在每个时隙内利用光编码器进行扩频。PPM属同步方式
，可以减小信道串扰和提高接收信噪比，但系统实现复杂性略高。
随着研究的深入，新的OCDMA系统方案不断提出。结合不同的应用场合，采用合适的总体
方案以满足性能、成本和配置灵活性等方面的要求成为一个重要的问题。
摘自《光纤与电缆》
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