Orthogonal frequency-division multiplexing-based passive optical networks (OFDM-PON) can provide high spectral efficiency and flexible two-dimensional bandwidth allocation by assigning subcarriers (SCs) and time slots. The direct-modulation and direct-detection (DM-DD) OFDM with Hermitian symmetry constraint has simple hardware implementation, low cost, and low power consumption compared to coherent detection and is more suitable for cost-sensitive PON. In such a Hermitian symmetric optical OFDM (HS-OFDM), only half of the SCs can be used to carry user data, and thus inverse fast Fourier transform (IFFT) and FFT sizes are inefficient in the viewpoint of hardware implementation. In this work, we use a single field programmable gate array and digital-to-analog converter to implement an HS-free OFDM (NHS-OFDM) transmitter without digital/analog up-conversion. We compare the on-chip resource overhead and power consumption between real-time HS-OFDM and NHS-OFDM transmitters under the same bandwidth granularity and data transmission rate. The registers, look-up tables and multipliers are saved up to 45%, 49.5% and 58.7%, respectively. Besides, the on-chip power consumption is also reduced by 15%. Moreover, the two real-time transmitters are experimentally investigated in a short-reach DM-DD transmission system. A similar bit error rate performance can be achieved after 20/50/70 km standard single-mode fiber transmission.

中文翻译：

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用于直接调制和直接检测PON的NHS-OFDM信号的实时生成

基于正交频分复用的无源光网络（OFDM-PON）可以通过分配子载波（SC）和时隙来提供高频谱效率和灵活的二维带宽分配。与相干检测相比，具有Hermitian对称约束的直接调制和直接检测（DM-DD）OFDM具有简单的硬件实现，低成本和低功耗，并且更适合于成本敏感的PON。在这种厄米对称光OFDM（HS-OFDM）中，仅一半的SC可以用于承载用户数据，因此从硬件实现的角度来看，快速傅里叶逆变换（IFFT）和FFT大小效率低下。在这项工作中，我们使用单场可编程门阵列和数模转换器来实现无HS的OFDM（NHS-OFDM）发射机，而无需进行数模上变频。我们比较了在相同带宽粒度和数据传输速率下，实时HS-OFDM和NHS-OFDM发射机之间的片上资源开销和功耗。寄存器，查询表和乘法器分别节省高达45％，49.5％和58.7％。此外，片上功耗也降低了15％。此外，在短距离DM-DD传输系统中对两个实时发射机进行了实验研究。在20/50/70 km标准单模光纤传输之后，可以实现类似的误码率性能。我们比较了在相同带宽粒度和数据传输速率下，实时HS-OFDM和NHS-OFDM发射机之间的片上资源开销和功耗。寄存器，查找表和乘法器分别节省高达45％，49.5％和58.7％。此外，片上功耗也降低了15％。此外，在短距离DM-DD传输系统中对两个实时发射机进行了实验研究。在20/50/70 km标准单模光纤传输之后，可以实现类似的误码率性能。我们比较了在相同带宽粒度和数据传输速率下，实时HS-OFDM和NHS-OFDM发射机之间的片上资源开销和功耗。寄存器，查找表和乘法器分别节省高达45％，49.5％和58.7％。此外，片上功耗也降低了15％。此外，在短距离DM-DD传输系统中对两个实时发射机进行了实验研究。在20/50/70 km标准单模光纤传输之后，可以实现类似的误码率性能。在短距离DM-DD传输系统中对这两个实时发射机进行了实验研究。在20/50/70 km标准单模光纤传输之后，可以实现类似的误码率性能。在短距离DM-DD传输系统中对这两个实时发射机进行了实验研究。在20/50/70 km标准单模光纤传输之后，可以实现类似的误码率性能。