專利名稱:光碼分多址波長-時間域二維光正交碼編碼器及解碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及光碼分多址通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的編碼器和解碼器的結(jié)構(gòu),屬于信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域和光纖通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的種類和業(yè)務(wù)量的劇增,特別是IP業(yè)務(wù)量的不確定性和不可預(yù)見性,對通信網(wǎng)絡(luò)提出了越來越高的要求。近幾年來,骨干網(wǎng)采用DWDM技術(shù)擴容和自動交換光傳送網(wǎng)的研發(fā),在高速率、大容量、長距離等方面得到長足發(fā)展,并向著智能高效的方向邁進。而城域網(wǎng)、特別是接入網(wǎng)成為通信網(wǎng)的瓶頸,限制了通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。因此,光網(wǎng)絡(luò)向整個通信網(wǎng)的邊緣推進已是必然趨勢,城域網(wǎng)和接入網(wǎng)將成為今后發(fā)展的重點。
在已提出的眾多接入網(wǎng)技術(shù)中,光碼分多址技術(shù)由于具有全光處理、能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸,用戶異步隨機接入、能實現(xiàn)靈活組網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)能動態(tài)分配帶寬,對業(yè)務(wù)、協(xié)議和拓?fù)渫该鳎С挚勺儽忍芈屎屯话l(fā)業(yè)務(wù),并可按用戶需求實現(xiàn)分級服務(wù)質(zhì)量,便于網(wǎng)絡(luò)的升級和可擴展性,保密性好、安全性高,實現(xiàn)成本低,網(wǎng)絡(luò)的控制和管理簡單方便等突出優(yōu)點,而成為實現(xiàn)光接入網(wǎng)的一種最有希望的技術(shù)。
采用光碼分多址技術(shù)組網(wǎng)和通信的關(guān)鍵是性能優(yōu)良的光編/解碼器的設(shè)計和實現(xiàn)。關(guān)于光編/解碼可以分為時間域編/解碼、頻域編/解碼、波長-時間域編/解碼和相位編/解碼。時間域編/解碼采用的是光的單極性碼,碼字之間的相關(guān)性不理想,使碼字容量(反映用戶數(shù))和擴頻長度(反映數(shù)據(jù)速率)之間互為矛盾,因此,要同時兼顧網(wǎng)中的用戶數(shù)和用戶的數(shù)據(jù)速率十分困難。光相位編/解碼采用的是相干光碼分多址技術(shù),實現(xiàn)的技術(shù)難度大、成本高,短期內(nèi)實現(xiàn)很困難。而波長-時間域二維光編/解碼,在相同的擴頻長度下,可以大大增加用戶數(shù),而且隨著波分復(fù)用技術(shù)的成熟,從技術(shù)的實現(xiàn)難度和實現(xiàn)成本上來看,波長-時間域二維光編/解碼是實現(xiàn)光碼分多址通信最有希望的技術(shù)。關(guān)于波長-時間域二維光編/解碼器,目前文獻上提出的只是固定光編/解碼器和可調(diào)范圍非常有限的編/解碼器,采用固定光編/解碼器,只能實現(xiàn)點到點的通信,無法實現(xiàn)點到多點或廣播式通信,及多點到多點的通信,無法實現(xiàn)組網(wǎng)。關(guān)于可調(diào)光編/解碼器,僅見有采用光柵實現(xiàn)可調(diào)光編/解碼器的報道,它只能實現(xiàn)一維可調(diào),可調(diào)范圍窄,而且光柵易受溫度等環(huán)境變化因素的影響,其性能的穩(wěn)定性較差,應(yīng)用的局限性很大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有模塊化結(jié)構(gòu)、功能強、實現(xiàn)簡單、成本低、能實現(xiàn)光碼分多址通信網(wǎng)絡(luò)的波長-時間域可調(diào)二維光正交碼編碼器和解碼器。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下光碼分多址波長-時間域二維光正交碼編碼器,所述編碼器選擇波長-時間域二維(N×M,w,λa,λc)光正交碼進行光編碼,其碼字區(qū)組為[(i1,j1),(i2,j2),…,(ik,jk),…,(iw,jw)],其中N為碼包含的波長總數(shù),M為時間切普數(shù),w為每個碼字的碼重,即每個碼字包含的1的個數(shù),λa為碼的自相關(guān)限制,λc為碼的互相關(guān)限制;所述編碼器由光編碼模塊、控制電路和信令代理組成;光編碼模塊由控制電路來控制,控制電路接受信令代理發(fā)出的指令實現(xiàn)波長選擇和延時選擇;信令代理與信令網(wǎng)相連;所述光編碼模塊由以下部件組成1×N波分解復(fù)用器用于將經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)制后的來自寬帶光源的時間寬度為切普寬度τ的窄光脈沖,分成波長為λ0、λ1…、λN-1的N個波長的光脈沖(每個光脈沖對應(yīng)一個波長);N×w光開關(guān)接受控制電路的控制,根據(jù)所述的波長-時間域二維光正交碼選擇波長為λik(0≤ik≤N-1,k=1,2,…,w)的w個光脈沖;w條可調(diào)光纖延時線接受控制電路的控制,根據(jù)所述的波長-時間域二維光正交碼碼字元素的第二個坐標(biāo)值jk(0≤jk≤M-1),將所述N×w光開關(guān)所選擇的w個光脈沖實現(xiàn)不同的延時jk·τ;w×N光開關(guān)用于將實現(xiàn)了延時jk·τ(k=1,2,…,w)的w個光脈沖送至N×1波分復(fù)用器;N×1波分復(fù)用器用于將所述w×N光開關(guān)傳送來的w個光脈沖實現(xiàn)合波。
本發(fā)明的可調(diào)二維光正交碼編碼器,編碼過程如圖1所示,首先,來自寬帶光源的窄光脈沖(光脈沖的時間寬度為切普寬度τ),經(jīng)數(shù)據(jù)調(diào)制后,通過光纖1送至1×N波分解復(fù)用器2,分成波長為λ0、λ1…、λN-1的N個波長的光脈沖(3,4,5,…,6),每個光脈沖對應(yīng)一個波長(λ0、λ1…、λN-1);然后,根據(jù)波長-時間域二維光正交碼碼字中每個碼元的第一個坐標(biāo)ik(0≤ik≤N-1),(k=1,2,…,w),由N×w光開關(guān)7選擇波長為λik的w個光脈沖,它們經(jīng)過w條可調(diào)光纖延時線(12,13,14,…,15)實現(xiàn)延時,其中波長為λik的光脈沖的延時為jk·τ(0≤jk≤M-1);再經(jīng)w×N光開關(guān)16,將實現(xiàn)了適當(dāng)延時的w個光脈沖送至N×1波分復(fù)用器17實現(xiàn)合波。即實現(xiàn)了波長-時間域二維光正交碼的編碼。由于兩個N×w光開關(guān)(7和16)相互配合可以實現(xiàn)波長選擇,w條可調(diào)光纖延時線(12,13,14,…,15)可以實現(xiàn)不同的延時,所以光編碼器可以實現(xiàn)波長-時間域二維可調(diào),從而實現(xiàn)任意波長-時間域二維光正交碼的編碼。
本發(fā)明的可調(diào)二維光正交碼解碼器,其結(jié)構(gòu)與光編碼器完全相同,實現(xiàn)任意波長-時間域二維光解碼。具體描述如下光碼分多址波長-時間域二維光正交碼解碼器,所述解碼器選擇波長-時間域二維(N×M,w,λa,λc)光正交碼進行光解碼,其碼字區(qū)組為[(i1,j1),(i2,j2),…,(il,jl),…,(iw,jw)],其中N為碼包含的波長總數(shù),M為時間切普數(shù),w為每個碼字的碼重,λa為碼的自相關(guān)限制,λc為碼的互相關(guān)限制;所述解碼器由光解碼模塊、控制電路和信令代理組成;光解碼模塊由控制電路來控制,控制電路接受信令代理發(fā)出的指令,實現(xiàn)波長選擇和延時選擇;信令代理與信令網(wǎng)相連;所述光解碼模塊由以下部件組成1×N波分解復(fù)用器用于將從光碼分多址光網(wǎng)絡(luò)上接收到的光編碼信號分成波長為λ0、λ1…、λN-1的光脈沖;N×w光開關(guān)接受控制電路的控制,根據(jù)所述的波長-時間域二維光正交碼選擇波長為λil(0≤il≤N-1,l=1,2,…,w)的光脈沖;w條可調(diào)光纖延時線接受控制電路的控制,根據(jù)所述二維光正交碼碼字元素的第二個坐標(biāo)值jl(0≤jl≤M-1),將所述N×w光開關(guān)所選擇的光脈沖實現(xiàn)不同的延時(M-jl)·τ,(l=1,2,…,w);w×N光開關(guān),用于將實現(xiàn)了延時(M-jl)·τ(l=1,2,…,w)的光脈沖送至N×1波分復(fù)用器;N×1波分復(fù)用器,用于將所述w×N光開關(guān)傳送來的光脈沖實現(xiàn)合波。
同樣,本發(fā)明的解碼器如圖1所示,從光碼分多址網(wǎng)絡(luò)上接收的光編碼信號,經(jīng)1×N波分解復(fù)用器2分成波長為λ0、λ1、…、λN-1的光脈沖;N×w光開關(guān)7選擇波長為λil(0≤il≤N-1,l=1,2,…,w)的光脈沖,波長為λil的光脈沖經(jīng)可調(diào)光纖延時線(12,13,14,…,15)實現(xiàn)(M-jl)·τ的延時;w×N光開關(guān)16將實現(xiàn)了適當(dāng)延時的光脈沖送至N×1波分復(fù)用器17,N×1波分復(fù)用器17將w×N光開關(guān)16傳送來的光脈沖實現(xiàn)合波。這樣就實現(xiàn)了對輸入光編碼信號的解碼,即相關(guān)。當(dāng)光解碼與光編碼相匹配時,即實現(xiàn)了自相關(guān),由自相關(guān)峰值可以恢復(fù)出數(shù)據(jù);當(dāng)光解碼與光編碼不匹配時,實現(xiàn)互相關(guān),相當(dāng)于沒有數(shù)據(jù)傳輸。
上述的光編碼器或光解碼器,所述控制電路包括波長選擇控制器20和延時選擇控制器21,波長選擇控制器20用于控制所述的N×w光開關(guān)7和16以實現(xiàn)波長選擇,延時選擇控制器21用于控制所述w條可調(diào)光纖延時線(12,13,14,…,15)以實現(xiàn)延時選擇。
上述的光編碼器或光解碼器,所述的可調(diào)光纖延時線結(jié)構(gòu)均相同,如圖2所示,每條可調(diào)光纖延時線包括一個1×2光開關(guān)24、m-2個2×2光開關(guān)25、一個2×1光開關(guān)24,所述m個光開關(guān)依次通過光纖(26,27,28,29,30,…,31)串連,延時依次為τ,2τ,22τ,23τ,……,2m-1τ,m為正整數(shù)。由控制電路控制1×2和2×2光開關(guān)的狀態(tài)實現(xiàn)所需的延時。
本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果如下采用本發(fā)明的波長-時間域二維光正交碼編/解碼器進行光編碼和光解碼,即可實現(xiàn)光碼分多址網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)和通信。它除了具有傳統(tǒng)光碼分多址網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點之外,還具有網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)多、能實現(xiàn)同時通信的用戶數(shù)多、對技術(shù)和光器件的要求不高等優(yōu)點。本發(fā)明的可調(diào)二維光正交碼編/解碼器,能實現(xiàn)任意二維波長-時間域光正交碼的編/解碼,可調(diào)范圍大,性能穩(wěn)定,具有模塊化結(jié)構(gòu),實現(xiàn)簡單,成本低,便于集成。本發(fā)明的可調(diào)二維光正交碼編/解碼器具有廣泛的應(yīng)用價值,可用于骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)、特別是光接入網(wǎng)的組網(wǎng),也可與WDM光網(wǎng)絡(luò)結(jié)合,實現(xiàn)靈活組網(wǎng),更加有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源,提供更多、更好的服務(wù)。
圖1是光碼分多址可調(diào)二維光編/解碼器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是可調(diào)光纖延時線的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明的光碼分多址可調(diào)二維光編碼器一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1—光纖(傳輸被數(shù)據(jù)調(diào)制的寬帶窄光脈沖信號)2—1×N解復(fù)用器3—輸出波長為λ0的窄光脈沖4—輸出波長為λ1的窄光脈沖5—輸出波長為λ2的窄光脈沖6—輸出波長為λN-1的窄光脈沖7—N×w光開關(guān)8—輸出波長為λi1的窄光脈沖9—輸出波長為λi2的窄光脈沖10—輸出波長為λi3的窄光脈沖11—輸出波長為λiw的窄光脈沖12,13,14,15—可調(diào)光纖延時線16—w×N光開關(guān)17—N×1復(fù)用器18—信令網(wǎng)的傳輸線路19—信令代理20—波長選擇控制器21—延時選擇控制器22—控制波長選擇的電控制信號傳輸線路23—控制可變延時的電控制信號傳輸線路24—1×2光開關(guān)25—2×2光開關(guān)26—延時為τ的光纖延時線27—延時為2τ的光纖延時線28—延時為22τ的光纖延時線29—延時為23τ的光纖延時線
30—延時為24τ的光纖延時線31—延時為2m-1τ的光纖延時線
具體實施例方式如圖3所示,是本發(fā)明的光碼分多址可調(diào)二維光編碼器結(jié)構(gòu)的一個實例結(jié)構(gòu)示意圖,該編碼器能實現(xiàn)一個(5×28,4,0,1)光正交碼的編/解碼。該碼的波長數(shù)N=5,時間切普數(shù)M=28,碼重w=4,自相關(guān)限制λa=0,互相關(guān)限制λc=1。該碼的碼字區(qū)組為[(i1,j1),(i2,j2),(i3,j3),(i4,j4)]={[(l,(l□7i2)4),(l1,1+((l1)□7i2)4),(l4,2+((l4)□7i2)4),(l3,3+((l3)□7i2)4)]l∈
,i2∈
}其中,表示模5加,□7表示模7乘。
所述編碼器由光編碼模塊、控制電路(包括波長選擇控制器20和延時選擇控制器21)和信令代理19組成;光編碼模塊由控制電路來控制,控制電路接受信令代理19發(fā)出的指令實現(xiàn)波長選擇和延時選擇;信令代理19通過信令網(wǎng)的傳輸線路18與信令網(wǎng)相連;所述光編碼模塊由以下部件組成1×5波分解復(fù)用器2用于將經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)制后的來自寬帶光源的時間寬度為切普寬度τ的窄光脈沖,分成波長為λ0、λ1、λ2、λ3、λ4的5個波長的光脈沖(每個光脈沖對應(yīng)一個波長);5×4光開關(guān)7接受波長選擇控制器20的控制,根據(jù)所述的波長-時間域二維光正交碼選擇波長為λ0、λ1、λ2、λ4的4個光脈沖;4條可調(diào)光纖延時線(12,13,14,15)接受延時選擇控制器21的控制,根據(jù)二維光正交碼碼字元素的第二個坐標(biāo)值jk(0≤jk≤27,k=1,2,3,4),將所述5×4光開關(guān)7所選擇的4個光脈沖實現(xiàn)不同的延時jk·τ;4×5光開關(guān)16用于將實現(xiàn)了延時jk·τ(k=1,2,3,4)的4個光脈沖送至5×1波分復(fù)用器;5×1波分復(fù)用器17用于將所述4×5光開關(guān)傳送來的4個光脈沖實現(xiàn)合波。
所述可調(diào)光纖延時線包括1個1×2光開關(guān),4個2×2光開關(guān),1個2×1光開關(guān);所述6個光開關(guān)依次通過光纖延時線串接,延時依次為τ,2τ,22τ,23τ,24τ。
所述(5×28,4,0,1)光正交碼有35個碼字,每個碼字由λ0~λ4五個波長中的任意4個波長組成,每個波長對應(yīng)的切普脈沖的延時范圍在0~27τ之間。例如利用其中的一個碼字[(0,22),(1,4),(2,9),(4,19)]進行光編碼時,首先由1×5波分解復(fù)用器分出λ0~λ4五個波長的光脈沖,5×4光開關(guān)從中選出波長為λ0、λ1、λ2、λ4的四個光脈沖,通過可調(diào)光纖延時線使波長為λ0、λ1、λ2、λ4的切普脈沖分別延時22τ、4τ,9τ和19τ,再由4×5光開關(guān)將這些切普脈沖送至5×1波分復(fù)用器實現(xiàn)合波,即實現(xiàn)了光編碼。
可調(diào)解碼器與編碼器的差別,只是對應(yīng)波長為λ0、λ1、λ2、λ4的切普脈沖的延時分別為(28-22)τ=6τ、(28-4)τ=24τ、(28-9)τ=19τ和(28-19)τ=9τ而已,其他與編碼器完全相同。
權(quán)利要求
1.光碼分多址波長-時間域二維光正交碼編碼器,其特征在于,所述編碼器選擇波長-時間域二維(N×M,w,λa,λc)光正交碼進行光編碼,其碼字區(qū)組為[(i1,j1),(i2,j2),…,(ik,jk),…,(iw,jw)],其中N為碼包含的波長總數(shù),M為時間切普數(shù),w為每個碼字的碼重,λa為碼的自相關(guān)限制,λc為碼的互相關(guān)限制;所述編碼器由光編碼模塊、控制電路和信令代理組成;光編碼模塊由控制電路來控制,控制電路接受信令代理發(fā)出的指令實現(xiàn)波長選擇和延時選擇;信令代理與信令網(wǎng)相連;所述光編碼模塊由以下部件組成1×N波分解復(fù)用器用于將經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)制后的來自寬帶光源的時間寬度為切普寬度τ的窄光脈沖,分成波長為λ0、λ1…、λN-1的N個波長的光脈沖(每個光脈沖對應(yīng)一個波長);N×w光開關(guān)接受控制電路的控制,根據(jù)所述的波長-時間域二維光正交碼選擇波長為λik(0≤ik≤N-1,k=1,2,…,w)的w個光脈沖;w條可調(diào)光纖延時線接受控制電路的控制,根據(jù)二維光正交碼碼字元素的第二個坐標(biāo)值jk(0≤jk≤M-1),將所述N×w光開關(guān)所選擇的w個光脈沖實現(xiàn)不同的延時jk·τ;w×N光開關(guān)用于將實現(xiàn)了延時jk·τ(k=1,2,…,w)的w個光脈沖送至N×1波分復(fù)用器;N×1波分復(fù)用器用于將所述w×N光開關(guān)傳送來的w個光脈沖實現(xiàn)合波。
2.如權(quán)利要求1所述的光碼分多址波長-時間域二維光正交碼編碼器,其特征在于,所述控制電路包括波長選擇控制器和延時選擇控制器,所述波長選擇控制器用于控制所述的N×w光開關(guān)以實現(xiàn)波長選擇;所述延時選擇控制器用于控制所述w條可調(diào)光纖延時線以實現(xiàn)延時選擇。
3.如權(quán)利要求1或2所述的可調(diào)二維光編碼器,其特征在于所述可調(diào)光纖延時線包括一個1×2光開關(guān),m-2個2×2光開關(guān),一個2×1光開關(guān);所述m個光開關(guān)依次通過光纖延時線串接,延時依次為τ,2τ,22τ,23τ,……,2m-1τ,m為正整數(shù)。
4.光碼分多址波長-時間域二維光正交碼解碼器,其特征在于,所述解碼器選擇波長-時間域二維(N×M,w,λa,λc)光正交碼進行光解碼,其碼字區(qū)組為[(i1,j1),(i2,j2),…,(il,jl),…,(iw,jw)],其中N為碼包含的波長總數(shù),M為時間切普數(shù),w為每個碼字的碼重,λa為碼的自相關(guān)限制,λc為碼的互相關(guān)限制;所述解碼器由光解碼模塊、控制電路和信令代理組成;光解碼模塊由控制電路來控制,控制電路接受信令代理發(fā)出的指令,實現(xiàn)波長選擇和延時選擇;信令代理與信令網(wǎng)相連;所述光解碼模塊由以下部件組成1×N波分解復(fù)用器用于將從光碼分多址光網(wǎng)絡(luò)上接收到的光編碼信號分成波長為λ1、λ2、…、λN的光脈沖;N×w光開關(guān)接受控制電路的控制,根據(jù)所述的波長-時間域二維光正交碼選擇波長為λil(0≤il≤N-1,l=1,2,…,w)的光脈沖;w條可調(diào)光纖延時線接受控制電路的控制,根據(jù)所述二維光正交碼碼字元素的第二個坐標(biāo)值jl(0≤jl≤M-1),將所述N×w光開關(guān)所選擇的w個光脈沖實現(xiàn)不同的延時(M-jl)·τ,(l=1,2,…,w);w×N光開關(guān),用于將實現(xiàn)了延時(M-jl)·τ(l=1,2,…,w)的光脈沖送至N×1波分復(fù)用器;N×1波分復(fù)用器,用于將所述w×N光開關(guān)傳送來的光脈沖實現(xiàn)合波。
5.如權(quán)利要求4所述的光碼分多址波長-時間域二維光正交碼解碼器,其特征在于,所述控制電路包括波長選擇控制器和延時選擇控制器,所述波長選擇控制器用于控制所述的N×w光開關(guān)以實現(xiàn)波長選擇;所述延時選擇控制器用于控制所述w條可調(diào)光纖延時線以實現(xiàn)延時選擇。
6.如權(quán)利要求4或5所述的可調(diào)二維光解碼器,其特征在于所述可調(diào)光纖延時線包括一個1×2光開關(guān),m-2個2×2光開關(guān),一個2×1光開關(guān);所述m個光開關(guān)依次通過光纖延時線串連,延時依次為τ,2τ,22τ,23τ,……,2m-1τ,m為正整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于光碼分多址通信網(wǎng)絡(luò)的波長-時間域可調(diào)二維光正交碼編/解碼器的新結(jié)構(gòu),屬于信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和光通信技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案如下光碼分多址波長-時間域二維光正交碼編/解碼器,選擇波長-時間域二維光正交碼進行光編/解碼,由光編/解碼模塊、控制電路和信令代理組成;光編/解碼模塊由控制電路來控制,控制電路接受信令代理發(fā)出的指令實現(xiàn)波長選擇和延時選擇;信令代理與信令網(wǎng)相連;所述光編/解碼模塊由1×N波分解復(fù)用器、N×w光開關(guān)、w條可調(diào)光纖延時線、w×N光開關(guān)、N×1波分復(fù)用器構(gòu)成。本發(fā)明的可調(diào)二維光正交碼編/解碼器,能實現(xiàn)任意二維波長-時間域光正交碼的編/解碼,具有模塊化結(jié)構(gòu),便于集成。
文檔編號H04J14/00GK1571306SQ20041000906
公開日2005年1月26日 申請日期2004年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
發(fā)明者殷洪璽, 徐安士, 吳德明 申請人:北京大學(xué)