時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)及其接收裝置、實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)及其接收裝置、實(shí)現(xiàn)方法，其中：接收裝置包括第一光耦合器、可調(diào)延時(shí)器和第二光耦合器，其中第一光耦合器，將接收光信號(hào)分波為第一光信號(hào)和第二路光信號(hào)，所述第一、第二路光信號(hào)在發(fā)送端分時(shí)發(fā)送光信號(hào)和載波信號(hào)；可調(diào)延時(shí)器將第一路光信號(hào)延時(shí)生成延時(shí)信號(hào)；第二光耦合器將延時(shí)信號(hào)與第二路光信號(hào)合波并輸送至光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器通過(guò)讀取指定時(shí)隙得到所述光信號(hào)的幅度和相位調(diào)制信息。本發(fā)明，通過(guò)延時(shí)檢測(cè)的技術(shù)手段，將載波信號(hào)進(jìn)行延時(shí)復(fù)用，從而提升整個(gè)系統(tǒng)的頻譜效率，在光信號(hào)時(shí)隙遠(yuǎn)大于載波時(shí)隙的情況下，其傳輸速率約為后者的兩倍。
【專利說(shuō)明】時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)及其接收裝置、實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光傳輸與接入領(lǐng)域，具體涉及時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)及其接收裝置、實(shí)現(xiàn)方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]基于射頻載波信號(hào)的單邊帶直接檢測(cè)(簡(jiǎn)稱:單邊帶直檢)方法能夠同時(shí)檢測(cè)光信號(hào)的幅度與相位信息，是一種重要的光信號(hào)發(fā)送與接收方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠支持各種高譜效率的信號(hào)調(diào)制格式，如:m-QAM，m-PSK，0FDM等。相較于相干光檢測(cè)而言，其接收端設(shè)置簡(jiǎn)單且無(wú)需復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理，在成本較為敏感的應(yīng)用領(lǐng)域具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
[0003]隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，頻譜效率受到越來(lái)越多的關(guān)注。由于受到殘留基帶信號(hào)的影響，單邊帶直檢方案必須采用外差結(jié)構(gòu)進(jìn)行接收。因此，在光信號(hào)與載波之間存在一段保護(hù)頻帶，該頻帶的寬度叫做保護(hù)間隔。如圖1所示，保護(hù)間隔的存在極大地限制了單邊帶直檢系統(tǒng)的傳輸效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是保護(hù)間隔的存在極大地限制了單邊帶直檢系統(tǒng)的傳輸效率的問(wèn)題。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的接收裝置，包括:[0006]第一光耦合器，將接收信號(hào)分波為第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)，所述第一、第二路光信號(hào)在發(fā)送端均分時(shí)發(fā)送光信號(hào)和載波信號(hào)；
[0007]可調(diào)延時(shí)器，將所述第一路光信號(hào)延時(shí)為延時(shí)信號(hào)；
[0008]第二光耦合器，將所述延時(shí)信號(hào)與所述第二路光信號(hào)合波輸送至光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器通過(guò)讀取指定時(shí)隙得到所述光信號(hào)的幅度和相位調(diào)制信號(hào)。
[0009]在上述接收裝置中，還包括:
[0010]第一濾波器，所述第一路光信號(hào)經(jīng)所述第一濾波器濾波后進(jìn)入所述可調(diào)延時(shí)器進(jìn)行延時(shí)；
[0011]第二濾波器，所述第二路光信號(hào)經(jīng)所述第二濾波器濾波后進(jìn)入所述第二光耦合器與所述延時(shí)信號(hào)合波。
[0012]在上述接收裝置中，所述光信號(hào)的時(shí)隙為所述載波信號(hào)時(shí)隙的N倍，N為正整數(shù)，且N≤2。
[0013]在上述接收裝置中，N≤64。
[0014]在上述接收裝置中，所述可調(diào)延時(shí)器利用不同時(shí)隙分別對(duì)所述第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，所述第二光耦合器將所述第一延時(shí)信號(hào)與所述第二路光信號(hào)合波輸送至光電探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)；將所述第二延時(shí)信號(hào)與所述第一路光信號(hào)合波輸送至光電探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)；所述光電探測(cè)器讀取指定時(shí)隙得到所述第一、二路光信號(hào)中相應(yīng)光信號(hào)的幅度與相位調(diào)制信號(hào)。[0015]在上述接收裝置中，所述可調(diào)延時(shí)器利用不同時(shí)隙分別對(duì)所述第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)進(jìn)行延時(shí)。
[0016]在上述接收裝置中，所述光電探測(cè)器通過(guò)同步算法模塊得到所述指定間隙后，去除所述第一、二路光信號(hào)中的保護(hù)間隔并進(jìn)行信道均衡，然后分別進(jìn)行基于訓(xùn)練符號(hào)的載波相位恢復(fù)和基于導(dǎo)頻的載波相位跟蹤。
[0017]本發(fā)明還提供了一種時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)，包括發(fā)送端和接收端，
[0018]所述發(fā)送端通過(guò)第一、第二路光信號(hào)生成裝置生成第一、第二路光信號(hào)；
[0019]所述接收端利用上述的接收裝置接收得到所述光信號(hào)的幅度與相位調(diào)制信號(hào)。
[0020]本發(fā)明還提供了一種時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟:
[0021]將接收信號(hào)分波為第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)，所述第一、第二路光信號(hào)在發(fā)送端均分時(shí)發(fā)送光信號(hào)和載波信號(hào)；
[0022]將所述第一路光信號(hào)延時(shí)為延時(shí)信號(hào)；
[0023]將所述延時(shí)信號(hào)與所述第二路光信號(hào)合波輸送至光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器通過(guò)讀取指定時(shí)隙得到所述光信號(hào)的幅度和相位調(diào)制信號(hào)。
[0024]在上述方法中，所述 光信號(hào)的時(shí)隙為所述載波信號(hào)時(shí)隙的N倍，N為正整數(shù)，且N≥2。
[0025]在上述方法中，利用不同時(shí)隙分別對(duì)所述第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)進(jìn)行延時(shí)。
[0026]在上述方法中，所述光信號(hào)的時(shí)隙為所述載波信號(hào)時(shí)隙的N倍，N為正整數(shù)，且N≥2。
[0027]在上述方法中，還包括以下步驟:
[0028]利用不同時(shí)隙分別對(duì)所述第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，將所述第一路光信號(hào)延時(shí)為第一延時(shí)信號(hào)，將所述第二路光信號(hào)延時(shí)為第二延時(shí)信號(hào)；
[0029]將所述第一延時(shí)信號(hào)與所述第二路光信號(hào)合波輸送至光電探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)；將所述第二延時(shí)信號(hào)與所述第一路光信號(hào)合波輸送至光電探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)；所述光電探測(cè)器讀取指定時(shí)隙得到所述第一、二路光信號(hào)中相應(yīng)光信號(hào)的幅度與相位調(diào)制信號(hào)。
[0030]本發(fā)明，在接收端通過(guò)延時(shí)檢測(cè)的技術(shù)手段，將射頻載波信號(hào)進(jìn)行延時(shí)復(fù)用，從而提升整個(gè)系統(tǒng)的頻譜效率，在光信號(hào)時(shí)隙遠(yuǎn)大于載波信號(hào)時(shí)隙的情況下，其傳輸速率約為單邊帶直檢系統(tǒng)的兩倍，且實(shí)現(xiàn)方案簡(jiǎn)單，能夠同時(shí)檢測(cè)幅度與相位調(diào)制信號(hào)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是傳統(tǒng)單邊帶直檢裝置的頻譜利用率示意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明中提供的接收裝置頻譜利用率示意圖；
[0033]圖3是本發(fā)明中提供的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)信號(hào)傳遞原理圖；
[0034]圖4是本發(fā)明中提供的接收裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖5是本發(fā)明中提供的接收裝置接收端數(shù)字信號(hào)處理流程圖；
[0036]圖6是本發(fā)明中接收裝置的改進(jìn)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】[0037]本發(fā)明提供了一種時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)及其接收裝置、實(shí)現(xiàn)方法，該方法首先通過(guò)一個(gè)光耦合器將接收光信號(hào)分波，然后選擇任意一路光信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，最后將延時(shí)信號(hào)與另一路光信號(hào)進(jìn)行耦合，耦合后的光信號(hào)直接送往光電探測(cè)器進(jìn)行信號(hào)探測(cè)。本發(fā)明提供的方法可以節(jié)省約一半的頻譜資源，提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率。下面結(jié)合說(shuō)明書附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)的說(shuō)明。
[0038]為了便于直觀地理解，對(duì)“頻譜資源”進(jìn)行如下定義:將頻譜資源看成是由時(shí)間和頻率所構(gòu)成的二維平面(不含偏振)，則信號(hào)所占用的頻譜資源是平面內(nèi)的一部分“面積”。
[0039]如圖1所示，傳統(tǒng)單邊帶直檢裝置所占用的頻譜資源由光信號(hào)本身和保護(hù)間隔兩部分組成，在任意時(shí)刻都同時(shí)存在載波信號(hào)和光信號(hào)，它們之間進(jìn)行拍頻以得到電射頻信號(hào)。
[0040]本發(fā)明提供的方案與上述單邊帶直檢裝置的不同之處在于:在同一時(shí)刻僅有一種分量存在(光信號(hào)或載波信號(hào))。如圖2所示，載波信號(hào)的持續(xù)時(shí)間等于一個(gè)時(shí)隙，光信號(hào)的持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于載波信號(hào)的持續(xù)時(shí)間(一個(gè)時(shí)隙)，這樣可以將載波信號(hào)進(jìn)行不同程度的延時(shí)，從而與相應(yīng)時(shí)隙的光信號(hào)進(jìn)行拍頻。通過(guò)這種延時(shí)外差探測(cè)方式，可以節(jié)省約一半的頻譜資源(在同一時(shí)刻僅有一種分量存在)。采用該方案的代價(jià)是在接收端僅有指定時(shí)隙的數(shù)據(jù)是有意義的，而在其他時(shí)隙是光信號(hào)與載波信號(hào)之間的互相拍頻。這種物理上的時(shí)分接收方式，每個(gè)接收機(jī)僅能接收部分時(shí)隙的數(shù)據(jù)，適合于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的應(yīng)用場(chǎng)合。
[0041]假設(shè)米用OFDM調(diào)制格式,則一個(gè)時(shí)隙等于一個(gè)OFDM符號(hào)的持續(xù)時(shí)間(符號(hào)周期)；假設(shè)采用單載波QPSK調(diào)制格式，那么一個(gè)時(shí)隙等于一個(gè)QPSK符號(hào)的持續(xù)時(shí)間(符號(hào)周期)，載波信號(hào)的持續(xù)時(shí)間永遠(yuǎn)等于一個(gè)時(shí)隙。
[0042]如圖2所示，本發(fā)明提供的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，在發(fā)送端通過(guò)第一、第二路光信號(hào)生成裝置分別生成第一、第二路光信號(hào)，其中:第一、第二路光信號(hào)在同一時(shí)刻分別進(jìn)行光信號(hào)和載波信號(hào)之間的切換，即:第一、第二兩路信號(hào)在同一個(gè)時(shí)刻由光信號(hào)切換為載波信號(hào)，又在同一個(gè)時(shí)刻由載波信號(hào)切換回光信號(hào)。載波信號(hào)的持續(xù)時(shí)間為一個(gè)時(shí)隙，第一、第二路光信號(hào)的持續(xù)時(shí)間為載波信號(hào)持續(xù)時(shí)間的N倍，N為正整數(shù)，且N > 2。
[0043]第一路光信號(hào)的載波信號(hào)用來(lái)和第二路信號(hào)進(jìn)行拍頻，第二路光信號(hào)的載波信號(hào)用來(lái)和第一路光信號(hào)進(jìn)行拍頻。
[0044]在接收端，第一光耦合器將接收信號(hào)分波為第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)，然后分別對(duì)第一、第二兩路光信號(hào)進(jìn)行濾波，第一、第二路光信號(hào)在發(fā)送端分時(shí)發(fā)送光信號(hào)和載波信號(hào)。通過(guò)可調(diào)延時(shí)器選擇其中一路光信號(hào)(第一路光信號(hào))進(jìn)行符號(hào)周期(一個(gè)符號(hào)長(zhǎng)度)整數(shù)倍的延時(shí)形成延時(shí)信號(hào)，然后將另一路光信號(hào)(第二路光信號(hào))與延時(shí)信號(hào)合波后輸送至光電探測(cè)器進(jìn)行拍頻，光電探測(cè)器通過(guò)讀取指定時(shí)隙得到光信號(hào)的幅度和相位調(diào)制信號(hào)。這樣，本發(fā)明提供的方案所占用的頻譜寬度等同于單邊帶直檢系統(tǒng)，在光信號(hào)時(shí)隙遠(yuǎn)大于載波信號(hào)時(shí)隙的情況下，其傳輸速率約為單邊帶直檢系統(tǒng)的兩倍。
[0045]再請(qǐng)參見(jiàn)圖4，本發(fā)明提供的接收裝置包括:第一光耦合器101、可調(diào)延時(shí)器102、第二光耦合器103和光電探測(cè)器104。
[0046]接收光信號(hào)首先經(jīng)過(guò)第一光耦合器101(3dB)分波得到第一、第二兩路光信號(hào)。第一路光信號(hào)經(jīng)過(guò)可調(diào)延時(shí)器102延時(shí)后形成延時(shí)信號(hào)經(jīng)第二光耦合器103 (3dB)與第二路光信號(hào)耦合，耦合后的光信號(hào)由光電探測(cè)器104進(jìn)行檢測(cè)。[0047]本發(fā)明提供的方案，還可以分別對(duì)第一、第二路光信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理，然后將其中一路延時(shí)信號(hào)與另一路光信號(hào)合波送入光電探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)，例如:可調(diào)延時(shí)器將第一路光信號(hào)延時(shí)為第一延時(shí)信號(hào)，將第二路光信號(hào)延時(shí)為第二延時(shí)信號(hào)；第二光耦合器將第一延時(shí)信號(hào)與第二路光信號(hào)合波輸送至光電探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)；將第二延時(shí)信號(hào)與第一路光信號(hào)合波輸送至光電探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)；光電探測(cè)器讀取指定時(shí)隙得到第一、二路光信號(hào)中相應(yīng)光信號(hào)的幅度與相位調(diào)制信號(hào)。
[0048]對(duì)第一、第二路光信號(hào)的延時(shí)處理可以通過(guò)兩個(gè)可調(diào)延時(shí)器進(jìn)行，也可以通過(guò)一個(gè)可調(diào)延時(shí)器進(jìn)行，當(dāng)使用一個(gè)可調(diào)延時(shí)器時(shí)，可調(diào)延時(shí)器利用不同時(shí)隙分別對(duì)第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)進(jìn)行延時(shí)。例如:第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)通過(guò)一個(gè)光開關(guān)連接到可調(diào)延時(shí)器上，通過(guò)探測(cè)兩路光信號(hào)所處的不同時(shí)隙，光開關(guān)進(jìn)行相應(yīng)的切換，從而在相應(yīng)的時(shí)隙內(nèi)分別對(duì)第一、第二路光信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理。
[0049]雙頻帶外差式接收的傳輸效率更高。
[0050]接收端數(shù)字信號(hào)處理流程如圖5所示，首先通過(guò)數(shù)字下變頻201將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為基帶信號(hào)。如果系統(tǒng)不含色散補(bǔ)償模塊，則通過(guò)數(shù)字色散補(bǔ)償202技術(shù)來(lái)進(jìn)行色散補(bǔ)償。然后，通過(guò)同步算法器203找到指定時(shí)隙，并讀取指定時(shí)隙的數(shù)據(jù)。由于存在延時(shí)誤差，發(fā)送信號(hào)時(shí)需要在每一組符號(hào)(對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)隙)的兩側(cè)加入保護(hù)間隔。因此，在同步算法之后，需要進(jìn)行去保護(hù)間隔204操作，然后才能進(jìn)行信道均衡205。最后，分別進(jìn)行基于訓(xùn)練符號(hào)的載波相位恢復(fù)206和基于導(dǎo)頻的載波相位跟蹤207。
[0051]圖6示出了接收裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)，增加了第一、第二濾波器，接收光信號(hào)首先經(jīng)過(guò)第一光耦合器301 (3dB)分成兩路光信號(hào)，第一路光信號(hào)經(jīng)過(guò)第一濾波器302和可調(diào)延時(shí)器303延時(shí)得到延時(shí)信號(hào)，第二路光信號(hào)經(jīng)過(guò)第二濾波器304后通過(guò)第二光耦合器305 (3dB)與延時(shí)信號(hào)耦合，耦合后的光信號(hào)由光電探測(cè)器306進(jìn)行檢測(cè)。
[0052]本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下作出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的接收裝置，其特征在于，包括: 第一光耦合器，將接收信號(hào)分波為第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)，所述第一、第二路光信號(hào)在發(fā)送端均分時(shí)發(fā)送光信號(hào)和載波信號(hào)； 可調(diào)延時(shí)器，將所述第一路光信號(hào)延時(shí)為延時(shí)信號(hào)； 第二光耦合器，將所述延時(shí)信號(hào)與所述第二路光信號(hào)合波輸送至光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器通過(guò)讀取指定時(shí)隙得到所述光信號(hào)的幅度和相位調(diào)制信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的接收裝置，其特征在于，還包括: 第一濾波器，所述第一路光信號(hào)經(jīng)所述第一濾波器濾波后進(jìn)入所述可調(diào)延時(shí)器進(jìn)行延時(shí)； 第二濾波器，所述第二路光信號(hào)經(jīng)所述第二濾波器濾波后進(jìn)入所述第二光耦合器與所述延時(shí)信號(hào)合波。
3.如權(quán)利要求1所述的接收裝置，其特征在于，所述光信號(hào)的時(shí)隙為所述載波信號(hào)時(shí)隙的N倍，N為正整數(shù)，且N≥2。
4.如權(quán)利要求3所述的接收裝置，其特征在于，N≤ 64。
5.如權(quán)利要求1所述的接收裝置，其特征在于，所述可調(diào)延時(shí)器利用不同時(shí)隙分別對(duì)所述第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，所述第二光耦合器將所述第一延時(shí)信號(hào)與所述第二路光信號(hào)合波輸送至光電探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)；將所述第二延時(shí)信號(hào)與所述第一路光信號(hào)合波輸送至光電探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)；所述光電探測(cè)器讀取指定時(shí)隙得到所述第一、二路光信號(hào)中相應(yīng)光信號(hào)的幅度與相位調(diào)制信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的接收裝置，其特征在于，所述光電探測(cè)器通過(guò)同步算法模塊得到所述指定間隙后，去除所述第一、二路光信號(hào)中的保護(hù)間隔并進(jìn)行信道均衡，然后分別進(jìn)行基于訓(xùn)練符號(hào)的載波相位恢復(fù)和基于導(dǎo)頻的載波相位跟蹤。
7.時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)，包括發(fā)送端和接收端，其特征在于: 所述發(fā)送端通過(guò)第一、第二路光信號(hào)生成裝置生成第一、第二路光信號(hào)； 所述接收端利用如權(quán)利要求1至6項(xiàng)任一項(xiàng)所述的接收裝置接收得到所述光信號(hào)的幅度與相位調(diào)制信號(hào)。
8.時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟: 將接收信號(hào)分波為第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)，所述第一、第二路光信號(hào)在發(fā)送端均分時(shí)發(fā)送光信號(hào)和載波信號(hào)； 將所述第一路光信號(hào)延時(shí)為延時(shí)信號(hào)； 將所述延時(shí)信號(hào)與所述第二路光信號(hào)合波輸送至光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器通過(guò)讀取指定時(shí)隙得到所述光信號(hào)的幅度和相位調(diào)制信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的接收方法，其特征在于，所述光信號(hào)的時(shí)隙為所述載波信號(hào)時(shí)隙的N倍，N為正整數(shù)，且N≥2。
10.如權(quán)利要求8所述的接收方法，其特征在于，還包括以下步驟: 利用不同時(shí)隙分別對(duì)所述第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，將所述第一路光信號(hào)延時(shí)為第一延時(shí)信號(hào)，將所述第二路光信號(hào)延時(shí)為第二延時(shí)信號(hào)； 將所述第一延時(shí)信號(hào)與所述第二路光信號(hào)合波輸送至光電探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)；將所述第二延時(shí)信號(hào)與所述第一路光信號(hào)合波輸送至光電探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)；所述光電探測(cè)器讀取指定時(shí)隙得到所述第一、 二路光信號(hào)中相應(yīng)光信號(hào)的幅度與相位調(diào)制信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H04J14/08GK103746763SQ201410017714
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】胡榮, 楊奇, 肖瀟, 楊鑄 申請(qǐng)人:武漢郵電科學(xué)研究院