CN101047452B - 一种光调制的实现方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信传输领域，特别公开了一种适用于需要有高性能和长期稳定性表现的光信号传输系统上的光调制的实现方法和装置。本发明的光调制的实现方法包括如下步骤：步骤A：输入电信号数据流通过时钟产生器产生的两路互补的时钟信号分别与输入电信号数据流一起输入到第一乘法模块、第二乘法模块；步骤B：从第一乘法模块、第二乘法模块输出的电信号数据流Y(0，1)、Y′(0，1)分别输入到调制器的高频输入端V1(t)、V2(t)；步骤C：调制器根据电信号数据流Y(0，1)、Y′(0，1)对光信号进行调制。本发明有效解决了延时器容易产生误码的问题，从而为业务传输提供了高度的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及通信传输领域，尤指一种适用于需要有高性能和长期稳定性表现的光信号传输系统上的光调制的实现方法和装置。
背景技术
在长途高速光传输系统中，对码型的频谱利用效率和色散容限都提出了更高的要求。光双二进制ODB(optical duo binary，光双二进制)调制技术是在光域上将二进制序列按照一定的规则转换成特殊的三个状态来进行传输光信号的技术。在光双二进制ODB调制的过程中，使用三个值Z、A和B来代表双二进制的三种逻辑状态：Z代表“0”，A代表“1”，B代表“-1”。这三个值可以是在同一相位上的三级幅度值，如三电平幅度调制双二进制；也可以是在同一偏振态下的三个不同相位值，如AM-PSK(amplify-phaseshift key，幅度-相位键控)双二进制等；也可以是同一偏振态下的三个不同频率值，如AM-FSK(amplify-frequency shift key，幅度-频率键控)；甚至是三个不同的偏振状态，如双二进制偏振位移键控调制。
在实现光双二进制ODB调制的现有技术中，通常使用以下两种技术方案。
现有技术方案一的实现原理框图如图1所示。
该方案实现光双二进制ODB调制的过程如下：输入电信号数据流DATA(0，1)经过一个电信号驱动器2输入到MZ调制器7的一个高频输入端口V1(t)；互补输入数据DATA′(0，1)先经过一个数据位延时器T8，再经过一个电信号驱动器12输入到MZ调制器7的另一个高频输入端口V2(t)；输入光信号U(0，1)通过MZ调制器7调制后输出双二进制已调光信号Z(0，1)。在本方案中，MZ调制器偏置点设置为当V1(t)＝V2(t)时调制器输出光信号最小。
现有技术方案二的实现原理框图如图2所示。
该方案实现光双二进制ODB调制的过程如下：输入电信号数据流DATA(0，1)经过一个电信号驱动器2输入到MZ调制器7的一个高频输入端口V1(t)；输入电信号数据流DATA(0，1)的另一路数据流先经过一个数据位延时器T 8，再经过一个放大器12输入到MZ调制器7的另一个高频输入端口V2(t)；输入光信号U(0，1)通过MZ调制器7调制后输出双二进制已调光信号Z(0，1)。在本方案中，MZ调制器偏置点设置为当V1(t)＝V2(t)时调制器输出光信号最小。
由以上描述可以看出，现有技术在实现光双二进制ODB调制的过程中均使用了一个单端输入和单端输出的延时器T来获得两路有时间差的电信号数据流。但在使用单端输入和单端输出的延时器的过程中，将会带来以下技术问题：
1、为保障该延时器T的准确延时，需要另外增加外围电路进行控制，增加了复杂性，提高了成本。
2、当延时器T没有正常的延时时，输出序列将会不可控制，增加了误码率。
3、当数据速率发生变化时，延时器T无法作相应的变化，数据位会出现重叠或者距离增大，从而产生误码.
发明内容
本发明提供了一种光调制的实现方法和装置，从而针对上述由于使用单端输入和单端输出的延时器而可能导致的产生误码、增加误码率的问题，提出了解决问题的方案。
本发明提供了一种光调制的方法，包括：
步骤A：输入电信号数据流通过时钟产生器产生的两路互补的时钟信号分别与所述输入电信号数据流一起输入到第一乘法模块、第二乘法模块；
步骤B：经过第一乘法模块、第二乘法模块分别进行乘法处理后，输出的电信号数据流Y(0，1)、Y′(0，1)分别输入到调制器的高频输入端V1(t)、V2(t)；
步骤C：调制器根据电信号数据流Y(0，1)、Y′(0，1)对光信号进行调制。
步骤A可以通过以下步骤实现，
步骤A1，输入电信号数据流将完全相同的两部分中的一部分电信号数据流作为时钟产生器的时钟源，输入到时钟信号输入端，控制时钟产生器产生两路互补的时钟信号；
步骤A2，所述两路互补的时钟信号分别与所述输入电信号数据流的完全相同的两部分中的另一部分电信号数据流一起输入第一乘法模块、第二乘法模块。
步骤A还可以通过以下步骤实现，
步骤A3，随路时钟信号输入时钟产生器的时钟信号输入端，控制时钟产生器产生所需要的时钟序列，使得当输入电信号数据流将完全相同的两部分中的一部分电信号数据流输入时钟产生器的数据信号输入端时产生两路互补的时钟信号；
步骤A4，所述两路互补的时钟信号分别与所述输入电信号数据流的完全相同的两部分中的另一部分电信号数据流一起输入第一乘法模块、第二乘法模块。
所述步骤B具体包括，从第一乘法模块、第二乘法模块输出的电信号数据流Y (0，1)、Y′(0，1)分别通过第一电信号驱动器、第二电信号驱动器后，再分别输入调制器的高频输入端V1(t)、V2(t)。
所述步骤C进一步包括，设置调制器偏置点为当V1(t)＝V2(t)时，调制器输出光信号最小。
所述时钟产生器可以是D触发器、T触发器、J-K触发器或者它们的组合；
所述调制器可以是极化调制器、MZ调制器，所述MZ调制器可以是铌酸锂调制器，聚合物调制器。
本发明还提供了一种光调制的实现装置，包括：
时钟产生器，用于当输入电信号数据流输入时钟产生器时，产生两路互补的时钟信号，分别为第一路时钟信号和第二路时钟信号；
第一乘法模块，用于把第一路时钟信号与输入电信号数据流做乘法处理后输出电信号数据流Y(0，1)；
第二乘法模块，用于把第二路时钟信号与输入电信号数据流做乘法处理后输出电信号数据流Y′(0，1)；
调制器，用于根据由调制器的高频输入端V1(t)、V2(t)接收到的从第一乘法模块、第二乘法模块输出的电信号数据流Y(0，1)、Y′(0，1)，对光信号进行调制。
所述调制器具体为MZ调制器，所述第一乘法模块与所述MZ调制器之间进一步包括第一电信号驱动器，该驱动器用于将输入的电信号数据流放大和整形；
所述第二乘法模块与所述MZ调制器之间进一步包括第二电信号驱动器，该驱动器用于将输入的电信号数据流放大和整形。
所述的MZ调制器偏置点设置为当V1(t)＝V2(t)时，调制器输出光信号最小。
所述时钟产生器可以是D触发器、T触发器、J-K触发器或者它们的组合；
所述调制器可以是极化调制器、MZ调制器，所述MZ调制器包括铌酸锂调制器，聚合物调制器。
由上述本发明提供的技术方案可见，本发明通过使用时钟产生器能够有效解决上述因使用单端输入和单端输出的延时器容易产生误码的问题，从而为业务传输提供了高度的可靠性，提高网络的抗故障能力。同时，本发明易于实现，无需另外增加外围电路进行控制，节约了成本。
附图说明
图1为使用数据位延时器进行光调制的现有技术方案一的原理框图；
图2为使用数据位延时器进行光调制的现有技术方案二的原理框图；
图3为本发明提供的第一个实施例的数据处理单元的功能框图；
图4为本发明提供的第一个实施例中的时钟产生器的工作原理图；
图5为本发明提供的第二个实施例的数据处理单元的功能框图；
图6为本发明提供的第二个实施例中的时钟产生器的工作原理图。
具体实施方式
本发明提出的光调制实现方法的核心思想是：利用时钟产生器将二进制序列DATA(x，z)的输入电信号数据流，按照奇偶分配规律，使其成为两个二进制序列，从而通过MZ调制器使未调制的光信号变成已调制的双二进制光信号。二进制序列DATA(x，z)的奇偶分配规律为：当x逢奇数个z时，x到第一个序列；当x逢偶数个z时，x到第二个序列；或者当x逢奇数个z时，x到第二个序列，当x逢偶数个z时，x到第一个序列。
下面结合两个具体实施例来说明本发明的技术方案。
本发明的第一个实施例的数据处理单元的功能框图如图3所示。
输入电信号数据流DATA(0，1)分为相同的两部分，一部分作为时钟产生器clock generator的时钟源，输入到时钟信号输入端CLK，控制时钟产生器产生两路互补的时钟信号，然后这两路互补的时钟信号分别与输入电信号数据流的另一部分分别输入到乘法模块13和15。该乘法模块可以用乘法器或者与门电路实现。
乘法模块13输出的Y(0，1)通过驱动器14输入到MZ调制器7的高频输入端V1(t)，乘法模块15的输出Y′(0，1)通过驱动器16输入到MZ调制器7的另一个高频输入端V2(t)。驱动器14和16可以根据需要添加，如果输出幅度已经足够，可以省略。
MZ调制器偏置点设置为当V1(t)＝V2(t)时，调制器输出光信号最小。输入端口的幅度从-Vπ/2到Vπ/2变化，Vπ是MZ调制器单臂工作时输出光强由最大变为最小所需要的开关电压，V1(t)和V2(t)可以为-Vπ/2，0，Vπ/2三值中的任何一个。
图3中的时钟产生器有一个输入端口CLK和两个输出端口Q和Q′，其中两个输出端口Q和Q′输出互补。其工作原理以D触发器为例来说明，如图4所示。
图4中D触发器的互补输出端Q′与D相连，输入电信号数据流1输入D触发器的时钟信号输入端CLK。当数据流中包含0-＞1变化时，D触发器开始翻转，在其它状态时保持不变，从而通过输出端Q和Q′输出两路互补的时钟，具体的数据参考表1。
表1中第一列为输入数据流(此处为随机序列，仅供参考)，第二列和第三列即为输出的互补时钟序列，第四列和第五列为数据与时钟序列通过乘法器后的输出序列，第六列为经过MZ调制后的输出幅度，第七列为经过MZ调制后的输出相位，此时的相位在相同幅度时保持不变。
表1
本发明的第二个实施例的数据处理单元的功能框图如图5所示：
其实现过程与基本原理与本发明的第一个实施例相比，时钟产生器2多了一个输入端口，即数据信号输入端口I。此时的输入电信号数据流DATA(0，1)中的一部分输入的是数据信号输入端口I，而不是时钟信号输入端CLK。时钟信号11输入时钟信号输入端CLK来控制产生所需的时钟序列。该时钟信号11在产生输入电信号数据流DATA(0，1)时同时产生，所以该时钟信号也称为随路时钟信号。
本发明实施例二中的时钟产生器利用随路时钟信号来产生需要的时钟序列，使得输入电信号数据流DATA(0，1)通过时钟产生器时产生两路互补的时钟信号。相比较本发明的实施例一，该时钟产生器的优点为：可以根据需要实现更多种状态的时钟序列。
图5中的时钟产生器2有两个输入端口：数据信号输入端I和时钟信号输入端CLK，及两个输出端口Q和Q′，其中两个输出端口Q和Q′输出互补，其工作原理以T触发器为例来说明，如图6所示。
图6时钟信号11输入到T触发器的时钟信号输入端CLK，输入电信号数据流1输入到T触发器的数据信号输入端I。当输入数据流1中包含数据DATA(0，1)中的“1”时，T触发器开始翻转，通过Q和Q′输出两路互补的时钟；当输入数据流1中不包含数据DATA(0，1)中的“1”时，T触发器保持不变，具体数据请参考表2。
表2中第一列为输入数据流(这里为随机序列，仅供参考)，第二列和第三列为输出的互补时钟序列，第四列和第五列为数据与时钟通过乘法器后的输出序列，第六列为经过MZ调制器调制后的输出幅度，第七列为经过MZ调制器调制后的输出相位。
| data | q | q’ | y＝data*q | y’＝data*q’ | z | phase |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | π |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | π |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | π |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | π |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
表2
从以上描述可以看出，时钟产生器的输出数据随输入电信号数据流的变化而变化，使得当数据速率发生变化时，输出数据亦作相应的变化，数据位不会出现重叠或者距离增大，从而降低了误码率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内.因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准.
Claims (6)
1.一种光调制的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：输入电信号数据流通过时钟产生器产生的两路互补的时钟信号分别与所述输入电信号数据流一起输入到第一乘法模块、第二乘法模块；
步骤B：经过第一乘法模块、第二乘法模块分别进行乘法处理后，输出的电信号数据流Y(0，1)、Y′(0，1)分别输入到调制器的高频输入端V1(t)、V2(t)；
步骤C：调制器根据电信号数据流Y(0，1)、Y′(0，1)对光信号进行调制；调制器偏置点为当V1(t)＝V2(t)时，调制器输出光信号最小。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A具体包括，
步骤A1，输入电信号数据流将完全相同的两部分中的一部分电信号数据流作为时钟产生器的时钟源，输入到时钟信号输入端，控制时钟产生器产生两路互补的时钟信号；
步骤A2，所述两路互补的时钟信号分别与所述输入电信号数据流的完全相同的两部分中的另一部分电信号数据流一起输入第一乘法模块、第二乘法模块。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A具体包括，
步骤A3，随路时钟信号输入时钟产生器的时钟信号输入端，控制时钟产生器产生所需要的时钟序列，使得当输入电信号数据流将完全相同的两部分中的一部分电信号数据流输入时钟产生器的数据信号输入端时产生两路互补的时钟信号；
步骤A4，所述两路互补的时钟信号分别与所述输入电信号数据流的完全相同的两部分中的另一部分电信号数据流一起输入第一乘法模块、第二乘法模块。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括，从第一乘法模块、第二乘法模块输出的电信号数据流Y(0，1)、Y′(0，1)分别通过第一电信号驱动器、第二电信号驱动器后，再分别输入调制器的高频输入端V1(t)、V2(t)。
5.一种光调制的实现装置，其特征在于，包括，
时钟产生器，用于当输入电信号数据流输入时钟产生器时，产生两路互补的时钟信号，分别为第一路时钟信号和第二路时钟信号；
第一乘法模块，用于把第一路时钟信号与输入电信号数据流做乘法处理后输出电信号数据流Y(0，1)；
第二乘法模块，用于把第二路时钟信号与输入电信号数据流做乘法处理后输出电信号数据流Y′(0，1)；
调制器，用于根据由调制器的高频输入端V1(t)、V2(t)接收到的从第一乘法模块、第二乘法模块输出的电信号数据流Y(0，1)、Y′(0，1)，对光信号进行调制；所述调制器偏置点设置为当V1(t)＝V2(t)时，调制器输出光信号最小。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调制器具体为MZ调制器，所述第一乘法模块与所述MZ调制器之间进一步包括第一电信号驱动器，该驱动器用于将输入的电信号数据流放大和整形；
所述第二乘法模块与所述MZ调制器之间进一步包括第二电信号驱动器，该驱动器用于将输入的电信号数据流放大和整形。
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