CN101141199B - 一种光发送系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光发送系统及其方法，其中系统包括光源(1)、与光源(1)连接的调制模块(200)及其控制端上的RZ双二进制编码模块(100)；其中方法包括：接收NRZ数据输入；进行NRZ二进制到NRZ双二进制的预编码和编码；利用乘法器和移相时钟信号将电NRZ双二进制信号转成电RZ双二进制信号；按电RZ双二进制信号调制光载波输出光RZ双二进制信号。这种系统及其方法，在电域变换为三电平RZ信号后再调制MZ调制器，实现单级调制，较两级调制的常规方法，系统体积更小、方法控制更简单。

Description

一种光发送系统及其方法

技术领域

本发明涉及信息传输和光纤通讯，具体涉及一种光发送系统及其方法。

背景技术

密集波分复用DWDM光传输系统在光纤中传输多个波长的信号，传输容量很大。传统的DWDM传输通常采用非归零码NRZ或归零码RZ等二进制幅度调制格式，随着频带利用率的提高，如提高到0.8b/s/Hz，NRZ及RZ系统的信道之间串扰和失真变得严重起来，限制了传输容量的进一步增大。在单通道速率达到40Gb/s的DWDM系统中，NRZ及RZ调制格式对色散很敏感，需要系统的色散补偿精确，否则无法实现长距离的传输。

如果采用光双二进制调制格式则可提高系统的传输容量和色散容限。与二进制调幅格式相比，光双二进制信号的频谱窄，可容纳更为密集的波长，及更大的色散，但普通的光双二进制系统允许的最低光信噪比OSNR比NRZ高，受光纤非线性效应的影响比NRZ严重。而归零码RZ的光双二进制的占空比小于1，系统允许的最低OSNR比非归零NRZ的光双二进制小；其频谱展宽，信号受光纤非线性效应的影响比非归零NRZ的光双二进制小，因此，RZ的光双二进制可改进NRZ的光双二进制的部分传输特性。

目前，RZ光双二进制码通常采用两级调制得到，第一级调制产生NRZ的光双二进制码，采用马赫-曾德Mach-Zehnder调制器，简称MZ调制器，偏置在输出最低点，调制信号是差分预编码后的信号；第二级调制使NRZ的信号变为RZ，采用MZ调制器，可用半频时钟调制、偏置在输出最低点或最高点，也可用全频时钟调制、偏置在MZ输出线性区，或采用电吸收EA调制器。该系统具体结构如图1所示，包括激光源1、时钟2、第一级调制10和第二级调制20，其中，第一级调制10包括：差分预编码器11，放大驱动器12，电低通滤波器LPF13，MZ调制器14；第二级调制20包括驱动放大器21和MZ调制器14。对应调制过程是原始NRZ数据通过差分预编码器11处理后经过放大驱动器12，再通过低通滤波器13，得到三电平信号，作为MZ调制器14的驱动信号，激光源1产生光载波，经过三电平信号的调制后得到NRZ的光双二进制信号，时钟2经驱动放大21后再作为调制第二级调制器22的信号，将NRZ光双二进制的信号变为RZ的光双二进制信号。

两级调制需要采用两组调制器及驱动器，尤其是两级调制器都采用MZ调制器时，体积较大、控制复杂。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种光发送系统及其方法，能够仅使用一组调制器及驱动器将NRZ数据输入转变为RZ光双二进制信号发送。

本发明的上述第一个技术问题这样解决，提供一种光发送系统，包括光源，还包括：

双二进制编码模块，控制连接调制模块，用于将NRZ数据输入转变为对应的电RZ双二进制信号；

调制模块，输入连接所述光源、输出连接光传输线，根据所述电RZ双二进制信号调制由输入端进入的光载波的振幅和相位并经输出端输出光RZ双二进制信号。

按照本发明提供的发送系统，所述光源是产生光载波的激光光源。

按照本发明提供的发送系统，所述双二进制编码模块包括输出电RZ双二进制信号的乘法器，还包括所述乘法器一输入端上依次连接的接收处理所述NRZ数据输入的三电平编码单元和差分预编码器以及另一输入端上连接的将输入时钟信号相位移动输出的移相器。

按照本发明提供的发送系统，所述三电平编码单元包括从输入到输出的将一路输入分成两路输出的功分器、延时器、功率合波器和用于将电信号电压整体下降一个一路电压峰值单位的电平移位子单元；其中，所述功分器两路输出一路经所述延时器间接、另一路直接连接所述功率合波器，所述功率合波器输出端连接所述电平移位子单元。

按照本发明提供的发送系统，所述三电平编码单元包括从输入到输出的低通滤波器和电平移位子单元。

按照本发明提供的发送系统，所述调制模块包括MZ调制器及其控制端的驱动放大器。

按照本发明提供的发送系统，所述MZ调制器偏置在输出最低点。

按照本发明提供的发送系统，所述光发送系统的光传输速率包括但不限制于10Gb/s、和40Gb/s。

本发明的上述另一个技术问题这样解决，提供一种光发送方法，包括以下步骤：

7.1)接收NRZ数据输入；

7.2)通过编码或预编码和编码将所述NRZ数据输入转化成对应的NRZ双二进制数据；

7.3)利用乘法器和时钟移相信号将所述NRZ双二进制数据转化成对应的电RZ双二进制信号；

7.4)调制模块按所述电RZ双二进制信号输入调制光载波的振幅和相位产生与该电RZ双二进制信号对应的输出光RZ双二进制信号。

按照本发明提供的发送方法，所述预编码是差分编码，例如采用规则 $b\left(k\right)=\stackrel{\‾}{a\left(k\right)\⊕b(k-1)},$ 其中k是数据比特的编号，a(k)是原始数据，b(k)是编码后的序列。

按照本发明提供的发送方法，所述编码是对所述预编码后信号依次进行一路转两路的功分、一路延时后再与另一路的功率合波和合波后的电平移位。

按照本发明提供的测试方法，所述编码是对所述预编码后信号依次进行低通滤波和电平移位。

本发明提供的一种光发送系统及其方法，在电域变换为三电平RZ信号后再调制MZ调制器，实现单级调制，较两级调制，即两组调制器及驱动器的发送系统及其方法，体积更小、控制简单。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1是两级调制结构的RZ光双二进制信号产生装置。

图2是本发明单级调制结构的RZ光双二进制信号产生装置。

图3是本发明实施例一：延时叠加产生三电平信号的光双二进制信号产生装置。

图4是本发明光双二进制调制时MZ调制器的偏置与输出。

图5是图3所示装置工作时各点的信号时序示意图。

图6是本发明实施例二：低通滤波器产生三电平信号的光双二进制信号产生装置。

图7是图6所示装置工作时各点的信号时序示意图。

具体实施方式

本发明的核心是通过单级调制产生RZ光双二进制码，具体发送系统，如图2所示，包括激光源1，时钟2，RZ双二进制编码模块100，调制模块200，其输入信号是NRZ数据。其中，RZ双二进制编码模块100包括差分预编码器110、双二进制的三电平编码单元120，乘法器130，移相器140；调制模块200包括信号的驱动放大器21和MZ调制器14；其中时钟2可以是内部时钟装置产生，也可以是频率等同于数据比特率的外部时钟输入。

该系统关键，即单级调制产生归零RZ光双二进制码的方法，具体是：数据信号NRZ先经过差分预编码，再经过三电平编码后成为电NRZ双二进制的三电平信号；时钟信号经过移相器后与双二进制数据信号同步，二者相乘后得到电RZ双二进制信号，再经过放大后调制激光源产生的光载波，调制器采用MZ调制器，偏置在输出最低点，得到光RZ双二进制信号。其中，三电平编码具体可以采用(一)移相叠加和(二)低通滤波器实现。

下面结合(一)移相叠加和(二)低通滤波器两种具体实施方式对本发明进一步详细说明：

(一)移相叠加：

在图2的基础上，该具体发送系统中三电平编码单元120进一步划分，如图3所示，该单元120分为了一分二的功分器121、延时器122、功率合波器123、电平移位子单元124，具体信号处理过程如下：

1、NRZ数据经过差分预编码110，得到差分编码信号A，差分预编码的规则为 $b\left(k\right)=\stackrel{\‾}{a\left(k\right)\⊕b(k-1)},$ 其中k是数据比特的编号，a(k)是原始数据，b(k)是预编码后的序列。

2、差分预编码信号A经过一分二的功分器121，得到两路相同的信号，其中一路经延时器122延时1比特，与另一路一起进入功率合波器123，合波后得到三电平的电NRZ双二进制信号B。信号B序列的电平为0，1，2。

3、信号B通过电平移位子单元124，将三电平信号的电平变为-1，0，+1，即信号B’。

4、时钟2经过移相器140后与电NRZ双二进制信号同步，进入到乘法器130，将三电平信号由NRZ转换成RZ，得到三电平的电RZ双二进制信号C；

5、信号C经驱动器210放大后，调制MZ调制器220，调制器偏置在输出最低点，为了使消光比最大，驱动幅度为MZ调制器的半波电压V_π，如图4所示，输入信号电平+1、-1的输出信号为高光功率输出，输入为0的输出也为0；输入+1的输出信号相位为π，输入-1的输出信号相位为0，即得到光RZ双二进制信号D。A、B、B’、C、D点的信号序列如图5所示，其中，D点数据序列中的0或π表示该比特的相位。

(二)低通滤波器：

在图2的基础上，该具体发送系统中三电平编码单元120进一步划分，如图6所示，该单元120分为低通滤波器125和电平移位124，该滤波器的带宽为数据比特率的1/4左右；较图3所示装置，它们共同部分采用同样编码，其对应信号处理过程也只有步骤2的三电平编码不同，该步骤2被替换为：

2、差分预编码信号经过低通滤波器，得到三电平的电NRZ双二进制信号B。B信号序列的电平为0，1，2。

该发送系统最后得到的A、B、B’、C、D点的信号序列如图7所示，其中，B、B’点数据序列中实线是实际信号，虚线是示意的三电平信号。

综上所述，本发明发送系统及其方法将信号在电域变换为三电平RZ信号后，再调制MZ调制器，可利用一级调制器实现RZ的光双二进制，可以应用于10Gb/s、40Gb/s及其它速率的光传输系统的发射机中。

Claims (5)

1.一种光发送系统，包括光源(1)，其特征在于，还包括：

RZ双二进制编码模块(100)，控制连接调制模块(200)，用于将NRZ数据输入转变为对应的电RZ双二进制信号；所述RZ双二进制编码模块(100)包括三电平编码单元(120)，所述三电平编码单元(120)包括从输入到输出的将一路输入分成两路输出的功分器(121)、延时器(122)、功率合波器(123)和电平移位子单元(124)，其中，所述功分器(121)两路输出一路经所述延时器(122)间接、另一路直接连接所述功率合波器(123)，所述功率合波器输出端连接所述电平移位子单元(124)；或者，所述三电平编码单元(120)包括从输入到输出的低通滤波器(125)和电平移位子单元(124)；

调制模块(200)，输入连接所述光源(1)、输出连接光传输线，根据所述电RZ双二进制信号调制由输入端进入的光载波的振幅和相位并经输出端输出光RZ双二进制信号。

2.根据权利要求1所述发送系统，其特征在于，所述双二进制编码模块(100)还包括输出电RZ双二进制信号的乘法器(130)、差分预编码器(110)以及移相器(140)，所述乘法器一输入端上依次连接接收处理所述NRZ数据输入的所述三电平编码单元(120)和所述差分预编码器(110)，所述乘法器的另一输入端上连接将输入时钟(2)信号相位移动输出的所述移相器(140)。

3.根据权利要求1所述发送系统，其特征在于，所述调制模块(200)包括MZ调制器(14)及连接所述MZ调制器控制端的驱动放大器(21)。

4.根据权利要求3所述发送系统，其特征在于，所述MZ调制器(14)偏置在输出最低点。

5.一种光发送方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.1)接收NRZ数据输入；

5.2)通过差分预编码和双二进制三电平编码将所述NRZ数据输入转化成对应的NRZ双二进制数据；其中，所述双二进制三电平编码是对所述差分预编码后信号依次进行一路转两路的功分、其中一路延时后再与另一路的功率合波和合波后的电平移位；或者，所述双二进制三电平编码是对所述差分预编码后信号依次进行低通滤波和电平移位；

5.3)利用乘法器(130)和时钟移相信号将所述NRZ双二进制数据转化成对应的电RZ双二进制信号；

5.4)调制模块(200)按所述电RZ双二进制信号输入调制光载波的振幅和相位产生与该电RZ双二进制信号对应的输出光RZ双二进制信号。

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