CN101350673A - 混合码型光信号发射设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合码型光信号发射设备，包括激光器、信号发生装置以及双驱动马赫－曾德调制装置；所述激光器，用于产生光载波，输入所述双驱动马赫－曾德调制装置；所述信号发生装置，用于产生幅度调制和多进制相位调制的混合电信号，输入到所述双驱动马赫－曾德调制装置；所述双驱动马赫－曾德调制装置，用于利用所述混合电信号调制产生幅度调制和多进制相位调制相结合的混合码型光信号。本发明还涉及了一种混合码型光信号发射方法。本发明实施例不仅可以输出载波抑制归零码与多进制相移键控码的混合调制码型，还可以实现对上述混合调制码型幅度信息的调制，从而产生幅度调制和多进制相位调制相结合的混合码型光信号。

Description

混合码型光信号发射设备和方法

技术领域

本发明涉及一种混合码型光信号发射设备和方法，特别是涉及一种光载波抑制归零-多进制相移键控码光信号的发射设备和方法，属于光纤通信技术领域。

背景技术

随着光纤通信传输网络和系统的不断升级换代，现有的一些传输技术将面临巨大的挑战。如传统的非归零(Non-Return-to-Zero，以下简称：NRZ)和归零(Return-to-Zero，以下简称：RZ)的幅移键控(Amplitude Shift Keying，以下简称：ASK)调制码型已经不再适合于超高速、长距离、大容量的光纤通信传输系统了，需要寻找新的调制技术调制新的码型来满足系统的需求，即要求新型的调制码型具有改善系统性能、提高系统对光线性和非线性物理效应的容忍度、减少发射机调制器数量、以及增加接收机灵敏度的特性。

近年来，光纤通信中的相位调制技术得到了越来越多的应用，如相移键控(PSK)中的差分相移键控(Differential Phase Shift Keying，以下简称：DPSK)、载波抑制归零-差分相移键控(Differential-Phase-Shift-KeyedCarrier-Suppressed Return-to-Zero，以下简称：CSRZ-DPSK)、四相相移键控(或称为正交相移键控)(Quadrature Phase Shift Keying，以下简称：QPSK)以及差分四相相移键控(或称为差分正交相移键控)(Differential QuadraturePhase Shift Keying，以下简称：DQPSK)。与传统的ASK相比，PSK具有3dB的光信噪比(Optical Signal Noise Ratio，以下简称：OSNR)增益、抗非线性能力强、抗色散能力强等优点。其中，QPSK由于传输四进制码元，在单位频带内的信息传输速率可比DPSK提高一倍，即其频谱利用率提高了一倍，同时减轻了对电子器件速度、色散管理和偏振模色散的要求，广泛用于高速数字传输系统。因此，光QPSK将在下一代光通信系统中占据重要地位。

在未来网络传输应用中，为了能够承载更多的数据业务，以及可以提高频带利用率和色散容忍度，需要应用一种ASK和PSK共同调制的混合调制码型。但是，由于这种混合调制码型的发射一般需要两个调制器，使得这种混合调制码型的发射装置不仅结构复杂，而且成本较高，在一定程度上影响了其市场应用前景。

发明内容

本发明的第一个方面是提供一种混合码型光信号发射设备，不仅可以输出载波抑制归零码与多进制相移键控码的混合调制码型光信号，还可以实现对上述混合调制码型光信号幅度信息的调制，输出复杂的幅度调制和多进制相位调制相结合的混合调制码型光信号，能够有效地降低成本和复杂性。

本发明的第二个方面是提供一种混合码型光信号发射方法，可以实现复杂的幅度调制和多进制相位调制相结合的混合码型光信号的生成，上述方法简单，易于实现。

为了实现本发明的第一个方面，本发明通过一些实施例提供了如下技术方案：提供一种混合码型光信号发射设备，包括激光器、信号发生装置以及双驱动马赫-曾德(Mach-Zehnder，以下简称：MZ)调制装置；其中，

所述激光器，用于产生光载波，输入到所述双驱动MZ调制装置；

所述信号发生装置，用于产生幅度调制和多进制相位调制的混合电信号，输入到所述双驱动MZ调制装置；

所述双驱动MZ调制装置，用于利用所述混合电信号产生幅度调制和多进制相位调制相结合的混合码型光信号。

实现本发明的第一个方面的混合码型光信号发射设备采用了能够产生用于对光载波进行幅度调制和多进制相位调制的混合电信号的信号发生装置，实现了一种结合ASK以及PSK的新型混合码型光信号的发射，上述混合码型光信号承载了幅度信息和相移键控信息，即一个码元可以承载三个比特的信息，提高了带宽利用率。由于可以传输多路信息，上述混合码型光信号特别适合于基于标记交换的光分组交换传输系统。上述发射设备中只用了一个双驱动MZ调制装置就完成了ASK与PSK的混合调制，使设备结构变得简单，而且易于实现，能够有效地降低发射设备的成本和复杂性。

为了实现本发明的第二个方面，本发明通过一些实施例提供了如下的技术方案：提供一种混合码型光信号发射方法，包括如下步骤：

一光载波输入到双驱动MZ调制装置；

将产生的混合电信号输入到所述双驱动MZ调制装置；

对所述光载波进行幅度调制和多进制相位调制，产生幅度调制和多进制相位调制相结合的混合码型光信号。

前述实现本发明另一方面的混合码型光信号发射方法在利用混和电信号实现了对光载波信号进行多进制相位调制的同时还实现了幅度调制和脉冲切割，增加了带宽的利用率。上述方法采用一个双驱动MZ调制装置就实现了混合码型光信号的调制输出，简化了光电器件，节约了成本，应用潜力大。

以下通过具体的实施方式，对本发明的内容做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明混合码型光信号发射设备的第一实施例的结构示意图；

图2为本发明混合码型光信号发射设备的第二实施例的结构示意图；

图3为本发明混合码型光信号发射设备的第三实施例的结构示意图；

图4为本发明混合码型光信号发射设备的第三实施例中的双驱动MZM 31的结构示意图；

图5为本发明混合码型光信号发射设备的第三实施例中的第一信号模块21输出信号电域归一化眼图；

图6为本发明混合码型光信号发射设备的第三实施例中的双驱动MZM 31的传输特性示意图；

图7为本发明混合码型光信号发射设备的第三实施例中的第一信号模块21输出信号对双驱动MZM 31进行调制后输出的光信号频谱示意图；

图8为本发明混合码型光信号发射设备的第三实施例中的第二信号模块22输出信号的电域眼图；

图9为本发明混合码型光信号发射设备的第三实施例输出的混合码型光信号的眼图；

图10为本发明混合码型光信号发射方法的第一实施例的流程示意图；

图11为本发明混合码型光信号发射方法的第二实施例的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明混合码型光信号发射设备的第一实施例的结构示意图，本实施例包括激光器1、信号发生装置2以及双驱动MZ调制装置3。其中，激光器1的光信号输出端与双驱动MZ调制装置3的光信号输入端连接，产生光载波，以供双驱动MZ调制装置3对其进行调制。信号发生装置2，用于产生混合电信号，输入到双驱动MZ调制装置3，对上述光载波进行幅度调制和多进制相位调制。双驱动MZ调制装置3用于产生幅度调制和多进制相位调制相结合的混合码型光信号。

本实施例通过使用一个双驱动MZ调制装置，利用信号发生装置提供的两路混合电信号对光载波进行幅度调制和多进制相位调制，从而实现了幅度调制和多进制相位调制相结合的混合码型光信号的发射。此外，上述实施例的结构简单，成本较低，有广阔的市场应用前景

如图2所示，为本发明混合码型光信号发射设备的第二实施例的结构示意图。与上一实施例相比，本实施例中信号发生装置2可以包括第一信号模块21、第二信号模块22、电分路模块23以及电相加模块24。其中，第一信号模块21用于产生对上述光载波进行幅度调制的两路差分信号；第二信号模块22用于产生对上述光载波进行多进制相位调制的多电平信号；电分路模块23用于将上述多电平信号分为两路相同且同步的多电平信号；电相加模块24用于将上述两路差分信号与两路相同且同步的多电平信号对应相加，产生两路混合电信号，输入到双驱动MZ调制装置3。

本实施例中，第一信号模块21还可以包括第一电混频单元211和第二电混频单元212；其中，第一电混频单元211用于产生第一混频信号；第二电混频单元212用于产生与上述第一混频信号同步且反向的第二混频信号。上述第一混频信号和第二混频信号为两路差分信号。第一电混频单元211可以为电乘法器，用于将第一输入信号与第一时钟信号进行相乘，产生第一混频信号；第一电混频单元211还可以为电混频器，通过进行混频代替相乘的操作，产生第一混频信号。第二电混频单元212可以为电乘法器，用于将第一输入信号与第二时钟信号进行相乘，产生与上述第一混频信号同步且反向的第二混频信号，上述第二时钟信号与第一时钟信号同步且反向；同样地，第二电混频单元212也可以为电混频器。

本实施例中，第二信号模块22还可以包括电平控制单元221和电相加单元222；其中，电平控制单元221用于对第二输入信号的电平进行增益控制，衰减或放大上述第二输入信号；电相加单元222用于将上述电平控制单元221输出的信号与第三输入信号进行相加，输出四电平信号，上述第三输入信号的电平与第二输入信号的电平相同。上述第一输入信号、第二输入信号和第三输入信号均为二进制NRZ信号，由外部信号源提供。上述第一时钟信号和第二时钟信号的频率为所述第二输入信号的频率的二分之一。

本实施例中，电分路模块23可以为电功分/和路器，将第二信号模块22输出的共模驱动信号四电平NRZ分成相同的两路信号，且保持时间同步。电相加模块24还可以包括第一电相加单元241和第二电相加单元242，分别用于将上述两路差分信号与两路相同且同步的多电平信号对应相加，分别产生两路混合电信号。第一电相加单元241和第二电相加单元242可以为电合路器。

第一电混频单元211将二进制信号Data1和时钟信号Clock1相乘(或混频)，产生一个混频信号，时钟信号Clock1的频率要求为信号Data2的频率的一半。信号Data1为二进制数据信号，上述二进制数据信号的逻辑“0”和“1”对应的电平值可指定，即实际电平值可以用固定的最低值和最高值来表示逻辑上的“0”和“1”。第二电混频单元212与第一电混频单元211类似，不同之处仅在于其时钟信号Clock2与Clock1反向(Clock2与Clock1同步)，即第二电混频单元212与第一电混频单元211输出的混频信号的幅度刚好反相，为两路差分信号。这两路差分信号用于对双驱动MZ调制装置3进行幅度调制，输出幅度调制信号，实现了对双驱动MZ调制装置3输入的光载波信号的幅度调制，同时也能够实现对信号的脉冲切割。电平控制单元221可以为电衰减器或电放大器，电衰减器的衰减幅度或电放大器的放大幅度可调，电相加单元222可以为电功分/合路器。

本实施例中，当外部信号源发送两个幅度相同的NRZ信号Data2和Data3时，电平控制单元221根据其电平幅度的大小对Data2的电平幅度进行衰减或放大一定的倍数，如果电平幅度很小，则将Data2的电平幅度放大一倍或一倍以上；反之亦然。电相加单元222将Data3与经过放大或衰减后的Data2进行相加，输出一个具有四个电平的NRZ信号，实现了四电平信号的输出。该四电平NRZ共模驱动信号用于对双驱动MZ调制装置3进行相位调制，输出相位调制信号，实现了对双驱动MZ调制装置3输入的光载波信号的相位调制，同时也能够实现对信号的脉冲切割。

如图3所示，为本发明混合码型光信号发射设备的第三实施例的结构示意图。与上一实施例相比，本实施例中双驱动MZ调制装置3还可以包括双驱动MZM(Mach-Zehnder Modulator，以下简称：MZM)31和偏压控制模块32；其中，双驱动MZM 31用于产生幅度调制和多进制相位调制相结合的混合码型光信号；偏压控制模块32用于提供控制双驱动MZM 31的偏置电压。

本实施例中，偏压控制模块32还可以包括第一偏置电压控制单元321和第二偏置电压控制单元322，分别与双驱动MZM 31的偏置电压输入端口Bias1和Bias2连接，分别用于提供控制双驱动MZM 31的上、下两臂的偏置电压。

如图4所示，为本发明混合码型光信号发射设备的第三实施例中的双驱动MZM 31的结构示意图。其中，第一偏置电压控制单元321和第二偏置电压控制单元322为稳压源或稳压模块，分别与双驱动MZM 31的偏置电压输入端口Bias1和Bias 2连接，提供控制双驱动MZM 31上、下两臂的偏置电压，使得双驱动MZM31能够工作在合适的偏置点，以保证双驱动MZM 31能够输出幅度调制和载波抑制归零-四进制相位调制相结合的ASK-CSRZ-QPSK码型的混合码型光信号。

为更好、更精确地实现幅度控制，本实施例还设置了增益控制装置4，用于对电相加模块24输出的两路混合电信号进行增益控制后，输入到双驱动型的MZM31。增益控制装置4还包括第一驱动放大控制单元41和第二驱动放大控制单元42，分别与双驱动MZM 31的射频输入端口RF1和RF2连接，分别用于对上述两路混合电信号进行增益控制后，输入到双驱动MZM 31，提供经过精确增益控制的混合电信号以实现对光载波的调制，达到了精确幅度控制的目的。

上述本发明混合码型光信号发射设备的第三实施例中，第一信号模块21的原理如下：

第一信号模块21输入的时钟信号Clock1的信号表达式可写为：

Clock(t)＝V_m1 sin(πBt)

上述式中，V_m1是时钟信号Clock1的幅度，B/2是时钟频率。

第一信号模块21输入的二进制NRZ数据Data1的信号可表示为a(t)，频率为B/N(N为大于1的整数)，该信号幅度最低值为V_a min，信号幅度最大值为V_a max。

经过第一电混频单元211后信号可写为a(t)×Clock(t)＝a(t)×V_m1 sin(πBt)，输出信号幅度四个极大极小值分别为V_a max×V_m1、V_a min×V_m1、-V_a min×V_m1和-V_a max×V_m1。

类似地，第二电混频单元212输出信号表达式可写为：a(t)×Clock(t)＝-a(t)×V_m1 sin(πBt)，输出信号幅度四个极大极小值分别为V_a max×V_m1、V_a min×V_m1、-V_a min×V_m1和-V_a max×V_m1。

第一电混频单元211和第二电混频单元212输出的两路混频信号作为差分信号对双驱动MZM 31调制可以输出幅度调制信号。如图5所示，为本发明混合码型光信号发射设备的第三实施例中的第一信号模块21输出信号的电域归一化眼图。

如图6所示，为本发明混合码型光信号发射设备的第三实施例中的双驱动MZM 31的传输特性示意图，双驱动MZM 31的调制深度电压值V_π为3.1V，上述调制深度电压是指双驱动MZM 31在只加载偏置电压时输出光强由最低值到相邻最高值变化一次的电压调节范围，也可解释为输出光信号相位变化相差π的电压调节值。

将第一电混频单元211和第二电混频单元212输出的两路混频信号表达式作为双驱动MZM 31的射频输入端口的输入数据表达式，将上述二式代入双驱动MZM 31的传输函数中，暂不考虑插入损耗引起的影响，另外，当考虑到分别加载在双驱动MZM 31上、下臂的第一偏置电压控制单元321和第二偏置电压控制单元322输出电压值相反，即V_{b_Upper}＝-V_{b_Lower}＝V_b，可得：

$E_{\mathrm{out}}^{\′}\left(t\right)=\frac{1}{2}{E}_{\mathrm{in}}*\cos \left(\frac{\mathrm{\π}}{V_{\mathrm{\π}}}(a\left(t\right)\×V_{m1}\sin \left(\mathrm{\πBt}\right)+V_b)\right)$

合理调节双驱动MZM 31的偏置电压V_b以及第一电混频单元211和第二电混频单元212输出信号的幅值，即可以实现对双驱动MZM 31输入光载波信号的幅度调制，同时也实现了对信号的脉冲切割。如图7所示，为本发明混合码型光信号发射设备的第三实施例中的第一信号模块21输出信号对双驱动MZM 31进行调制后输出的光信号频谱示意图。

本发明混合码型光信号发射设备的第三实施例中，第二信号模块22的原理如下：

第二信号模块22输入二进制数据Data2和数据Data3的表达式分别可写为f(t)和g(t)，频率为B，输出最大幅度和最小幅度分别为V_b和0，则第二信号模块22的输出信号可写为

如图8所示，为本发明混合码型光信号发射设备的第三实施例中的第二信号模块22输出信号的电域眼图。

上述共模信号作为双驱动MZM 31的射频输入端口的输入数据表达式，将上述式子代入双驱动MZM 31的传输函数中，暂不考虑插入损耗引起的影响，另外，不需考虑加载在双驱动MZM 31上、下臂的偏置电压，可得：

$E_{\mathrm{out}}^{\′\′}\left(t\right)=\frac{1}{2}{E}_{\mathrm{in}}*\exp \left(j\frac{\mathrm{\π}}{V_{\mathrm{\π}}}(g\left(t\right)+\frac{1}{2}f\left(t\right))\right)*\{\exp \left(j\frac{\mathrm{\π}}{V_{\mathrm{\π}}}{V}_{b\_\mathrm{Upper}}\right)+\exp \left(j\frac{\mathrm{\π}}{V_{\mathrm{\π}}}{V}_{b\_\mathrm{Lower}}\right)\}$

合理调节第二信号模块22的输出各个电平幅值，可以实现对双驱动MZM 31输入光载波信号的四进制相位调制。

经过电相加模块24的第一电相加单元241和第二电相加单元242的输出数据分别可表示为：

$g\left(t\right)+\frac{1}{2}f\left(t\right)+a\left(t\right)\×V_{m1}\sin \left(\mathrm{\πBt}\right),$ $g\left(t\right)+\frac{1}{2}f\left(t\right)-a\left(t\right)\×V_{m1}\sin \left(\mathrm{\πBt}\right).$

第一驱动放大控制单元41和第二驱动放大控制单元42的增益均为A，A＞0且可控制，则第一驱动放大控制单元41和第二驱动放大控制单元42的输出信号分别为：

$A\×[g\left(t\right)+\frac{1}{2}f\left(t\right)+a\left(t\right)\×V_{m1}\sin \left(\mathrm{\πBt}\right)]$ 和 $A\×[g\left(t\right)+\frac{1}{2}f\left(t\right)-a\left(t\right)\×V_{m1}\sin \left(\mathrm{\πBt}\right)].$

上述二式即为双驱动MZM 31的射频输入端口的输入数据表达式，将此二式代入双驱动MZM 31的传输函数中，暂不考虑插入损耗引起的影响，另外，当考虑加载在双驱动MZM 31上、下臂的第一偏置电压控制单元321和第二偏置电压控制单元322输出电压值相反，即V_{b_Upper}＝-V_{b_Lower}＝V_b，可得：

$E_{\mathrm{out}}^{\′\′\′}\left(t\right)=\frac{1}{2}{E}_{\mathrm{in}}*\exp \left(j\frac{\mathrm{\π}}{V_{\mathrm{\π}}}(A\×(g\left(t\right)+\frac{1}{2}f\left(t\right)))\right)*\cos \left(\frac{\mathrm{\π}}{V_{\mathrm{\π}}}(A\×(a\left(t\right)\×V_{m1}\sin \left(\mathrm{\πBt}\right))+V_b)\right)$

上式可以示出当 $A=\frac{V_{\mathrm{\π}}}{V_b}$ 时，中间的指数项产生QPSK码型的信号，当n×V_π≤A×V_a min×V_m1＜A×V_a max×V_m1≤(n+1)×V_π，n为整数，上式最后一项可产生ASK码型信号，同时可对光信号进行切割。如图9所示，为本发明混合码型光信号发射设备的第三实施例输出的幅度调制和载波抑制归零-四进制相位调制相结合的ASK-CSRZ-QPSK码型的混合码型光信号的眼图。

上述本发明混合码型光信号发射设备的实施例中，采用了第二信号模块产生用于对上述双驱动MZM进行四进制相位调制的四电平信号，以及采用了第一信号模块产生用于驱动上述双驱动MZM进行幅度调制的两路差分信号，因此能够实现一种结合ASK以及CSRZ-QPSK的新型混合码型光信号即ASK-CSRZ-QPSK码型光信号，上述混合码型光信号承载了幅度信息和相移键控信息，即一个码元可以承载三个比特的信息，提高了带宽利用率。

上述本发明混合码型光信号发射设备的实施例中只用了一个双驱动MZM就实现了ASK-CSRZ-QPSK这种复杂的混合码型光信号的发射，与现有技术中的发射设备相比，省去了一个调制器，使复杂的设备结构变得简单，而且易于实现，能够有效地降低发射设备的成本和复杂性。

上述本发明混合码型光信号发射设备的实施例，为了能够实现结合ASK以及CSRZ-DQPSK的新型混合码型光信号即ASK-CSRZ-DQPSK码型光信号，第二信号模块22的输入信号可以是经过正交编码后的正交NRZ信号。与上述实施例相比，本发明混合码型光信号发射设备的又一些实施例中的第二信号模块22还可以近一步包括多个电平控制单元对第二输入信号做多级增益控制；或者第二信号模块22还可以对多个输入信号进行增益控制，使得第二信号模块22实现多电平信号的输出，从而实现了混合的多进制调制混合码型(如ASK-CSRZ-8PSK等)光信号的输出。

如图10所示，为本发明混合码型光信号发射方法的第一实施例的流程示意图。本实施例包括以下步骤：

激光器产生并输出光载波，输入到双驱动MZ调制装置；

信号发生装置产生对上述光载波进行幅度调制和多进制相位调制的混合电信号，并输入到上述双驱动MZ调制装置；

双驱动MZ调制装置利用上述混合电信号对上述光载波进行幅度调制和多进制相位调制，产生幅度调制和多进制相位调制相结合的混合码型光信号。

本实施例中，一双驱动MZ调制装置利用信号发生装置提供的混合电信号对光载波进行幅度调制和多进制相位调制，从而实现了幅度调制和多进制相位调制相结合的混合码型光信号的发射。

如图11所示，为本发明混合码型光信号发射方法的第二实施例的流程示意图。本实施例包括以下具体步骤：

激光器产生并输出光载波，输入到双驱动MZM；

将经过增益控制(衰减或放大)的第二输入信号与第三输入信号相加，输出一个四电平信号，上述第三输入信号的电平与第二输入信号的电平相同；将上述多电平信号分为两路相同且同步的多电平信号；

将第一输入信号与第一时钟信号相乘，产生第一混频信号，上述第一时钟信号的频率为第二输入信号的频率的二分之一；将第一输入信号与第二时钟信号相乘，产生与第一混频信号同步且反向的第二混频信号，即上述第一混频信号与第二混频信号是两路差分信号，上述第二时钟信号与第一时钟信号同步且反向；

将上述两路差分信号与两路相同且同步的多电平信号对应相加，产生两路混合电信号；

对产生的两路混合电信号进行增益控制后，输入双驱动MZM，产生幅度调制和载波抑制归零-四进制相位调制相结合的ASK-CSRZ-QPSK码型的混合码型光信号。

其中，上述产生两路差分信号的过程具体为：一外部信号源产生并输出两个相同的二进制NRZ信号Data1，分别将两个信号Data1与时钟信号Clock1和Clock2相乘，产生两个混频信号。其中时钟信号Clock2为时钟信号Clock1的反向时钟信号即Clock2＝Clock1，其频率为外部信号源提供的信号Data2的频率的二分之一。上述二进制信号Data1的逻辑“0”和“1”所对应的电平值是可以任意指定的，高电平表示逻辑“1”，低电平表示逻辑“0”，或者反过来低电平表示逻辑“1”，高电平表示逻辑“0”。上述两个混频信号的幅度是反相的，为两路差分信号，这两路差分信号用于输入到上述双驱动MZM对光载波进行幅度调制，输出幅度调制信号，实现了对上述双驱动MZM输入的光载波信号的幅度调制，同时也能够实现对信号的脉冲切割。

上述产生多电平信号的过程具体为：外部信号源产生并输出两个具有相同电平幅度的二进制信号NRZ信号Data2和Data3，根据上述信号的电平幅度对Data2的电平幅度进行增益控制(衰减或放大)。如果上述电平幅度较小，则将Data2的电平幅度放大一倍，如果仍然较小，可以再放大一倍或几倍；反之亦然。将Data3与经过放大或衰减处理后的Data2进行相加，输出一个具有四个电平的共模驱动信号——NRZ信号，实现了多电平信号的输出。上述共模驱动信号用于输入到上述双驱动MZM对光载波进行相位调制，输出相位调制信号。

上述产生两路混合电信号的过程具体为：第二信号模块产生的共模驱动信号经过电分路模块分成两路相同且同步的四电平信号；电相加模块中的第一电相加单元和第二电相加单元分别将上述两路相同且同步的四电平信号与上述第一信号模块中的第一电混频单元和第二电混频单元输出的两路差分信号进行相加，输出两路混合电信号。

为了实现精确的幅度控制，增益控制装置中的第一驱动放大控制单元和第二驱动放大控制单元分别对上述两路混合电信号进行增益控制，经过增益控制的两路混合电信号分别输入到双驱动MZM的射频输入端口RF1和RF2，以实现对光载波的调制。偏压控制模块中的第一偏置电压控制单元和第二偏置电压控制单元分别提供控制双驱动MZM上、下两臂的偏置电压，使得双驱动MZM能够工作在合适的偏置点，双驱动MZM产生幅度调制和载波抑制归零-四进制相位调制相结合的ASK-CSRZ-QPSK码型的混合码型光信号。

上述本发明混合码型光信号发射方法的实施例中，为了能够输出结合ASK以及CSRZ-DQPSK的新型混合码型光信号即ASK-CSRZ-DQPSK码型光信号，第二信号模块的输入信号Data2和Data3可以是经过预正交编码后的正交信号。

与上述实施例相比，本发明混合码型光信号发射方法的再一些实施例还可以通过对信号Data2进行多级增益控制；或者通过对外部信号源输出的多个输入信号进行增益控制，实现多电平信号的输出，从而实现了混合的多进制调制混合码型(如ASK-CSRZ-8PSK等)光信号的输出。

上述本发明混合码型光信号发射方法的实施例中，利用多进制的调制信号实现了对光载波信号进行多进制相位调制，同时还利用差分信号实现了对光载波信号进行幅度调制和脉冲切割整形，增加了带宽的利用率。上述方法采用一个双驱动MZM实现了混合码型光信号的发射，简化了光电器件，节约了成本，应用潜力大。

本发明的实施例不限于以上说明，对于本领域技术人员来说，可以扩展到各种各样的修改和变型。例如本发明中的多电平发生装置和电混频装置均可由集成电路实现。对本领域技术人员来说，通过阅读和理解本发明的原理并通过对本发明的实践，这些方案都将是显而易见的，因而本文不予赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (16)

1、一种混合码型光信号发射设备，其特征在于：包括激光器、信号发生装置以及双驱动马赫-曾德调制装置；其中，

所述激光器，用于产生光载波，输入到所述双驱动马赫-曾德调制装置；

所述信号发生装置，用于产生幅度调制和多进制相位调制的混合电信号，输入到所述双驱动马赫-曾德调制装置；

所述双驱动马赫-曾德调制装置，用于利用所述混合电信号调制产成幅度调制和多进制相位调制相结合的混合码型光信号。

2、根据权利要求1所述的混合码型光信号发射设备，其特征在于：所述信号发生装置包括第一信号模块、第二信号模块、电分路模块、电相加模块；其中，

所述第一信号模块，用于产生对所述光载波进行幅度调制的两路差分信号；

所述第二信号模块，用于产生对所述光载波进行多进制相位调制的多电平信号；

所述电分路模块，用于将所述多电平信号分为两路相同且同步的多电平信号；

所述电相加模块，用于将所述两路差分信号与两路相同且同步的多电平信号对应相加，产生两路混合电信号，输入所述双驱动马赫-曾德调制装置。

3、根据权利要求2所述的混合码型光信号发射设备，其特征在于：所述第一信号模块包括第一电混频单元和第二电混频单元；其中，

所述第一电混频单元，用于将第一输入信号与第一时钟信号进行相乘，产生第一混频信号；

所述第二电混频单元，用于将第一输入信号与第二时钟信号进行相乘，产生与所述第一混频信号同步且反向的第二混频信号，所述第二时钟信号与第一时钟信号同步且反向。

4、根据权利要求3所述的混合码型光信号发射设备，其特征在于：所述第二信号模块包括电平控制单元和电相加单元；其中，

所述电平控制单元，用于对第二输入信号的电平进行增益控制；

所述电相加单元，用于将所述电平控制单元输出的信号与第三输入信号进行相加，输出四电平信号，所述第三输入信号的电平与第二输入信号的电平相同。

5、根据权利要求4所述的混合码型光信号发射设备，其特征在于：所述第一输入信号、第二输入信号和第三输入信号均为非归零码型信号。

6、根据权利要求5所述的混合码型光信号发射设备，其特征在于：所述第一时钟信号和第二时钟信号的频率为所述第二输入信号的频率的二分之一。

7、根据权利要求2所述的混合码型光信号发射设备，其特征在于：所述电相加模块包括第一电相加单元和第二电相加单元，分别用于将所述两路差分信号与两路相同且同步的多电平信号对应相加，分别产生两路混合电信号。

8、根据权利要求1所述的混合码型光信号发射设备，其特征在于：所述双驱动马赫-曾德调制装置包括双驱动马赫-曾德调制器和偏压控制模块；其中，

所述双驱动马赫-曾德调制器，用于产生幅度调制和相位调制相结合的混合码型光信号；

所述偏压控制模块，用于提供控制所述双驱动马赫-曾德调制器的偏置电压。

9、根据权利要求1所述的混合码型光信号发射设备，其特征在于：所述混合码型光信号发射设备还包括增益控制装置，用于对所述两路混合电信号进行增益控制后，输入到所述双驱动马赫-曾德调制装置。

10、根据权利要求9所述的混合码型光信号发射设备，其特征在于：所述增益控制装置包括第一驱动放大控制单元和第二驱动放大控制单元，分别用于对所述两路混合电信号进行增益控制后，输入到所述双驱动马赫-曾德调制装置。

11、根据权利要求8所述的混合码型光信号发射设备，其特征在于：所述偏置电压控制模块包括第一偏置电压控制单元和第二偏置电压控制单元，分别用于提供控制所述双驱动马赫-曾德调制器的上、下两臂的偏置电压。

12、一种混合码型光信号发射方法，其特征在于：包括以下步骤：

一光载波输入到双驱动马赫-曾德调制装置；

将产生的混合电信号输入到所述双驱动马赫-曾德调制装置；

对所述光载波进行幅度调制和多进制相位调制，产生幅度调制和多进制相位调制相结合的混合码型光信号。

13、根据权利要求12所述的混合码型光信号发射方法，其特征在于：所述将产生的混合电信号输入到所述双驱动马赫-曾德调制装置的操作具体为：

产生多电平信号，将所述多电平信号分为两路相同且同步的多电平信号；

产生两路差分信号，将所述两路差分信号与两路相同且同步的多电平信号对应相加，产生两路混合电信号，并输入到所述双驱动马赫-曾德调制装置。

14、根据权利要求13所述的混合码型光信号发射方法，其特征在于：所述产生两路差分信号的操作具体为：

将第一输入信号与第一时钟信号相乘，产生第一混频信号，所述第一时钟信号的频率为第二输入信号的频率的二分之一；

将第一输入信号与第二时钟信号相乘，产生与第一混频信号同步且反向的第二混频信号，所述第二时钟信号与第一时钟信号同步且反向。

15、根据权利要求13所述的混合码型光信号发射方法，其特征在于：所述产生多电平信号的操作具体为：

将经过增益控制的第二输入信号与第三输入信号相加，输出四电平信号，所述第三输入信号的电平与第二输入信号的电平相同。

16、根据权利要求12所述的混合码型光信号发射方法，其特征在于：所述将产生的混合电信号输入到所述双驱动马赫-曾德调制装置的操作具体为：

对产生的两路混合电信号进行增益控制后，输入到所述双驱动马赫-曾德调制装置。

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