CN101729149A - 一种光解偏振复用光载波的方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例公开了一种光解偏振复用光载波的方法、装置和系统，涉及光通信技术领域，能够在提高系统的频谱利用率，提高色度色散CD和偏振模色散PMD容限的同时，降低接收端的器件要求和复杂度。本发明实施例提供的方法包括：在接收端将光载波分离为两路以上光子载波；对每路光子载波分别光解偏振复用出两路待解调光信号；以所述待解调光信号作为反馈输入信号，分别对应对所述每路光子载波的入射角进行调节。本发明实施例通过光解两路以上子载波与光解偏振复用相结合的装置，可以使光载波信号在光调制格式下分解为4路以上去处理，并且可以使用DQPSK解调器直接在光波上进行延时干涉检测得到输出信号。

Description

一种光解偏振复用光载波的方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，具体而言是涉及一种光解偏振复用光载波的方法、装置和系统。
背景技术
随着光通信技术的发展，单信道速率日益提高，目前已经达到或超过40Gbps，速率的提高必然对系统的频谱利用率，光电器件以及对色度色散(Chromatic Dispersion，CD)、偏振模色散(Polarization Mode Dispersion，PMD)的容限有了更高的要求。
参见图1，现有技术中，一光载波的偏振复用调制信号在接收端由偏振分束器101(Polarization Beam Splitter，PBS)光解偏振复用得到信号x1和x2。采用最小均方误差估计MSE算法105，由解复用器DMUX102对信道的逆矩阵进行估计，信道逆矩阵估计由解调后信号的均方误差a1和a2控制，解复用器DMUX102输出信号y1和y2；将y1与y2分别通过光电二极管(103A、103B)转换为电信号s1、s2后，被接收机RX(104A、104B)解调输出，由接收机RX实现对信号的解调功能。
现有技术采用的是对光载波进行偏振复用来提高系统的频谱利用率，将偏振复用调制信号转换为电信号后再进行解调，并以解调信号的均方差作为反馈输入信号来控制DMUX解复用器的各种参数，对模数转换器(ADC，Analog toDigital Convertor)和其他器件的要求非常高；而且由于单载波偏振复用是分2路传输信号，每路信号的速率仍会非常高，即使通过码型、滤波器调整可以在一定程度提高频谱利用率，但这种提高非常有限，并且很容易带来对信号的损伤。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种光解偏振复用光载波的方法、装置和系统，能够在提高系统的频谱利用率，提高色度色散CD和偏振模色散PMD容限的同时，降低对接收端的器件要求和复杂度。
为实现上述目的，本发明实施例是通过如下技术方案实现的：
一方面，提供一种光解偏振复用光载波的方法，包括：
在接收端将光载波分离成两路以上光子载波；
对每路光子载波分别光解偏振复用出两路待解调光信号；
以所述待解调光信号作为反馈输入信号，分别对应对所述每路光子载波的入射角进行调节。
另一方面，提供一种光解偏振复用光载波的装置，包括：
光子载波分离器，用于在接收端将光载波分离为两路以上光载波；
偏振分束器PBS，用于对所述光子载波分离器分离出的每路光子载波分别光解偏振复用出两路待解调光信号；
反馈处理模块和偏振控制模块PC，用于以所述待解调光信号作为反馈输入信号，分别通过偏振控制模块PC对应对所述每路光子载波的入射角进行调节。
再一方面，提供一种光解偏振复用光载波的系统，包括：
发送端装置，用于在发送端将光载波分离成两路以上光子载波信号，对每路光子载波信号分别调制出两路偏振复用调制信号，将所述偏振复用调制信号分别对应合束后再进行合波，仍以光载波进行输出；
接收端装置，用于在接收端将光载波分离成两路以上光子载波信号，对每路光子载波信号分别光解偏振复用出两路待解调光信号，并以所述待解调光信号作为反馈输入信号，分别通过偏振控制模块PC对应对所述每路光子载波的入射角进行调节。
由以上技术方案可知，通过在接收端将光载波分离为两路以上光子载波，对每路光子载波分别光解偏振复用出两路待解调光信号，以所述待解调光信号作为反馈输入信号分别对应调节每路光子载波的入射角，可以使光载波信号在光调制格式下分解为4路以上，将线路速度降低到原来的1/4以下，从而能够在提高系统的频谱利用率，提高色度色散CD和偏振模色散PMD容限的同时，无需经过复杂的计算即可在光波形式下完成光解偏振复用，降低对接收端的器件要求和复杂度。
附图说明
图1为现有技术的光解偏振复用接收端装置的结构图；
图2为本发明实施例提供的光解偏振复用光载波的装置结构图；
图3为本发明实施例提供的光子载波分离器结构图；
图4为本发明实施例提供的一种优化光解偏振复用光载波的装置结构图；
图5为本发明实施例提供的光解偏振复用光载波的方法流程图；
图6为本发明实施例提供的发送端生成光载波的装置结构图；
图7为本发明实施例提供的光解偏振复用光载波的系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例提供的技术方案进一步详细描述。需要说明的是，为了叙述的方便，本发明实施例的技术方案是将光载波分离成两路光子载波进行说明，本领域的技术人员完全可以理解将光载波分离成两路以上光子载波都应涵盖在本发明的保护范围之内。
参见图2，图2为本发明实施例提供的光解偏振复用光载波的装置，包括：
光子载波分离器210，用于在接收端将光载波分离为两路以上光子载波；
偏振分束器PBS(220A、220B)，用于对所述光子载波分离器210分离出的每路光子载波分别光解偏振复用出两路待解调光信号；
反馈处理模块(230A、230B)和偏振控制模块PC(240A、240B)，用于以所述待解调光信号作为反馈输入信号，分别通过偏振控制模块PC(240A、240B)对应对所述每路光子载波的入射角进行调节。
反馈处理模块将PBS输出的信号反馈至PC中，从反馈信号中检测出导频标识信号，该导频信号是在发送端加入的微扰信号，检测导频标识信号用于计算进入偏振分束器PBS的光信号的入射角，对所述进入偏振分束器PBS的光信号的入射角进行调节。
参见图3，所述光子载波分离器210包括：
功分模块301，用于将所述光载波分离成两束以上光信号；
两个以上不同中心频率的滤波器(302A、302B)，用于对所述分离后的每束光信号分别进行不同中心频率的滤波，输出波长不同的两路以上光子载波信号。
光载波经功分模块(splitter)301分为两束以上光信号，然后对每束光信号分别进入滤波器进行滤波处理，滤波器1和滤波器2有不同的中心频率，从而滤波器输出的信号1和信号2为不同波长的两束光信号，实现了子载波的分离。
分离后的每路光子载波信号，分别用偏振分束器PBS光解偏振复用，分别得到X偏振和Y偏振的待解调光信号，对这些待解调光信号分别进行解调后输出。
一种优化实施例，参见图4，本发明实施例提供的光解偏振复用光载波的装置采用的解调器为差分四相相移键控DQPSK解调器(450A、450B、450C、450D)，对每路待解调光信号使用DQPSK(Differential Quadrature Phase Shifted Keying)解调器进行解调，直接在光波上进行延时相干解调，去除载波，得到相位差信息，最后由相位差信息解映射得到信息比特。
QPSK是对载波相位进行调制的解调器，两路信号(比特序列)，共有4种可能：00、01、10、11，根据这两路信号比特序列的不同，载波选择4种不同的相位，即相位与信息比特一一对应。DQPSK是在QPSK基础上做差分，使前后两个时刻信号的相位的差值对应于发送序列，即前后信号的相位差与信息比特一一对应，DQPSK比起QPSK，可以直接在光波上进行延时相干，去除载波，直接得到相位差信息，然后解调出信息比特，而QPSK则不能延时相干解调。
一种优化实施例，仍参见图4，本发明实施例提供的光解偏振复用光载波的装置还包括：N级个偏振控制模块PC与可变延时线，用于以所述待解调光信号作为反馈输入信号，对应通过偏振控制模块PC调节进入可变延时线的光信号入射角，同时控制可变延时线的偏振模色散PMD补偿量，分别对所述每路光子载波的偏振模色散PMD进行N级补偿，所述的N为大于等于1的正整数。
反馈处理模块将PBS输出的信号分别反馈至N级PC与可变延时线，从反馈输入信号中检测出表征PMD信号，检测表征PMD信号用于计算PMD，从而由PC调节进入可变延时线的光信号入射角，同时控制可变延时线的PMD补偿量。
补偿PMD的级别N的选取是根据实际系统受PMD影响的大小来决定。如果系统受PMD影响较大，则需要多级的PMD补偿，而如果系统受PMD影响较小，则PMD补偿可以选择较少级数的PC与可变延时线补偿，或者是不用做PMD补偿。
本发明实施例提供的光解偏振复用双光子载波的装置，通过光子载波分离器在接收端将光载波分离为两路以上光子载波信号，由PBS对每路光子载波信号分别光解偏振复用出两路待解调光信号，这种光解两路以上子载波与光解偏振复用相结合的装置，可以使光载波在光调制格式下分解为4路以上，将线路速度降低到原来的1/4以下，与现有技术相比，能够进一步提高系统的频谱利用率，提高色度色散CD和偏振模色散PMD容限，而且通过反馈处理模块生成控制信号控制PC的参数调节每路光子载波的入射角，无需经过复杂的计算即可在光波形式下完成光解偏振复用，降低了对接收端的器件要求和复杂度。同时，使用N级偏振控制模块PC与可变延时线对每路光子载波的偏振模色散PMD进行N级补偿，以及使用DQPSK解调器对形成的每路待解调光信号直接在光波上进行延时干涉检测得到输出信号，可以进一步提高系统的频谱利用率。
参见图5，本发明实施例还提供了一种光解偏振复用光载波的方法，包括：
步骤501，在接收端将光载波分离为两路以上光子载波信号；
在接收端使用光子载波分离器将光载波分离为两路以上光子载波信号，首先由光子载波分离器中的功分模块(Splitter)将所述光载波分离成两束以上光信号后，再由不同中心频率的滤波器对所述每束光信号分别进行滤波处理，输出波长不同的两路以上光子载波信号。
为了得到符合需要的偏振复用调制后的光载波接收信号，一种方法是：在发送端将光载波分离成两路以上光子载波；对每路光子载波分别调制出两路偏振复用调制信号；将所述调制出的两路偏振复用调制信号分别对应合束后再进行合波，仍以光载波进行输出。
下面对发送端的装置进行说明，参见图6，光源LD601(Laser Diode，激光器)发出标准波长的光载波(SC，Sub-Carrier)，经过调制器602(Modulator，Mod)调制产生两个非标准波长的光子载波SC-A和SC-B，为避免不同波长之间的码间串扰(ISI)，两子载波的中心频率必须分开，可以选择两子载波SC-A和SC-B的中心频差为20GHz，频差太大势必是对频谱的一种浪费，20GHz是在频谱利用率和克服码间串扰的一个较好折中。
对于Mod调制生成的两光子载波，采用梳状滤波器603(IL，Interleaver)将这两个不同中心频率的子载波分离，利用X、Y偏振态的正交特性，对每路子载波分别由偏振分束器PBS(604A、604B)偏振复用为X偏振和Y偏振信号，并分别经过调制器调制共得到4路调制信号，单位时间的信息量变为原来的4倍，再由偏振合束器PBC(606A、606B)分别合束，最后由合波器607(Coupler)把这两个偏振复用(Polarization Division Multiple，PDM)调制后的光子载波合波输出，得到双光子载波PDM调制信号。
需要说明的是，激光器产生符合ITU规定的标准波长，如果是一路信号，信号被调制到这个标准波长上；由于需要生成双光子载波，需要2路载波，这两路载波分别位于原来的标准波长两边，与标准波长存在一定波长差，因此称为非标准波长。可以采用马赫-曾德尔调制器(MZM)得到中心频差为20GHz的两光子载波。
还需要说明的是，对每路子载波偏振复用的X偏振和Y偏振信号还可以采用如图6所示的DQPSK调制器(605A、605B、605C、605D)，分别调制成偏振复用的DQPSK信号，然后分别合束后再进行合波，以双光子载波PDM-DQPSK信号进行输出。
步骤502，对每路光子载波信号分别光解偏振复用出两路待解调光信号。
一种优化实施例，如果在发送端以双光子载波PDM-DQPSK信号进行输出，则在接收端，对解偏振复用后的4路待解调光信号，分别采用DQPSK解调器进行解调，直接在光波上进行延时相干解调，去除载波，得到相位差信息，最后由相位差信息解映射得到信息比特。
步骤503，以所述待解调光信号作为反馈输入信号，分别对应对所述每路光子载波的入射角进行调节。
本发明实施例采用的反馈处理方法是：在发送端通过对每路光子载波信号的偏振复用调制信号分别加导频标识信号(微扰信号)，该导频标识信号可以在对每路光子载波进行偏振复用调制之前、调制过程中或调制之后加入。在接收端以每路待解调光信号作为反馈输入信号，通过检测导频标识信号，对应由反馈处理模块将PBS输出的信号反馈至PC中，从反馈信号中检测出导频标识信号，根据所述导频标识信号计算进入偏振分束器PBS的光信号的入射角，通过偏振控制模块PC分别对所述进入偏振分束器PBS的光信号的入射角进行调节。
为了进一步提高系统的偏振模色散PMD容限，一种优选实施例，可以在接收端的偏振分束器PBS之前加入N级PC与可变延时线，以所述每路待解调光信号作为反馈输入信号，对应通过偏振控制模块PC调节进入可变延时线的光信号入射角，同时控制可变延时线的偏振模色散PMD补偿量，分别对所述每路光子载波的偏振模色散PMD进行N级补偿，所述的N为大于等于1的正整数。
补偿PMD级别N的选取是根据实际系统受PMD影响的大小来决定。如果系统受PMD影响较大，则需要多级的PMD补偿，而如果系统受PMD影响较小，则PMD补偿可以选择较少级数的PC和可变延时线补偿，或者是不用做PMD补偿。
本发明实施例提供的光解偏振复用光载波的方法，通过在接收端将光载波分离为两路以上光子载波信号，对每路光子载波信号分别光解偏振复用出两路待解调光信号；可以使光载波信号在光调制格式下分解为4路以上，将线路速度降低到原来的1/4以下，与现有技术相比，能够进一步提高系统的频谱利用率，提高色度色散CD和偏振模色散PMD容限，而且以所述每路待解调光信号作为反馈输入信号，分别对应对所述每路光子载波的入射角进行调节，无需经过复杂的计算即可在光波形式下完成光解偏振复用，降低了对接收端的器件要求和复杂度。同时，对每路光子载波的偏振模色散PMD进行N级补偿，以及对形成的每路待解调光信号使用DQPSK解调器直接在光波上进行延时干涉检测得到输出信号，可以进一步提高系统的频谱利用率。
参见图7，本发明实施例还提供了一种光解偏振复用光载波的系统，包括：
发送端装置710，用于在发送端将光载波分离成两路以上光子载波信号，对每路光子载波信号分别调制出两路偏振复用调制信号，将所述偏振复用调制信号分别对应合束后再进行合波，仍以双光载波进行输出；
接收端装置720，用于在接收端将光载波分离为两路以上光子载波信号，对每路光子载波信号分别光解偏振复用出两路待解调光信号，以每路待解调光信号作为反馈输入信号，分别通过偏振控制模块PC对应对所述每路光子载波的入射角进行调节。
在发送端，光源发出一单光载波，经过调制器调制产生两个以上不同波长的光子载波，每两子载波的中心频率的中心频差为20GHz，采用梳妆滤波器将这些不同中心频率的子载波分离，利用X、Y偏振态的正交特性，对每路子载波分别由偏振分束器PBS分解为X偏振和Y偏振光载波，并分别经过调制器调制后再由偏振合束器PBC分别对应合束，最后由合波器合波输出，仍以光载波进行输出。
在接收端使用光子载波分离器将光载波分离为两路以上光子载波，所述光子载波分离器首先将光载波分离成两束以上光信号后，对每束光信号分别由不同中心频率的滤波器进行滤波处理输出波长不同的两路以上光子载波信号；对每路光子载波信号分别进行光解偏振复用形成4路以上待解调光信号。
在发送端通过对每路光子载波信号的偏振复用调制信号分别加入导频标识信号；在接收端在反馈信号中检测该导频标识信号，根据所述导频标识信号计算进入偏振分束器PBS的光信号的入射角，对所述进入偏振分束器PBS的光信号的入射角通过偏振控制模块PC进行调节对准，能够在提高系统的频谱利用率，提高色度色散CD和偏振模色散PMD容限的同时，降低接收端的器件要求和复杂度。
为进一步提高系统的偏振模色散PMD容限，所述接收端装置以每路待解调光信号作为反馈输入信号，分别对所述每路光子载波的偏振模色散PMD进行N级补偿，所述的N为大于等于1的正整数。
具体方法可以为，在接收端的偏振分束器PBS之前加入N级PC与可变延时线，反馈处理模块将PBS的输出信号作为反馈信号分别反馈至各级PC与可变延时线，从反馈输入信号中检测出表征PMD信号，检测表征PMD信号用于计算PMD，从而由PC调节进入可变延时线的光信号入射角，同时控制可变延时线的PMD补偿量。
补偿PMD级别N的选取是根据实际系统受PMD影响的大小来决定。如果系统受PMD影响较大，则需要多级的PMD补偿，而如果系统受PMD影响较小，则PMD补偿可以选择较少级数的PC和可变延时线补偿，或者是不用做PMD补偿。
为进一步提高系统的频谱利用率，还可以在发送端装置中对所述每路光子载波信号使用DQPSK调制器分别调制出偏振复用的DQPSK调制信号；在接收端装置中对每路待解调光信号使用DQPSK解调器进行解调，直接在光波上进行延时相干解调，去除载波，得到相位差信息，最后由相位差信息解映射得到信息比特。
以上对本发明实施例所提供的光解偏振复用光载波的方法、装置和系统进行了详细介绍，本发明主要是通过在接收端将光载波分离为两路以上光子载波，对每路光子载波分别光解偏振复用出两路待解调光信号，并以每路待解调光信号作为反馈输入信号分别对应调节每路光子载波的入射角，可以使光载波信号在光调制格式下分解为4路以上去处理，无需经过复杂的计算即可在光波形式下完成光解偏振复用，能够在提高系统的频谱利用率，提高色度色散CD和偏振模色散PMD容限的同时，降低接收端的器件要求和复杂度。实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其思想；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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种光解偏振复用光载波的方法，其特征在于，包括：
在接收端将光载波分离成两路以上光子载波；
对每路光子载波分别光解偏振复用出两路待解调光信号；
以所述待解调光信号作为反馈输入信号，分别对应对所述每路光子载波的入射角进行调节。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
以所述待解调光信号作为反馈输入信号，分别对应对所述每路光子载波的偏振模色散PMD进行N级补偿，所述的N为大于等于1的正整数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在发送端将光载波分离成两路以上光子载波；
对每路光子载波分别调制出两路偏振复用调制信号；
将所述偏振复用调制信号分别对应合束后再进行合波，仍以光载波进行输出。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在接收端或发送端将光载波分离成两路光子载波，所述两路光子载波信号的中心频差为20GHz。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在接收端将光载波分离成两路以上光子载波信号的步骤包括：
在接收端将光载波分离成两束以上光信号；
对每束光信号分别进行不同中心频率的滤波，输出波长不同的两路以上光子载波信号。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在发送端对所述每路光子载波的偏振复用调制信号分别加入导频标识信号；
在接收端在所述反馈输入信号中检测该导频标识信号，根据所述导频标识信号计算进入偏振分束器PBS的光信号的入射角，对应对所述进入偏振分束器PBS的光信号的入射角进行调节。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述以所述待解调光信号作为反馈输入信号，分别对应对所述每路光子载波的偏振模色散PMD进行N级补偿的步骤，包括：
在所述反馈输入信号中检测表征偏振模色散PMD信号，根据所述表征偏振模色散PMD信号计算偏振模色散PMD，对应调节进入可变延时线的光信号入射角，同时控制可变延时线的偏振模色散PMD补偿量。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述待解调光信号直接在光波上进行延时干涉，检测得到解调输出信号。
9.一种光解偏振复用光载波的装置，其特征在于，包括：
光子载波分离器，用于在接收端将光载波分离成两路以上光子载波；
偏振分束器PBS，用于对所述光子载波分离器分离出的每路光子载波分别光解偏振复用出两路待解调光信号；
反馈处理模块和偏振控制模块PC，用于以所述待解调光信号作为反馈输入信号，分别通过偏振控制模块PC对应对所述每路光子载波的入射角进行调节。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
N级偏振控制模块PC与可变延时线，用于以所述待解调光信号作为反馈输入信号，对应通过偏振控制模块PC调节进入可变延时线的光信号入射角，同时控制可变延时线的偏振模色散PMD补偿量，分别对所述每路光子载波的偏振模色散PMD进行N级补偿，所述的N为大于等于1的正整数。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述光子载波分离器包括：
功分模块，用于将所述光载波分离成两束以上光信号；
两个以上不同中心频率的滤波器，用于对所述分离后的每束光信号分别进行不同中心频率的滤波，输出波长不同的两路以上光子载波信号。
12.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
差分四相相移键控DQPSK解调器，用于对所述待解调光信号直接在光波上进行延时干涉，检测得到解调输出信号。
13.一种光解偏振复用光载波的系统，其特征在于，包括：
发送端装置，用于在发送端将光载波分离成两路以上光子载波信号，对每路光子载波信号分别调制出两路偏振复用调制信号，将所述偏振复用调制信号分别对应合束后再进行合波，仍以光载波进行输出；
接收端装置，用于在接收端将光载波分离成两路以上光子载波信号，对每路光子载波信号分别光解偏振复用出两路待解调光信号，以所述待解调光信号作为反馈输入信号，分别通过偏振控制模块PC对应对所述每路光子载波的入射角进行调节。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，
所述接收端装置，还用于以所述待解调光信号作为反馈输入信号，对应通过偏振控制模块PC调节进入可变延时线的光信号入射角，同时控制可变延时线的偏振模色散PMD补偿量，分别对所述每路光子载波的偏振模色散PMD进行N级补偿，所述的N为大于等于1的正整数。
15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，
所述发送端装置，还用于对所述偏振复用调制信号分别使用DQPSK调制器调制出偏振复用的DQPSK调制信号；
所述接收端装置，还用于对所述待解调光信号分别使用DQPSK解调器直接在光波上进行延时干涉，检测得到解调输出信号。
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