CN102685614B - 基于级联可调光纤延迟线和光纤布拉格光栅结构的光编解码器 - Google Patents
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Abstract
基于级联可调光纤延迟线和光纤布拉格光栅结构的光编解码器，本发明解决基于光纤布拉格光栅和光纤延迟线结构二维编解码器存在的光纤延迟线长度要求较长，单光硬限幅器抗多址干扰能力差和双光硬限幅器不能应用于时频二维光码分多址系统的问题。利用光纤布拉格光栅对光纤延迟线延时的归零光脉冲实现对应波长编码，经光合路器将结果合为一路信号得到二维编码结果；利用光纤布拉格光栅对光纤延迟线延时的已编码光信号实现对应波长解码及光硬限幅，由光合路器将结果合为一路信号并进行光硬限幅得到解码结果；它具有编解码器需要的光纤延迟线的延迟时间较短，系统灵活性高，抗干扰能力强及可应用于二维时频光码分多址系统中的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种光编解码器。
背景技术
光编解码器由光编码器和光解码器组成；所述光编码器和光解码器是光码分多址系统实现通信的关键技术之一，其作用是将光码分多址系统中用于区分不同用户的地址码用光信号实现，地址码也称为码字，是一组二进制序列，序列中的每一个“0”或“1”称为一个码元，在光编解码器中，这组二进制序列用光脉冲信号的强度来表示，即光脉冲强度为1mW时，该脉冲表示码字中的“1”，光脉冲强度为0mW时，该脉冲表示码字中的“0”。通常在二维光码分多址系统中，较为经济实用的编解码器结构是基于光纤布拉格光栅和光纤延迟线的结构，这种结构包括并联结构和级联结构两种，其中并联结构的缺点在于要求光纤延迟线的长度较长，级联结构的缺点在于光纤延迟线的长度固定，编解码器缺乏灵活性。同时，基于单硬限幅器异步光码分多址系统的解码器不能完全消除信道串扰产生的误码，而双硬限幅器要在二维光码分多址系统中提高误码性能，就要将信号在时域和频域同时进行编码。在时域，光硬限幅器只改变信号的幅度，不改变信号的相对时延，而在频域，光硬限幅器将窄带的光脉冲信号扩展成宽带信号，原有的光波频域信息被覆盖。因此，在解码前加光硬限幅器的方案只能够应用在时域编码的系统中，而用频域信息进行编码的一维和二维光码分多址系统由于要保留频域信息，不能在频域解码前加光硬限幅器。
因此，现有的基于光纤布拉格光栅和光纤延迟线结构的光编解码器在抗多址干扰的方案中存在着光纤延迟线长度要求较长，单光硬限幅器结构抗多址干扰能力差和双光硬限幅器结构不能应用于时频二维光码分多址系统的问题。
发明内容
本发明为了解决基于光纤布拉格光栅和光纤延迟线结构的光编解码器在抗多址干扰的方案中存在着光纤延迟线长度要求较长，单光硬限幅器结构抗多址干扰能力差和双光硬限幅器结构不能应用于时频二维光码分多址系统的问题，而提出了基于级联可调光纤延迟线和光纤布拉格光栅结构的光编解码器。
基于级联可调光纤延迟线和光纤布拉格光栅结构的光编解码器，由二维光编码器和多光硬限幅解码器组成；所述二维光编码器的脉冲光信号输入端与光码分多址系统的脉冲光信号输出端相连；所述二维光编码器的编码信号输出端通过信道与多光硬限幅解码器的编码信号输入端相连；所述多光硬限幅解码器的光地址码信号输出端与光码分多址系统的光地址码信号输入端相连，所述二维光编码器由时频编码单元和编码端光合路单元组成；所述时频编码单元由ω级结构相同的时频编码子单元构成，ω与光地址码码重的数值相同；每级时频编码子单元均由编码端光环形器1、编码端可调光纤延迟线2和编码端光纤布拉格光栅3组成；第0级时频编码子单元中的编码端光环形器1的第一光信号输入端a即为所述二维光编码器的脉冲光信号输入端；第0级时频编码子单元的编码端光环形器1的第二光信号输出输入端b与第0级时频编码子单元的编码端可调光纤延迟线2的一端相连，所述第0级时频编码子单元的编码端可调光纤延迟线2的另一端与第0级时频编码子单元的编码端光纤布拉格光栅3的第一光信号输入输出端相连；所述第0级时频编码子单元的编码端光纤布拉格光栅3的第二透射光信号输出端d与第1级时频编码子单元中的编码端光环形器1的第一光信号输入端a相连，第1级时频编码子单元的编码端光环形器1的第二光信号输出输入端b与第1级时频编码子单元的编码端可调光纤延迟线2的一端相连，所述第1级时频编码子单元的编码端可调光纤延迟线2的另一端与第1级时频编码子单元的编码端光纤布拉格光栅3的第一光信号输入输出端相连；所述第1级时频编码子单元的编码端光纤布拉格光栅3的第二透射光信号输出端d连接下一级时频编码子单元中的编码端光环形器1的第一光信号输入端a；第2级时频编码子单元至第ω-1级时频编码子单元的光信号流向均与第1级时频编码子单元相同；
所述第ω-1级时频编码子单元的编码端光纤布拉格光栅3的第二透射光信号输出端悬空；所述编码端光合路单元由一个编码端光合路器5构成，所述编码端光合路器5的第一光信号输入端至第ω光信号输入端分别与所述时频编码单元中的第0级至第ω-1级时频编码子单元中的编码端光环形器1的第三光信号输出端c相连；所述编码端光合路器5的编码信号输出端即为二维光编码器的编码信号输出端。
上述二维光编码器的编码过程为：所述时频编码单元中的第0级时频编码子单元的编码端光环形器1的第一光信号输入端a接收光码分多址系统的光码发送端发送的光脉冲信号，所述光脉冲信号经过第0级时频编码子单元的编码端光环形器1的第二光信号输出输入端b进入第0级时频编码子单元的编码端可调光纤延迟线2，经过编码端可调光纤延迟线2延时τ0后传输到第0级时频编码单元的编码端光纤布拉格光栅3，所述编码端光纤布拉格光栅3将接收到的光信号中对应波长为λ0的光信号反射，并将其余波长的光信号通过第二透射光信号输出端d发送给下一级时频编码子单元中的编码端光环形器1的第一光信号输入端a；
所述对应波长为λ0的光信号经第0级时频编码单元的编码端光纤布拉格光栅3反射再次经过第0级时频编码单元的编码端可调光纤延迟线2，所述对应波长为λ0的光信号经过第0级时频编码单元的编码端可调光纤延迟线2延时τ0后，通过第0级时频编码子单元的编码端光环形器1的第二光信号输出输入端b进入编码端光环形器1中，再由第0级时频编码子单元的编码端光环形器1的第三光信号输出端c输出到编码端光合路单元中的编码端光合路器5；所述第1级时频编码子单元至第ω-1级时频编码子单元光信号处理过程相同；
所述编码端光合路器5将接收到的各级时频编码子单元编码后发送的的光信号I0、I1…Iω-1合为一路光信号，得到编码结果IΣ，并将所述编码结果IΣ发送到多光硬限幅解码器，所述编码结果IΣ根据公式IΣ＝β(I0+I1+...+Iω-1)获得，ω与光地址码码重的数值相同码，码重即系统采用的码字集合中单个码字中码元“1”的个数，在所述光编码器实现的编码后的光信号中，表现为一个码字周期Tb内的光强度为1mW的光脉冲的个数；β为损耗系数，满足条件0<β<1。
上述多光硬限幅解码器的解码方法为：，所述时频解码单元中的第0级时频解码子单元的解码端光环形器1’的第一光信号输入端a’接收二维光编码器的编码信号输出端发送的光脉冲信号，所述光脉冲信号经过第0级时频解码子单元的解码端光环形器1’的第二光信号输出输入端b’进入第0级时频解码子单元的解码端可调光纤延迟线2’，经过解码端可调光纤延迟线2’延时τ'0后传输到第0级时频编码单元的解码端光纤布拉格光栅3’，所述解码端光纤布拉格光栅3’将接收到的光信号中对应波长为λ0'的光信号反射，并将其余波长的光信号通过第二透射光信号输出端d’发送给下一级时频解码子单元中的解码端光环形器1’的第一光信号输入端a’；
所述对应波长为λ0'的光信号经第0级时频解码单元的解码端光纤布拉格光栅3’反射再次经过第0级时频解码单元的解码端可调光纤延迟线2’，所述对应波长为λ0'的光信号经过第0级时频解码单元的解码端可调光纤延迟线2’延时τ'0后，通过第0级时频解码子单元的解码端光环形器1’的第二光信号输出输入端b’进入解码端光环形器1’中，再由第0级时频解码子单元的解码端光环形器1’的第三光信号输出端c’输出到第0级时频解码单元的光硬限幅器4’，经第0级时频解码单元的光硬限幅器4’限幅后，由光硬限幅器4’第二光信号输出端输出到解码端光合路单元中的解码端光合路器5’；所述第1级时频解码子单元至第ω-1级时频解码子单元光信号处理过程相同；
所述解码端光合路器5’将接收到的各级时频解码子单元解码后发送的的光信号I'0、I1'…I'ω-1合为一路光信号，得到解码结果I'Σ＝β(I'0+I1'+...+I'ω-1)；所述解码结果IΣ经解码端光合路器5’的解码端光地址码输出端输出到光硬判决部分的门限为Ith2的光硬判决端光硬限幅器6’，经过所述门限为Ith2的光硬判决端光硬限幅器6’的光强限幅后由所述光硬判决端光硬限幅器6’的第二光信号输出端输出最终的光信号解码结果；其中ω与光地址码码重的数值相同，码重即系统采用的码字集合中单个码字中码元“1”的个数，在所述光编码器实现的编码后的光信号中，表现为一个码字周期Tb内的光强度为1mW的光脉冲的个数；β为损耗系数，条件满足0<β<1。
本申请所述光编解码器具有所需光纤延迟线延迟时间较短，系统灵活性高，抗干扰能力强及可应用于二维时频光码分多址系统中的优点。
附图说明
图1是具体实施方式二所述二维光编码器的结构示意图；
图2是具体实施方式二所述二维光编码器的信号波形图；
图3是具体实施方式四所述多光硬限幅解码器的结构示意图；
图4是具体实施方式四所述多光硬限幅解码器的信号波形图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式所述基于级联可调光纤延迟线和光纤布拉格光栅结构的光编解码器，由二维光编码器和多光硬限幅解码器组成；所述二维光编码器的脉冲光信号输入端与光码分多址系统的脉冲光信号输出端相连；所述二维光编码器的编码信号输出端通过信道与多光硬限幅解码器的编码信号输入端相连；所述多光硬限幅解码器的光地址码信号输出端与光码分多址系统的光地址码信号输入端相连。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述二维光编码器由时频编码单元和编码端光合路单元组成；所述时频编码单元由ω级结构相同的时频编码子单元构成,ω与光地址码码重的数值相同，码重即系统采用的码字集合中单个码字中码元“1”的个数，在所述光编码器实现的编码后的光信号中，表现为一个码字周期Tb内的光强度为1mW的光脉冲的个数；所述每级时频编码子单元均由编码端光环形器1、编码端可调光纤延迟线2和编码端光纤布拉格光栅3组成；所述编码端可调光纤延迟线2可根据需求通过延时设定端对延时时间进行调节；所述所述第0级时频编码子单元中的编码端光环形器1的第一光信号输入端a即为所述二维光编码器的脉冲光信号输入端；第0级时频编码子单元的编码端光环形器1的第二光信号输出输入端b与第0级时频编码子单元的编码端可调光纤延迟线2的一端相连，所述第0级时频编码子单元的编码端可调光纤延迟线2的另一端与第0级时频编码子单元的编码端光纤布拉格光栅3的第一光信号输入输出端相连；所述第0级时频编码子单元的编码端光纤布拉格光栅3的第二透射光信号输出端d与第1级时频编码子单元中的编码端光环形器1的第一光信号输入端a相连，第1级时频编码子单元的编码端光环形器1的第二光信号输出输入端b与第1级时频编码子单元的编码端可调光纤延迟线2的一端相连，所述第1级时频编码子单元的编码端可调光纤延迟线2的另一端与第1级时频编码子单元的编码端光纤布拉格光栅3的第一光信号输入输出端相连；所述第1级时频编码子单元的编码端光纤布拉格光栅3的第二透射光信号输出端d连接下一级时频编码子单元中的编码端光环形器1的第一光信号输入端a；所述第2级时频编码子单元至第ω-1级时频编码子单元的光信号流向均与第1级时频编码子单元相同。
所述第ω-1级时频编码子单元的编码端光纤布拉格光栅3的第二透射光信号输出端悬空；所述编码端光合路单元由一个编码端光合路器5构成，所述编码端光合路器5的第一光信号输入端至第ω光信号输入端分别与所述时频编码单元中的第0级至第ω-1级时频编码子单元中的编码端光环形器1的第三光信号输出端c相连；所述编码端光合路器5的编码信号输出端即为二维光编码器的编码信号输出端。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同点在于所述二维光编码器的脉冲光信号输入端接收到由光码分多址系统的脉冲光信号输出端发送的光脉冲信号采用归零光脉冲，所述光脉冲信号的占空比为Tc/Tb＝1/L，式中参数Tc为光地址码中每一位码元的时间宽度，参数Tb为要进行编码的数据比特的时间宽度，参数L为光地址码的码长。
设定第0级时频编码子单元的编码端可调光纤延迟线2中的延时τ0＝0，第i级时频编码单元的编码端可调光纤延迟线2中的延时为τi＝(Δti+τi-1)/2，i＝1,2…ω-1其中Δti为时频编码单元所选码字中第i个码元“1”与第i-1个码元“1”之间的时间间隔，即在所述光编码器实现的编码后的光信号中，表现为一个码字周期Tb内第i次出现光强度为1mW的光脉冲和第i-1次出现光强度为1mW的光脉冲之间的时间间隔；τi-1为第i-1级时频编码单元的编码端可调光纤延迟线2中的延时,Δt0＝0；第i级时频编码子单元中的编码端光合路器5的编码端光地址码输出端输出的光脉冲相对于第0级时频编码子单元中的编码端光环形器1的第一光信号输入端a输入的归零光脉冲的总延时为其中，其中Δtj为所选码字中第j个码元“1”与第j-1个码元“1”之间的时间间隔，在所述光编码器实现的编码后的光信号中，表现为一个码字周期Tb内第j次出现光强度为1mW的光脉冲和第j-1次出现光强度为1mW的光脉冲之间的时间间隔，Δt0＝0。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二不同点在于所述二维光编码器的编码过程为：所述时频编码单元中的第0级时频编码子单元的编码端光环形器1的第一光信号输入端a接收光码分多址系统的光码发送端发送的光脉冲信号，所述光脉冲信号经过第0级时频编码子单元的编码端光环形器1的第二光信号输出输入端b进入第0级时频编码子单元的编码端可调光纤延迟线2，经过编码端可调光纤延迟线2延时τ0后传输到第0级时频编码单元的编码端光纤布拉格光栅3，所述编码端光纤布拉格光栅3将接收到的光信号中对应波长为λ0的光信号反射，并将其余波长的光信号通过第二透射光信号输出端d发送给下一级时频编码子单元中的编码端光环形器1的第一光信号输入端a；
所述对应波长为λ0的光信号经第0级时频编码单元的编码端光纤布拉格光栅3反射再次经过第0级时频编码单元的编码端可调光纤延迟线2，所述对应波长为λ0的光信号经过第0级时频编码单元的编码端可调光纤延迟线2延时τ0后，通过第0级时频编码子单元的编码端光环形器1的第二光信号输出输入端b进入编码端光环形器1中，再由第0级时频编码子单元的编码端光环形器1的第三光信号输出端c输出到编码端光合路单元中的编码端光合路器5；所述第1级时频编码子单元至第ω-1级时频编码子单元光信号处理过程相同；
所述编码端光合路器5将接收到的各级时频编码子单元编码后发送的光信号I0、I1…Iω-1合为一路光信号，得到编码结果IΣ，并将所述编码结果IΣ发送到光码分多址系统，所述编码结果IΣ根据公式IΣ＝β(I0+I1+...+Iω-1)获得，ω与光地址码码重的数值相同，码重即系统采用的码字集合中单个码字中码元“1”的个数，在所述光编码器实现的编码后的光信号中，表现为一个码字周期Tb内的光强度为1mW的光脉冲的个数，β为损耗系数，满足条件0<β<1。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。
具体实施方式五：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述多光硬限幅解码器由时频解码单元、解码端光合路单元和光硬判决部分组成；所述时频解码单元的编码信号输入端即为多光硬限幅解码器的编码信号输入端；所述光硬判决部分的光地址码信号输出端即为多光硬限幅解码器的光地址码信号输出端；所述时频解码单元由ω级结构及连接方式相同的时频解码子单元构成,ω与光地址码码重的数值相同，码重即系统采用的码字集合中单个码字中码元“1”的个数，在所述光编码器实现的编码后的光信号中，表现为一个码字周期Tb内的光强度为1mW的光脉冲的个数；所述每级时频解码子单元均由解码端光环形器1’、解码端可调光纤延迟线2’和解码端光纤布拉格光栅3’组成；所述解码端可调光纤延迟线2’可根据需求通过延时设定端对延时时间进行调节；所述第0级时频解码子单元中的解码端光环形器1’的第一光信号输入端a’即为所述时频解码单元的编码信号输入端；第0级时频解码子单元的解码端光环形器1’的第二光信号输出输入端b’与第0级时频解码子单元的解码端可调光纤延迟线2’的一端相连，第0级时频解码子单元的解码端光环形器1’的第三光信号输出端c’与第0级时频解码子单元的光硬限幅器4’的第一光信号输入端相连；所述第0级时频解码子单元的解码端可调光纤延迟线2’的另一端与第0级时频解码子单元的解码端光纤布拉格光栅3’的第一光信号输入输出端相连；所述第0级时频解码子单元的解码端光纤布拉格光栅3’的第二透射光信号输出端d’与第1级时频解码子单元中的解码端光环形器1’的第一光信号输入端a’相连，第1级时频解码子单元的解码端光环形器1’的第二光信号输出输入端b’与第1级时频解码子单元的解码端可调光纤延迟线2’的一端相连，第1级时频解码子单元的解码端光环形器1’的第三光信号输出端c’与第1级时频解码子单元的光硬限幅器4’的第一光信号输入端相连；所述第1级时频解码子单元的解码端可调光纤延迟线2’的另一端与第1级时频解码子单元的解码端光纤布拉格光栅3’的第一光信号输入输出端相连；所述第1级时频解码子单元的解码端光纤布拉格光栅3’的第二透射光信号输出端d’连接下一级时频解码子单元中的解码端光环形器1’的第一光信号输入端a’；所述第2级时频解码子单元至第ω-1级时频解码子单元的连接方式及光信号流向均与第1级时频解码子单元相同；所述第ω-1级时频解码子单元的解码端光纤布拉格光栅3’的第二透射光信号输出端悬空；
所述解码端光合路单元由一个解码端光合路器5’构成，所述光硬判决部分由一个光硬判决端光硬限幅器6’构成；所述解码端光合路器5’的第一光信号输入端至第ω光信号输入端分别与所述时频解码单元中的第0级至第ω-1级时频解码子单元中的光硬限幅器4’的第二光信号输出端相连；所述解码端光合路器5’的解码端光地址码输出端与所述光硬判决端光硬限幅器6’的第一光信号输入端相连，光硬判决端光硬限幅器6’的第二光信号输出端即为所述光硬判决部分的光地址码信号输出端。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同点在于第i级时频解码子单元对应波长为λi'的光脉冲信号延时总时间且第i级时频解码子单元对应波长为λi'满足条件λi'＝λω-1-i，其中λω-1-i为所述基于级联可调光纤延迟线和光纤布拉格光栅结构的二维光编码器的第ω-1-i级时频编码单元的编码端光纤布拉格光栅3的反射波长，i＝0,1,2…ω-1。
设定第0级时频解码子单元的解码端可调光纤延迟线2’的延时参数τ'0＝△t'Σ0/2＝(Tb-△tΣ,ω-1)/2，则第i级时频解码子单元的解码端可调光纤延迟线2’中的延时为其中，τ'j为所述第j级时频解码单元的解码端可调光纤延迟线2’中的延时，j＝0,1,…,i-1；Tb为要进行编码的数据比特的时间宽度，△tΣ,ω-1-i为第ω-1-i级时频编码单元的编码端光环形器1的第三光信号输出端c输出的光脉冲相对于输入光归零脉冲的总延时，为△tΣ,ω-1-i的用于时域解码的互补延时。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五不同点在于所述时频解码单元中各级光硬限幅器4’的光强度门限均为Ith1，设置输出为1单位的光功率；为单用户发送信息时，时频解码单元接收到的光信号的波长为光强度峰值的0.5倍，当输入信号大于或等于门限Ith1时，输出光信号强度为I，I>0；当输入信号小于门限Ith1时，输出光信号强度为0。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五不同点在于所述光硬判决部分所采用的光硬判决端光硬限幅器6’的光强度门限为Ith2，且满足条件β(ω-1)I<Ith2<βωI，其中ω与光地址码码重的数值相同，码重即系统采用的码字集合中单个码字中码元“1”的个数，在所述光编码器实现的编码后的光信号中，表现为一个码字周期Tb内的光强度为1mW的光脉冲的个数，β为损耗系数。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式五不同点在于所述多光硬限幅解码器的解码方法为：所述时频解码单元中的第0级时频解码子单元的解码端光环形器1’的第一光信号输入端a’接收光码分多址系统的光码发送端发送的光脉冲信号，所述光脉冲信号经过第0级时频解码子单元的解码端光环形器1’的第二光信号输出输入端b’进入第0级时频解码子单元的解码端可调光纤延迟线2’，经过解码端可调光纤延迟线2’延时τ'0后传输到第0级时频编码单元的解码端光纤布拉格光栅3’，所述解码端光纤布拉格光栅3’将接收到的光信号中对应波长为λ0'的光信号反射，并将其余波长的光信号通过解码端光纤布拉格光栅3’第二透射光信号输出端d’发送给下一级时频解码子单元中的解码端光环形器1’的第一光信号输入端a’；
所述对应波长为λ0'的光信号经第0级时频解码单元的解码端光纤布拉格光栅3’反射再次经过第0级时频解码单元的解码端可调光纤延迟线2’，所述对应波长为λ0'的光信号经过第0级时频解码单元的解码端可调光纤延迟线2’延时τ'0后，通过第0级时频解码子单元的解码端光环形器1’的第二光信号输出输入端b’进入解码端光环形器1’中，再由第0级时频解码子单元的解码端光环形器1’的第三光信号输出端c’输出到第0级时频解码单元的光硬限幅器4’，经第0级时频解码单元的光硬限幅器4’限幅后，由光硬限幅器4’第二光信号输出端输出到解码端光合路单元中的解码端光合路器5’；所述第1级时频解码子单元至第ω-1级时频解码子单元光信号处理过程相同；
所述解码端光合路器5’将接收到的各级时频解码子单元解码后发送的光信号I'0、I1'…I'ω-1合为一路光信号，得到解码结果I'Σ＝β(I'0+I1'+...+I'ω-1)；所述解码结果IΣ经解码端光合路器5’的解码端光地址码输出端输出到光硬判决部分的门限为Ith2的光硬判决端光硬限幅器6’，经过所述门限为Ith2的光硬判决端光硬限幅器6’的光强限幅后由所述光硬判决端光硬限幅器6’的第二光信号输出端输出最终的光信号解码结果；其中ω与光地址码码重的数值相同，码重即系统采用的码字集合中单个码字中码元“1”的个数，在所述光编码器实现的编码后的光信号中，表现为一个码字周期Tb内的光强度为1mW的光脉冲的个数，β为损耗系数，条件满足0<β<1。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。
在基于级联可调光纤延迟线和光纤布拉格光栅结构的多光硬限幅解码器中，每一级时频解码单元的光硬限幅器的作用是对各波长信号进行限幅。因为在采用强度调制直接检测方式的系统中，如果各光栅输出经延时后直接耦合，然后进行光功率的门限检测或利用光电检测器转换成电信号，则光信号的波长信息将丢失。以采用码重ω为5的二维地址码的系统为例，在传统的基于光纤布拉格光栅和光纤延迟线结构的解码器中，当某一时刻同时有5个以上的用户信号存在的话，只要有一个波长的光信号功率输出超过5个单位的功率值，就会产生误码。因此必须采用本实施方式基于级联光纤布拉格光栅和可调光纤延迟线结构的多光硬限幅解码器，将每一个波长的光信号进行限幅，即令每一个波长的光信号最高输出一个单位的功率，这样只有当五个波长光信号同时出现时才会产生解码的输出，可以有效地提高抗多址干扰性能，大大降低系统误码率。
Claims (8)
1.基于级联可调光纤延迟线和光纤布拉格光栅结构的光编解码器，由二维光编码器和多光硬限幅解码器组成；所述二维光编码器的脉冲光信号输入端与光码分多址系统的脉冲光信号输出端相连；所述二维光编码器的编码信号输出端通过信道与多光硬限幅解码器的编码信号输入端相连；所述多光硬限幅解码器的光地址码信号输出端与光码分多址系统的光地址码信号输入端相连，其特征在于所述二维光编码器由时频编码单元和编码端光合路单元组成；所述时频编码单元由ω级结构相同的时频编码子单元构成，ω与光地址码码重的数值相同；每级时频编码子单元均由编码端光环形器(1)、编码端可调光纤延迟线(2)和编码端光纤布拉格光栅(3)组成；第0级时频编码子单元中的编码端光环形器(1)的第一光信号输入端(a)即为所述二维光编码器的脉冲光信号输入端；第0级时频编码子单元的编码端光环形器(1)的第二光信号输出输入端(b)与第0级时频编码子单元的编码端可调光纤延迟线(2)的一端相连，所述第0级时频编码子单元的编码端可调光纤延迟线(2)的另一端与第0级时频编码子单元的编码端光纤布拉格光栅(3)的第一光信号输入输出端相连；所述第0级时频编码子单元的编码端光纤布拉格光栅(3)的第二透射光信号输出端(d)与第1级时频编码子单元中的编码端光环形器(1)的第一光信号输入端(a)相连，第1级时频编码子单元的编码端光环形器(1)的第二光信号输出输入端(b)与第1级时频编码子单元的编码端可调光纤延迟线(2)的一端相连，所述第1级时频编码子单元的编码端可调光纤延迟线(2)的另一端与第1级时频编码子单元的编码端光纤布拉格光栅(3)的第一光信号输入输出端相连；所述第1级时频编码子单元的编码端光纤布拉格光栅(3)的第二透射光信号输出端(d)连接下一级时频编码子单元中的编码端光环形器(1)的第一光信号输入端(a)；第2级时频编码子单元至第ω-1级时频编码子单元的光信号流向均与第1级时频编码子单元相同；
所述第ω-1级时频编码子单元的编码端光纤布拉格光栅(3)的第二透射光信号输出端悬空；所述编码端光合路单元由一个编码端光合路器(5)构成，所述编码端光合路器(5)的第一光信号输入端至第ω光信号输入端分别与所述时频编码单元中的第0级至第ω-1级时频编码子单元中的编码端光环形器(1)的第三光信号输出端(c)相连；所述编码端光合路器(5)的编码信号输出端即为二维光编码器的编码信号输出端。
2.根据权利要求1所述基于级联可调光纤延迟线和光纤布拉格光栅结构的光编解码器，其特征在于所述二维光编码器的脉冲光信号输入端接收到由光码分多址系统的脉冲光信号输出端发送的光脉冲信号采用归零光脉冲，所述光脉冲信号的占空比为Tc/Tb＝1/L，式中参数Tc为光地址码中每一位码元的时间宽度，参数Tb为要进行编码的数据比特的时间宽度，参数L为光地址码的码长。
3.根据权利要求1所述的基于级联可调光纤延迟线和光纤布拉格光栅结构的光编解码器，其特征在于所述二维光编码器的编码过程为：时频编码单元中的第0级时频编码子单元的编码端光环形器(1)的第一光信号输入端(a)接收光码分多址系统的光码发送端发送的光脉冲信号，所述光脉冲信号经过第0级时频编码子单元的编码端光环形器(1)的第二光信号输出输入端(b)进入第0级时频编码子单元的编码端可调光纤延迟线(2)，经过编码端可调光纤延迟线(2)延时τ0后传输到第0级时频编码单元的编码端光纤布拉格光栅(3)，所述编码端光纤布拉格光栅(3)将接收到的光信号中对应波长为λ0的光信号反射，并将其余波长的光信号通过第二透射光信号输出端(d)发送给下一级时频编码子单元中的编码端光环形器(1)的第一光信号输入端(a)；
所述对应波长为λ0的光信号经第0级时频编码单元的编码端光纤布拉格光栅(3)反射再次经过第0级时频编码单元的编码端可调光纤延迟线(2)，所述对应波长为λ0的光信号经过第0级时频编码单元的编码端可调光纤延迟线(2)延时τ0后，通过第0级时频编码子单元的编码端光环形器(1)的第二光信号输出输入端(b)进入编码端光环形器(1)中，再由第0级时频编码子单元的编码端光环形器(1)的第三光信号输出端(c)输出到编码端光合路单元中的编码端光合路器(5)；所述第1级时频编码子单元至第ω-1级时频编码子单元光信号处理过程相同；
所述编码端光合路器(5)将接收到的各级时频编码子单元编码后发送的的光信号I0、I1…Iω-1合为一路光信号，得到编码结果IΣ，并将所述编码结果IΣ发送到多光硬限幅解码器，所述编码结果IΣ根据公式IΣ＝β(I0+I1+...+Iω-1)获得，ω与光地址码码重的数值相同，β为损耗系数，满足条件0<β<1。
4.根据权利要求1所述基于级联可调光纤延迟线和光纤布拉格光栅结构的光编解码器，其特征在于所述多光硬限幅解码器由时频解码单元、解码端光合路单元和光硬判决部分组成；所述时频解码单元的编码信号输入端即为多光硬限幅解码器的编码信号输入端；所述光硬判决部分的光地址码信号输出端即为多光硬限幅解码器的光地址码信号输出端；所述时频解码单元由ω级结构及连接方式相同的时频解码子单元构成，ω与光地址码码重的数值相同；所述每级时频解码子单元均由解码端光环形器(1’)、解码端可调光纤延迟线(2’)和解码端光纤布拉格光栅(3’)组成；第0级时频解码子单元中的解码端光环形器(1’)的第一光信号输入端(a’)即为所述时频解码单元的编码信号输入端；第0级时频解码子单元的解码端光环形器(1’)的第二光信号输出输入端(b’)与第0级时频解码子单元的解码端可调光纤延迟线(2’)的一端相连，第0级时频解码子单元的解码端光环形器(1’)的第三光信号输出端(c’)与第0级时频解码子单元的光硬限幅器(4’)的第一光信号输入端相连；所述第0级时频解码子单元的解码端可调光纤延迟线(2’)的另一端与第0级时频解码子单元的解码端光纤布拉格光栅(3’)的第一光信号输入输出端相连；所述第0级时频解码子单元的解码端光纤布拉格光栅(3’)的第二透射光信号输出端(d’)与第1级时频解码子单元中的解码端光环形器(1’)的第一光信号输入端(a’)相连，第1级时频解码子单元的解码端光环形器(1’)的第二光信号输出输入端(b’)与第1级时频解码子单元的解码端可调光纤延迟线(2’)的一端相连，第1级时频解码子单元的解码端光环形器(1’)的第三光信号输出端(c’)与第1级时频解码子单元的光硬限幅器(4’)的第一光信号输入端相连；所述第1级时频解码子单元的解码端可调光纤延迟线(2’)的另一端与第1级时频解码子单元的解码端光纤布拉格光栅(3’)的第一光信号输入输出端相连；所述第1级时频解码子单元的解码端光纤布拉格光栅(3’)的第二透射光信号输出端(d’)连接下一级时频解码子单元中的解码端光环形器(1’)的第一光信号输入端(a’)；所述第2级时频解码子单元至第ω-1级时频解码子单元的连接方式及光信号流向均与第1级时频解码子单元相同；所述第ω-1级时频解码子单元的解码端光纤布拉格光栅(3’)的第二透射光信号输出(d’)端悬空；
所述解码端光合路单元由一个解码端光合路器(5’)构成，所述光硬判决部分由一个光硬判决端光硬限幅器(6’)构成；所述解码端光合路器(5’)的第一光信号输入端至第ω光信号输入端分别与所述时频解码单元中的第0级至第ω-1级时频解码子单元中的光硬限幅器(4’)的第二光信号输出端相连；所述解码端光合路器(5’)的解码端光地址码输出端与所述光硬判决端光硬限幅器(6’)的第一光信号输入端相连，光硬判决端光硬限幅器(6’)的第二光信号输出端即为所述光硬判决部分的光地址码信号输出端。
5.根据权利要求4所述基于级联可调光纤延迟线和光纤布拉格光栅结构的光编解码器，其特征在于第i级时频解码子单元对应波长为λi'的光脉冲信号延时总时间且第i级时频解码子单元对应波长为λi'满足条件λi'＝λω-1-i，其中λω-1-i为所述基于级联可调光纤延迟线和光纤布拉格光栅结构的二维光编码器的第ω-1-i级时频编码单元的编码端光纤布拉格光栅(3)的反射波长，i＝0,1,2…ω-1,Tb为要进行编码的数据比特的时间宽度，△tΣ,ω-1-i为第ω-1-i级时频编码单元的编码端光环形器(1)的第三光信号输出端(c)输出的光脉冲相对于输入光归零脉冲的总延时。
6.根据权利要求4所述基于级联可调光纤延迟线和光纤布拉格光栅结构的光编解码器，其特征在于所述时频解码单元中各级光硬限幅器(4’)的光强度门限均为Ith1，设置输出为1单位的光功率；为单用户发送信息时，时频解码单元接收到的光信号的波长为光强度峰值的0.5倍，当输入信号大于或等于门限Ith1时，输出光信号强度为I，I>0；当输入信号小于门限Ith1时，输出光信号强度为0。
7.根据权利要求4所述基于级联可调光纤延迟线和光纤布拉格光栅结构的光编解码器，其特征在于所述光硬判决部分所采用的光硬判决端光硬限幅器(6’)的光强度门限为Ith2，且满足条件β(ω-1)I<Ith2<βωI，其中ω与光地址码码重的数值相同，β为损耗系数,满足条件0<β<1，输出光信号强度为I。
8.根据权利要求4所述的基于级联可调光纤延迟线和光纤布拉格光栅结构的光编解码器，其特征在于所述多光硬限幅解码器的解码过程为：时频解码单元中的第0级时频解码子单元的解码端光环形器(1’)的第一光信号输入端(a’)接收二维光编码器的编码信号输出端发送的光脉冲信号，所述光脉冲信号经过第0级时频解码子单元的解码端光环形器(1’)的第二光信号输出输入端(b’)进入第0级时频解码子单元的解码端可调光纤延迟线(2’)，经过解码端可调光纤延迟线(2’)延时τ'0后传输到第0级时频编码单元的解码端光纤布拉格光栅(3’)，所述解码端光纤布拉格光栅(3’)将接收到的光信号中对应波长为λ0'的光信号反射，并将其余波长的光信号通过解码端光纤布拉格光栅(3’)第二透射光信号输出端(d’)发送给下一级时频解码子单元中的解码端光环形器(1’)的第一光信号输入端(a’)；
所述对应波长为λ0'的光信号经第0级时频解码单元的解码端光纤布拉格光栅(3’)反射再次经过第0级时频解码单元的解码端可调光纤延迟线(2’)，所述对应波长为λ0'的光信号经过第0级时频解码单元的解码端可调光纤延迟线(2’)延时τ'0后，通过第0级时频解码子单元的解码端光环形器(1’)的第二光信号输出输入端(b’)进入解码端光环形器(1’)中，再由第0级时频解码子单元的解码端光环形器(1’)的第三光信号输出端(c’)输出到第0级时频解码单元的光硬限幅器(4’)，经第0级时频解码单元的光硬限幅器(4’)限幅后，由光硬限幅器(4’)第二光信号输出端输出到解码端光合路单元中的解码端光合路器(5’)；所述第1级时频解码子单元至第ω-1级时频解码子单元光信号处理过程相同；
所述解码端光合路器(5’)将接收到的各级时频解码子单元解码后发送的的光信号I'0、I1'…I'ω-1合为一路光信号，得到解码结果I'Σ＝β(I'0+I1'+...+I'ω-1)；所述解码结果IΣ经解码端光合路器(5’)的解码端光地址码输出端输出到光硬判决部分的门限为Ith2的光硬判决端光硬限幅器(6’)，经过所述门限为Ith2的光硬判决端光硬限幅器(6’)的光强限幅后由所述光硬判决端光硬限幅器(6’)的第二光信号输出端输出最终的光信号解码结果；其中ω与光地址码码重的数值相同，β为损耗系数，条件满足0<β<1。
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