CN102882631A - 基于电域编解码的光码分复用发送、接收方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于电域编解码的光码分复用发送、接收方法及其装置，各用户数据信号使用不同扩频码字，通过电域编码器进行扩频编码，各用户的编码电信号复用在一起，所有编码信号调制在一组具有不同波长的光信号上进行传输。在接收端使用波分复用器将接收到的光信号先进行波长解复用和光电转换，对各路波长的电信号使用相应的解码器结构即可恢复出目标用户的数据信号。该方法相比较于传统的非相干光码分复用系统，可更好的消除差拍噪声和多址干扰带来的影响，获得更好的系统传输性能。

Description

基于电域编解码的光码分复用发送、接收方法及其装置

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，具体涉及光接入网中所使用的一种基于电域编解码的光码分复用发送、接收方法及其装置。

背景技术

光码分多址技术（OCDMA）是将码分多址（CDMA）技术与大容量的光纤通信技术相结合的一种通信方式。OCDMA技术与其他复用技术相比，有着支持完全异步传输，对不同的传输协议透明和多用户共享信道的能力等特点。尽管研究者提出了许多的光编解码器设计方案，但是目前为止，仍然没有合适的方法能够制备简单，低成本便于大规模商用的光编解码器。此外，为了能够消除OCDMA系统中光信号的差拍干扰噪声和多址干扰以获得良好的传输性能，需要在接收端使用复杂且昂贵的光阈值器件和光时域门限技术。近年来，由于电器件处理速率的不断提高以及成本的低廉，研究人员提出电域处理的光码分复用系统。

2010年日本冲电气工业株式会社（OKI）提出了一种基于电域处理的光码分复用系统。在电域对用户传输数据进行双极性的时域码字直接扩频，并将多个用户的传输数据通过码分复用的方式耦合在一起，最后调制在光信号上通过光纤进行传输。接收端进行光电转换，在电域进行相关信号处理和相应的扩频解码，恢复出目标用户的数据信号。该方案采用大规模集成电路进行电域扩频编码，而在接收端使用CCD解码器和匹配滤波器进行解码，取代了模数转换和数字匹配解码。但值得注意，由于传统的电域CDMA（ECDMA）中的扩频和解扩都是需要在切片同步下进行的，所以对于ECDMA系统来说，不管在上行或是下行链路，在进行电域解码时都要进行切片同步。对于下行链路，可以在OLT轻易的实现切片同步，而对于上行链路，则需要在OLT和各个ONU之间进行一定的反馈控制。

在传统的ECDMA技术中，数据速率满足以下公式：数据数率*码字长度（用户数率）=切片数率。式中，码字长度代表能用的码字个数，同时也代表着系统中的用户容量。由于ECDMA方案是对电信号进行时域的直接扩展，电域编解码器必须运行在切片速率上，而电域的处理速度限制着切片速率。如果为了提高用户数量增加码长，则会限制数据的传输速率。因此对于ECDMA方案，提高电编解码器的切片速率是其重点，而电域的处理速率瓶颈在短时间内很难克服。

为了克服ECDMA方案的缺点,研究人员提出一种基于电域空间编码的谱域多阶幅移键控调制方式的光码分复用系统。在发送端，利用具有光开关阵列的电域编码器，对多个用户的数据信号进行基于电域的空间编码，形成相应的非相干谱域幅度编码（SAC）信号，产生的k路SAC编码信号通过光调制器分别加载在k个不同的副载波信号上，进行副载波复用后的信号再调制在光信号上进入光纤中传输。光源由相应波长的激光阵列组成，而在接收端使用波分复用器将传输光信号解复用和光电转换后，通过相应的解码器结构进行接收。因为该方案将用户信号在电域进行空间编码，编码后的不同切片信号调制在不同频率的光信号上进行传输，即进行了频域扩展。因此该方案中数据速率与切片速率相等，可以克服电处理速率的瓶颈，提高系统的传输速率。但是该方案在电域编码的过程中，需要光开关阵列，并且副载波复用方案需要多个射频信号源形成副载波复用信号，使用激光器阵列作为光源，提高了系统的复杂度和成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电域编解码的光码分复用发送、接收方法及其装置，其具有成本低、体积小和集成度高的特点。

为解决上述问题，本发明是通过以下方案实现的：

一种基于电域编解码的光码分复用发送方法，包括以下步骤：

（1）第1用户信号、第2用户信号、……、第n用户信号，通过可编程逻辑器件（FPGA）编码器进行电域编码，得到第1编码信号、第2编码信号、……、第L编码信号，即

（1.1）第1用户信号与第一扩频码字进行乘法运算得到第1用户扩频信号，第1用户扩频信号进行串并转换得到第1.1支路，第1.2支路，……，第1.L支路，共L路并行信号，

第2用户信号与第2扩频码字进行乘法运算得到第2用户扩频信号，第2用户扩频信号进行串并转换得到第2.1支路，第2.2支路，……，第2.L支路，共L路并行信号，

依次类推，

第n用户信号与第n扩频码字进行乘法运算得到第n用户扩频信号，第n用户扩频信号进行串并转换得到第n.1支路，第n.2支路，……，第n.L支路，共L路并行信号；

（1.2）第1.1支路，第2.1支路，……,与第n.1支路上的并行信号在电域进行加法运算，叠加在一起得到第1编码信号，

第1.2支路，第2.2支路，……,与第n.2支路上的并行信号在电域进行加法运算，叠加在一起得到第2编码信号，

依次类推，

第1. L支路，第2. L支路，……,与第n. L支路上的并行信号在电域进行加法运算，叠加在一起得到第L编码信号；

（2）光源经过第1光环形器进入中心波长为λ₁的第1光纤光栅，第1光纤光栅将中心波长为λ₁的光信号反射、将其他中心波长的光信号透射，中心波长为λ₁的光信号反射后经过第1光环形器进入第1光调制器，

通过第1光纤光栅透射的其他中心波长的光信号继续传播，经过第2光环形器进入中心波长为λ₂的第2光纤光栅，第2光纤光栅将中心波长为λ₂的光信号反射，将其他中心波长的光信号透射，中心波长为λ₂的光信号反射后经过第2光环形器进入第2光调制器，

依次类推，

通过第L光纤光栅透射的其他中心波长的光信号继续传播，经过第L光环形器进入中心波长为λ_L的第L光纤光栅，第L光纤光栅将中心波长为λ_L的光信号反射，将其他中心波长的光信号透射，中心波长为λ_L的光信号反射后经过第L光环形器进入第L光调制器；

（3）第1编码信号通过第1光调制器将信号加载在中心波长为λ_L的光信号上，得到第1编码光信号，

第2编码信号通过第2光调制器将信号加载在中心波长为λ₂的光信号上，得到第2编码光信号，

依次类推，

第L编码信号通过第L光调制器将信号加载在中心波长为λ_L的光信号上，得到第L编码光信号；

（4）第1编码光信号，第2编码光信号，……，与第L编码光信号耦合在一起后进入光纤进行传输；

上述n为自然数且表示系统传输的总用户数量， L为自然数且表示扩频码字的码字长度。

上述发送方法中，所述光源为放大自发辐射（ASE）宽带光源。

上述发送方法中，所述扩频码字均为单极性地址码。且该扩频码字需同时满足以下3个条件，即①码长L=q²+q+1，②码重w=q+1，③相关系数λ为1，其中q为素数。

上述发送方法中，所述L的取值范围介于7～993之间。

上述发送方法中，所述n的取值范围介于1～L之间。

一种基于电域编解码的光码分复用接收方法，包括以下步骤：

（1）接收光信号通过波分复用器进行解复用，得到第1波长支路λ₁、第2波长支路λ₂、……、第L波长支路λ_L；

（2）将第1波长支路λ₁、第2波长支路λ₂、……、第L波长支路λ_L分别进入第1光电检测器、第2光电检测器、……、第L光电检测器进行光电转换，得到相应的第1支路电信号、第2支路电信号、……、第L支路电信号；

（3）各支路电信号进入可编程逻辑器件解码器进行解码运算，即：

（3.1）第1支路电信号通过第1解码乘法器，并根据目标用户在发送端所对应的扩频码字的第1切片的值进行乘法运算，即如果扩频码字的第1切片值为1、则第1支路电信号乘以1，如果扩频码字的第1切片值为0、则第1支路电信号乘以-λ/(w-λ)；

第2支路电信号通过第2解码乘法器，并根据目标用户在发送端所对应的扩频码字的第2切片的值进行乘法运算，即如果扩频码字的第2切片值为1、则第2支路电信号乘以1，如果扩频码字的第2切片值为0、则第2支路电信号乘以-λ/(w-λ)；

依次类推，

第L支路电信号通过第L解码乘法器，并根据目标用户在发送端所对应的扩频码字的第L切片的值进行乘法运算，即如果扩频码字的第L切片值为1、则第L支路电信号乘以1，如果扩频码字的第L切片值为0、则第L支路电信号乘以-λ/(w-λ)；

（3.2）上述各支路电信号进行了各自的乘法运算后，通过解码加法器进行加法运算，即将各路信号求和得到目标用户的解码电信号；

（4）解码电信号乘以权重，该权重为目标用户在发送端所对应的扩频码字码重w的倒数，最终恢复出目标用户的数据信号；

上述目标用户在发送端所对应的扩频码字的码长为L、自相关系数为λ、码重为w。

上述接收方法中，所述扩频码字为单极性地址码。且该扩频码字需同时满足以下3个条件，即①码长L=q²+q+1，②码重w=q+1，③相关系数λ为1，其中q为素数。

上述接收方法中，所述L的取值范围介于7～993之间。

一种基于电域编解码的光码分复用发送装置，主要由具有n个输入端和L个输出端的可编程逻辑器件编码器，光源，L个光调制器，L个光环形器，L个光纤光栅，以及光耦合器组成；其中可编程逻辑器件编码器的n个输入端上各接一路用户信号；光源的输出端与第一光环形器的输入端相连，第一光环形器的透射输出端与第一光纤光栅的输入端相连接，第一光纤光栅的输出端与第二光环形器的输入端相连接；第二光环形器的透射输出端与第二光纤光栅的输入端相连接，第二光纤光栅的输出端与第三光环形器的输入端相连接；依次类推，第L光环形器的透射输出端与第L光纤光栅的输入端相连接；L个光环形器的发射输出端各与一光调制器的其中一个输入端相连，这L个光调制器的另一个输入端分别连接在可编程逻辑器件编码器的L个不同的输出端上，L个光调制器的输出端共同连接至光耦合器的输入端。

上述发送装置中，所述可编程逻辑器件编码器主要有n个乘法器，n个串并转换器，以及L个加法器组成；其中每个乘法器的2个输入端分别接一路用户信号和一路扩频码字；每个乘法器的输出端个与一个串并转换器的输入端相连；每个串并转换器均具有L个输出端；每个串并转换器的第一路输出端均连接至第一加法器的输入端上，每个串并转换器的第二路输出端均连接至第二加法器的输入端上，依次类推，每个串并转换器的第L路输出端均连接至第L加法器的输入端上。

上述发送装置中，所述光源为放大自发辐射宽带光源。

上述发送装置中，所述L的取值范围介于7～993之间。

上述发送装置中，所述n的取值范围介于1～L之间。

一种基于电域编解码的光码分复用接收装置，主要由波分复用器，L个光电检测器，L个解码乘法器，扩频码字运算器，解码加法器和权重乘法器组成；其中波分复用器具有L个输出端，波分复用器每一个输出端各经过一个光电检测器与一个解码乘法器的其中输入端相连，这L个解码乘法器的另一个输入端均与扩频码字运算器的输出端连接，L个解码乘法器的输出端共同连接至解码加法器的输入端，解码加法器的输出端与权重乘法器的输入端相连。

上述接收装置中，所述L的取值范围介入7～993之间。

本发明的原理是：各用户数据信号使用不同扩频码字，通过电域编码器进行扩频编码，各用户的编码电信号复用在一起，所有编码信号调制在一组具有不同波长的光信号上进行传输。在接收端使用波分复用器将接收到的光信号先进行波长解复用和光电转换，对各路波长的电信号使用相应的解码器结构即可恢复出目标用户的数据信号。该方法相比较于传统的非相干光码分复用系统，可更好的消除差拍噪声和多址干扰带来的影响，获得更好的系统传输性能。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1、本发明采用的是OCDMA中的单极性地址码，而不是传统无线CDMA中的双极性地址码，所以本系统属于光码分复用系统，并且具有异步随机接入和多用户共享信道的特点。

2、本发明利用电域的空间编码，将传统的光域SAC在电域实现后再调制在不同的光波长上，可以避免使用体积大且昂贵的光器件，并且可以消除光信号间的差拍噪声，并充分发挥SAC中平衡检测接收方法的优势，消除系统中的多址干扰。

3、本发明中使用可编程逻辑器件作为电域编码器，不需要体积庞大的光开关阵列和高成本的射频器件，即可实现电域多阶幅度键控编码。并且FPGA芯片具有体积小，低功耗，集成性高等特点。

4、本发明使用非相干宽带光源作为系统光源，极大地降低系统发送端的成本。采用ASE宽带光源和光纤光栅的组合，提供一组不同波长的光信号，代替了激光器阵列，降低了系统的成本。此外，由于FBG波长的可调谐性，可根据地址码码字的变化，动态地调整系统中光源的波长组成从而适应系统地址码的动态变化。

附图说明

图1为系统光发送机结构示意图。

图2为FPGA编码器结构示意图。

图3为系统光接收机结构示意图。

图4为优选实施例电域编码原理示意图。

图5为优选实施例中用户1的电域解码示意图。

图6为优选实施例中用户4的电域解码示意图。

具体实施方式

一种基于电域编解码的光码分复用传输系统，主要由一个基于电域编解码的光码分复用发送装置和至少一个基于电域编解码的光码分复用接收装置组成。

上述基于电域编解码的光码分复用发送装置，如图1所示，主要由具有n个输入端和L个输出端的可编程逻辑器件编码器，光源，L个光调制器，L个光环形器，L个光纤光栅，以及光耦合器组成。可编程逻辑器件编码器的n个输入端上各接一路用户信号。在本发明中，所述可编程逻辑器件编码器如图2所示，主要有n个乘法器，n个串并转换器，以及L个加法器组成。每个乘法器的2个输入端分别接一路用户信号和一路扩频码字。每个乘法器的输出端个与一个串并转换器的输入端相连。每个串并转换器均具有L个输出端。每个串并转换器的第一路输出端均连接至第一加法器的输入端上，每个串并转换器的第二路输出端均连接至第二加法器的输入端上，依次类推，每个串并转换器的第L路输出端均连接至第L加法器的输入端上。在本发明中所述光源为放大自发辐射宽带光源。光源的输出端与第一光环形器的输入端相连，第一光环形器的透射输出端与第一光纤光栅的输入端相连接，第一光纤光栅的输出端与第二光环形器的输入端相连接。第二光环形器的透射输出端与第二光纤光栅的输入端相连接，第二光纤光栅的输出端与第三光环形器的输入端相连接。依次类推，第L光环形器的透射输出端与第L光纤光栅的输入端相连接。L个光环形器的发射输出端各与一光调制器的其中一个输入端相连，这L个光调制器的另一个输入端分别连接在可编程逻辑器件编码器的L个不同的输出端上，L个光调制器的输出端共同连接至光耦合器的输入端。在本发明中，所述扩频码字为单极性地址码，且该扩频码字需同时满足以下3个条件，即码长L=q²+q+1，码重w=q+1，相关系数λ为1。上述q为素数。根据用户业务需求的不同，所选用的L的值不同，理论上L可以取到无穷大，但考虑到实际应用，则不可能无限大。因此在本发明优选实施例中，q的取值介于2～31之间，即L的取值范围介于7～993之间。而所述n的取值范围介于1～L之间。

上述每个基于电域编解码的光码分复用接收装置均对应一个目标用户，即每个接收装置为一个目标用户进行解码。系统的接收装置的数目根据目标用户的数目决定，因此基于电域编解码的光码分复用接收装置的个数介于1～n之间。上述每个基于电域编解码的光码分复用接收装置，如图3所示，主要由波分复用器，L个光电检测器，L个解码乘法器，扩频码字运算器，解码加法器和权重乘法器组成。波分复用器具有L个输出端，波分复用器每一个输出端各经过一个光电检测器与一个解码乘法器的其中输入端相连，这L个解码乘法器的另一个输入端均与扩频码字运算器的输出端连接，L个解码乘法器的输出端共同连接至解码加法器的输入端，解码加法器的输出端与权重乘法器的输入端相连。上述接收装置中，所述L的取值范围介于7～993之间。

采用上述传输系统所实现的基于电域编解码的光码分复用传输方法，其具体过程如下：

在发送端，基于电域编解码的光码分复用发送方法，包括以下步骤：

（1）第1用户信号、第2用户信号、……、第n用户信号，通过可编程逻辑器件编码器进行电域编码，得到第1编码信号、第2编码信号、……、第L编码信号，即

（1.1）第1用户信号与第一扩频码字进行乘法运算得到第1用户扩频信号，第1用户扩频信号进行串并转换得到第1.1支路，第1.2支路，……，第1.L支路，共L路并行信号，

第2用户信号与第2扩频码字进行乘法运算得到第2用户扩频信号，第2用户扩频信号进行串并转换得到第2.1支路，第2.2支路，……，第2.L支路，共L路并行信号，

依次类推，

第n用户信号与第n扩频码字进行乘法运算得到第n用户扩频信号，第n用户扩频信号进行串并转换得到第n.1支路，第n.2支路，……，第n.L支路，共L路并行信号；

（1.2）第1.1支路，第2.1支路，……,与第n.1支路上的并行信号在电域进行加法运算，叠加在一起得到第1编码信号，

第1.2支路，第2.2支路，……,与第n.2支路上的并行信号在电域进行加法运算，叠加在一起得到第2编码信号，

依次类推，

第1. L支路，第2. L支路，……,与第n. L支路上的并行信号在电域进行加法运算，叠加在一起得到第L编码信号；

（2）光源经过第1光环形器进入中心波长为λ₁的第1光纤光栅，第1光纤光栅将中心波长为λ₁的光信号反射、将其他中心波长的光信号透射，中心波长为λ₁的光信号反射后经过第1光环形器进入第1光调制器，

通过第1光纤光栅透射的其他中心波长的光信号继续传播，经过第2光环形器进入中心波长为λ₂的第2光纤光栅，第2光纤光栅将中心波长为λ₂的光信号反射，将其他中心波长的光信号透射，中心波长为λ₂的光信号反射后经过第2光环形器进入第2光调制器，

依次类推，

通过第L光纤光栅透射的其他中心波长的光信号继续传播，经过第L光环形器进入中心波长为λ_L的第L光纤光栅，第L光纤光栅将中心波长为λ_L的光信号反射，将其他中心波长的光信号透射，中心波长为λ_L的光信号反射后经过第L光环形器进入第L光调制器；

（3）第1编码信号通过第1光调制器将信号加载在中心波长为λ₁的光信号上，得到第1编码光信号，

第2编码信号通过第2光调制器将信号加载在中心波长为λ₂的光信号上，得到第2编码光信号，

依次类推，

第L编码信号通过第L光调制器将信号加载在中心波长为λ_L的光信号上，得到第L编码光信号；

（4）第1编码光信号，第2编码光信号，……，与第L编码光信号耦合在一起后进入光纤进行传输；

上述光源为放大自发辐射宽带光源。上述n为自然数且表示系统传输的总用户数量， L为自然数且表示扩频码字的码字长度。在本发明中，所述扩频码字为单极性地址码，单极性地址码的切片只有0和1，没有-1。该扩频码字需同时满足以下3个条件，即码长L=q²+q+1，码重w=q+1，相关系数λ为1。上述q为素数。根据用户业务需求的不同，所选用的L的值不同，理论上L可以取到无穷大，但考虑到实际应用，则不可能无限大。因此在本发明优选实施例中，q的取值介于2～31之间，即L的取值范围介于7～993之间。而所述n的取值范围介于1～L之间。

在接收端，基于电域编解码的光码分复用接收方法，包括以下步骤：

（1）接收光信号通过波分复用器进行解复用，得到第1波长支路λ₁、第2波长支路λ₂、……、第L波长支路λ_L；

（2）将第1波长支路λ₁、第2波长支路λ₂、……、第L波长支路λ_L分别进入第1光电检测器、第2光电检测器、……、第L光电检测器进行光电转换，得到相应的第1支路电信号、第2支路电信号、……、第L支路电信号；

（3）各支路电信号进入可编程逻辑器件解码器进行解码运算，即：

（3.1）第1支路电信号通过第1解码乘法器，并根据目标用户在发送端所对应的扩频码字的第1切片的值进行乘法运算，即如果扩频码字的第1切片值为1、则第1支路电信号乘以1，如果扩频码字的第1切片值为0、则第1支路电信号乘以-λ/(w-λ)；

第2支路电信号通过第2解码乘法器，并根据目标用户在发送端所对应的扩频码字的第2切片的值进行乘法运算，即如果扩频码字的第2切片值为1、则第2支路电信号乘以1，如果扩频码字的第2切片值为0、则第2支路电信号乘以-λ/(w-λ)；

依次类推，

第L支路电信号通过第L解码乘法器，并根据目标用户在发送端所对应的扩频码字的第L切片的值进行乘法运算，即如果扩频码字的第L切片值为1、则第L支路电信号乘以1，如果扩频码字的第L切片值为0、则第L支路电信号乘以-λ/(w-λ)；

（3.2）上述各支路电信号进行了各自的乘法运算后，通过解码加法器进行加法运算，即将各路信号求和得到目标用户的解码电信号；

（4）解码电信号乘以权重，该权重为目标用户在发送端所对应的扩频码字码重w的倒数即1/w，最终恢复出目标用户的数据信号；

上述目标用户在发送端所对应的扩频码字的码长为L、自相关系数为λ、码重为w。一个扩频码字具有L个切片，每个切片的取值为0或1。所述扩频码字为单极性地址码。

下面通过一个具体实施例对本发明进行进一步说明：

图4为实施例电域编码原理示意图。该实施例中，包括用户信号1、用户信号2、用户信号3、用户信号4。该实施例采用的扩频码为（13,4,1），码长L为13，码重ω为4，相关系数λ为1。其中用户信号1采用的扩频码码字为（1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0），根据扩频码字中“1”的位置，可将该扩频码字表示为（1，2,4,10），用户信号2采用的扩频码字为（0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0），根据扩频码字中“1”的位置，可将该扩频码字表示为（3,4,6,12），用户信号3采用的扩频码字为（1 0 0 0 1 1 0 1 0 00 0 0），根据扩频码字中“1”的位置，可将该扩频码字表示为（1,5,6,8），用户信号4采用的扩频码字为（0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 00 0），根据扩频码字中“1”的位置，可将该扩频码字表示为（2,6,7,9）。

用户信号1发送的数据信号设为1 0 1 1 0 0 1，用户数据信号2发送的信号为1 1 0 1 0 1 0，用户信号3发送的数据信号为11 1 0 1 0 0，用户信号4发送的数据信号为0 1 0 0 10 1。对于用户1，第一位发送数据为1，该数据1与用户信号1的扩频码字经乘法器相乘得到用户扩频信号1，即（1 1 0 1 0 0 00 0 1 0 0 0），用户扩频信号1经串并转换得到支路1.1，支路1.2，……，支路1.13，一共13路并行信号，从支路1.1至到支路1.13的数据信号依次为1、1、0、1、0、0、0、0、0、1、0、0和 0。对于用户4，首先发送数据0，该数据0与用户信号4的扩频码字经乘法器相乘得到用户扩频信号4，即(0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00），用户扩频信号4经串并转换得到支路4.1，支路4.2，……，支路4.13，一共13路并行信号，从支路4.1至到支路4.13的数据信号均为0。用上述方法，同理可对用户2和用户3的第一位发送数据进行编码，得到相应的用户扩频信号2为（0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 01 0）和用户扩频信号3为（1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 00）。

对于四个用户信号的第一位数据，支路1.1与支路2.1，支路3.1，支路4.1上的并行信号通过加法器1在电域进行加法运算，叠加到一起得到编码信号1，由上述编码过程可知，支路1.1为1，支路2.1为0，支路3.1为1，支路4.1为0，叠加后的结果为2。同理，支路1.2与支路2.2，支路3.2，支路4.2上的数据信号通过加法器2在电域进行加法运算，叠加到一起得到编码信号2，即1+0+0+0=1，叠加后的结果为1。以此类推，按照上述方法，依次得到编码信号3，编码信号4，……,编码信号13分别为2、1、1、2、1、2、0、1、0、1、0、1、0。将编码信号1至编码信号13依次调制在光波长λ₁至λ₁₃上，通过光耦合器耦合在一起后，进入光纤传输。

在接收端，接收的光合成信号通过光波分复用器进行解复用，得到波长支路λ₁、波长支路λ₂、……、波长支路λ₁₃，依次进入光电检测器1、光电检测器2、……、光电检测器13进行光电转换，得到相应的支路电信号1、支路电信号2、……、支路电信号13。四用户的第1位数据的编码信号1至编码信号13经过光电转换得到支路电信号1至支路电信号13依次为2、1、1、2、1、2、0、1、0、1、0、1和0。

图5为实施例中用户1的电域解码示意图。根据解码方案可知，如果用户支路对应的扩频码字切片为1，则对应的支路电信号乘以1，如果用户支路对应的扩频码字切片为0，对应的支路电信号乘以-1/3（即-λ/(w-λ)=-1/3）。因此，根据用户信号1的扩频码字为（1 1 0 10 0 0 0 0 1 0 0 0），计算过程如下：

信号值1：2×1=2

信号值2：1×1=1

信号值3：1×(-1/3)=-1/3

…… …… ……

信号值13：0×(-1/3)=0

13路支路电信号经过乘法器计算得到的信号值依次为2、1、-1/3 、2、-1/3、-2/3、0、-1/3、0、1、0、-1/3、0。将该13路信号值通过编码加法器相加并经过权重乘法器：

用户信号1第一位数据的解码电信号：

2+1+(-1/3)+2+(-1/3)+(-2/3)+0+(-1/3)+0+1+0+(-1/3)+0=4

恢复出用户信号1的第一位数据：

4×1/4=1

13路支路电信号相加得到的结果为4，即为用户信号1第一位数据的解码电信号，解码电信号经过权重乘法器乘以权重1/4，即恢复出用户信号1的第一位数据1。

图6为实施例中用户4的电域解码示意图。根据解码方案可知，如果用户支路对应的扩频码字切片为1，则对应的支路电信号乘以1，如果用户支路对应的扩频码字切片为0，对应的支路电信号乘以-1/3（即-λ/(w-λ) =-1/3）。因此，根据用户信号4的扩频码字为（0 1 00 0 1 1 0 1 0 0 0 0），计算过程如下：

信号值1：2×(-1/3)=-2/3

信号值2：1×1=1

信号值3：1×(-1/3)=-1/3

…… …… ……

信号值13：0×(-1/3)=-1/3

13路支路电信号经过乘法器计算得到的信号值依次为-2/3、1、-1/3、-2/3、-1/3、2、0、-1/3、0、-1/3、0、-1/3、0。将该13路信号值通过编码加法器相加并经过权重乘法器：

用户信号4第一位数据的解码信号：

-2/3+1+(-1/3)+(-2/3)+(-1/3)+0+(-1/3)+0+(-1/3)+0+(-1/3)+0=0

恢复出用户信号4的第一位数据：

0×1/4=0

13路支路电信号相加得到的结果为4，即为用户信号4第一位数据的解码电信号，解码电信号经过权重乘法器乘以权重1/4，即恢复出用户信号4的第一位数据0。

同理，对于用户信号2解码，其扩频码字为（0 0 1 1 0 1 00 0 0 0 1 0），因此，13路支路电信号经过乘法器计算得到的信号值依次为-2/3、-1/3、1、2、-1/3、2、0、-1/3、0、-1/3、0、1、0，将该13路信号值通过编码加法器相加得到结果为4，即为用户信号2第一位数据的解码信号，解码信号经过权重乘法器乘以权重1/4，即恢复出用户信号2的第一位数据1。计算过程如下：

信号值1：2×(-1/3)=-2/3

信号值2：1×(-1/3)=-1/3

信号值3: 1×1=1

…… …… ……

信号值13：0×(-1/3)=0

用户信号2第一位数据的解码信号：

(-2/3)+(-1/3)+1+2+(-1/3)+2+0+(-1/3)+0+(-1/3)+0+1+0=4

恢复出用户信号2的第一位数据：

4×1/4=1

对于用户信号3解码，其扩频码字为（1 0 0 0 1 1 0 1 00 0 0 0），因此，13路支路电信号经过乘法器计算得到的信号值依次为2、-1/3、-1/3、-2/3、1、2、0、1、0、-1/3、0、-1/3、0，将该13路信号值通过编码加法器相加得到结果为4，即为用户信号3第一位数据的解码信号，解码信号经过权重乘法器乘以权重1/4，即恢复出用户信号3的第一位数据1。计算过程如下：

信号值1：2×1=2

信号值2：1×(-1/3)=-1/3

信号值3：1 (-1/3)=-1/3

…… …… ……

信号值13：0×(-1/3)=0

用户信号3第一位数据的解码信号：

2+(-1/3)+(-1/3)+(-2/3)+1+2+0+1+0+(-1/3)+0+(-1/3)+0=4

恢复出用户信号3的第一位数据：

4×1/4=1

通过上述解码过程，可以正确的恢复出所有四个用户的第一位发送数据。同理，按上述所述的方法，依次发送四个用户信号的第2、3、……、7位数据，均能正确进行编解码，完成光码分复用发送和接收。此实施例中主要阐述编解码过程的原理，忽略光传输引入的损耗及接收机噪声等的影响。

Claims (9)

1.基于电域编解码的光码分复用发送方法，其特征是包括以下步骤：

（1）第1用户信号、第2用户信号、……、第n用户信号，通过可编程逻辑器件编码器进行电域编码，得到第1编码信号、第2编码信号、……、第L编码信号，即

（1.1）第1用户信号与第一扩频码字进行乘法运算得到第1用户扩频信号，第1用户扩频信号进行串并转换得到第1.1支路，第1.2支路，……，第1.L支路，共L路并行信号，

第2用户信号与第2扩频码字进行乘法运算得到第2用户扩频信号，第2用户扩频信号进行串并转换得到第2.1支路，第2.2支路，……，第2.L支路，共L路并行信号，

依次类推，

第n用户信号与第n扩频码字进行乘法运算得到第n用户扩频信号，第n用户扩频信号进行串并转换得到第n.1支路，第n.2支路，……，第n.L支路，共L路并行信号；

（1.2）第1.1支路，第2.1支路，……,与第n.1支路上的并行信号在电域进行加法运算，叠加在一起得到第1编码信号，

第1.2支路，第2.2支路，……,与第n.2支路上的并行信号在电域进行加法运算，叠加在一起得到第2编码信号，

依次类推，

第1. L支路，第2. L支路，……,与第n. L支路上的并行信号在电域进行加法运算，叠加在一起得到第L编码信号；

（2）光源经过第1光环形器进入中心波长为λ₁的第1光纤光栅，第1光纤光栅将中心波长为λ₁的光信号反射、将其他中心波长的光信号透射，中心波长为λ₁的光信号反射后经过第1光环形器进入第1光调制器，

通过第1光纤光栅透射的其他中心波长的光信号继续传播，经过第2光环形器进入中心波长为λ₂的第2光纤光栅，第2光纤光栅将中心波长为λ₂的光信号反射，将其他中心波长的光信号透射，中心波长为λ₂的光信号反射后经过第2光环形器进入第2光调制器，

依次类推，

通过第L光纤光栅透射的其他中心波长的光信号继续传播，经过第L光环形器进入中心波长为λ_L的第L光纤光栅，第L光纤光栅将中心波长为λ_L的光信号反射，将其他中心波长的光信号透射，中心波长为λ_L的光信号反射后经过第L光环形器进入第L光调制器；

（3）第1编码信号通过第1光调制器将信号加载在中心波长为λ₁的光信号上，得到第1编码光信号，

第2编码信号通过第2光调制器将信号加载在中心波长为λ₂的光信号上，得到第2编码光信号，

依次类推，

第L编码信号通过第L光调制器将信号加载在中心波长为λ_L的光信号上，得到第L编码光信号；

（4）第1编码光信号，第2编码光信号，……，与第L编码光信号耦合在一起后进入光纤进行传输；

上述n为自然数且表示系统传输的总用户数量， L为自然数且表示扩频码字的码字长度。

2.根据权利要求1所述基于电域编解码的光码分复用发送方法，其特征在于：所述扩频码字均为单极性地址码，且该扩频码字需同时满足以下3个条件，即①码长L=q²+q+1，②码重w=q+1，③相关系数λ为1，其中q为素数。

3.根据权利要求1所述基于电域编解码的光码分复用发送方法，其特征在于：所述光源为放大自发辐射宽带光源。

4.基于电域编解码的光码分复用接收方法，其特征是包括以下步骤：

（1）接收光信号通过波分复用器进行解复用，得到第1波长支路λ₁、第2波长支路λ₂、……、第L波长支路λ_L；

（2）将第1波长支路λ₁、第2波长支路λ₂、……、第L波长支路λ_L分别进入第1光电检测器、第2光电检测器、……、第L光电检测器进行光电转换，得到相应的第1支路电信号、第2支路电信号、……、第L支路电信号；

（3）各支路电信号进入可编程逻辑器件解码器进行解码运算，即：

（3.1）第1支路电信号通过第1解码乘法器，并根据目标用户在发送端所对应的扩频码字的第1切片的值进行乘法运算，即如果扩频码字的第1切片值为1、则第1支路电信号乘以1，如果扩频码字的第1切片值为0、则第1支路电信号乘以-λ/(w-λ)；

第2支路电信号通过第2解码乘法器，并根据目标用户在发送端所对应的扩频码字的第2切片的值进行乘法运算，即如果扩频码字的第2切片值为1、则第2支路电信号乘以1，如果扩频码字的第2切片值为0、则第2支路电信号乘以-λ/(w-λ)；

依次类推，

第L支路电信号通过第L解码乘法器，并根据目标用户在发送端所对应的扩频码字的第L切片的值进行乘法运算，即如果扩频码字的第L切片值为1、则第L支路电信号乘以1，如果扩频码字的第L切片值为0、则第L支路电信号乘以-λ/(w-λ)；

（3.2）上述各支路电信号进行了各自的乘法运算后，通过解码加法器进行加法运算，即将各路信号求和得到目标用户的解码电信号；

（4）解码电信号乘以权重，该权重为目标用户在发送端所对应的扩频码字码重w的倒数，最终恢复出目标用户的数据信号；

上述目标用户在发送端所对应的扩频码字的码长为L、自相关系数为λ、码重为w。

5.根据权利要求4所述基于电域编解码的光码分复用接收方法，其特征在于：所述扩频码字为单极性地址码，且该扩频码字需同时满足以下3个条件，即①码长L= q²+q+1，②码重w=q+1，③相关系数λ为1，其中q为素数。

6.基于电域编解码的光码分复用发送装置，其特征是：主要由具有n个输入端和L个输出端的可编程逻辑器件编码器，光源，L个光调制器，L个光环形器，L个光纤光栅，以及光耦合器组成；其中

可编程逻辑器件编码器的n个输入端上各接一路用户信号；

光源的输出端与第一光环形器的输入端相连，第一光环形器的透射输出端与第一光纤光栅的输入端相连接，第一光纤光栅的输出端与第二光环形器的输入端相连接；第二光环形器的透射输出端与第二光纤光栅的输入端相连接，第二光纤光栅的输出端与第三光环形器的输入端相连接；依次类推，第L光环形器的透射输出端与第L光纤光栅的输入端相连接；

L个光环形器的发射输出端各与一光调制器的其中一个输入端相连，这L个光调制器的另一个输入端分别连接在可编程逻辑器件编码器的L个不同的输出端上，L个光调制器的输出端共同连接至光耦合器的输入端。

7.根据权利要求6所述基于电域编解码的光码分复用发送装置，其特征是：所述可编程逻辑器件编码器主要有n个乘法器，n个串并转换器，以及L个加法器组成；其中

每个乘法器的2个输入端分别接一路用户信号和一路扩频码字；每个乘法器的输出端个与一个串并转换器的输入端相连；

每个串并转换器均具有L个输出端；每个串并转换器的第一路输出端均连接至第一加法器的输入端上，每个串并转换器的第二路输出端均连接至第二加法器的输入端上，依次类推，每个串并转换器的第L路输出端均连接至第L加法器的输入端上。

8.根据权利要求6或7所述基于电域编解码的光码分复用发送装置，其特征是：所述光源为放大自发辐射宽带光源。

9.基于电域编解码的光码分复用接收装置，其特征是：主要由波分复用器，L个光电检测器，L个解码乘法器，扩频码字运算器，解码加法器和权重乘法器组成；其中

波分复用器具有L个输出端，波分复用器每一个输出端各经过一个光电检测器与一个解码乘法器的其中输入端相连，这L个解码乘法器的另一个输入端均与扩频码字运算器的输出端连接，L个解码乘法器的输出端共同连接至解码加法器的输入端，解码加法器的输出端与权重乘法器的输入端相连。

Images