CN103199937B - 高灵敏度的光发射接收装置及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高灵敏度的光发射接收装置及实现方法，该方法包括以下步骤：信号源产生的电信号，经第一级级联编码器完成编码并由电光调制及重复编码单元调制为具有重复码特征的多路光信号，最后复用为光波信号发出，电光调制及重复编码单元的路数为N，编码负载为（N-1）/N；经光信道传来的光波信号解复用得到多路分波信号，再由多路光电探测器恢复为相应的电信号，最后由交织组合并经级联解码器解码得到相应的电信号。本发明，采用波分复用的方式，通过将发射端发出的宽带信号分割为数个窄带宽信号，使得每个通道的独立误码率均远小于整个宽带信号的误码率，从而可以充分利用高编码负载带来的编码增益，在光信噪比较低的环境下正常工作。

Description

高灵敏度的光发射接收装置及实现方法

技术领域

本发明涉及光发送和接收技术，具体涉及高灵敏度的光发射接收装置及实现方法。

背景技术

在一些特殊场合（沿海、岛屿、沙漠等）建设通信系统，由于某些特殊原因，站点之间必须建立端到端的直达通路，中间没有任何中继设备，于是光信号在传输过程中会极大衰减，因此，需要在接收端进行高增益的放大，从而能够使光电探测器检测出信号。然而，这样会引入大量的噪声，劣化了信号的信噪比，从而降低了通信系统性能。

在光空间通信领域，接收端信号也面临同样的问题。目前的主要作法是提高接收端的信噪比，如提高发射端功率、改进放大器的噪音指数、采用高级的调制格式等。但是，这种方式的实现成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决如何降低高灵敏度的光发射接收装置实现成本的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种高灵敏度的光发射接收装置，包括通过光信道连接的发射端和接收端，

所述发射端包括信号源、第一级级联编码器、电光调制及重复编码单元和光波复用器，由所述信号源产生的电信号，依次经所述第一级级联编码器和所述电光调制及重复编码单元调制为具有重复码特征的多路光信号，最后经光波复用器复用后形成光波信号发出，所述电光调制及重复编码单元的路数为N，所述具有重复码特征的电信号的编码负载为（N-1）/N，N大于等于2；

所述接收端包括光波解复用器、多路光电探测器、第二交织单元、第二级级联解码器和第一级级联解码器，经光信道传来的光波信号由所述光波解复用器解复用得到多路分波信号，再由多路光电探测器恢复为相应的电信号，最后由所述第二交织单元组合并依次经所述第二级联解码器和第一级级联解码器解码得到相应的电信号。

在上述装置中，所述电光调制及重复编码单元包括第二级级联编码器、第一交织单元和多路光调制单元，由所述信号源产生的电信号，经所述第一级级联编码器完成编码形成具有重复码特征的电信号，再由所述第一交织单元交织送给所述多路光调制单元调制为具有重复码特征的多路光信号，所述第二级级联编码器的编码负载率高于所述第一级级联编码器的编码负载率。

在上述装置中，所述第二级级联编码器选择重复码、RS码、BCH码或LDPC码进行编码。

在上述装置中，所述电光调制及重复编码单元为外部调制器和宽带光放大器的组合。

本发明还提供了一种高灵敏度的光发射接收方法，包括以下步骤：

由信号源产生的电信号，经第一级级联编码器完成编码形成具有重复码特征的电信号，然后由电光调制及重复编码单元调制为具有重复码特征的多路光信号，最后经光波复用器复用后形成光波信号发出，电光调制及重复编码单元的路数为N，具有重复码特征的电信号的编码负载为（N-1）/N，N大于等于2；

经光信道传来的光波信号由光波解复用器解复用得到多路分波信号，再由多路光电探测器恢复为相应的电信号，最后由交织组合并经级联解码器解码得到相应的电信号。

在上述方法中，所述电光调制及重复编码单元包括第二级级联编码器、第一交织单元和多路光调制单元，由所述信号源产生的电信号，经所述第一级级联编码器完成编码形成具有重复码特征的电信号，再由所述第一交织单元交织送给所述多路光调制单元调制为具有重复码特征的多路光信号，所述第二级级联编码器的编码负载率高于所述第一级级联编码器的码负载率。

在上述方法中，由外部调制器和宽带光放大器将具有重复码特征的电信号调制为具有重复码特征的多路光信号。

在上述方法中，所述第二级级联编码器选择重复码、RS码、BCH码或LDPC码进行编码。

本发明，采用波分复用的方式，通过将发射端发出的宽带信号分割为数个窄带宽信号，使得每个通道的独立误码率均远小于整个宽带信号的误码率，从而可以充分利用高编码负载带来的编码增益，能够容忍接收端光放大器有较高的增益和噪音指数，进而在光信噪比较低的环境下正常工作。

附图说明

图1是本发明提供的高灵敏度的光发射接收装置实施例1结构示意图；

图2是本发明提供的高灵敏度的光发射接收装置实施例2发射端结构示意图；

图3是应用本发明提供的方法编码负载为90%时的重复码误码率曲线；

图4是应用本发明提供的方法编码负载为97.5%时的重复码误码率曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出详细的说明。

实施例1：

如图1所示，本发明提供的高灵敏度的光发射接收装置包括通过光信道连接的发射端和接收端，发射端包括信号源101、第一级级联编码器102、电光调制及重复编码单元和光波复用器107，其中，级联编码器包括第一级级联编码器102和第二级级联编码器103。电光调制及重复编码单元包括第二级级联编码器103、第一交织单元104、多路光调制单元105和光放大器106。

信号源101产生的电信号（数据信号），经第一级级联编码器102和第二级级联编码器103完成编码形成具有重复码特征的电信号，其中，第二级级联编码器103的编码负载远远大于第一级级联编码器102的编码负载。第二级级联编码器103的码可以选择重复码、RS码、BCH码和LDPC码等，这些码的共同特点是可以根据实际情况选择编码负载，并且编码负载越大，纠错能力越强。编码后的电信号再由第一交织单元104进行交织处理后送给多路光调制单元105调制为具有重复码特征的多路光信号，调制后的各路光信号由光放大器106放大（各路光放大器工作在相应频率），最后经光波复用器107复用后形成光波信号发送到光信道上，光调整单元的路数为N，每一路的码率为B，则输出光波信号的码率为N×B，其中1×B为实际发送数据，（N-1）×B为码信息，编码负载为（N-1）/N，N大于等于2。

接收端包括光波解复用器108、多路光电探测器109、数字处理模块110、同步模块111、第二交织单元112、第二级级联解码器113和第一级级联解码器114。

光波信号经信道抵达接收端，首先由光波解复用器（AWG）108分波形成多路分波信号，然后每一路分波信号经光电探测器109恢复为相应的电信号，并由数字处理模块110进行相应的处理，各路数字信号经同步（通道间）模块111进行同步后，由第二交织单元112进行组合，最后依次经第二级级联解码器113和第一级级联解码器114进行解码。如果第二级级联编码器采用重复码，那么可以在一定程度上简化收发端的结构。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于，由外部调制器和宽带光放大器将具有重复码特征的电信号调制为具有重复码特征的多路光信号，外部调制器可以采用基于MZM的强度调制器或IQ调制器，采用外部调制器的方式通常效果更好，但是需要与独立光源配对使用。

如图2所示，多光源201经光波复用器108合波后，送往外部调制器202，信号源101首先由第一级级联编码器102进行编码，然后直接驱动外部调制器202调制为具有重复码特征的多路光信号，多路光信号经宽带光放大器203后送入信道。通过这种结构，只需采用一个外部调制器即可实现重复码编码，同时还能够减小实现成本。

图3和图4分别给出了编码负载为90%和97.5%时的重复码误码率曲线，图中下方的曲线为解码后的误码率，而上方的曲线为解码前误码率，可以看到，对于编码负载为90%的重复码，其编码增益在8dB左右，而对于编码负载为97.5%的重复码，其编码增益约为14dB。该数值是在第一级级联码解码门限为3x10^-3情况下的得到的，实际的编码增益取决于具体的第一级级联码解码门限。

本发明还提供了一种高灵敏度的光发射接收方法，包括以下步骤：

由信号源产生的电信号，经第一级级联编码器完成编码形成具有重复码特征的电信号，然后由电光调制及重复编码单元调制为具有重复码特征的多路光信号，最后经光波复用器复用后形成光波信号发出，电光调制及重复编码单元的路数为N，具有重复码特征的电信号的编码负载为（N-1）/N，N大于等于2；

经光信道传来的光波信号由光波解复用器解复用得到多路分波信号，再由多路光电探测器恢复为相应的电信号，最后由交织组合并经级联解码器解码得到相应的电信号。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.高灵敏度的光发射接收装置，包括通过光信道连接的发射端和接收端，其特征在于，

所述发射端包括信号源、第一级级联编码器、电光调制及重复编码单元和光波复用器，由所述信号源产生的电信号，依次经所述第一级级联编码器和所述电光调制及重复编码单元调制为具有重复码特征的多路光信号，最后经光波复用器复用后形成光波信号发出，所述电光调制及重复编码单元的路数为N，所述具有重复码特征的电信号的编码负载为(N-1)/N，N大于等于2；

所述接收端包括光波解复用器、多路光电探测器、第二交织单元、第二级级联解码器和第一级级联解码器，经光信道传来的光波信号由所述光波解复用器解复用得到多路分波信号，再由多路光电探测器恢复为相应的电信号，最后由所述第二交织单元组合并依次经所述第二级联解码器和第一级级联解码器解码得到相应的电信号。

2.如权利要求1所述的高灵敏度的光发射接收装置，其特征在于，

所述电光调制及重复编码单元包括第二级级联编码器、第一交织单元和多路光调制单元，由所述信号源产生的电信号，经所述第一级级联编码器完成编码形成具有重复码特征的电信号，再由所述第一交织单元交织送给所述多路光调制单元调制为具有重复码特征的多路光信号，所述第二级级联编码器的编码负载率高于所述第一级级联编码器的编码负载率。

3.如权利要求2所述的高灵敏度的光发射接收装置，其特征在于，

所述第二级级联编码器选择重复码、RS码、BCH码或LDPC码进行编码。

4.如权利要求1所述的高灵敏度的光发射接收装置，其特征在于，所述电光调制及重复编码单元为外部调制器和宽带光放大器的组合。

5.高灵敏度的光发射接收方法，其特征在于，包括以下步骤：

由信号源产生的电信号，经第一级级联编码器完成编码形成具有重复码特征的电信号，然后由电光调制及重复编码单元调制为具有重复码特征的多路光信号，最后经光波复用器复用后形成光波信号发出，电光调制及重复编码单元的路数为N，具有重复码特征的电信号的编码负载为(N-1)/N，N大于等于2；

经光信道传来的光波信号由光波解复用器解复用得到多路分波信号，再由多路光电探测器恢复为相应的电信号，最后由交织组合并经级联解码器解码得到相应的电信号。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电光调制及重复编码单元包括第二级级联编码器、第一交织单元和多路光调制单元，由所述信号源产生的电信号，经所述第一级级联编码器完成编码形成具有重复码特征的电信号，再由所述第一交织单元交织送给所述多路光调制单元调制为具有重复码特征的多路光信号，所述第二级级联编码器的编码负载率高于所述第一级级联编码器的码负载率。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，

由外部调制器和宽带光放大器将具有重复码特征的电信号调制为具有重复码特征的多路光信号。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二级级联编码器选择重复码、RS码、BCH码或LDPC码进行编码。