CN103402148A - 基于光码分复用实现三网融合的发送接收方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于光码分复用实现三网融合的发送接收方法及其装置，其中发送装置包括光源，速率统一器、1:3分光器，3个光调制器，3个乘法器，3个OCDMA编码器，以及光耦合器；其中接收装置包括光波分复用器，3个OCDMA解码器、3个光电检测器，3个阈值判决器和3个比特判决器；本发明采用速率统一器匹配速率和单极性地址码，不仅实现了利用定码长完成多速率传输的特点，相对于传统的变码长实现，具有构造简单，系统成本低，易于实现等优点，而且具有随机异步接入、多用户共享信道、物理层安全性高等优势；此外，本发明还可根据不同的业务需求，支持多速率协议透明传输，具有结构简单、功耗低等特点。

Description

基于光码分复用实现三网融合的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，具体一种基于光码分复用实现三网融合的发送接收方法及其装置。

背景技术

广播电视网、电信业务网及计算机互联网是信息产业发展的基础，三网融合则是这三种网络在业务层的融合，在网络技术改造升级的过程中，各种网络功能不断趋于一致，业务范围归于统一，能实现更好的资源共享和网间的互联通信。

近年来，随着国家逐步推出三网融合的促进政策，三网融合已经上升到国家战略层次，并且确立了一批试点城市，三网融合已成为一种主流趋势。然而，关于三网融合的接入网技术主的相关标准始终还没有统一，主要集中在CMTS+Cable、EPON+LAN、EPON+Eoc这三种方式。CMTS是基于同轴电缆的接入网技术，随着未来数据业务的爆发性增长，其带宽远远满足不了要求，随着“光进铜退”，该技术也逐渐淡入市场，被大容量带宽的光纤所替代。EPON是一种基于时分复用的接入网技术，无法充分挖掘光纤的巨大带宽，而基于光码分多址（OCDMA）的接入网，支持突发通信，完全异步通信，在时间和频率上同时复用，可以很好的满足未来对庞大数据业务的需求。

OCDMA技术是将码分多址（CDMA）技术与大容量的光纤通信技术结合的一种通信方式，OCDMA技术与其它复用技术相比，充分利用时间域和空间，极大的提高了频谱利用率。除此之外，还具有随机接入、信道共享、安全性高等优点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于光码分复用实现三网融合的发送接收方法及其装置，具有随机接入、安全性高、根据速率不同，满足多业务需求等特点。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明基于光码分复用实现三网融合的发送方法，包括如下步骤：

（1）速率分别为v₁、v₂、v₃的数字电视信号、互联网信号、电信网信号分别通过乘法器与速率统一器中固定速率为v_标准的数据比特发生器做与运算产生统一速率为v_标准的统一数字电视信号、统一互联网信号、统一电信网信号；即

速率统一器中的第一比特发生器循环发送x₁x₂……x_k1这k₁bit数据，并依次将每1bit的数字电视信号与每k₁bit数据在第一乘法器中进行与运算，得到统一数字电视信号，其中

速率统一器中的第二比特发生器循环发送y₁y₂……y_k2这k₂bit数据，并依次将每1bit的互联网信号与每k₂bit数据在第二乘法器中进行与运算，得到统一互联网信号，其中

速率统一器中的第三比特发生器循环发送z₁z₂……z_k3这k₃bit数据，并依次将每1bit的电信网信号与每k₃bit数据在第三乘法器中进行与运算，得到统一电信网信号，其中

（2）光源经过1:3分光器分成3路相同的分光源信号，即第一光源、第二光源、第三光源；

（3）3路分光源信号分别与统一数字电视信号、统一互联网信号、统一电信网信号通过光调制器进行光强调制得到数字电视光信号、互联网光信号、电信网光信号；即

统一数字电视信号经过第一光调制器将信号加载到第一光源上，得到数字电视光信号；

统一互联网信号经过第二光调制器将信号加载到第二光源上，得到互联网光信号；

统一电信网信号经过第三光调制器将信号加载到第三光源上，得到电信网光信号；

（4）数字电视光信号、互联网光信号、电信网光信号分别经过OCDMA光编码器进行光编码得到数字电视光编码信号、互联网光编码信号、电信网光编码信号，即

数字电视光信号进入第一OCDMA光编码器的第一光环行器根据第一地址码被第一OCDMA光编码器中w个波长依次为λ_1.1、λ_1.2、……、λ_1.w的光纤布拉格光栅FBG_1.1、FBG_1.2、……、FBG_1.w切割，切割完成后反射输出完成二维编码，得到数字电视光编码信号，其中FBG_1.1与FBG_1.2之间的距离为_Δl_1.1，时间上表现为Δt_1.1、FBG_1.2与FBG_1.3之间的距离为_Δl_1.2，时间上表现为Δt_1.2、……、FBG_1.w-1与FBG_1.w之间的距离为_Δl_1.w-1，时间上表现为Δt_1.w-1；

互联网光信号进入第二OCDMA光编码器的第二光环行器根据第二地址码被第二OCDMA光编码器中w个波长依次为λ_2.1、λ_2.2、……、λ_2.w的光纤布拉格光栅FBG_2.1、FBG_2.2、……、FBG_2.w切割，切割完成后反射输出完成二维编码，得到互联网光编码信号,其中FBG_2.1与FBG_2.2之间的距离为_Δl_2.1，时间上表现为Δt_2.1、FBG_2.2与FBG_2.3之间的距离为_Δl_2.2，时间上表现为Δt_2.2、……、FBG_2.w-1与FBG_2.w之间的距离为_Δl_2.w-1，时间上表现为Δt_2.w-1；

电信网光信号进第三OCDMA光编码器的入第三光环行器根据第三地址码被第三OCDMA光编码器中w个波长依次为λ_3.1、λ_3.2、……、λ_3.w的光纤布拉格光栅FBG_3.1、FBG_3.2、……、FBG_3.w切割，切割完成后反射输出完成二维编码，得到电信网光编码信号，其中FBG_3.1与FBG_3.2之间的距离为_Δl_3.1，时间上表现为Δt_3.1、FBG_3.2与FBG_3.3之间的距离为_Δl_3.2，时间上表现为Δt_3.2、……、FBG_3.w-1与FBG_3.w之间的距离为_Δl_3.w-1，时间上表现为Δt_3.w-1；

上述光纤布拉格光栅的个数w与三网地址码即第一地址码、第二地址码和第三地址码的码重w的值相同；

（5）数字电视光编码信号、互联网光编码信号与电信网光编码信号经光耦合器耦合后形成三网耦合光编码信号进入光纤进行传输。

上述发送方法中，步骤（1）中k₁、k₂、k₃个数据比特根据实际需要最好设为格雷码。

上述发送方法中，步骤（1）数字电视信号、互联网信号、电信网信号的速率v₁、v₂、v₃均小于速率统一器中固定速率为v_标准。

上述发送方法中，步骤（4）中第一地址码、第二地址码和第三地址码均为单极性二维地址码，具体形式为(N×L,w,λ_a,λ_c)，其中N为波长片总数，L为码长，表现为时间片，w为码重，λ_a为自相关限，λ_c为互相关限；且三网信号的地址码即第一地址码、第二地址码和第三地址码需同时满足以下3个条件，即①码字长度L相同,波长片总数N相同，②码重w相同，③自相关限λ_a和互相关限λ_c均小于等于1。

本发明基于光码分复用实现三网融合的接收方法，包括如下步骤：

（1）接收到的三网耦合光编码信号进过波分复用器分离，得到3路相同的光支路信号，即第一光支路信号、第二光支路信号、第三光支路信号；

（2）3路光支路信号分别进入OCDMA解码器进行解码得到数字电视光解码信号、互联网光解码信号、电信网光解码信号，即

第一光支路信号经第一OCDMA解码器的第四光环形器根据第一地址码的补码被第一OCDMA解码器中波长为别为λ_1.w、λ_1.w-1、……、λ_1.1的光纤布拉格光栅FBG_1.w、FBG_1.w-1、……、FBG_1.1切割，切割完成后反射输出完成二维解码，得到数字电视光解码信号,其中FBG_1.w与FBG_1.w-1之间的距离为_Δl_1.1，时间上表现为Δt_1.1、FBG_1.w-1与FBG_1.w-2之间的距离为_Δl_1.2，时间上表现为Δt_1.2、……、FBG_1.2与FBG_1.1之间的距离为_Δl_1.w-1，时间上表现为Δt_1.w-1；

第二光支路信号经第二OCDMA解码器的第五光环形器根据第二地址码的补码被第二OCDMA解码器中波长为别为λ_2.w、λ_2.w-1、……、λ_2.1的光纤布拉格光栅FBG_2.w、FBG_2.w-1、……、FBG_2.1切割，切割完成后反射输出完成二维解码，得到互联网光解码信号，其中FBG_2.w与FBG_2.w-1之间的距离为_Δl_2.1，时间上表现为Δt_2.1、FBG_2.w-1与FBG_2.w-2之间的距离为_Δl_2.2，时间上表现为Δt_2.2、……、FBG_2.2与FBG_2.1之间的距离为_Δl_2.w-1，时间上表现为Δt_2.w-1；

第三光支路信号经第三OCDMA解码器的第六光环形器根据第二地址码的补码被第三OCDMA解码器中波长分别为λ_3.w、λ_3.w-1、……、λ_3.1的光纤布拉格光栅FBG_3.w、FBG_3.w-1、……、FBG_3.1切割，切割完成后反射输出完成二维解码，得到电信网光解码信号，其中FBG_3.w与FBG_3.w-1之间的距离为_Δl_3.1，时间上表现为Δt_3.1、FBG_3.w-1与FBG_3.w-2之间的距离为_Δl_3.2，时间上表现为Δt_3.2、……、FBG_3.2与FBG_3.1之间的距离为_Δl_3.w-1，时间上表现为Δt_3.w-1；

上述光纤布拉格光栅的个数w与三网地址码即第一地址码、第二地址码和第三地址码的码重w的值相同；

（3）数字电视光解码信号、互联网光解码信号、电信网光解码信号分别经光电检测器光电转换后，再通过阈值判决器恢复出统一数字电视信号、统一互联网信号、统一电信网信号，即

数字电视光解码信号经第一光电检测器光电转换后，再通过第一阈值判决器恢复出统一数字电视信号；

互联网光解码信号经第二光电检测器光电转换后，再通过第二阈值判决器恢复出统一互联网信号；

电信网光解码信号经第三光电检测器光电转换后，再通过第三阈值判决器恢复出统一电信网信号；

（4）统一数字电视信号、统一互联网信号、统一电信网信号分别经比特判决器恢复出数字电视信号、互联网信号、电信网信号，即：

统一数字电视信号，根据第一比特判决器将k₁bit数据进行判决恢复，若数据为x₁x₂……x_k1，则恢复为1，否则恢复为0，其中x₁x₂……x_k1为发送端速率统一器中数据第一比特发生器的循环发送数据，

统一互联网信号，根据第二比特判决器将k₂bit数据进行判决恢复，若数据为y₁y₂……y_k2，则恢复为1，否则恢复为0，其中y₁y₂……y_k2为发送端速率统一器中数据第二比特发生器的循环发送数据，

统一电信网信号，根据第三比特判决器将k₃bit数据进行判决恢复，若数据为z₁z₂……z_k3，则恢复为1，否则恢复为0，其中z₁z₂……z_k3为发送端速率统一器中数据第三比特发生器的循环发送数据。

上述接收方法中，步骤（2）中第一地址码、第二地址码和第三地址码均为单极性二维地址码，具体形式为(N×L,w,λ_a,λ_c)，其中N为波长片总数，L为码长，表现为时间片，w为码重，λ_a为自相关限，λ_c为互相关限；且三网信号的地址码即第一地址码、第二地址码和第三地址码需同时满足以下3个条件，即①码字长度L相同,波长片总数N相同，②码重w相同，③自相关限λ_a和互相关限λ_c均小于等于1。

本发明基于光码分复用实现三网融合的发送装置，包括光源，速率统一器、1:3分光器，3个光调制器，3个乘法器，3个OCDMA编码器，以及光耦合器；其中速率统一器由3个数据比特发生器组成；3个乘法器的一输入端分别与数字电视信号、互联网信号和电信网信号相连接，3个乘法器的另一输入端分别与速率统一器中的3个数据比特发生器的输出端相连接；光源输出端与1:3分光器输入端相连接，1:3分光器输出端的3条支路分别连接3个光调制器的一输入端相连接，3个光调制器的另一输入端分别与3个乘法器的输出端相连接；3个光调制器的输出端分别与3个OCDMA编码器的输入端相连接，3个OCDMA编码器的输出端分别连接光耦合器的3个输入端；光耦合器的输出端输出三网耦合光编码信号；上述每个编码器主要有1个光环行器和w个级联的布拉格光纤光栅构成，每个光环行器的输入端与光调制器的输出端相连接，每个光环行器的透射输出端与w个级联的布拉格光纤光栅的输入端相连接，每个环形器的发射输出端共同连接至光耦合器的输入端；上述光纤布拉格光栅的个数w与三网地址码的码重w的值相同。

上述发送装置中，所述光源为放大自发辐射宽带光源，光调制器为光强度调制器。

本发明基于光码分复用实现三网融合的接收装置，包括光波分复用器，3个OCDMA解码器、3个光电检测器，3个阈值判决器和3个比特判决器；光波分复用器的输入端连接接收到的三网耦合光编码信号，光波分复用器的3个输出端分别连接3个OCDMA解码器的输入端；3个OCDMA解码器的输出端分别连接3个光电检测器的输入端，3个光电检测器的输出端分别连接3个阈值判决器的输入端，3个阈值判决器的输出端分别连接3个比特判决器的输入端，3个比特判决器的输出端分别输出数字电视信号、互联网信号和电信网信号；上述每个解码器由1个光环行器和w个级联的布拉格光纤光栅构成；每个光环行器的输入端与波分复用器的输出端相连接；每个光环行器的透射输出端与w个级联的布拉格光纤光栅的输入端相连接；每个环形器的发射输出端相应的连接至对应的光电检测器输入端；上述光纤布拉格光栅的个数w与三网地址码的码重w的值相同。

与现有的技术相比，本发明具有如下优势：

1、本发明采用速率统一器匹配速率，实现了利用定码长完成多速率传输的特点，相对于传统的变码长实现，具有构造简单，系统成本低，易于实现等优点；

2、本发明采用的是OCDMA系统中的单极性地址码，属光通信码分复用系统，具有随机异步接入、多用户共享信道、物理层安全性高等优势；

3、本发明根据不同的业务需求，支持多速率协议透明传输；

4、本发明采用的全光通信，采用大量的无源光器件，具有结构简单、功耗低等特点。

附图说明

图1为基于光码分复用实现三网融合的发送装置的结构示意图；

图2为图1中OCDMA编码器结构示意图；

图3为基于光码分复用实现三网融合的接收装置的结构示意图；

图4为图1中OCDMA解码器结构示意图；

图5为三网多速率实现示意图；

图6为系统编码实现示意图；

图7为光耦合信号图；

图8为三网信号解码结构示意图；

图9为数字电视信号解码实现示意图。

具体实施方式

一种基于光码分复用的三网融合的发送装置，如图1所示，主要由速率统一器，光源，1:3分光器，3个乘法器，3个光调制器，3个OCDMA编码器，以及光耦合器组成。其中速率统一器由3个具有一个输出端口的数据第一比特发生器、数据第二比特发生器和数据第三比特发生器组成。光源输出端与1:3分光器输入端相连接，1:3分光器输出端的第一支路与第一光调制器的一输入端相连接，1:3分光器输出端的第二支路与第二光调制器的一输入端相连接，1:3分光器输出端的第三支路与第三光调制器的一输入端相连接；第一光调制器、第二光调制器和第三光调制器的另一输入端分别与第一乘法器、第二乘法器和第三乘法器的输出端相连接，第一光调制器、第二光调制器和第三光调制器的输出端分别与OCDMA编码器1、OCDMA编码器2、OCDMA编码器3的输入端相连接；第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器的一输入端分别与目标信号，即数字电视信号、互联网信号和电信网信号相连接，另一输入端分别与速率统一器中的数据第一比特发生器、数据第二比特发生器和数据第三比特发生器的输出端相连接；OCDMA编码器1、OCDMA编码器2、OCDMA编码器3的输出端共同连接至光耦合器的输入端。

在本发明中，所述光源为放大自发辐射宽带光源，光调制器为光强度调制器。所述OCDMA编码器1、OCDMA编码器2、OCDMA编码器3各由1个光环行器和w个级联的布拉格光纤光栅构成；其中光纤布拉格光栅的个数w与三网地址码的码重w的值相同。每个光环行器的输入端与光调制器的输出端相连接；每个光环行器的透射输出端与w个级联的布拉格光纤光栅的输入端相连接；每个环形器的发射输出端共同连接至光耦合器的输入端。参见图2。

与上述发送装置所对应的一种基于光码分复用的三网融合的接收装置，如图3所示，主要由具有光波分复用器，3个OCDMA解码器，3个光电检测器，3个阈值判决器、以及3个比特判决器组成。光波分复用器具有一个输入端端和3个输出端，输入端接收三网耦合光编码信号，输出端第一支路与第一OCDMA解码器的输入端相连接，输出端第二支路与第二OCDMA解码器的输入端相连接，输出端第三支路与第三OCDMA解码器的输入端相连接；第一OCDMA解码器的输出端与第一光电检测器的输入端相连接，第二OCDMA解码器的输出端与第二光电检测器的输入端相连接，第三OCDMA解码器的输出端与第三光电检测器的输入端相连接；第一光电检测器的输出端与第一阈值判决器的输入端相连接，第二光电检测器的输出端与第二阈值判决器的输入端相连接，第三光电检测器的输出端与第三阈值判决器的输入端相连接；第一阈值判决器的输出端与第一比特判决器的输入端相连接，第二阈值判决器的输出端与第二比特判决器的输入端相连接，第三阈值判决器的输出端与第三比特判决器的输入端相连接。

所述第一OCDMA解码器、第二OCDMA解码器、OCDMA解码器各由1个光环行器和w个级联的布拉格光纤光栅构成；其中光纤布拉格光栅的个数w与三网地址码的码重w的值相同。每个光环行器的输入端与波分复用器的输出端相连接；每个光环行器的透射输出端与w个级联的布拉格光纤光栅的输入端相连接；每个环形器的发射输出端相应的连接至对应的光电检测器输入端。参见图4。

上述发送和接收装置所实现的基于光码分复用实现三网融合的发送和接收方法，包括如下步骤：

发送方法，包括如下步骤：

（1）速率分别为v₁、v₂、v₃的数字电视信号、互联网信号、电信网信号分别通过乘法器与速率统一器中固定速率为v_标准的数据比特发生器做与运算产生统一速率为v_标准的统一数字电视信号、统一互联网信号、统一电信网信号；即

速率统一器中的第一比特发生器循环发送x₁x₂……x_k1这k₁bit数据，并依次将每1bit的数字电视信号与每k₁bit数据在第一乘法器中进行与运算，得到统一数字电视信号，其中

速率统一器中的第二比特发生器循环发送y₁y₂……y_k2这k₂bit数据，并依次将每1bit的互联网信号与每k₂bit数据在第二乘法器中进行与运算，得到统一互联网信号，其中

速率统一器中的第三比特发生器循环发送z₁z₂……z_k3这k₃bit数据，并依次将每1bit的电信网信号与每k₃bit数据在第三乘法器中进行与运算，得到统一电信网信号，其中

上述k₁、k₂、k₃个数据比特可根据实际需要来最好设为格雷码。此外，速率统一器中固定速率为v_标准大于数字电视信号、互联网信号、电信网信号速率v₁、v₂、v₃中的任何一个。

（2）光源经过1:3分光器分成3路相同的分光源信号，即第一光源、第二光源、第三光源；

（3）3路分光源信号分别与统一数字电视信号、统一互联网信号、统一电信网信号通过光调制器进行光强调制得到数字电视光信号、互联网光信号、电信网光信号；即

统一数字电视信号经过第一光调制器将信号加载到第一光源上，得到数字电视光信号；

统一互联网信号经过第二光调制器将信号加载到第二光源上，得到互联网光信号；

统一电信网信号经过第三光调制器将信号加载到第三光源上，得到电信网光信号；

（4）数字电视光信号、互联网光信号、电信网光信号分别经过OCDMA光编码器进行光编码得到数字电视光编码信号、互联网光编码信号、电信网光编码信号，即

数字电视光信号进入第一OCDMA光编码器的第一光环行器根据第一地址码被第一OCDMA光编码器中w个波长依次为λ_1.1、λ_1.2、……、λ_1.w的光纤布拉格光栅FBG_1.1、FBG_1.2、……、FBG_1.w切割，切割完成后反射输出完成二维编码，得到数字电视光编码信号，其中FBG_1.1与FBG_1.2之间的距离为_Δl_1.1，时间上表现为Δt_1.1、FBG_1.2与FBG_1.3之间的距离为_Δl_1.2，时间上表现为Δt_1.2、……、FBG_1.w-1与FBG_1.w之间的距离为_Δl_1.w-1，时间上表现为Δt_1.w-1；

互联网光信号进入第二OCDMA光编码器的第二光环行器根据第二地址码被第二OCDMA光编码器中w个波长依次为λ_2.1、λ_2.2、……、λ_2.w的光纤布拉格光栅FBG_2.1、FBG_2.2、……、FBG_2.w切割，切割完成后反射输出完成二维编码，得到互联网光编码信号,其中FBG_2.1与FBG_2.2之间的距离为_Δl_2.1，时间上表现为Δt_2.1、FBG_2.2与FBG_2.3之间的距离为_Δl_2.2，时间上表现为Δt_2.2、……、FBG_2.w-1与FBG_2.w之间的距离为_Δl_2.w-1，时间上表现为Δt_2.w-1；

电信网光信号进第三OCDMA光编码器的入第三光环行器根据第三地址码被第三OCDMA光编码器中w个波长依次为λ_3.1、λ_3.2、……、λ_3.w的光纤布拉格光栅FBG_3.1、FBG_3.2、……、FBG_3.w切割，切割完成后反射输出完成二维编码，得到电信网光编码信号，其中FBG_3.1与FBG_3.2之间的距离为_Δl_3.1，时间上表现为Δt_3.1、FBG_3.2与FBG_3.3之间的距离为_Δl_3.2，时间上表现为Δt_3.2、……、FBG_3.w-1与FBG_3.w之间的距离为_Δl_3.w-1，时间上表现为Δt_3.w-1；

上述第一地址码、第二地址码和第三地址码均为单极性二维地址码，具体形式为(N×L,w,λ_a,λ_c)，其中N为波长片总数，L为码长，表现为时间片，w为码重，λ_a为自相关限，λ_c为互相关限；且三网信号的地址码即第一地址码、第二地址码和第三地址码需同时满足以下3个条件，即①码字长度L相同,波长片总数N相同，②码重w相同，③自相关限λ_a和互相关限λ_c均小于等于1。上述光纤布拉格光栅的个数w与三网地址码即第一地址码、第二地址码和第三地址码的码重w的值相同。

（5）数字电视光编码信号、互联网光编码信号与电信网光编码信号经光耦合器耦合后形成三网耦合光编码信号进入光纤进行传输。

接收方法，包括如下步骤：

（1）接收到的三网耦合光编码信号进过波分复用器分离，得到3路相同的光支路信号，即第一光支路信号、第二光支路信号、第三光支路信号；

（2）3路光支路信号分别进入OCDMA解码器进行解码得到数字电视光解码信号、互联网光解码信号、电信网光解码信号，即

第一光支路信号经第一OCDMA解码器的第四光环形器根据第一地址码的补码被第一OCDMA解码器中波长为别为λ_1.w、λ_1.w-1、……、λ_1.1的光纤布拉格光栅FBG_1.w、FBG_1.w-1、……、FBG_1.1切割，切割完成后反射输出完成二维解码，得到数字电视光解码信号,其中FBG_1.w与FBG_1.w-1之间的距离为_Δl_1.1，时间上表现为Δt_1.1、FBG_1.w-1与FBG_1.w-2之间的距离为_Δl_1.2，时间上表现为Δt_1.2、……、FBG_1.2与FBG_1.1之间的距离为_Δl_1.w-1，时间上表现为Δt_1.w-1；

第二光支路信号经第二OCDMA解码器的第五光环形器根据第二地址码的补码被第二OCDMA解码器中波长为别为λ_2.w、λ_2.w-1、……、λ_2.1的光纤布拉格光栅FBG_2.w、FBG_2.w-1、……、FBG_2.1切割，切割完成后反射输出完成二维解码，得到互联网光解码信号，其中FBG_2.w与FBG_2.w-1之间的距离为_Δl_2.1，时间上表现为Δt_2.1、FBG_2.w-1与FBG_2.w-2之间的距离为_Δl_2.2，时间上表现为Δt_2.2、……、FBG_2.2与FBG_2.1之间的距离为_Δl_2.w-1，时间上表现为Δt_2.w-1；

第三光支路信号经第三OCDMA解码器的第六光环形器根据第二地址码的补码被第三OCDMA解码器中波长分别为λ_3.w、λ_3.w-1、……、λ_3.1的光纤布拉格光栅FBG_3.w、FBG_3.w-1、……、FBG_3.1切割，切割完成后反射输出完成二维解码，得到电信网光解码信号，其中FBG_3.w与FBG_3.w-1之间的距离为_Δl_3.1，时间上表现为Δt_3.1、FBG_3.w-1与FBG_3.w-2之间的距离为_Δl_3.2，时间上表现为Δt_3.2、……、FBG_3.2与FBG_3.1之间的距离为_Δl_3.w-1，时间上表现为Δt_3.w-1；

上述第一地址码、第二地址码和第三地址码均为单极性二维地址码，具体形式为(N×L,w,λ_a,λ_c)，其中N为波长片总数，L为码长，表现为时间片，w为码重，λ_a为自相关限，λ_c为互相关限；且三网信号的地址码即第一地址码、第二地址码和第三地址码需同时满足以下3个条件，即①码字长度L相同,波长片总数N相同，②码重w相同，③自相关限λ_a和互相关限λ_c均小于等于1。上述光纤布拉格光栅的个数w与三网地址码即第一地址码、第二地址码和第三地址码的码重w的值相同。

（3）数字电视光解码信号、互联网光解码信号、电信网光解码信号分别经光电检测器光电转换后，再通过阈值判决器恢复出统一数字电视信号、统一互联网信号、统一电信网信号，即

数字电视光解码信号经第一光电检测器光电转换后，再通过第一阈值判决器恢复出统一数字电视信号；

互联网光解码信号经第二光电检测器光电转换后，再通过第二阈值判决器恢复出统一互联网信号；

电信网光解码信号经第三光电检测器光电转换后，再通过第三阈值判决器恢复出统一电信网信号；

（4）统一数字电视信号、统一互联网信号、统一电信网信号分别经比特判决器恢复出数字电视信号、互联网信号、电信网信号，即：

统一数字电视信号，根据第一比特判决器将k₁bit数据进行判决恢复，若数据为x₁x₂……x_k1，则恢复为1，否则恢复为0，其中x₁x₂……x_k1为发送端速率统一器中数据第一比特发生器的循环发送数据，

统一互联网信号，根据第二比特判决器将k₂bit数据进行判决恢复，若数据为y₁y₂……y_k2，则恢复为1，否则恢复为0，其中y₁y₂……y_k2为发送端速率统一器中数据第二比特发生器的循环发送数据，

统一电信网信号，根据第三比特判决器将k₃bit数据进行判决恢复，若数据为z₁z₂……z_k3，则恢复为1，否则恢复为0，其中z₁z₂……z_k3为发送端速率统一器中数据第三比特发生器的循环发送数据。

下面通过一个具体的实例对本发明进行进一步说明：

本实施例中，选用二维地址码实现数字电视信号、互联网信号、电信网信号的系统传输，二维地址码具体结构为(N×L,w,1)，其中N为波长片，L为码字码长，反映为时间片，w为码重，1为相关限制。该实例采用的二维地址码序列为(31×31,3,1,1)，即波长片N为31，时间片L为31，码重w为3，相关限制为1，ASE光源的波长范围为1530nm-1560nm，根据波长片N，ASE光源波长被切为31等份，即N=31，满足：

λ_i=λ₀+i·Δλ(0≤i≤30),λ₀=1530nm,Δλ=1nm，即，

λ₀=1530nm,λ₁=1531nm,λ₂=1532nm,λ₃=1533nm

λ₄=1534nm,λ₅=1535nm,λ₆=1536nm,λ₇=1537nm

……………………

λ₂₃=1553nm,λ₂₄=1554nm,λ₂₅=1555nm,λ₂₆=1556nm

λ₂₇=1557nm,λ₂₈=1558nm,λ₂₉=1559nm,λ₃₀=1560nm

数字电视信号地址码为{(10,0),(11,1),(12,3)}，根据地址码得到波长片分别为λ₁₀、λ₁₁、λ₁₂，时间片的位置为0、1、3，即数字电视信号的地址码参数设计为{（1540,0），（1541,1），（1542,3）}，波长片1540与1541之间的时间间隔为1，波长片1541与1542之间的时间间隔为2，按比例分别取为0.5ns、1ns；互联网信号的地址为{(14,0),(15,1),(16,3)}，根据地址码得到波长片分别为λ₁₄、λ₁₅、λ₁₆，时间片的位置为0、1、3，即互联网信号的地址码参数设计为{（1544,0），（1545,1），（1546,3）}，波长片1544与1545之间的时间间隔为1，波长片1545与1546之间的时间间隔为2，按比例分别取为0.5ns、1ns；电信网信号地址码为{(18,0),(19,1),(20,3)}，根据地址码得到波长片分别为λ₁₈、λ₁₉、λ₂₀，时间片的位置为0、1、3，即电信网信号的地址码参数设计为{（1548,0），（1549,1），（1550,3）}，波长片1548与1549之间的时间间隔为1，波长片1549与1550之间的时间间隔为2，按比例分别取为0.5ns、1ns。

如图5所示，实例三网多速率实现示意图。数字电视信号、互联网信号、电信网信号分别以250Mbit/s，125Mbit/s，100Mbit/s的速率传送数据，经速率统一器达到统一速率，即速率统一器的基本脉冲速率500Mbit/s。数字电视信号携带的数据为101，互联网信号携带的数据为110，电信网信号携带的数据为011。数字电视信号经速率统一器，满足

用速率统一器中数据第一比特发生器的2bit数据携带1bit数字电视信号，得到统一数字电视信号，因此用两个比特数据10表示1比特数据，即统一数字电视信号为100010；互联网信号经速率统一器，满足

用速率统一器中数据第二比特发生器的4bit数据携带1bit互联网信号，得到统一互联网信号，因此用4个比特数据1001表示1比特数据，即统一互联网信号为100110010000；电信网信号经速率统一器，满足

用速率统一器中数据第三比特发生器的5bit数据携带1bit电信网信号，得到统一电信网信号，因此用5个比特数据11010表示1比特数据，即000001101011010。统一数字电视信号经ASE光源调制，得到数字电视光信号，携带的光比特脉冲为100010，统一互联网信号经ASE光源调制，得到互联网光信号，携带的光比特脉冲为100110010000，电信网网信号1经ASE光源调制，得到电信网光信号，携带的光比特脉冲为000001101011010。

如图6所示，为实例系统编码实现示意图。携带光比特脉冲的数字电视光信号、互联网光信号、电信网光信号进入OCDMA编码器依次与OCDMA编码器1、OCDMA编码器2、OCDMA编码器3相连。对于数字电视光信号，进入OCDMA编码器1，根据数字电视信号的地址码参数设计{（1540,0），（1541,1），（1542,3）}，OCDMA编码器1在频域上通过3个波长依次为1540nm、1541nm、1542nm的FBG将光比特脉冲“1”切成3个脉冲，在时域上，脉冲1540与1541之间间隔0.5ns，1541与1542之间间隔1ns，即数字电视光信号携带的光比特脉冲100010经编码后得到的序列为111000000000111000；对于互联网光信号，进入OCDMA编码器2，根据互联网信号的地址码参数设计{（1544,0），（1545,1），（1546,3）}，OCDMA编码器2在频域上通过3个波长依次为1544nm、1545nm、1546nm的FBG将光比特脉冲“1”切成3个脉冲，在时域上，脉冲1544与1545之间间隔0.5ns，1545与1546之间间隔1ns，即互联网光信号携带的光比特脉冲为100110010000经编码后得到的序列为111000000111111000000111000000000000；对于电信网光信号，进入OCDMA编码器3，根据电信网信号的地址码参数设计{（1548,0），（1549,1），（1550,3）}，OCDMA编码器3在频域上通过3个波长依次为1548nm、1549nm、1550nm的FBG将光比特脉冲“1”切成3个脉冲，在时域上，脉冲1548与1549之间间隔0.5ns，1549与1550之间间隔1ns，即电信网光信号携带的光比特脉冲000001101011010经编码后得到的序列为000000000000000111111000111000111111000111000。数字电视光信号、互联网光信号、电信网光信号进入3:1光耦合器进行耦合相加得到光耦合信号进入光纤一并进行传输。如图7所示，光耦合信号所携带的光比特脉冲为222000000111222111111111111000111111000111000。

在接收端，如图8所示，为三网信号解码结构示意图，接收到的光耦合信号通过光波分复用器解复用得到三路与光耦合信号完全相同的支路光信号1、支路光信号2、支路光信号3，分别进入第一OCDMA解码器、第二OCDMA解码器、第三OCDMA解码器，相应的输出数字电视光解码信号、互联网光解码信号、电信网光解码信号，分别进入第一光电检测器、第二光电检测器、第三光电检测器，所输出的信号依次与相应的第一阈值判决器、第二阈值判决器、第三阈值判决器相连，恢复出统一数字电视信号、统一互联网信号、统一电信网信号，再依次经第一比特判决器、第二比特判决器、第三比特判决器恢复出数字电视信号、互联网信号、电信网信号。

如图9所示，为实例数字电视信号解码实现示意图，数字电视信号的地址码为{（1540,0），（1541,1），（1542,3）}，其对应的补码为{（1542,0），（1541,1），（1542,3）}，第一光支路信号通过第一OCDMA解码器进行解码分两步：第一，在频域上经波长为依次1542nm、1541nm、1540nm的三个FBG反射，分离出携带数字电视信号的光脉冲111000000000111000；第二，在时域上，波长为1542nm的光脉冲延时为0ns，波长为1541nm的光脉冲延时为0.5ns，波长为1540nm的光脉冲延时为1.5ns，即1542与1541之间的时间间隔为0.5ns，1541与1540之间的时间间隔为1ns，与OCDMA编码器1刚好形成互补。

对于数字电视信号的第1比特，表现为111，即第一个1为1540nm，第二个1为1541nm，第三个1为1542nm，具体解码过程如下,

进入第一OCDMA解码器之前:

波长为1540nm的光脉冲首先到达第一OCDMA解码器，

波长为1541nm的光脉冲相对于1540nm光脉冲延迟0.5ns到达第一OCDMA解码器，

波长为1542nm的光脉冲相对于1540nm光脉冲延迟1.5ns到达第一OCDMA解码器。

进入第一OCDMA解码器之后：

波长为1540nm的光脉冲相对于进入OCDMA编解码器1中FBG的起始时间经1.5ns延迟后反射出来，

波长为1541nm的光脉冲相对于进入OCDMA编解码器1中FBG的起始时间经1ns延迟后反射出来，

波长为1542nm的光脉冲相对于进入OCDMA编解码器1中FBG的起始时间经0ns延迟后反射出来；

从第一OCDMA解码器反射出来：

波长为1540nm的光脉冲，总延时为0+1.5=1.5ns，

波长为1541nm的光脉冲，总延时为0.5+1=1.5ns，

波长为1542nm的光脉冲，总延时为1.5+0=1.5ns；

从以上分析可以得出，在延时1.5ns处，为1540nm、1541nm、1542nm叠加形成的脉冲，强度为1+1+1=3，即111经第一OCDMA解码器解码得到3，经第一光电检测器,转换为电脉冲3，通过第一阈值判决器，设定阈值为2，恢复出脉冲1，000将被恢复为0，因此第1比特恢复为1。同理第2比特，恢复为0，第3比特恢复为0，第4比特恢复为0，第5比特恢复为1，第6比特恢复为0，最后得出100010。通过第一比特判决器，根据速率统一器中数据第一比特发生器的设定，将10判定为1,100010最后被恢复为101，即目标数字电视信号。以此类推，可恢复出目标互联网信号110，电信网信号011。

Claims (9)

1.基于光码分复用实现三网融合的发送方法，其特征是包括如下步骤：

（1）速率分别为v₁、v₂、v₃的数字电视信号、互联网信号、电信网信号分别通过乘法器与速率统一器中固定速率为v_标准的数据比特发生器做与运算产生统一速率为v_标准的统一数字电视信号、统一互联网信号、统一电信网信号；即

速率统一器中的第一比特发生器循环发送x₁x₂……x_k1这k₁bit数据，并依次将每1bit的数字电视信号与每k₁bit数据在第一乘法器中进行与运算，得到统一数字电视信号，其中

速率统一器中的第二比特发生器循环发送y₁y₂……y_k2这k₂bit数据，并依次将每1bit的互联网信号与每k₂bit数据在第二乘法器中进行与运算，得到统一互联网信号，其中

速率统一器中的第三比特发生器循环发送z₁z₂……z_k3这k₃bit数据，并依次将每1bit的电信网信号与每k₃bit数据在第三乘法器中进行与运算，得到统一电信网信号，其中

（2）光源经过1:3分光器分成3路相同的分光源信号，即第一光源、第二光源、第三光源；

（3）3路分光源信号分别与统一数字电视信号、统一互联网信号、统一电信网信号通过光调制器进行光强调制得到数字电视光信号、互联网光信号、电信网光信号；即

统一数字电视信号经过第一光调制器将信号加载到第一光源上，得到数字电视光信号；

统一互联网信号经过第二光调制器将信号加载到第二光源上，得到互联网光信号；

统一电信网信号经过第三光调制器将信号加载到第三光源上，得到电信网光信号；

（4）数字电视光信号、互联网光信号、电信网光信号分别经过OCDMA光编码器进行光编码得到数字电视光编码信号、互联网光编码信号、电信网光编码信号，即

数字电视光信号进入第一OCDMA光编码器的第一光环行器根据第一地址码被第一OCDMA光编码器中w个波长依次为λ_1.1、λ_1.2、……、λ_1.w的光纤布拉格光栅FBG_1.1、FBG_1.2、……、FBG_1.w切割，切割完成后反射输出完成二维编码，得到数字电视光编码信号，其中FBG_1.1与FBG_1.2之间的距离为_Δl_1.1，时间上表现为Δt_1.1、FBG_1.2与FBG_1.3之间的距离为_Δl_1.2，时间上表现为Δt_1.2、……、FBG_1.w-1与FBG_1.w之间的距离为_Δl_1.w-1，时间上表现为Δt_1.w-1；

互联网光信号进入第二OCDMA光编码器的第二光环行器根据第二地址码被第二OCDMA光编码器中w个波长依次为λ_2.1、λ_2.2、……、λ_2.w的光纤布拉格光栅FBG_2.1、FBG_2.2、……、FBG_2.w切割，切割完成后反射输出完成二维编码，得到互联网光编码信号,其中FBG_2.1与FBG_2.2之间的距离为_Δl_2.1，时间上表现为Δt_2.1、FBG_2.2与FBG_2.3之间的距离为_Δl_2.2，时间上表现为Δt_2.2、……、FBG_2.w-1与FBG_2.w之间的距离为_Δl_2.w-1，时间上表现为Δt_2.w-1；

电信网光信号进第三OCDMA光编码器的入第三光环行器根据第三地址码被第三OCDMA光编码器中w个波长依次为λ_3.1、λ_3.2、……、λ_3.w的光纤布拉格光栅FBG_3.1、FBG_3.2、……、FBG_3.w切割，切割完成后反射输出完成二维编码，得到电信网光编码信号，其中FBG_3.1与FBG_3.2之间的距离为_Δl_3.1，时间上表现为Δt_3.1、FBG_3.2与FBG_3.3之间的距离为_Δl_3.2，时间上表现为Δt_3.2、……、FBG_3.w-1与FBG_3.w之间的距离为_Δl_3.w-1，时间上表现为Δt_3.w-1；

上述光纤布拉格光栅的个数w与三网地址码即第一地址码、第二地址码和第三地址码的码重w的值相同；

（5）数字电视光编码信号、互联网光编码信号与电信网光编码信号经光耦合器耦合后形成三网耦合光编码信号进入光纤进行传输。

2.根据权利要求1所述基于光码分复用实现三网融合的发送方法，其特征是：所述步骤（1）中k₁、k₂、k₃个数据比特为格雷码。

3.根据权利要求1所述基于光码分复用实现三网融合的发送方法，其特征是：所述步骤（1）数字电视信号、互联网信号、电信网信号的速率v₁、v₂、v₃均小于速率统一器中固定速率为v_标准。

4.根据权利要求1所述基于光码分复用实现三网融合的发送方法，其特征是：所述步骤（4）中第一地址码、第二地址码和第三地址码均为单极性二维地址码，具体形式为(N×L,w,λ_a,λ_c)，其中N为波长片总数，L为码长，表现为时间片，w为码重，λ_a为自相关限，λ_c为互相关限；且三网信号的地址码即第一地址码、第二地址码和第三地址码需同时满足以下3个条件，即①码字长度L相同,波长片总数N相同，②码重w相同，③自相关限λ_a和互相关限λ_c均小于等于1。

5.基于光码分复用实现三网融合的接收方法，其特征是包括如下步骤：

（1）接收到的三网耦合光编码信号进过波分复用器分离，得到3路相同的光支路信号，即第一光支路信号、第二光支路信号、第三光支路信号；

（2）3路光支路信号分别进入OCDMA解码器进行解码得到数字电视光解码信号、互联网光解码信号、电信网光解码信号，即

第一光支路信号经第一OCDMA解码器的第四光环形器根据第一地址码的补码被第一OCDMA解码器中波长为别为λ_1.w、λ_1.w-1、……、λ_1.1的光纤布拉格光栅FBG_1.w、FBG_1.w-1、……、FBG_1.1切割，切割完成后反射输出完成二维解码，得到数字电视光解码信号,其中FBG_1.w与FBG_1.w-1之间的距离为_Δl_1.1，时间上表现为Δt_1.1、FBG_1.w-1与FBG_1.w-2之间的距离为_Δl_1.2，时间上表现为Δt_1.2、……、FBG_1.2与FBG_1.1之间的距离为_Δl_1.w-1，时间上表现为Δt_1.w-1；

第二光支路信号经第二OCDMA解码器的第五光环形器根据第二地址码的补码被第二OCDMA解码器中波长为别为λ_2.w、λ_2.w-1、……、λ_2.1的光纤布拉格光栅FBG_2.w、FBG_2.w-1、……、FBG_2.1切割，切割完成后反射输出完成二维解码，得到互联网光解码信号，其中FBG_2.w与FBG_2.w-1之间的距离为_Δl_2.1，时间上表现为Δt_2.1、FBG_2.w-1与FBG_2.w-2之间的距离为_Δl_2.2，时间上表现为Δt_2.2、……、FBG_2.2与FBG_2.1之间的距离为_Δl_2.w-1，时间上表现为Δt_2.w-1；

第三光支路信号经第三OCDMA解码器的第六光环形器根据第二地址码的补码被第三OCDMA解码器中波长分别为λ_3.w、λ_3.w-1、……、λ_3.1的光纤布拉格光栅FBG_3.w、FBG_3.w-1、……、FBG_3.1切割，切割完成后反射输出完成二维解码，得到电信网光解码信号，其中FBG_3.w与FBG_3.w-1之间的距离为_Δl_3.1，时间上表现为Δt_3.1、FBG_3.w-1与FBG_3.w-2之间的距离为_Δl_3.2，时间上表现为Δt_3.2、……、FBG_3.2与FBG_3.1之间的距离为_Δl_3.w-1，时间上表现为Δt_3.w-1；

上述光纤布拉格光栅的个数w与三网地址码即第一地址码、第二地址码和第三地址码的码重w的值相同；

（3）数字电视光解码信号、互联网光解码信号、电信网光解码信号分别经光电检测器光电转换后，再通过阈值判决器恢复出统一数字电视信号、统一互联网信号、统一电信网信号，即

数字电视光解码信号经第一光电检测器光电转换后，再通过第一阈值判决器恢复出统一数字电视信号；

互联网光解码信号经第二光电检测器光电转换后，再通过第二阈值判决器恢复出统一互联网信号；

电信网光解码信号经第三光电检测器光电转换后，再通过第三阈值判决器恢复出统一电信网信号；

（4）统一数字电视信号、统一互联网信号、统一电信网信号分别经比特判决器恢复出数字电视信号、互联网信号、电信网信号，即：

统一数字电视信号，根据第一比特判决器将k₁bit数据进行判决恢复，若数据为x₁x₂……x_k1，则恢复为1，否则恢复为0，其中x₁x₂……x_k1为发送端速率统一器中数据第一比特发生器的循环发送数据，

统一互联网信号，根据第二比特判决器将k₂bit数据进行判决恢复，若数据为y₁y₂……y_k2，则恢复为1，否则恢复为0，其中y₁y₂……y_k2为发送端速率统一器中数据第二比特发生器的循环发送数据，

统一电信网信号，根据第三比特判决器将k₃bit数据进行判决恢复，若数据为z₁z₂……z_k3，则恢复为1，否则恢复为0，其中z₁z₂……z_k3为发送端速率统一器中数据第三比特发生器的循环发送数据。

6.根据权利要求5所述基于光码分复用实现三网融合的接收方法，其特征是：所述步骤（2）中第一地址码、第二地址码和第三地址码均为单极性二维地址码，具体形式为(N×L,w,λ_a,λ_c)，其中N为波长片总数，L为码长，表现为时间片，w为码重，λ_a为自相关限，λ_c为互相关限；且三网信号的地址码即第一地址码、第二地址码和第三地址码需同时满足以下3个条件，即①码字长度L相同,波长片总数N相同，②码重w相同，③自相关限λ_a和互相关限λ_c均小于等于1。

7.基于光码分复用实现三网融合的发送装置，其特征是：包括光源，速率统一器、1:3分光器，3个光调制器，3个乘法器，3个OCDMA编码器，以及光耦合器；其中速率统一器由3个数据比特发生器组成；

3个乘法器的一输入端分别与数字电视信号、互联网信号和电信网信号相连接，3个乘法器的另一输入端分别与速率统一器中的3个数据比特发生器的输出端相连接；光源输出端与1:3分光器输入端相连接，1:3分光器输出端的3条支路分别连接3个光调制器的一输入端相连接，3个光调制器的另一输入端分别与3个乘法器的输出端相连接；3个光调制器的输出端分别与3个OCDMA编码器的输入端相连接，3个OCDMA编码器的输出端分别连接光耦合器的3个输入端；光耦合器的输出端输出三网耦合光编码信号；

上述每个编码器主要由1个光环行器和w个级联的布拉格光纤光栅构成，每个光环行器的输入端与光调制器的输出端相连接，每个光环行器的透射输出端与w个级联的布拉格光纤光栅的输入端相连接，每个环形器的发射输出端共同连接至光耦合器的输入端；

上述光纤布拉格光栅的个数w与三网地址码的码重w的值相同。

8.根据权利要求7所述基于光码分复用实现三网融合的发送装置，其特征是：所述光源为放大自发辐射宽带光源，光调制器为光强度调制器。

9.基于光码分复用实现三网融合的接收装置，其特征是：包括光波分复用器，3个OCDMA解码器、3个光电检测器，3个阈值判决器和3个比特判决器；

光波分复用器的输入端连接接收到的三网耦合光编码信号，光波分复用器的3个输出端分别连接3个OCDMA解码器的输入端；3个OCDMA解码器的输出端分别连接3个光电检测器的输入端，3个光电检测器的输出端分别连接3个阈值判决器的输入端，3个阈值判决器的输出端分别连接3个比特判决器的输入端，3个比特判决器的输出端分别输出数字电视信号、互联网信号和电信网信号；

上述每个解码器由1个光环行器和w个级联的布拉格光纤光栅构成；每个光环行器的输入端与波分复用器的输出端相连接；每个光环行器的透射输出端与w个级联的布拉格光纤光栅的输入端相连接；每个环形器的发射输出端相应的连接至对应的光电检测器输入端；

上述光纤布拉格光栅的个数w与三网地址码的码重w的值相同。

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