CN103856282B - 复用器解复用器、发射机接收机、光纤通信系统以及方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种复用器、发射机、解复用器、接收机、周期性正交波形信号产生单元和光纤通信系统以及对应的方法。该复用器用于复用多个用户信号，并且包括：多个周期性正交波形信号产生单元，被配置为产生两两正交的多个周期性正交波形信号；电调制器，被配置为将所述多个用户信号分别调制到所述多个周期性正交波形信号上；以及电合路器，被配置为将所述多个调制后的信号混合为单个信号。通过以两两正交的周期性正交波形信号为基本复用单元，将不同的用户信号分别调制到这些周期性正交波形信号上，然后将调制信号混合为单个信号并据此产生光信号以便在光纤中传输，可以大幅度提高通信的传输容量和带宽使用效率。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信技术，并且更具体地涉及一种光纤通信系统、在该光纤通信系统中使用的复用器、解复用器、发射机和接收机、周期性正交波形信号产生装置以及与它们对应的复用方法和解复用方法、发送方法和接收方法、以及周期性正交波形信号产生方法。
背景技术
随着光纤通信技术向高速发展，单波长的调制速率越来越高，实现的电路越来越难，功耗越来越大，同时光脉冲越来越窄。当光信号在光纤中传输时，越来越容易受到色散和非线性的影响和限制，因此必须加上很多电子处理技术来消除这些畸变对传输的限制。
为了提高传输容量以及光纤传输带宽的利用率，复用方式是一种非常有效的方式。目前提出的光纤通信系统中使用的复用方式主要有：光时分复用(Optical TimeDivision Multiplexing，OTDM)技术；光波分复用(WavelengthDivision Multiplexing，WDM)技术(包括：密集波分复用，粗波分复用等)；光码分复用(Optical Code DivisionMultiplexing，OCDM)技术；光空分复用(Optical Space Division Multiplexing，OSDM)技术；光模式复用(Mode DivisionMultiplexing，MDM)；光副载波复用(Optical SubcarrierMultiplexing，OSCM)技术；光偏振复用技术（Optical Polarization DivisionMultiplexing）；光正交频分复用(Optical Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OOFDM)技术。这些复用技术充分利用作为电磁波的光波在时域和/或频域上的各种正交特性来将不同用户信息调制到各种正交的物理量如：时隙（OTDM）、波长(DWDM)、副载波（OFDM）、偏振态（OPDM）、正交码型（OCDM）、正交模式（MDM）、光纤（OSDM）等上面，从而充分利用光纤的传输带宽，极大地提高了光纤的传输容量和光纤传输带宽的利用率。
但是，随着云计算等巨大发展，大数据时代的到来，人们对传输带宽的要求越来越高，而上述的各种复用技术都有使用的极限和难度。比如时分复用技术，随着速率的提高，每个比特的脉冲越来越窄，脉冲产生越来越困难，信号处理越来越困难，很窄的脉冲在传输中越来越容易由于色散和非线性等而发生畸变。又比如密集波分复用技术，由于光纤放大器EDFA的增益平坦带宽的限制，密集波分复用的传输带宽被限制在C+L带内，使得能使用的波长数量受到限制，同时，随着波长数量的增加，非线性效应也增加；此外，速率越高，脉冲宽度越窄，其占用的频谱宽度越来宽，导致密集波分复用的应用受到限制。
因此，需要一种新的光纤通信技术，其能够以新的复用方式对来自不同用户的用户信号进行复用和传输，从而提高光纤的传输容量以及光纤的传输带宽的利用率。
发明内容
考虑到以上问题而提出了本发明。本发明的一个目的是提供一种光纤通信系统、在该光纤通信系统中使用的复用器、解复用器、发射机、接收机以及相应的复用和解复用方法、光信号的发送方法和接收方法。本发明的另一目的是提供一种在上述光纤通信系统中使用的周期性正交波形信号产生装置和对应的方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种复用器，用于复用多个用户信号，该复用器包括：多个周期性正交波形信号产生单元，被配置为产生两两正交的多个周期性正交波形信号；电调制器，被配置为将所述多个用户信号分别调制到所述多个周期性正交波形信号上；以及电合路器，被配置为将所述多个调制后的信号混合为单个信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种发射机，用于发送光信号，该发射机包括：多个周期性正交波形信号产生单元，被配置为产生两两正交的多个周期性正交波形信号；电调制器，被配置为将所述多个用户信号分别调制到所述多个周期性正交波形信号上；电合路器，被配置为将所述多个调制后的信号混合为单个信号；以及激光器，所述单个信号被调制到该激光器产生的光上以产生光信号，并且发送该光信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种周期性正交波形信号产生单元，包括：输入端，被输入多个用户信号；多个周期性正交波形信号产生单元，其基于多个用户信号，产生对应的两两正交的多个周期性正交波形信号，所述多个周期性正交波形信号分别随着输入的用户信号而改变。
根据本发明的另一方面，提供了一种解复用器，用于将电信号解复用，该解复用器包括：电分路器，被配置为将所述电信号分为多个子信号；多个周期性正交波形信号产生单元，被配置为产生两两正交的多个周期性正交波形信号；乘法器，被配置为将所述多个子信号分别与所述多个周期性正交波形信号相乘，产生多个相乘后的信号；积分器，被配置为分别对所述多个相乘后的信号进行积分，产生多个积分信号；以及判决器，被配置为分别对所述多个积分信号进行判决，从而产生多个用户信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种接收机，用于接收光信号，该接收机包括：光电转换器，被配置为将光信号转换为电信号；电分路器，被配置为将所述电信号分为多个子信号；多个周期性正交波形信号产生单元，被配置为产生两两正交的多个周期性正交波形信号；乘法器，被配置为将所述多个子信号分别与所述多个周期性正交波形信号相乘，产生多个相乘后的信号；积分器，被配置为分别对所述多个相乘后的信号进行积分，产生多个积分信号；以及判决器，被配置为分别对所述多个积分信号进行判决，从而产生多个用户信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种光纤通信系统，包括上述发射机和上述接收机。
根据本发明的另一方面，提供了一种复用多个用户信号的方法，包括以下步骤：产生两两正交的多个周期性正交波形信号；将所述多个用户信号分别调制到所述多个周期性正交波形信号上；以及将所述多个调制后的信号混合为单个信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种发送光信号的方法，包括以下步骤：产生两两正交的多个周期性正交波形信号；将所述多个用户信号分别调制到所述多个周期性正交波形信号上；将所述多个调制后的信号混合为单个信号；以及将所述单个信号调制到光载波上以产生光信号，并且发送该光信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种周期性正交波形信号产生方法，包括以下步骤：输入多个用户信号；基于多个用户信号，产生对应的两两正交的多个周期性正交波形信号，所述多个周期性正交波形信号分别随着输入的用户信号而改变。
根据本发明的另一方面，提供了一种将电信号解复用的方法，包括以下步骤：为将所述电信号分为多个子信号；产生两两正交的多个周期性正交波形信号；将所述多个子信号分别与所述多个周期性正交波形信号相乘，产生多个相乘后的信号；分别对所述多个相乘后的信号进行积分，产生多个积分信号；以及分别对所述多个积分信号进行判决，从而产生多个用户信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种接收光信号的方法，包括以下步骤：将光信号转换为电信号；将所述电信号分为多个子信号；产生两两正交的多个周期性正交波形信号；将所述多个子信号分别与所述多个周期性正交波形信号相乘，产生多个相乘后的信号；分别对所述多个相乘后的信号进行积分，产生多个积分信号；以及分别对所述多个积分信号进行判决，从而产生多个用户信号。
在本发明的上述方面中，以两两正交的周期性正交波形信号为基本复用单元，将不同的用户信号分别调制到这些周期性正交波形信号上，然后将调制信号混合为单个信号并据此产生光信号以便在光纤中传输，从而可以大幅度提高通信的传输容量和带宽使用效率。而且，根据本发明实施例的方法可以和本领域的其他复用方法联合使用，从而进一步高光纤通信系统的复用能力，提高单根光纤的传输容量和光纤的频带利用率，而不会发生串扰。
附图说明
通过结合附图对本发明的实施例进行详细描述，本发明的上述和其它目的、特征、优点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了根据本发明实施例的光纤通信系统的框图；
图2示出了根据本发明一个实施例的复用器的框图；
图3示出了根据本发明一个实施例的第一周期性正交波形信号产生单元的示例电路；
图4示出了根据本发明另一实施例的复用器的框图；
图5示出了根据本发明另一实施例的第一周期性正交波形信号产生单元的示例电路；
图6示出了根据本发明一个实施例的解复用器的框图；
图7示出了根据本发明实施例的复用方法的流程图；
图8示出了根据本发明的解复用方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图来描述根据本发明实施例的光纤通信系统、在该光纤通信系统中使用的复用器和解复用器、周期性正交信号产生装置、发射机和接收机以及对应的方法。在附图中，相同的参考标号自始至终表示相同的元件。
图1示出了根据本发明实施例的光纤通信系统的框图。如图1所示，光纤通信系统10包括发射机20、光纤30和接收机40。发射机20和接收机40经由光纤30连接。发射机20接收来自多个用户（为便于说明，假设为n个用户，n>1）的用户信号，复用这些用户信号，并且产生光信号，然后将该光信号经由光纤30发送到接收机40。接收机40接收该光信号，将该光信号转换为电信号，并且对其进行解复用，以恢复n个用户信号。
首先，将详细描述根据本发明实施例的发射机20。
如图1所示，发射机20包括复用器21和激光器22。复用器21将所述n个用户信号分别调制到两两正交的多个周期性正交波形信号上，并且将调制后的信号混合为单个信号。激光器22将所述单个信号调制到光载波上以产生光信号，并且将该光信号经由光纤30发送给接收机40。激光器22可以采用本领域公知的直接调制激光器或外调制器激光器（例如武汉电信器件公司生产的RTMX系列光收发模块）来实现，因此在这里省略其详细描述。
下面，将参照图2来详细描述根据本发明一个实施例的复用器21。
如图2所示，复用器21包括：同步时钟信号源210；n个周期性正交波形信号产生单元211-1、211-2、…、211-n；分别与各个周期性正交波形信号产生单元相连接的n个电调制器212-1、212-2、…、212-n；电合路器213。
同步时钟信号源210根据所述用户信号而产生同步时钟信号，作为该光纤通信系统的时钟信息，并且将该同步时钟信号提供给各个周期性正交波形信号产生单元，使得这些周期性正交波形信号产生单元能够与用户信号同步地产生周期性正交波形信号，如下文所述。此外，该同步时钟信号还被提供给接收机，使得接收机中的周期性正交波形信号产生单元能够与发射机中的周期性正交波形信号产生单元同步。例如，可以利用SDH的同步信息传输方式将该同步时钟信号提供给接收机，或者以其他方式提供给接收机，并且在接收机中利用数字锁相环技术来提取该同步时钟信号，以用于触发接收机中的周期性正交波形信号产生单元。应当注意，同步时钟信号源210也可以不设置在复用器21中，而是设置在复用器21外部，并且将同步时钟信号提供给复用器21及接收机。
n个周期性正交波形信号产生单元211-1、211-2、…、211-n用于产生两两正交的n个周期性正交波形信号，并且将这些周期性正交波形信号分别提供给相关联的电调制器212-1、212-2、…、212-n。所述n个周期性正交波形信号产生单元可以用该同步时钟信号作为触发来产生所述n个两两正交的周期性正交波形信号。稍后将详细描述周期性正交波形信号产生单元。
电调制器212-1、212-2、…、212-n接收来自不同用户的所述n个用户信号（用户信号1到用户信号n）以及来自相关联的周期性正交波形信号产生单元211-1、211-2、…、211-n的n个周期性正交波形信号，并且将所述n个用户信号分别调制到所述n个周期性正交波形信号上，调制后的周期性正交波形调制信号仍然两两正交。然后，所述n个电调制器将这些调制后的信号输出到电合路器213。
电合路器213将所述n个调制后的信号混合为单个信号，并且将其输出到图1所示的激光器22，以便产生光信号并输出到光纤30上。
下面将详细描述所述n个周期性正交波形信号产生单元。所述n个周期性正交波形信号产生单元可以按照多种方式来产生两两正交的n个周期性正交波形信号。在本发明的实施例中，所述n个周期性正交波形信号产生单元可以通过Gram-Schmidt正交化来产生所述n个周期性正交波形信号。
Gram-Schmidt正交化是指：基于线性无关的向量组v1,v2,v3，...,vn，可以构造一组两两正交的向量y1,y2,y3,…,yn：
y1=v1,
其中，<>表示向量的内积，||||表示向量的2-范数。这样，如果第一个波形函数为y1=v1，则可以按照上述方式，构造第二个波形函数y2，然后基于y1和y2产生第三个波形函数y3。依次类推，可以产生两两正交的n个波形函数y1,y2,y3,…,yn。
简单地说，在本发明的实施例中，首先由第一周期性正交波形信号产生单元211-1产生第一周期性正交波形信号，然后使用该第一周期性正交波形信号，通过Gram-Schmidt正交化来依序产生其余的n-1个周期性正交波形信号。基于Gram-Schmidt正交化的原理可知，这n个周期性正交波形信号两两正交。
在一个示例实现方式中，可以选择在时间轴上呈现周期性的周期性高斯波形信号，作为所述第一周期性正交波形信号y1，以用于用户信号1。例如，周期性正交波形信号产生单元211-1可以产生由以下波形函数表示的周期性高斯波形信号：
其中，t表示时间，m为整数。可以使用本领域公知的周期性高斯波形产生电路来产生该高斯波形函数。例如，可以使用杨峰、薛泉和陈志豪发表的论文“一种基于射频三极管的高斯脉冲产生器的设计”（通信学报，Vol.26,No.10,2005年10月）中提出的高斯脉冲产生器电路来产生上述周期性高斯波形信号。该高斯脉冲产生器电路在图3中示出，其包括电压源Ug、电容器C1和C2、电感器L、电阻器R1、R2和RL、以及三极管TR。这些元件按照图示方式连接，使得C1、L和R1构成微分电路，三极管TR和R2构成开关电路，C2和RL构成脉冲波形产生电路，并且在三极管TR的射极和电阻器RL之间的连接点处设置输出端。通过适当地选择这些元件的参数，可以产生上述周期性高斯波形信号。
接下来，可以由第二周期性正交波形信号产生单元211-2使用第一周期性正交波形信号作为v1（=y1），对其求一阶导数以构造并且基于y1和v2，利用上述Gram-Schmidt正交化公式求出y2，作为第二周期性正交波形信号，以用于用户2。具体地，在电路实现上，可以在图3所示的电路中根据上述波形函数的表达式增加用于对信号v1求导的微分电路、用于求内积的积分电路、乘法电路、放大电路、加法电路和减法电路等来实现。随后，第三周期性正交波形信号产生单元211-3可以对v1求二阶导数以构造v3，并且基于y1、y2和v3，利用上述Gram-Schmidt正交化公式求出y3，作为第三周期性正交波形信号，以用于用户3。具体地，类似地，在电路实现上，可以在图3所示的第一周期性正交波形信号产生单元211-1的电路中根据上述波形函数的表达式增加微分电路、积分电路、乘法电路、放大电路、加法电路和减法电路等来实现，或者可以在第二周期性正交波形信号产生单元211-2的电路中根据上述波形函数的表达式增加相应的电路来实现。类似地，可以对v1求n阶导数以构造vn，并且利用上述Gram-Schmidt正交化来产生其余的周期性正交波形信号。这样，可以获得两两正交的n个周期性正交波形信号。
应当认识到，在根据本发明上述实施例的周期性正交波形信号产生单元中，基于周期性高斯波形信号来产生两两正交的多个周期性波形，但这只是示例性的，而非限制性的，也可以采用其他周期性正交波形信号，通过Gram-Schmidt正交化来产生两两正交的多个周期性波形。此外，除了通过Gram-Schmidt正交化来产生两两正交的多个周期性波形以外，也可以采用本领域公知的其他方式来产生这些周期性波形。
此外，在根据本发明上述实施例的复用器中，设置了调制器，以便将各个用户信号分别调制到由各个周期性正交波形信号产生单元产生的两两正交的周期性正交波形信号上，以产生周期性调制波形信号。在根据本发明另一实施例的复用器中，也可以不设置调制器，而是可以基于各个用户信号直接产生分别随着这些用户信号改变的两两正交的多个周期性波形信号，这样，可以减少接收机中的元件数量，节省成本。图4示出了根据本发明另一实施例的复用器的框图。
如图4所示，根据本发明另一实施例的复用器21包括：n个周期性正交波形信号产生单元211’-1、211’-2、…211’-n；同步时钟信号源210；电合路器213。同步时钟信号源210和电合路器213与参照图3描述的同步时钟信号源和电合路器相同，在这里不再赘述。
来自不同用户的n个用户信号分别被输入所述n个周期性正交波形信号产生单元211’-1、211’-2、…211’-n的输入端。这些周期性正交波形信号产生单元分别基于所接收的用户信号，直接产生对应的两两正交的多个周期性正交波形信号，所述多个周期性正交波形分别随着对应的用户信号而改变。这些周期性正交波形信号产生单元可以构成单个周期性正交波形信号产生装置。
可以对上文所述的周期性正交波形信号产生单元211-1、211-2、...、211-n略做修改，以便在其中分别增加能够输入相应的用户信号的输入端，来获得周期性正交波形信号产生单元211’-1、211’-2、…211’-n。例如，可以在图3所示的周期性正交波形信号产生单元211-1的示例电路中，在电压源Ug与由C1和R1构成的并联电路之间设置用于输入用户信号1的输入端，从而获得周期性正交波形信号产生单元211’-1的实现电路，如图5所示。用户信号1被输入该电路的输入端，使得能够直接产生随着该用户信号1改变的周期性正交波形信号。
返回图1，下面将详细描述根据本发明实施例的接收机。该接收机接收通过光纤30从发射机20发送的上述光信号。
如图1所示，接收机40包括光电转换器41和解复用器42。光电转换器41将所述光信号转换为电信号，并且将该电信号输出到解复用器42。解复用器42将所述电信号解复用，以恢复n个用户信号。光电转换器41进行上述光信号到电信号的转换的具体方式是本领域公知的，在这里省略其详细描述。
下面，将参照图6来描述解复用器42。如图6所示，解复用器42包括：电分路器421；n个周期性正交波形信号产生单元422-1、422-2、…、422-n；n个乘法器423-1、423-2、…、423-n；n个积分器424-1、424-2、…、424-n；以及n个判决器425-1、425-2、…、425-n，这些元件按照图6所示的方式连接。
电分路器421将所述电信号分为n个子信号，并且将这n个子信号分别提供给乘法器423-1、423-2、…、423-n。优选地，电分路器421将所述电信号分为功率相等的n个子信号。
周期性正交波形信号产生单元422-1、422-2、…、422-n产生两两正交的n个周期性正交波形信号，并且分别将这n个周期性正交波形信号提供给相应的乘法器423-1、423-2、…、423-n，如图6所示。这些周期性正交波形信号产生单元可以以同步时钟信号为触发来产生所述周期性正交波形信号。如上文所述，所述同步时钟信号是从发射机20发送的，并且可以通过例如数字锁相环技术来提取。这n个周期性正交波形信号产生单元与在上文中参照图2和图3针对发射机中的周期性正交波形信号产生单元相同，因此在这里为了避免重复而省略其详细描述。
乘法器423-1、423-2、…、423-n接收来自相应的周期性正交波形信号产生单元的周期性正交波形信号，并且将从电分路器接收的多个子信号分别与两两正交的多个周期性正交波形信号相乘，从而产生多个相乘后的信号。如上文所述，由于光电转换器41输出的电信号是实际上通过将不同的用户信号调制到两两正交的多个周期性正交波形信号上而获得的多个信号的混合信号，因此，在接收机中，在将每个子信号乘以按照同样方式产生的两两正交的n个周期性正交波形信号中的一个周期性正交波形信号之后，所述子信号中与该周期性正交波形信号正交的分量与该周期性正交波形信号的乘积的积分结果为0，而所述子信号中不与该周期性正交波形信号正交的分量与该周期性正交波形信号的乘积的积分结果不为0。本发明的实施例利用了这一性质，通过将每个子信号与两两正交的多个周期性正交波形信号之一相乘，可以将混合在一起的各个正交波形分开。
积分器424-1、424-2、…、424-n分别接收从乘法器423-1、423-2、…、423-n输出的相乘后的信号，并且分别对所述多个相乘后的信号进行积分，产生多个积分信号。具体地，每个积分器可以从相应的乘法器接收相乘后的信号，并且在该信号的一个周期内对其进行积分，然后输出积分信号。
判决器425-1、425-2、…、425-n分别接收从积分器424-1、424-2、…、424-n输出的积分信号，并且分别对所述多个积分信号进行判决，从而产生多个用户信号。具体地，每个判决器可以对来自相应的积分器的积分信号，在其每个周期的末尾进行采样，并且利用预先设置的判决阈值对采样后的信号进行判决，从而获得输出信号，该输出信号即为所恢复的用户信号。所述预先设置的判决阈值可以根据实际需要自由地选择，例如该积分信号的波形的峰值幅度的0-1倍之间，然而，优选地，将所述判决阈值设置为积分信号的波形的峰值幅度的一半。
这样，在接收机处，能够将各个用户信号恢复出来。
下面，将描述根据本发明实施例的复用多个用户信号的方法、发送光信号的方法、接收光信号的方法、解复用方法和周期性正交波形信号产生方法。这些方法分别可以由上文所述的复用器、发射机、接收机、解复用器和周期性正交波形信号产生装置执行，并且与上文描述的过程一致，因此在这里为简单起见，只对这些方法进行简要的描述。
首先，参照图7描述根据本发明实施例的复用多个用户信号的方法。该方法可以由上述发射机中的复用器执行。
如图7所示，在步骤S701中，产生两两正交的多个周期性正交波形信号。具体地，可以通过参照图2和图3描述的方法来产生两两正交的多个周期性正交波形信号，即，可以通过Gram-Schmidt正交化来产生两两正交的多个周期性正交波形信号。例如，可以首先产生上文所述的周期性高斯波形信号，作为所述多个周期性正交波形信号中的第一周期性正交波形信号，然后基于所述周期性高斯波形信号，通过Gram-Schmidt正交化来产生所述多个周期性正交波形信号中的其他周期性正交波形信号。
接下来，在步骤S702中，将所述多个用户信号分别调制到所述多个周期性正交波形信号上。例如，可以通过电调制器来执行这一步骤。
然后，在步骤S703中，将所述多个调制后的信号混合为单个信号。
在根据本发明实施例的发送光信号的方法中，可以进一步将上述单个信号调制到光载波上以产生光信号，并且发送该光信号。
在接收机侧，接收由发射机发送的光信号，并且将其转换为电信号。可以通过本领域公知的光电转换技术来实现该转换。然后，将该电信号解复用，以恢复在发射机侧复用的多个用户信号。
也可以按照如下方法来产生周期性正交波形信号，具体地，可以向周期性正交波形信号产生器输入多个用户信号，然后基于多个用户信号，产生对应的两两正交的多个周期性正交波形信号，其中所述多个周期性正交波形信号分别随着输入的用户信号而改变。
下面，参照图8来描述将电信号解复用的方法。
如图8所示，在步骤S801中，将所述电信号分为多个子信号。优选地，可以将所述电信号分为功率相等的多个子信号。
在步骤S802中，产生两两正交的多个周期性正交波形信号。例如，可以通过上文所述的Gram-Schmidt正交化来产生所述多个周期性正交波形信号。
然后，在步骤S803中，将所述多个子信号分别与所述多个周期性正交波形信号相乘，产生多个相乘后的信号。
接下来，在步骤S804中，分别对所述多个相乘后的信号进行积分，产生多个积分信号。对于每个相乘后的信号，可以在一个周期内对其进行积分，以产生相应的积分信号。
然后，在步骤S805中，分别对所述多个积分信号进行判决，从而产生多个用户信号。具体地，可以对每个积分信号，在其每个周期的末尾进行采样，并且利用预先设置的判决阈值对采样后的信号进行判决，从而获得输出信号，该输出信号即为所恢复的用户信号。所述预先设置的阈值可以根据实际需要自由地选择，并且优选地被设置为该积分信号波形的峰值幅度的一半。
在本发明的实施例中，以两两相互正交的周期性正交波形信号为基本复用单元，将不同的用户信号分别调制到这些周期性正交波形信号上，然后将产生的多个信号混合为单个信号并调制到光载波上，以便在光纤中传输，这样，可以大幅度提高通信的传输容量和带宽使用效率。而且，根据本发明实施例的方法可以和本领域的其他复用方法联合使用，从而进一步高光纤通信系统的复用能力，提高单根光纤的传输容量和光纤的频带利用率，而不会发生串扰。
尽管已经示出和描述了本发明的示例实施例，本领域技术人员应当理解，在不背离权利要求及其等价物中限定的本发明的范围和精神的情况下，可以对这些示例实施例做出各种形式和细节上的变化。
Claims (25)
1.一种复用器，用于复用多个用户信号，该复用器包括：
多个周期性正交波形信号产生单元，被配置为产生两两正交的多个时域周期性正交波形信号；
电调制器，被配置为将所述多个用户信号分别调制到所述多个时域周期性正交波形信号上；以及
电合路器，被配置为将所述多个调制后的信号混合为单个信号。
2.如权利要求1所述的复用器，其中，所述多个周期性正交波形信号产生单元通过Gram-Schmidt正交化来产生所述两两正交的多个时域周期性正交波形信号。
3.一种发射机，用于发送光信号，该发射机包括：
多个周期性正交波形信号产生单元，被配置为产生两两正交的多个时域周期性正交波形信号；
电调制器，被配置为将所述多个用户信号分别调制到所述多个时域周期性正交波形信号上；
电合路器，被配置为将所述多个调制后的信号混合为单个信号；以及
激光器，被配置为将所述单个信号调制到光载波上以产生光信号，并且发送该光信号。
4.如权利要求3所述的发射机，其中，所述多个周期性正交波形信号产生单元通过Gram-Schmidt正交化来产生所述多个时域周期性正交波形信号。
5.一种周期性正交波形信号产生器，包括：
输入端，被输入多个用户信号；
多个周期性正交波形信号产生单元，其基于多个用户信号，产生两两正交的多个时域周期性正交波形信号，所述多个时域周期性正交波形信号分别随着输入的用户信号而改变。
6.如权利要求5所述的周期性正交波形信号产生单元，其中，所述多个周期性正交波形信号产生单元通过Gram-Schmidt正交化来产生所述多个时域周期性正交波形信号。
7.一种解复用器，用于将电信号解复用，该解复用器包括：
电分路器，被配置为将所述电信号分为多个子信号；
多个周期性正交波形信号产生单元，被配置为产生两两正交的多个时域周期性正交波形信号；
乘法器，被配置为将所述多个子信号分别与所述多个时域周期性正交波形信号相乘，产生多个相乘后的信号；
积分器，被配置为分别对所述多个相乘后的信号进行积分，产生多个积分信号；以及
判决器，被配置为分别对所述多个积分信号进行判决，从而产生多个用户信号。
8.如权利要求7所述的解复用器，其中，电分路器将所述电信号分为功率相等的多个子信号。
9.如权利要求7所述的解复用器，所述多个周期性正交波形信号产生单元通过Gram-Schmidt正交化来产生所述多个时域周期性正交波形信号。
10.一种接收机，用于接收光信号，该接收机包括：
光电转换器，被配置为将光信号转换为电信号；
电分路器，被配置为将所述电信号分为多个子信号；
多个周期性正交波形信号产生单元，被配置为产生两两正交的多个时域周期性正交波形信号；
乘法器，被配置为将所述多个子信号分别与所述多个时域周期性正交波形信号相乘，产生多个相乘后的信号；
积分器，被配置为分别对所述多个相乘后的信号进行积分，产生多个积分信号；以及
判决器，被配置为分别对所述多个积分信号进行判决，从而产生多个用户信号。
11.如权利要求10所述的接收机，其中，电分路器将所述电信号分为功率相等的多个子信号。
12.如权利要求10所述的接收机，其中，所述多个周期性正交波形信号产生单元通过Gram-Schmidt正交化来产生所述多个时域周期性正交波形信号。
13.一种光纤通信系统，包括如权利要求3-4之一所述的发射机和如权利要求10-12之一所述的接收机。
14.一种复用多个用户信号的方法，包括以下步骤：
产生两两正交的多个时域周期性正交波形信号；
将所述多个用户信号分别调制到所述多个时域周期性正交波形信号上；以及
将所述多个调制后的信号混合为单个信号。
15.如权利要求14所述的方法，其中，通过Gram-Schmidt正交化来产生所述两两正交的多个时域周期性正交波形信号。
16.一种发送光信号的方法，包括以下步骤：
产生两两正交的多个时域周期性正交波形信号；
将所述多个用户信号分别调制到所述多个时域周期性正交波形信号上；
将所述多个调制后的信号混合为单个信号；以及
将所述单个信号调制到光载波上以产生光信号，并且发送该光信号。
17.如权利要求16所述的方法，其中，通过Gram-Schmidt正交化来产生所述多个时域周期性正交波形信号。
18.一种周期性正交波形信号产生方法，包括以下步骤：
输入多个用户信号；
基于多个用户信号，产生对应的两两正交的多个时域周期性正交波形信号，所述多个周期性正交波形信号分别随着输入的用户信号而改变。
19.如权利要求18所述的周期性正交波形信号产生方法，其中，通过Gram-Schmidt正交化来产生所述多个时域周期性正交波形信号。
20.一种将电信号解复用的方法，包括以下步骤：
将所述电信号分为多个子信号；
产生两两正交的多个时域周期性正交波形信号；
将所述多个子信号分别与所述多个时域周期性正交波形信号相乘，产生多个相乘后的信号；
分别对所述多个相乘后的信号进行积分，产生多个积分信号；以及
分别对所述多个积分信号进行判决，从而产生多个用户信号。
21.如权利要求20所述的方法，其中，将所述电信号分为功率相等的多个子信号。
22.如权利要求20所述的方法，其中，通过Gram-Schmidt正交化来产生所述多个时域周期性正交波形信号。
23.一种接收光信号的方法，包括以下步骤：
将光信号转换为电信号；
将所述电信号分为多个子信号；
产生两两正交的多个时域周期性正交波形信号；
将所述多个子信号分别与所述多个时域周期性正交波形信号相乘，产生多个相乘后的信号；
分别对所述多个相乘后的信号进行积分，产生多个积分信号；以及
分别对所述多个积分信号进行判决，从而产生多个用户信号。
24.如权利要求23所述的方法，其中，将所述电信号分为功率相等的多个子信号。
25.如权利要求23所述的方法，其中，通过Gram-Schmidt正交化来产生所述多个时域周期性正交波形信号。
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