CN104243046A - 一种光通信系统中的pdm-msk调制解调方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光通信系统中的PDM-MSK调制解调方法，包括发送部分和接收部分：发送部分由伪随机码发生器(PRBS)、预编码器、连续波激光器(CW)、偏振光分束器(PBS)、MSK调制模块和偏振光合束器(PBC)等组成；接收部分由偏振光分束器(PBS)、马赫-曾德尔干涉仪、平衡探测仪、低通滤波器和MSK译码模块等组成。通过采用MSK光调制格式对现有偏振复用调制解调系统进行改进，可以增强对光纤非线性效应的抵御能力，从而提高了高速率光纤传输系统的性能。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种光通信PDM-MSK调制解调方案及其实现方法，属于光纤通信和光网络传输技术领域。
背景技术
随着视频会议、高清电视、远程医疗以及在线游戏等高带宽业务和移动宽带应用的迅速普及，对于电信骨干网络的传输带宽需求迅猛增长，光纤通信系统正在向超大容量和超长跨距等方向发展。目前，骨干光纤通信网络的传输速率已经普遍达到40G～100Gbit/s，并正在向更高的速率演进。然而，非线性效应和色散等传输损伤对于100Gb/s及更高传输速率系统的影响需要仔细应对，先进的调制方案可以有效地提高高速光纤通信系统的损伤容限，因此先进的调制方案已经成为高速光通信系统的核心技术之一。
目前针对40Gbit/s系统中光信号的调制方案主要包括差分相移键控(DPSK)和差分正交相移键控(DQPSK)等。但QPSK方案中，相邻码元最大相位差达到180°，这样的相位突变在频带受限的系统中会引起信号包络的很大起伏。最小频移键控(MSK)是连续相位频移键控(CPFSK)的特殊格式，其前一码元末尾的总相位等于后一码元开始时的总相位，可以有效减小相位突变从而减小信号带宽，因此有更大的色散容限，在光纤中传输时，能量更为集中。因此，MSK是一种非常适合传输的调制格式。
偏振复用技术是利用光纤本身的物理特性使两个互相正交的偏振态分别携带不同的信号进行传输。因此，若要达到单信道100Gb/s的速率仅需在两正交的偏振支路上分别使用速率50Gb/s的信号即可。相比单信道100Gb/s系统而言，支持偏振复用的50Gb/s系统对PMD和非线性效应的容忍度进一步提高，用较低的成本获得了较高的频谱利用率和较好的系统性能。进一步地，将PDM技术与先进的调制方案(如MSK)相结合，可以使系统在PMD及非线性效应的容忍度等方面具有更好的性能。
发明内容
本发明提出一种适用于高速率光通信系统，且具有较好非线性效应容限的新型PDM-MSK调制解调方案及其实现方法。
本发明所述调制方案包括发送结构和接收结构两个部分，包括以下组成：
发送部分包括：伪随机码发生器(PRBS)、预编码器、连续波激光器(CW)、偏振光分束器(PBS)、MSK调制模块和偏振光合束器(PBC)。
接收部分包括：偏振光分束器(PBS)、马赫-曾德尔干涉仪、平衡探测仪、低通滤波器和MSK译码模块。
具体调制方案如下：
(1)连续波激光器产生光载波，经过偏振光分束器分成两路偏振态相互正交的光束，将每一路光束与经过预编码的数据信号进行MSK调制，形成两个相互正交的MSK信号；经过偏振合束器即可生成MSK的偏振复用信号；
(2)MSK调制模块由4个相同的马赫曾德尔调制器(MZM)组成，分成上下两路，每一路有两个MZM串联而成。其中MZM1和MZM3偏置点设在传输零点上，用正弦波信号作为驱动，实现光波切割，从而产生CSRZ光脉冲；两路数字信号作为驱动信号加载到MZM2和MZM4上，进行相位调制，分别通过延时和延相后，最后通过一个耦合器合成光MSK信号；
(3)调制后信号经过光纤链路传输后，偏振复用信号再次经过偏振分束器，分成两束相互正交的偏振光，每束偏振光等功率分成两路，经过马赫-曾德尔干涉仪，合波后的信号再等功率分成两路进行平衡接收，将光信号转换成电信号，使用MSK译码后恢复数据信号。
有益效果：
本发明提出的结合MSK调制技术产生光PDM-MSK信号的方法，可以增强对光纤非线性效应的抵御能力，从而提高了高速率光纤传输系统的性能。
附图说明
图1为本发明中PDM-MSK通信系统的发送端结构。
图2为本发明中MSK调制模块的结构。
图3为本发明中PDM-MSK通信系统的接收端结构。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：
如图1所示为本发明提出的PDM-MSK调制方案的发送部分结构。伪随机码发生器1产生一组二进制伪随机码，并经过预编码形成MSK电信号，连续波激光器3产生光载波，经过偏振光分束器4分成两路偏振态相互正交的光束，作为光MSK调制的光载波。MSK调制模块5产生光MSK信号后，经过偏振合束器6即可生成MSK的偏振复用信号。掺铒光纤放大器7为具有再生功能的半导体光放大器。光带通滤波器8用于滤除光放大引入的噪声。
如图2所示为MSK调制模块的结构示意图，MSK调制模块由4个相同的马赫曾德尔调制器(MZM)1、2、3和4组成，分成上下两路。正弦信号直接驱动上下两路第一个马赫曾德尔调制器，光载波经光分束器分成两路后分别进入MZM1和MZM3进行调制，MZM1和MZM3这两个调制器偏置点设在传输零点上。正弦波信号为驱动信号，经过调制后产生载波抑制归零信号(CSRZ)，然后分别进入MZM2和MZM4中，数字信号经过预编码之后分成两路分别作为MZM2和MZM4的驱动信号，进行相位调制，分别通过延时和延相后，最后通过一个耦合器合成光MSK信号。
如图3所示为本发明提出的PDM-MSK调制方案接收部分结构，光信号经过光纤链路传输后，再次经过偏振分束器1，形成两束相互正交的偏振光，马赫-曾德尔干涉仪2将MSK信号转换成两个OOK信号，再通过平衡探测3和4转化成电信号，经过低通滤波器4后使用译码器5恢复数据信号。
Claims (1)
1.一种光通信系统中的PDM-MSK调制解调方法，包括有发送和接收两个部分：
发送部分包括伪随机码发生器(PRBS)、预编码器、连续波激光器(CW)、偏振光分束器(PBS)、MSK调制模块和偏振光合束器(PBC)；
接收部分包括偏振光分束器(PBS)、马赫-曾德尔干涉仪、平衡探测仪、低通滤波器和MSK译码模块；
其特征在于：
(1)连续波激光器产生光载波，经过偏振光分束器分成两路偏振态相互正交的光束，将每一路光束与经过预编码的数据信号进行MSK调制，形成两个相互正交的MSK信号；经过偏振合束器即可生成MSK的偏振复用信号；
(2)MSK调制模块由4个相同的马赫曾德尔调制器(MZM)组成，分成上下两路，每一路有两个MZM串联而成。其中MZM1和MZM3偏置点设在传输零点上，用正弦波信号作为驱动，实现光波切割，从而产生CSRZ光脉冲；两路数字信号作为驱动信号加载到MZM2和MZM4上，进行相位调制，分别通过延时和延相后，最后通过一个耦合器合成光MSK信号；
(3)调制后信号经过光纤链路传输后，偏振复用信号再次经过偏振分束器，分成两束相互正交的偏振光，每束偏振光等功率分成两路，经过马赫-曾德尔干涉仪，合波后的信号再等功率分成两路进行平衡接收，将光信号转换成电信号，使用MSK译码后恢复数据信号。
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