CN104702553B - 一种信号处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号处理方法及装置，该信号处理方法包括：通过对业务信号进行正交频分复用处理获得待调制电信号；对待调制电信号和第一光信号进行光信号调制，获得调制光信号；合成调制光信号和第二光信号并输出合成光信号，其中第二光信号和第一光信号为相同光源输出的光信号。上述技术方案中，通过将调制光信号和第二光信号合成并输出合成光信号，增大了输出光信号的功率，解决了现有技术中调制器存在的输出光信号功率较小的技术问题，达到提高输出光信号传输性能的技术效果。

Description

一种信号处理方法及装置

技术领域

本发明涉及光电技术领域，特别涉及一种信号处理的方法及装置。

背景技术

随着科学技术的不断发展，正交频分复用（OFDM：orthogonal frequencydivision multiplexing）技术可以将高速串行的比特信息动态的分配到各个频谱互相重叠并且正交的子载波上，各个子载波根据信道特性通过简单的星座映射算法来实现合适的m态正交幅度调制（m-QAM:m quadrature amplitude modulation）等高阶调制格式，有效地提升系统的频谱效率并充分地利用系统带宽资源，因此在光通信领域得到越来越广泛的研究和应用。

现如今，正交频分复用可以基于双臂马赫曾德尔调制器（DDMZ：dual drive machzehnder）实现单边带调制，也可以基于IQ马赫曾德尔调制器（IQMZ：in phase quadraturephase-shift keying mach zehnder）实现单边带调制。

然而，现有技术中DDMZ在调制时，由于偏置点固定使得DDMZ输出光信号功率较小，不能满足长距离光线传输的功率要求；而IQMZ在调制时，虽然偏置点可以灵活设置，但是IQMZ插损大导致IQMZ输出光信号功率仍然较小，不能满足长距离光线传输的功率要求。

可见现有技术中DDMZ和IQMZ存在输出光信号功率较小的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种信号处理方法及装置，解决现有技术中DDMZ和IQMZ存在的输出光信号功率较小的技术问题。

第一方面，本发明提供一种信号处理方法，包括：

通过对业务信号进行正交频分复用处理获得待调制电信号；

对所述待调制电信号和第一光信号进行光信号调制，获得调制光信号；

对所述调制光信号和第二光信号进行合成并输出合成光信号，其中所述第二光信号和所述第一光信号为相同光源输出的光信号。

结合所述第一方面，在第一种可能的实现方式中，在所述对所述待调制电信号和第一光信号进行光信号调制，获得调制光信号之前，所述方法还包括：

通过分束器按预设比例将光源信号分为第一光信号和第二光信号。

结合所述第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，当所述分束器为固定分束器时，在所述对所述调制光信号和第二光信号进行合成并输出合成光信号之前，所述方法包括：

将所述固定分束器分出的所述第二光信号传输给可调光衰减器，在所述可调光衰减器调小所述第二光信号的功率后，将功率调小后的所述第二光信号传输给所述合束器。

结合所述第一方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，当所述分束器为可调分束器时，在所述对所述调制光信号和第二光信号进行合成并输出合成光信号之前，所述方法包括：

直接将所述可调分束器分出的所述第二光信号传输给所述合束器。

结合所述第一方面的第一种至第三种中任一可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述对所述待调制电信号和第一光信号进行光信号调制，获得调制光信号，具体为：

通过双臂马赫曾德尔调制器或IQ马赫曾德尔调制器对所述待调制电信号和所述第一光信号进行光信号调制。

第二方面，本发明提供一种信号处理装置，包括：

数字信号处理器，用于通过对业务信号进行正交频分复用处理获得待调制电信号，并输出给调制器；

所述调制器，用于对所述待调制电信号和第一光信号进行光信号调制，获得调制光信号，并输出给合束器；

所述合束器，用于对所述调制光信号和第二光信号进行合成并输出合成光信号，其中所述第二光信号和所述第一光信号为相同光源输出的光信号。

结合所述第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

分束器，用于按预设比例将光源信号分为第一光信号和第二光信号，并将所述第一光信号输出给所述调制器，将所述第二光信号输出给所述合束器。

结合所述第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述分束器为固定分束器时，所述装置还包括：

可调光衰减器，与所述固定分束器和所述合束器相连，用于接收所述固定分束器输出的所述第二光信号，并调小所述第二光信号的功率，并将功率调小后的第二光信号输出给所述合束器。

结合所述第二方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述分束器为可调分束器，所述可调分束器用于：

直接将分出的所述第二光信号传输给所述合束器。

结合所述第二方面的第一种至第三种中任一可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述调制器具体为：双臂马赫曾德尔调制器或IQ马赫曾德尔调制器。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果：

通过对业务信号进行正交频分复用处理获得待调制电信号，将待调制信号和第一光信号进行光信号调制以获得调制光信号，再将调制光信号和第二光信号合成并输出合成光信号，增大了输出光信号的功率，解决了现有技术中DDMZ和IQMZ存在的输出光信号功率较小的技术问题，提高了输出光信号传输性能。

附图说明

图1为本申请实施例一提供的一种信号处理方法的流程示意图；

图2为本申请实施例一提供的数字信号处理的流程示意图；

图3为本申请实施例一提供的信号处理的信号流向示意图；

图4为本申请实施例二提供的一种信号处理装置的结构示意图。

具体实施方式

在本申请实施例提供的技术方案中，通过提供与第一光信号即光载波同光源的第二光信号，调制光载波和待调制信号获得调制光信号，并将调制光信号和第二光信号合成，输出合成光信号，以增大正交频分复用输出的光信号功率，从而解决现有技术中调制器存在的输出光信号功率较小的技术问题，进而提高输出光信号传输性能。

下面结合附图对本申请实施例技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的有益效果进行详细的阐述。

实施例一

请参考图1，本申请实施例提供一种信号处理方法，包括：

S101：通过对业务信号进行正交频分复用处理获得待调制电信号；

S102：对所述待调制电信号和第一光信号进行光信号调制，获得调制光信号；

S103：对所述调制光信号和第二光信号进行合成并输出合成光信号，其中所述第二光信号和所述第一光信号为相同光源输出的光信号。

在光纤通信过程中，为了充分利用系统带宽资源，在对需要光纤传输的业务信号进行调制之前，执行S101通过对业务信号进行正交频分复用处理获得待调制电信号。具体的，可以通过数字信号处理器（DSP：digital signal processor）对业务信号进行正交频分复用处理。请参考图2，例如：DSP对接收来自业务单波的N路业务信号（N为大于等于1的整数），并完成业务信号转换：N路业务信号序列先通过串并转换；然后经过四相相移键控（QPSK：quadrature phase shift keying）、m-QAM等调制码型的映射；并在完成调制码型的映射后，插入导频和同步序列；接下来为了达到均衡同一调制阶数性能的目的，根据接收端反馈的信道特性进行功率注水（power loading）；最后，经快速傅里叶逆变换（IFFT：inverse fast fourier transform）后加入循环前缀（cyclic prefix）生成OFDM电信号；此时生成的OFDM电信号为数字信号，进一步通过DSP的数字模拟转换器（DAC：digital toanalog converter）进行数字信号到模拟信号的转换得到待调制电信号。

在得到待调制电信号之后，DSP可以直接将待调制电信号传输给调制器，或者DSP将待调制电信号传输给数据驱动器Driver，通过数据驱动器对待调制电信号进行增益放大，并将增益放大后的待调制电信号传输给调制器。具体的，由于待调制电信号包含两路电信号，其中，一路信号为实数信号，另一路信号为实数信号经希尔伯特变换后获得的希尔伯特变换信号，因此可以通过两个数据驱动器同时对两路电信号进行增益放大，并将增益放大后的两路电信号传输给调制器。

在接收到待调制电信号之后，执行S102对待调制电信号和第一光信号进行光信号调制，获得调制光信号，其中第一光信号为调制待调制电信号的光载波。具体的，由于本发明实施例在光信号调制之后，会进一步提高调制光信号的功率，在此可以不限制调制器的类型，比如可以通过双臂马赫曾德尔调制器DDMZ或IQ马赫曾德尔调制器IQMZ对待调制电信号和第一光信号进行光信号调制。调制器DDMZ或IQMZ在调制时，可以通过偏置电路向调制器提供偏置电压，使调制点偏置到调制曲线合适的位置，进而生成OFDM调制光信号。

通过执行S102获得调制光信号之后，本发明实施例还进一步执行S103：对调制光信号和第二光信号进行合成并输出合成光信号，其中第二光信号和第一光信号为相同光源输出的光信号。由于调制光信号和第二光信号的合成，使得正交频分复用对应的载波信号的功率增大，进而增大载波信号功率比（CSPR：carrier signal power ratio）和光信噪比（OSNR：optical signal noise ratio）以提高系统性能。具体的，可以通过合束器来合成调制光信号和第二光信号，合束器中接收调制光信号的第一光纤和接收第二光信号的第二光纤相互紧靠，第一光纤和第二光纤在输出端对接到一根光纤即第三光纤上，经过第三光纤便可得到合成光信号。例如：假设调制光信号的功率为7dBm，第二光信号的功率为7dBm，那么通过合束器对调制光信号和第二光信号进行合成后得到10dBm的合成光信号，能够更好的满足远距离光纤。需要说明的是，对调制光信号和第二光信号进行合成可以通过现有技术中各种型号的合束器来实现，本申请实施例不限制合束器对调制光信号和第二光信号进行合成的具体过程。

在具体实施过程中，为了保证第一光信号和第二光信号为相同光源输出的光信号，可以使用两个相同的光源分别产生并输出第一光信号和第二光信号，也可以使用分束器按照预设比例将光源信号分为第一光信号和第二光信号，即将一个光源产生的一束光源信号分束为第一光信号和第二光信号。在使用分束器对光源信号进行分束时，可以通过可调分束器或固定分束器按照预设比例分光得到第一光信号和第二光信号，其中预设比例可以根据分束器性能和光纤传输需求进行设置，如预设比例可以为50:50、60:40、70:30等。

当分束器为可调分束器时，由于可调分束器的分束比例可调，因此在通过分束器按预设比例将光源信号分为第一光信号和第二光信号时，可以通过可调分束器按照预设比例将光源信号分为第一光信号和第二光信号，并将第二光信号直接传输给合束器，即不再需要可调光衰减器对第二光信号进行调节。例如：在光源提供的光源信号为12mW、可调分束器的预设比例为30:70，那么在可调分束器按照预设比例分光后得到的第一光信号为3.6mW、第二光信号为8.4mW，然后将8.4mW的第二光信号直接传输给合束器。

当分束器为固定分束器时，在合成调制光信号和第二光信号并输出合成光信号之前，将固定分束器分出的第二光信号传输给可调光衰减器，通过可调光衰减器调小第二光信号的功率，使得第二光信号的功率与第一光信号的功率的比值为设定阈值，在可调光衰减器调小所述第二光信号的功率后，将功率调小后的第二光信号传输给合束器，。例如：在光源提供的光源信号为12mW、固定分束器的预设比例为20:80、设定阈值为30:70，那么固定分束器按照预设比例分光得到2.4mW的第一光信号为、9.6mW的第二光信号，并将第一光信号传输给调制器进行光信号调制、将第二光信号传输给可调光衰减器；可调光衰减器在接收到第二光信号后将第二光信号的功率调小为5.6mW使得第一光信号与第二光信号的功率比例为30:70，然后将5.6mW的第二光信号传输给合束器。

请参考图3，下面结合具体器件对本发明的完整实施过程进行进一步说明：光路部分提供一个光源，该光源输出的光源信号经过可调分束器将光源信号分束为第一光信号和第二光信号，并将第一光信号传输给调制器DDMZ或IQMZ、将第二路光信号传输给合束器；电路部分，DSP接收业务信号并对业务信号进行正交频分复用处理获得待调制电信号：实数信号和希尔伯特变换信号，紧接着通过DAC数字模拟转换之后将实数信号和希尔伯特变换信号传输给Driver，Driver在将实数信号和希尔伯特变换信号增益放大后传输给调制器DDMZ或IQMZ；紧接着，光路部分的调制器DDMZ或IQMZ将接收到的第一光信号和待调制信号进行光信号调制，并向合束器输出调制后的调制光信号，最后由合束器将第二光信号和调制光信号进行光束合成得到合成光信号。

上述实施例中，通过分束器调节进行OFDM调制的光信号即第一光信号和第二光信号的功率大小，以改变整个系统的输出功率即合成光信号的功率和CSPR值。并且，由于第一光信号不再受输出光功率的限制，调制器可以根据OFDM调制的最佳调制点进行调整，从而输出较佳的调制光信号，增强了OFDM传输系统性能。与此同时，通过合束器将调制光信号与第二光信号的合成，大幅度增大了OFDM系统输出功率，能够最大程度的满足系统功率预算，降低对接收端器件的灵敏度要求。

实施例二

请参考图4，本发明实施例提供一种信号处理装置400，包括：

数字信号处理器401，用于通过对业务信号进行正交频分复用处理获得待调制电信号，并输出给调制器402；

所述调制器402，用于对所述待调制电信号和第一光信号进行光信号调制，获得调制光信号，并输出给合束器403；

所述合束器403，用于合成所述调制光信号和第二光信号并输出合成光信号，其中所述第二光信号和所述第一光信号为相同光源输出的光信号。

在具体实施过程中，所述装置400还包括：

分束器404，用于按预设比例将光源信号分为第一光信号和第二光信号，并将所述第一光信号输出给所述调制器402，将所述第二光信号输出给所述合束器403。

当所述分束器404为固定分束器时；所述装置400还包括：

可调光衰减器405，与所述固定分束器和所述合束器403相连，用于接收所述固定分束器输出的所述第二光信号，并调小所述第二光信号的功率，并将功率调小后的第二光信号输出给所述合束器403。

在具体实施过程中，当所述分束器404为可调分束器，所述可调分束器404用于：

按预设比例将光源信号分为第一光信号和第二光信号，并将所述第二光信号传输给所述合束器。

由于合束器403对第二光信号和调整光信号的合成能够有效的增大系统输出光信号的功率，进而光载波即第一光信号在调制时不受功率的限制，因此所述调制器403具体为：双臂马赫曾德尔调制器DDMZ或IQ马赫曾德尔调制器IQMZ。

在具体实施过程中，本发明提供的装置中光源、分束器404、调制器402、合束器403可以是分离器件，也可以是基于硝酸锂LiNO3、单晶Inp、硅光的集成器件。数字信号处理器401在将待调制信号输出调制器402之前，还可以将待调制电信号输入数据驱动器Driver，经过Driver对待调制电信号进行增益放大后，由Driver将增益放大后的待调制电信号输入调制器402。调制器402在具体调制过程中，可以通过偏置电路即Bias电路提供直流偏置电压，使调制点偏置到调制曲线合适的位置，从而生成单边带OFDM调制光信号。具体的，当调制器402为IQMZ时，可以通过两路偏置电路如：偏置电路1和偏置电路2向IQMZ提供偏置电压；当调制器402为DDMZ时，则需要一路偏置电路向DDMZ提供偏置电压。

前述实施例一中的信号处理方法中的各种变化方式和具体实例同样适用于本实施例的装置400，通过前述信号处理方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中装置400的实施方法，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。

通过本申请实施例中的一个或多个技术方案，可以实现如下技术效果：通过对业务信号进行正交频分复用处理获得待调制电信号，将待调制信号和第一光信号进行光信号调制以获得调制光信号，再将调制光信号和第二光信号合成并输出合成光信号，增大了输出光信号的功率，解决了现有技术中DDMZ和IQMZ存在的输出光信号功率较小的技术问题，达到提高输出光信号传输性能的技术效果。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种信号处理方法，其特征在于，包括：

通过对业务信号进行正交频分复用处理获得待调制电信号；

对所述待调制电信号和第一光信号进行光信号调制，获得调制光信号；

对所述调制光信号和第二光信号进行合成并输出合成光信号，其中所述第二光信号和所述第一光信号为相同光源输出的光信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对所述待调制电信号和第一光信号进行光信号调制，获得调制光信号之前，所述方法还包括：

通过分束器按预设比例将光源信号分为第一光信号和第二光信号。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述分束器为固定分束器时，在所述对所述调制光信号和第二光信号进行合成并输出合成光信号之前，所述方法包括：

将所述固定分束器分出的所述第二光信号传输给可调光衰减器，在所述可调光衰减器调小所述第二光信号的功率后，将功率调小后的所述第二光信号传输给合束器。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述分束器为可调分束器时，在所述对所述调制光信号和第二光信号进行合成并输出合成光信号之前所述方法包括：

直接将所述可调分束器分出的所述第二光信号传输给合束器。

5.如权利要求1～4中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述对所述待调制电信号和第一光信号进行光信号调制，获得调制光信号，具体为：

通过双臂马赫曾德尔调制器或IQ马赫曾德尔调制器对所述待调制电信号和所述第一光信号进行光信号调制。

6.一种信号处理装置，其特征在于，包括：

数字信号处理器，用于通过对业务信号进行正交频分复用处理获得待调制电信号，并输出给调制器；

所述调制器，用于对所述待调制电信号和第一光信号进行光信号调制，获得调制光信号，并输出给合束器；

所述合束器，用于对所述调制光信号和第二光信号进行合成并输出合成光信号，其中所述第二光信号和所述第一光信号为相同光源输出的光信号。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

分束器，用于按预设比例将光源信号分为第一光信号和第二光信号，并将所述第一光信号输出给所述调制器，将所述第二光信号输出给所述合束器。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述分束器为固定分束器时，所述装置还包括：

可调光衰减器，与所述固定分束器和所述合束器相连，用于接收所述固定分束器输出的所述第二光信号，并调小所述第二光信号的功率，并将功率调小后的第二光信号输出给所述合束器。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述分束器为可调分束器，所述可调分束器用于：

直接将分出的所述第二光信号传输给所述合束器。

10.如权利要求6～9中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述调制器具体为：

双臂马赫曾德尔调制器或IQ马赫曾德尔调制器。