CN105122691B - 一种多带超通道外差光信号接收系统和光信号接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于光通信领域，提供了一种含多子波带的超通道的外差光信号接收系统和光信号接收方法，所述系统包括：循环阵列波导光栅、光电探测器、RFMix、ADC、OFDM接收机。本发明实施例，通过包含多个输入输出端口的循环阵列波导光栅对接收的包含多个相邻子波带的超通道信号和包含多个频率的本地光梳线信号进行光解复用，在循环阵列波导光栅的每个输出端口输出一个超通道信号的子波带信号和一个频率的本地光梳线信号，并通过光电探测器、RFMix和ADC对循环阵列波导光栅输出的信号进行转化，最终将转换的数字信号传输到OFDM接收机，使得包含多子波带的超通道信号和包含多频率的本地光梳线信号只需要一个光解复用器，简化了接收机的设计和成本。

Description

一种多带超通道外差光信号接收系统和光信号接收方法

技术领域

本发明属于光通信领域，尤其涉及一种多带超通道外差光信号接收系统和光信号接收方法。

背景技术

典型的基于单波长光源的超通道CO-OFDM多带接收机中使用了两个光解复用器，一个用于超通道光信号的频谱分割，一个用于本地光梳线信号的解复用。通常情况下，这两个光解复用器都是采用阵列波导光栅实现。常用的阵列波导光栅主要由输入/输出波导，两个星形波导耦合器和具有相同长度差的色散波导阵列组成，因此该波导结构的尺寸较大，不利于该接收机小型化。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种多带超通道外差光信号接收系统和光信号接收方法，以解决现有技术中多带超通道外光信号接收需要至少两个阵列波导光栅的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种多带超通道外差光信号接收系统，所述系统包括：

循环阵列波导光栅，用于对输入的包含两条相邻频率子波带的超通道信号和包含两个相邻频率的本地光梳线的光梳信号进行光解复用，超通道信号和光梳信号分别从两个相邻的输入端口输入，并在第一输出端口输出第一超通道信号和第一本地光梳线信号，在第二输出端口输出第二超通道信号和第二本地光梳线信号，所述第一超通道信号为超通道信号所含第一频率子波带的信号，所述第一本地光梳线信号为第一频率的本地光梳线信号，所述第二超通道信号为超通道信号所含第二频率子波带的信号，所述第二本地光梳线信号为第二频率的本地光梳线信号；

光电探测器，用于将所述循环阵列波导光栅的第一输出端口输出的超通道信号和本地光梳线信号拍频所得为第一中频信号，将所述循环阵列波导光栅的第二输出端口输出的超通道信号和本地光梳线信号拍频所得为第二中频信号；

RFMix(中文名为：射频混频器)，用于将所述光电探测器拍频所得的第一中频信号和第二中频信号变频为第一基带信号和第二基带信号；

ADC(中文名为：模拟数字转化器)，用于将所述RFMix后变频所得的第一基带信号和第二基带信号转换为第一基带数字信号和第二基带数字信号；

OFDM接收机，用于接收所述ADC转换的第一基带数字信号和第二基带数字信号。

在第一方面的第一种可能选的实施方式中，所述循环阵列波导光栅接收的两条超通道信号中相邻子波带的中心频率的间距、两条相邻本地光梳线信号的频率间距和循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距相同。所述循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距是指相对于同一输入端口而言的两个相邻的输出端口的透射谱中心的频率差距。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，所述循环阵列波导光栅接收的超通道信号中每条子波带的中心频率与其对应的本地光梳线信号的频率差与循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距相同，且所述本地光梳线信号比所述超通道信号的子波带的数量至少多一条。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，所述循环阵列波导光栅接收的每种波带的超通道信号的中心频率与其对应的本地光梳线信号的频率差与循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距不同，且所述本地光梳线信号与所述超通道信号的波带的数量相同。

结合第一方面，第一方面的第一种可能的实施方式，第一方面的第二种可能的实施方式，第一方面的第三种可能的实施方法，在第四种可能的实施方式中，如果所述循环阵列波导光栅接收的超通道信号包括两组，则所述RFMix变频之后，ADC转换之前，所述系统还包括：

低通滤波器，用于对所述RFMix103变频的第一基带信号和第二基带信号进行低通滤波。

第二方面，本发明实施例提供了一种多带超通道外差光信号接收方法，所述方法包括：

循环阵列波导光栅对输入的包含两条相邻频率子波带的超通道信号和包含两条相邻频率的本地光梳线的光梳信号进行光解复用，超通道信号和光梳信号分别从两个相邻的输入端口输入，并在第一输出端口输出超通道信号所含的第一子波带信号和第一本地光梳线信号，在第二输出端口输出超通道信号所含的第二子波带和第二本地光梳线信号，所述第一超通道信号为超通道信号所含第一频率子波带的，所述第一本地光梳线信号为第一频率的本地光梳线信号，所述第二超通道信号为超通道信号所含第二频率子波带的超通道信号；

光电探测器将所述第一输出端口输出的超通道信号和本地光梳线信号拍频为第一中频信号，将所述第二输出端口输出的超通道信号和本地光梳线信号拍频为第二中频信号；

RFMix将所述第一中频信号和第二中频信号变频为第一基带信号和第二基带信号；

ADC将所述第一基带信号和第二基带信号转换为第一基带数字信号和第二基带数字信号；

OFDM接收机接收所述第一基带数字信号和第二基带数字信号。

在第二方面的第一种可能的实施方式中，所述循环阵列波导光栅接收的超通道信号所含两条相邻子波带的中心频率的间距、两种相邻本地光梳线信号的频率间距和循环阵列波导光栅的输出端口的频率间距相同。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，所述循环阵列波导光栅接收的超通道信号所含的每条子波带的中心频率与其对应的本地光梳线信号的频率差与循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距相同，且所述本地光梳线信号比所述超通道信号的子波带的数量至少多一条。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，所述循环阵列波导光栅接收的每条子波带的超通道信号的中心频率与其对应的本地光梳线信号的频率差与循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距不同，且所述本地光梳线信号与所述超通道信号的子波带的数量相同。

结合第二方面，第二方面的第一种可能的实施方式，第二方面的第二种可能的实施方式，第二方面的第三种可能的实施方法，在第四种可能的实施方式中，如果所述超通道信号为至少两组，则在所述RFMix将所述第一中频信号和第二中频信号变频为第一基带信号和第二基带信号的步骤之后，ADC将所述第一基带信号和第二基带信号转换为第一基带数字信号和第二基带数字信号的步骤之前，所述方法还包括：

低通滤波器对所述第一基带信号和第二基带信号进行低通滤波。

本发明实施例，通过包含多个输入输出端口的循环阵列波导光栅对接收的包含多个相邻波带的超通道信号和包含多个频率的本地光梳线信号进行光解复用，在循环阵列波导光栅的每个输出端口输出一个波带的超通道信号和一个频率的本地光梳线信号，并通过光电探测器、RFMix和ADC对循环阵列波导光栅输出的信号进行转化，最终将转换的数字信号传输到OFDM接收机，使得包含多波带的超通道信号和包含多频率的本地光梳线信号只需要一个光解复用器，减小了OFDM接收机的体积，简化了接收机的设计和成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的多带超通道外差光信号接收系统的结构图；

图2是本发明实施例提供的多带超通道外差光信号接收方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示为本发明实施例提供的多带超通道外差光信号接收系统的结构图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分，包括：

循环阵列波导光栅101，用于对输入的包含两条相邻频率子波带的超通道信号和包含两条相邻频率的本地光梳线信号进行光解复用，并在第一输出端口输出第一超通道信号和第一本地光梳线信号，在第二输出端口输出第二超通道信号和第二本地光梳线信号，所述第一超通道信号为超通道信号所含第一频率子波带的信号，所述第一本地光梳线信号为第一频率的本地光梳线信号，所述第二超通道信号为超通道信号所含第二频率子波带的信号，所述第二本地光梳线信号为第二频率的本地光梳线信号。

在本发明实施例中，循环阵列波导光栅101接收包含两条相邻频率子波带的超通道信号和包含两条相邻频率的本地光梳线信号，对接收的超通道信号和本地光梳线信号光解复用之后，在第一输出端口输出第一超通道信号和第一本地光梳线信号，在第二输出端口输出第二超通道信号和第二本地光梳线信号，其中所使用的本地光梳线信号是利用单频激光器经过电光调制产生，电光调制所使用的信号即是光梳生成器中的RF时钟信号，其频率即为相邻本地光梳线信号的频率间距。超通道信号包含的波带数应小于或等于循环阵列波导光栅101的输出端口数量。需要指出的是，两种相邻波带的超通道信号的中心频率的间距、两种相邻本地光梳线信号的频率间距和循环阵列波导光栅101的输出端口的频率间距分别相同，且超通道信号的波带中心频率与本地光梳线信号的频率存在以下关系：

1、每条波带的超通道信号的中心频率与其对应的本地光梳线信号的频率差与循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距相同，且所述本地光梳线信号比所述超通道信号的波带的数量至少多一条。

2、每条波带的超通道信号的中心频率与其对应的本地光梳线信号的频率差与循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距不同，且所述本地光梳线信号与所述超通道信号的波带的数量相同。

需要指出的是，当循环阵列波导光栅101接收至少两组超通道信号时，所述两组超通道信号的中心频率间距与循环阵列波导光栅101的频率周期相同。

在本发明实施例中，两组超通道信号的中心频率间距与循环阵列波导光栅101的频率周期相同，即：两组超通道信号的中心频率间距与循环阵列波导光栅101的自由光谱范围相同，或两组超通道信号的中心频率间距为循环阵列波导光栅101的自由光谱范围的整数倍。

需要指出的是，本发明实施例仅已接收包含两条频率子波带的超通道信号，来表示可以接收包含多个频率子波带的超通道信号，并不限定本发明实施例只能接收包含两条频率子波带的超通道信号，即：如果包含第三超通道信号、第四超通道信号……，则可在第三端口、第四端口……输出。

光电探测器102，用于将所述循环阵列波导光栅101的第一输出端口输出的超通道信号和本地光梳线信号拍频为第一中频信号，将所述第二循环阵列波导光栅101的第二输出端口输出的超通道信号和本地光梳线信号拍频为第二中频信号。

在本发明实施例中，光电探测器102接收循环阵列波导光栅101输出的超通道信号和本地光梳线信号，经过光电探测器102的拍频，超通道信号和本地光梳线信号转换为中频信号。

RFMix103，用于将所述光电探测器102拍频的第一中频信号和第二中频信号变频为第一基带信号和第二基带信号。

需要指出的是，在使用RFMix103将中频信号变频为基带信号时，所使用的中频本振信号可以通过本地光梳线生成器的RF时钟信号生成。

ADC104，用于将所述RFMix103变频的第一基带信号和第二基带信号转换为第一基带数字信号和第二基带数字信号。

OFDM接收机105，用于接收所述ADC104转换的第一基带数字信号和第二基带数字信号。

本发明实施例，通过包含多个输入输出端口的循环阵列波导光栅对接收的包含多个相邻波带的超通道信号和包含多个频率的本地光梳线信号进行光解复用，在循环阵列波导光栅的每个输出端口输出一个波带的超通道信号和一个频率的本地光梳线信号，并通过光电探测器、RFMix和ADC对循环阵列波导光栅输出的信号进行转化，最终将转换的数字信号传输到OFDM接收机，使得包含多波带的超通道信号和包含多频率的本地光梳线信号只需要一个光解复用器，减小了OFDM接收机的体积，简化了接收机的设计和成本。

作为本发明的一个可选实施例，如果所述超通道信号为至少两组，则在所述RFMix103变频之后，ADC104转换之前，所述系统还包括：

低通滤波器106，用于对所述RFMix103变频的第一基带信号和第二基带信号进行低通滤波。

需要指出的是，所述低通滤波器的截止频率为输入所述循环阵列波导光栅101的超通道信号中的一个波带的带宽，波带的带宽可以根据实际使用需要进行选择，本发明不做限定。

如图2所示为本发明实施例提供的多带超通道外差光信号接收方法的流程图，所述方法包括：

在步骤S201中，循环阵列波导光栅对输入的包含两种相邻频率波带的超通道信号和包含两种相邻频率的本地光梳线信号进行光解复用，并在第一输出端口输出第一超通道信号和第一本地光梳线信号，在第二输出端口输出第二超通道信号和第二本地光梳线信号，所述第一超通道信号为第一频率波带的超通道信号，所述第一本地光梳线信号为第一频率的本地光梳线信号，所述第二超通道信号为第二频率波带的超通道信号，所述第二本地光梳线信号为第二频率的本地光梳线信号。

在本发明实施例中，循环阵列波导光栅接收包含两条相邻频率子波带的超通道信号和包含两条相邻频率的本地光梳线信号，对接收的超通道信号和本地光梳线信号光解复用之后，在第一输出端口输出第一超通道信号和第一本地光梳线信号，在第二输出端口输出第二超通道信号和第二本地光梳线信号，其中所使用的本地光梳线信号是利用单频激光器经过电光调制产生，电光调制所使用的信号即是光梳生成器中的RF时钟信号，其频率即为相邻本地光梳线信号的频率间距。超通道信号包含的波带数应小于或等于循环阵列波导光栅的输出端口数量。需要指出的是，两种相邻波带的超通道信号的中心频率的间距、两种相邻本地光梳线信号的频率间距和循环阵列波导光栅的输出端口的频率间距分别相同，且超通道信号的子波带中心频率与本地光梳线信号的频率存在以下关系：

1、每条子波带的超通道信号的中心频率与其对应的本地光梳线信号的频率差与循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距相同，且所述本地光梳线信号比所述超通道信号的波带的数量至少多一条。

2、每条子波带的超通道信号的中心频率与其对应的本地光梳线信号的频率差与循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距不同，且所述本地光梳线信号与所述超通道信号的波带的数量相同。

需要指出的是，当循环阵列波导光栅接收至少两组超通道信号时，所述两组超通道信号的中心频率间距与循环阵列波导光栅的频率周期相同。

在本发明实施例中，两组超通道信号的中心频率间距与循环阵列波导光栅的频率周期相同，即：两组超通道信号的中心频率间距与循环阵列波导光栅的自由光谱范围相同，或两组超通道信号的中心频率间距为循环阵列波导光栅的自由光谱范围的整数倍。

在步骤S202中，光电探测器将所述第一输出端口输出的超通道信号和本地光梳线信号拍频为第一中频信号，将所述第二输出端口输出的超通道信号和本地光梳线信号拍频为第二中频信号。

在本发明实施例中，光电探测器接收循环阵列波导光栅输出的超通道信号和本地光梳线信号，经过光电探测器的拍频，超通道信号和本地光梳线信号转换为中频信号。

在步骤S203中，RFMix将所述第一中频信号和第二中频信号变频为第一基带信号和第二基带信号。

需要指出的是，在使用RFMix103将中频信号变频为基带信号时，所使用的中频本振信号可以通过本地光梳线生成器的RF时钟信号生成。

在步骤S204中，ADC将所述第一基带信号和第二基带信号转换为第一基带数字信号和第二基带数字信号。

在步骤S205中，OFDM接收机接收所述第一基带数字信号和第二基带数字信号。

本发明实施例，通过包含多个输入输出端口的循环阵列波导光栅对接收的包含多个相邻波带的超通道信号和包含多个频率的本地光梳线信号进行光解复用，在循环阵列波导光栅的每个输出端口输出一个波带的超通道信号和一个频率的本地光梳线信号，并通过光电探测器、RFMix和ADC对循环阵列波导光栅输出的信号进行转化，最终将转换的数字信号传输到OFDM接收机，使得包含多波带的超通道信号和包含多频率的本地光梳线信号只需要一个光解复用器，减小了OFDM接收机的体积，简化了接收机的设计和成本。

作为本发明的一个可选实施例，如果所述超通道信号为至少两组，则在所述RFMix将所述第一中频信号和第二中频信号变频为第一基带信号和第二基带信号的步骤之后，ADC将所述第一基带信号和第二基带信号转换为第一基带数字信号和第二基带数字信号的步骤之前，所述方法还包括：

低通滤波器对所述第一基带信号和第二基带信号进行低通滤波。

需要指出的是，所述低通滤波器的截止频率为输入所述循环阵列波导光栅的超通道信号中的一个波带的带宽，波带的带宽可以根据实际使用需要进行选择，本发明不做限定。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各方法实施例中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，相应的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种多带超通道外差光信号接收系统，其特征在于，所述系统包括：

循环阵列波导光栅，用于对输入的包含两条相邻频率子波带的超通道信号和包含两条相邻频率的本地光梳线的光梳信号进行光解复用，超通道信号和光梳信号分别从两个相邻的输入端口输入，并在第一输出端口输出第一超通道信号和第一本地光梳线信号，在第二输出端口输出第二超通道信号和第二本地光梳线信号，所述第一超通道信号为超通道信号所含第一频率子波带信号，所述第一本地光梳线信号为第一频率的本地光梳线信号，所述第二超通道信号为超通道信号所含第二频率子波带的超通道信号，所述第二本地光梳线信号为第二频率的本地光梳线信号；

光电探测器，用于将所述循环阵列波导光栅的第一输出端口输出的超通道信号和本地光梳线信号拍频为第一中频信号，将所述循环阵列波导光栅的第二输出端口输出的超通道信号和本地光梳线信号拍频为第二中频信号；

RFMix，用于将所述光电探测器拍频的第一中频信号和第二中频信号变频为第一基带信号和第二基带信号；

ADC，用于将所述RFMix变频的第一基带信号和第二基带信号转换为第一基带数字信号和第二基带数字信号；

OFDM接收机，用于接收所述ADC转换的第一基带数字信号和第二基带数字信号。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述循环阵列波导光栅接收的超通道信号所含两个相邻子波带的中心频率的间距、两条相邻本地光梳线信号的频率间距和循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距相同；所述循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距是指相对于同一输入端口而言的两个相邻的输出端口的透射谱中心的频率差距。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述循环阵列波导光栅接收的每个子波带的超通道信号的中心频率与其对应的本地光梳线信号的频率差与循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距相同，且所述本地光梳线信号的数量比所述超通道信号的子波带的数量至少多一条。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述循环阵列波导光栅接收的每种波带的超通道信号的中心频率与其对应的本地光梳线信号的频率差与循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距不同，且所述本地光梳线信号与所述超通道信号的波带的数量相同。

5.如权利要求1～4任一项所述的系统，其特征在于，如果所述循环阵列波导光栅接包括两组超通道信号，则所述RFMix变频之后，ADC转换之前，所述系统还包括：

低通滤波器，用于对所述RFMix变频的第一基带信号和第二基带信号进行低通滤波。

6.一种多带超通道外差光信号接收方法，其特征在于，所述方法包括：

循环阵列波导光栅对输入的包含两条频率相邻的子波带的超通道信号和包含两条频率相邻的本地光梳线信号进行光解复用，超通道信号和光梳信号分别从两个相邻的输入端口输入，并在第一输出端口输出第一超通道信号和第一本地光梳线信号，在第二输出端口输出第二超通道信号和第二本地光梳线信号，所述第一超通道信号为超通道信号的第一频率波带的信号，所述第一本地光梳线信号为第一频率的本地光梳线信号，所述第二超通道信号为第二频率子波带的超通道信号，所述第二本地光梳线信号为第二频率的本地光梳线信号；

光电探测器将所述第一输出端口输出的超通道信号和本地光梳线信号拍频所得为第一中频信号，将所述第二输出端口输出的超通道信号和本地光梳线信号拍频所得为第二中频信号；

RFMix将所述第一中频信号和第二中频信号变频为第一基带信号和第二基带信号；

ADC将所述第一基带信号和第二基带信号转换为第一基带数字信号和第二基带数字信号；

OFDM接收机接收所述第一基带数字信号和第二基带数字信号。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述循环阵列波导光栅接收的两条相邻波带的超通道信号的中心频率的间距、两条相邻本地光梳线信号的频率间距和循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距相同。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述循环阵列波导光栅接收的每条子波带的超通道信号的中心频率与其对应的本地光梳线信号的频率差与循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距相同，且所述本地光梳线信号比所述超通道信号的波带的数量至少多一条。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述循环阵列波导光栅接收的每条子波带的超通道信号的中心频率与其对应的本地光梳线信号的频率差与循环阵列波导光栅的相邻输出端口的频率间距不同，且所述本地光梳线信号与所述超通道信号的波带的数量相同。

10.如权利要求6～9任一项所述的方法，其特征在于，如果所述超通道信号为至少两组，则在所述RFMix将所述第一中频信号和第二中频信号变频为第一基带信号和第二基带信号的步骤之后，ADC将所述第一基带信号和第二基带信号转换为第一基带数字信号和第二基带数字信号的步骤之前，所述方法还包括：

低通滤波器对所述第一基带信号和第二基带信号进行低通滤波。