CN105846905B - 一种光信号发送、接收方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种光信号发送、接收方法及装置，所述一种光信号发送方法包括：对待传输的数据信号进行串并转换，得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列；对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ编码，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路；对所述mPQ编码后的数字信号的I路和Q路进行奈奎斯特型滤波成型，得到滤波后的数字信号的I路和Q路；对所述滤波后的数字信号的I路和Q路进行数模转换，并将数模转换后的模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，得到目标光信号并发送。应用本发明实例，能够在光通信中减少频谱效率损失甚至不损失频谱效率，同时提高功率效率。

Description

一种光信号发送、接收方法及装置

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种光信号发送、接收方法及装置。

背景技术

在光通信系统中，信息的传输通过不同调制格式的光信号作为载体，调制格式主要用于承载和传输信息，对于调制格式的要求是传输的速率又快、信号的质量又好作为主要目的，衡量传输速率的指标是频谱效率，衡量传输质量的指标是功率效率。为了使信号传输的距离更远、速度更快、容量更大，不断改进传输信号的调制格式是一个重要的研究内容。为了提高传输容量，高阶调制格式被普遍应用，例如正交相移键控(QPSK)、16进制正交幅度调制(16QAM)等，这些调制格式的信号在每个符号位可以传输多个比特信息；为了提高传输距离，要求信号具有更好的功率效率，例如多进制脉冲位置调制(mPPM)信号。2011年由贝尔实验室提出了偏振复用的mPQ调制(mPPM-QPSK，多进制脉冲位置与正交相移键控联合调制)信号，初步实现了大容量高功率效率的传输系统。但是，该方法相对于QPSK调制格式在得到较高功率效率的同时牺牲了大量的传输带宽，这直接导致了传输信号频谱效率的下降(频谱效率主要是指传输比特速率/光信号占用带宽)。

具体来说，上述mPQ调制格式是在偏振复用的QPSK/QAM信号基础上联合多进制脉冲位置调制。原本每一个符号位被分割成m个信号槽，其中一个信号槽加载了原始符号位上的信息，每一个信号槽的时域宽度只是原始信号每符号位时域宽度的1/m，因此，在频域上信号所占带宽是原始信号的m倍。而且，mPQ调制格式对信号传输比特速率提升能力较差，使得信号频谱效率(传输比特速率/光信号占用带宽)明显降低。当整套传输系统的硬件设备不变的情况下，传输信号不能超越电域设备可以满足的最高信号带宽，那么，频谱效率较差的mPQ信号只能实现较低的传输速率，传输容量受到极大限制。

那么，如何在光通信中减少频谱效率损失甚至不损失频谱效率，同时提高功率效率，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例公开了一种光信号发送、接收方法及装置，能够在光通信中减少频谱效率损失甚至不损失频谱效率，同时提高功率效率。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种光信号发送方法，所述方法包括：

对待传输的数据信号进行串并转换，得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列；

对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ编码，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路；

对所述mPQ编码后的数字信号的I路和Q路进行奈奎斯特型滤波成型，得到滤波后的数字信号的I路和Q路；

对所述滤波后的数字信号的I路和Q路进行数模转换，得到模拟信号的I路和Q路；

将所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，得到目标光信号并发送。

具体的，所述对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行mPQ编码，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路，包括：

对所述I路数据序列、Q路数据序列进行正交相移键控QPSK编码，得到QPSK编码后的数字信号的I路和Q路；

对所述PPM路数据序列进行多进制脉冲位置mPPM编码，得到mPPM编码后的PPM路数据序列；

利用所述mPPM编码后的PPM路数据序列，按照预设方法对所述QPSK编码后数字信号的I路和Q路进行处理，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路。

第二方面，本发明实施例提供了一种光信号发送方法，所述方法包括：

对待传输的数据信号进行串并转换，得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列；

对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行编码，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列；

对所述QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、mPPM编码后的PPM路数据序列进行数模转换，得到编码后的模拟信号的I路、Q路和PPM路；

将所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，得到光信号；

将所述模拟信号的PPM路加载到所述光信号中，得到中间光信号；

将所述中间光信号进行奈奎斯特型滤波成型，得到目标光信号并发送。

具体的，所述对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行编码，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列，包括：

对所述I路数据序列、Q路数据序列进行正交相移键控QPSK编码，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路；

对所述PPM路数据序列进行多进制脉冲位置mPPM编码，得到多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列。

第三方面，本发明实施例提供了一种光信号接收方法，所述方法包括步骤：

采用相干检测，利用本地光载波将接收到的目标光信号转化为模拟信号的I路和Q路；

对所述模拟信号的I路和Q路进行模数转换，得到数字信号的I路和Q路；

对所述数字信号的I路和Q路进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ解码，得到原I路数据序列、原Q路数据序列和原PPM路数据序列；

根据所述原I路数据序列、原Q路数据序列和原PPM路数据序列，进行并串转换，得到目标数据信号。

具体的，所述对所述数字信号的I路和Q路进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ解码，得到原I路数据序列、原Q路数据序列和原PPM路数据序列，包括：

按照预设方法对所述数字信号的I路和Q路进行处理，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路，以及多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列；

对所述mPPM编码后的PPM路数据序列进行多进制脉冲位置mPPM解码，得到原PPM路数据序列；

对所述QPSK编码后的数字信号的I路和Q路进行正交相移键控QPSK解码，得到原I路数据序列、原Q路数据序列。

第四方面，本发明实施例提供了一种光信号发送装置，所述装置包括：

串并转换单元，用于对待传输的数据信号进行串并转换，得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列；

mPQ编码单元，用于对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ编码，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路；

滤波单元，用于对所述mPQ编码后的数字信号的I路和Q路进行奈奎斯特型滤波成型，得到滤波后的数字信号的I路和Q路；

数模转换单元，用于对所述滤波后的数字信号的I路和Q路进行数模转换，得到模拟信号的I路和Q路；

映射发送单元，用于将所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，得到目标光信号并发送。

具体的，所述mPQ编码单元，包括：

QPSK编码子单元，用于对所述I路数据序列、Q路数据序列进行正交相移键控QPSK编码，得到QPSK编码后的数字信号的I路和Q路；

mPPM编码子单元，用于对所述PPM路数据序列进行多进制脉冲位置mPPM编码，得到mPPM编码后的PPM路数据序列；

处理子单元，用于利用所述mPPM编码后的PPM路数据序列，按照预设方法对所述QPSK编码后数字信号的I路和Q路进行处理，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路。

第五方面，本发明实施例提供了一种光信号发送装置，所述装置包括：

串并转换单元，用于对待传输的数据信号进行串并转换，得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列；

mPQ编码单元，用于对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行编码，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列；

数模转换单元，对所述QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、mPPM编码后的PPM路数据序列进行数模转换，得到编码后的模拟信号的I路、Q路和PPM路；

映射单元，用于将所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，得到光信号；

加载单元，用于将所述模拟信号的PPM路加载到所述光信号中，得到中间光信号；

滤波发送单元，用于将所述中间光信号进行奈奎斯特型滤波成型，得到目标光信号并发送。

具体的，所述mPQ编码单元，包括：

QPSK编码子单元，用于对所述I路数据序列、Q路数据序列进行正交相移键控QPSK编码，得到QPSK编码后的数字信号的I路和Q路；

mPPM编码子单元，用于对所述PPM路数据序列进行多进制脉冲位置mPPM编码，得到mPPM编码后的PPM路数据序列。

第六方面，本发明实施例提供了一种光信号接收装置，所述装置包括：

光电转换单元，用于采用相干检测，利用本地光载波将接收到的目标光信号转化为模拟信号的I路和Q路；

模数转换单元，用于对所述模拟信号的I路和Q路进行模数转换，得到数字信号的I路和Q路；

mPQ解码单元，用于对所述数字信号的I路和Q路进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ解码，得到原I路数据序列、原Q路数据序列和原PPM路数据序列；

并串转换单元，用于根据所述原I路数据序列、原Q路数据序列和原PPM路数据序列，进行并串转换，得到目标数据信号。

具体的，所述mPQ解码单元，包括：

处理子单元，用于按照预设方法对所述数字信号的I路和Q路进行处理，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路，以及多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列；

mPPM解码子单元，用于对所述mPPM编码后的PPM路数据序列进行多进制脉冲位置mPPM解码，得到原PPM路数据序列；

QPSK解码子单元，用于对所述QPSK编码后的数字信号的I路和Q路进行正交相移键控QPSK解码，得到原I路数据序列、原Q路数据序列。

综上可知，本发明实施例所述的一种光信号发送、接收方法及装置，通过将待发送的数据信号进行串并转换后，对得到的并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行mPQ编码，在得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路后，不同于现有技术中直接将mPQ编码后的数字信号的I路和Q路经过数模转换后与光载波进行映射，而是将mPQ编码后的数字信号的I路和Q路进行奈奎斯特型滤波成型，将滤波后的数字信号的I路和Q路进行数模转换后再与光载波进行映射。现有技术中直接将mPQ编码后的数字信号的I路和Q路经过数模转换后与光载波进行映射的方法，在得到高功率效率的同时牺牲了大量的传输带宽，导致了传输信号频谱效率的下降。本发明实施例所述的将mPQ编码后的数字信号的I路和Q路进行奈奎斯特型滤波成型的方法，可以有效降低光信号的传输带宽，从而达到减少频谱效率损失甚至不损失频谱效率，同时提高功率效率的目的。

当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明实施例提供的一种光信号发送方法的流程示意图。

图2为本发明实施例提供的不同调制格式的光信号的功率效率与频谱效率的关系对比图；

图3为本发明实施例提供的另一种光信号发送方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种光信号接收方法的流程示意图

图5为本发明实施例提供的一种光信号发送装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种光信号发送装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种光信号接收装置的结构示意图。

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。

本发明实施例提供了一种光信号发送、接收方法，下面通过具体实施例，对本发明进行详细说明。

需要提前说明的是，本发明实施例所述的多进制脉冲位置(mPPM)与正交相移键控(QPSK)联合mPQ编码方式中，多进制脉冲位置(mPPM)编码可以为二进制脉冲位置(2PPM)编码，也可以为四进制脉冲位置(4PPM)编码，等等，本发明不对多进制脉冲位置(mPPM)编码的具体实现方式进行限定。

本发明实施例提供的一种光信号发送方法，在具体实施例中，根据信号在电域中产生和在光域中产生分为电域生成方案和光域生成方案。下面基于信号在电域生成的方案介绍本发明实施例所提供的一种光信号发送方法。

图1示出了本发明实施例提供的一种光信号发送方法的流程图。

如图1所示，本发明实施例提供的一种光信号发送方法包括步骤：

S101，对待传输的数据信号进行串并转换，得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列；

需要说明的是，由于在发送端本发明实施例使用的是多进制脉冲位置(mPPM)与正交相移键控(QPSK)联合mPQ编码方式，因此必须将待传输的数据信号进行串并转换后得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列。并且，在进行串并转换之前，需要根据后续的多进制脉冲位置(mPPM)编码方式，确定串并转换的具体方式。对于后续的多进制脉冲位置(mPPM)编码方式为二进制脉冲位置(2PPM)编码，在进行串并转换时，将待传输数据信号的第1、4、7、…、3k-2位转换为I路数据序列，第2、5、8、…、3k-1位转换为Q路数据序列，第3、6、9、…、3k位转换为PPM路数据序列；而对于后续的多进制脉冲位置(mPPM)编码方式为四进制脉冲位置(4PPM)编码，在进行串并转换时，将待传输数据信号的第1、5、9、…、4k-3位转换为I路数据序列，第2、6、10、…、4k-2位转换为Q路数据序列，第3、4、7、8、…、4k-1、4k位转换为PPM路数据序列。

举例而言，对于一组待传输的12bit数据信号如111001011100，如果在二进制脉冲位置(2PPM)编码的情况下，经过串并转换后得到的I路数据序列为1001、Q路数据序列为1010、PPM路数据序列为1110；如果在四进制脉冲位置(4PPM)编码的情况下，经过串并转换后得到的I路数据序列为101、Q路数据序列为111、PPM路数据序列为100100。

对待传输的数据信号进行串并转换，得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列的步骤，可以通过一个串并转换装置实现，具体过程在此不做赘述。

S102，对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ编码，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路；

具体的，所述对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ编码，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路，包括：

对所述I路数据序列、Q路数据序列进行正交相移键控QPSK编码，得到QPSK编码后的数字信号的I路和Q路；

对所述PPM路数据序列进行多进制脉冲位置mPPM编码，得到mPPM编码后的PPM路数据序列；

利用所述mPPM编码后的PPM路数据序列，按照预设方法对所述QPSK编码后数字信号的I路和Q路进行处理，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路。

举例而言，对步骤S101中得到的并行的I路数据序列、Q路数据序列进行QPSK编码，得到QPSK编码后的数字信号的I路和Q路，具体如下：

在二进制脉冲位置(2PPM)编码的情况下，步骤S101中得到的I路数据序列为1001、Q路数据序列为1010，经过QPSK编码后得到的QPSK编码后的数字信号的I路为+1-1-1+1、Q路为+1-1+1-1；在四进制脉冲位置(4PPM)编码的情况下，步骤S101中得到的I路数据序列为101、Q路数据序列为111，经过QPSK编码后得到的QPSK编码后的数字信号的I路为+1-1+1、Q路为+1+1+1。

在对步骤S101中得到的PPM路数据序列进行mPPM编码，得到mPPM编码后的PPM路数据序列，具体如下：

在二进制脉冲位置(2PPM)编码的情况下，步骤S101中得到的PPM路数据序列为1110，经过mPPM编码后得到的PPM路数据序列为10101001；在四进制脉冲位置(4PPM)编码的情况下，步骤S101中得到的PPM路数据序列为100100，经过mPPM编码后得到的PPM路数据序列为010000100001。

利用所述mPPM编码后的PPM路数据序列，按照预设方法对所述QPSK编码后数字信号的I路和Q路进行处理包括：将所述QPSK编码后的数字信号的I路和Q路上的每一对应位的数据与mPPM编码后的PPM路数据序列中对应位的数据相乘，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路，具体如下：

在二进制脉冲位置(2PPM)编码的情况下，得到mPQ编码后的数字信号的I路为+10-10-100+1、Q路为+10-10+100-1；在四进制脉冲位置(4PPM)编码的情况下，得到mPQ编码后的数字信号的I路为0+10000-10000+1、Q路为0+10000+10000+1。

具体的，对得到的并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行mPQ编码，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路的过程属于现有技术，可以通过一个mPQ编码器实现，在本发明实施例中对该过程不进行赘述。

S103，对所述mPQ编码后的数字信号的I路和Q路进行奈奎斯特型滤波成型，得到滤波后的数字信号的I路和Q路；

需要说明的是，对mPQ编码后的数字信号的I路和Q路进行奈奎斯特型滤波成型的步骤可以参照现有技术的方法，通过一组奈奎斯特成型装置实现，在此不做赘述。在对mPQ编码后的数字信号的I路和Q路进行奈奎斯特型滤波成型，得到滤波后的数字信号的I路和Q路，本发明将滤波后的数字信号的调制格式命名为N-mPQ调制格式(Nyquist-mPPM-QPSK，奈奎斯特型多进制脉冲位置与正交相移键控联合调制)。

S104，对所述滤波后的数字信号的I路和Q路进行数模转换，得到模型信号的I路和Q路；

需要说明的是，对所述滤波后的数字信号的I路和Q路进行数模转换，得到模型信号的I路和Q路的步骤，可以通过现有技术中的一组数模转换装置实现，具体过程在此不做赘述。

S105，将所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，得到目标光信号并发送；

需要说明的是，本发明所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上的步骤，可以通过现有技术中的一个激光器、一组电信号放大装置和IQ调制器实现，其中，激光器用于产生光载波，电信号放大装置用于提供IQ调制器所需的驱动电压，IQ调制器用于将所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，具体过程在此不再赘述。

应用本发明实施例所述的电域生成方案，通过将待发送的数据信号进行串并转换，对得到的并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行mPQ编码，在得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路后，不同于现有技术中直接将mPQ编码后的数字信号的I路和Q路经过数模转换后与光载波进行映射，而是将mPQ编码后的数字信号的I路和Q路进行奈奎斯特型滤波成型，将滤波后的数字信号的I路和Q路进行数模转换后再与光载波进行映射。现有技术中直接将mPQ编码后的数字信号的I路和Q路经过数模转换后与光载波进行映射的方法，在得到高功率效率的同时牺牲了大量的传输带宽，导致了传输信号频谱效率的下降。本发明实施例所述的将mPQ编码后的数字信号的I路和Q路进行奈奎斯特型滤波成型的方法，可以有效降低光信号的传输带宽，从而达到减少频谱效率损失甚至不损失频谱效率，同时提高功率效率的目的。

图2示出了本发明实施例提供的不同调制格式的光信号的功率效率与频谱效率的关系对比图，横坐标为频谱效率(bits/s/Hz/pol)，纵坐标为功率效率PPB(dB)，其中，图2中上方所示的两条线为理论数据，下方所示的两条线为实验数据。从图2中可以看出，在实验数据中，与4PPM-QPSK调制格式相比，本发明实施例所述的Nyquist-4PPM-QPSK调制格式在不降低功率效率的前提下可以达到两倍的频谱效率；在理论数据中，与QPSK调制格式相比，在相同的频谱效率下，本发明实施例所述的Nyquist-4PPM-QPSK调制格式具有1.9dB的功率优势。

下面基于信号在光域生成的方案介绍本发明实施例所提供的另一种光信号发送方法。图3示出了本发明实施例提供的另一种光信号发送方法的流程图。

如图3所示，本发明实施例提供的另一种光信号发送方法包括步骤：

S301，对待传输的数据信号进行串并转换，得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列；

需要说明的是，由于在发送端本发明实施例使用的是多进制脉冲位置(mPPM)与正交相移键控(QPSK)联合mPQ编码方式，因此必须将待传输的数据信号进行串并转换后得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列。对待传输的数据信号进行串并转换，得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列的具体过程可以参照上述一种光信号发送方法所提供的串并转换方式中的相应描述内容，在此不做赘述。

S302，对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行编码，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列；

具体的，所述对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行编码，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列，包括：

对所述I路数据序列、Q路数据序列进行正交相移键控QPSK编码，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路；

对所述PPM路数据序列进行多进制脉冲位置mPPM编码，得到多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列。

需要说明的是，对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行编码，得到QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、mPPM编码后的PPM路数据序列的具体过程，可以参照上述一种光信号发送方法所提供的mPQ编码方式中的相应描述内容，在此不做赘述。

S303，对所述QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、mPPM编码后的PPM路数据序列进行数模转换，得到编码后的模拟信号的I路、Q路和PPM路；

需要说明的是，对所述QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、mPPM编码后的PPM路数据序列进行数模转换，得到编码后的模拟信号的I路、Q路和PPM路的具体过程可以通过现有技术中的一组数模转换装置实现，在此不做赘述。

S304，将所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，得到光信号；

需要说明的是，本发明实施例所述的将数模转换后的模拟信号的I路和Q路映射到光载波上的步骤，可以通过现有技术中的一个激光器、一组电信号放大装置和IQ调制器实现，其中，激光器用于产生光载波，电信号放大装置用于提供IQ调制器所需的驱动电压，IQ调制器用于将所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，具体过程在此不做赘述。

S305，将所述模拟信号的PPM路加载到所述光信号中，得到中间光信号；

需要说明的是，本发明所述的将模拟信号的PPM路加载到所述光信号中的步骤，可以通过现有技术中的电信号放大装置和强度调制器实现，其中电信号放大装置用于提供强度调制器所需的驱动电压，强度调制器用于将所述模拟信号的PPM路加载到所述光信号中，具体过程在此不做赘述。

S306，将所述中间光信号进行奈奎斯特型滤波成型，得到目标光信号并发送；

需要说明的是，本发明所述的将所述中间光信号进行奈奎斯特型滤波成型的步骤，可以通过现有技术中的光学滤波器实现，在此不做赘述。

应用本发明实施例所述的光域生成方案，通过将待发送的数据信号进行串并转换后，对得到的并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行编码，在得到QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、mPPM编码后的PPM路数据序列后，对所述QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、mPPM编码后的PPM路数据序列进行数模转换，得到编码后的模拟信号的I路、Q路和PPM路；将所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，得到光信号；将所述模拟信号的PPM路加载到所述光信号中，得到中间光信号；将所述中间光信号进行奈奎斯特型滤波成型，得到目标光信号并发送。利用mPQ编码方式，可以提高功率效率，并且在得到中间光信号后，对中间光信号进行奈奎斯特型滤波成型，与现有技术相比，可以有效降低光信号的传输带宽，从而提高频谱效率。

图4示出了本发明实施例提供的一种光信号接收方法的流程图。

如图4所示，本发明实施例提供的一种光信号接收方法包括步骤：

S401，采用相干检测，利用本地光载波将接收到的目标光信号转化为模拟信号的I路和Q路；

需要说明的是，采用相干检测，利用本地光载波将接收到的目标光信号转化为模拟信号的I路和Q路的具体过程，可以通过现有技术中的方法实现，例如使用一个激光源、一个90度光相位偏置器，两个光耦合器和四个光电二极管，将接收到的目标光信号转化为模拟信号的I路和Q路，其中激光源用于产生本地光载波，90度光相位偏置器将目标光信号的相位改变90度，光耦合器用于耦合光信号，光电二极管用于将目标光信号转化为模拟信号的I路和Q路，本发明实施例不对此过程的具体实施方式进行限定。

S402，对所述模拟信号的I路和Q路进行模数转换，得到数字信号的I路和Q路；

需要说明的是，对所述模拟信号的I路和Q路进行模数转换，得到数字信号的I路和Q路的步骤可以通过现有技术中的模数转换装置实现，具体过程在此不做赘述。

S403，对所述数字信号的I路和Q路进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ解码，得到原I路数据序列、原Q路数据序列和原PPM路数据序列；

具体的，所述对所述数字信号的I路和Q路进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ解码，得到原I路数据序列、原Q路数据序列和原PPM路数据序列，包括：

按照预设方法对所述数字信号的I路和Q路进行处理，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路，以及多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列；

对所述mPPM编码后的PPM路数据序列进行多进制脉冲位置mPPM解码，得到原PPM路数据序列；

对所述QPSK编码后的数字信号的I路和Q路进行正交相移键控QPSK解码，得到原I路数据序列、原Q路数据序列。

需要说明的是，由于对所述数字信号的I路和Q路进行mPQ解码的具体过程，是上述一种光信号发送方法所提供的对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行mPQ编码的逆过程，因此可以参照上述一种光信号发送方法所提供的mPQ编码的相应描述内容，在此不做赘述。

S404，根据所述原I路数据序列、原Q路数据序列和原PPM路数据序列，进行并串转换，得到目标数据信号；

需要说明的是，由于根据所述原I路数据序列、原Q路数据序列和原PPM路数据序列进行并串转换的具体过程，是上述一种光信号发送方法所提供的对待传输的数据信号进行串并转换的逆过程，因此可以参照上述一种光信号发送方法所提供的串并转换的相应描述内容，在此不做赘述。

在上述一种光信号发送方法实施例中，发送端分别对所述mPQ编码后的数字信号的I路和Q路进行奈奎斯特型滤波成型的操作，或者在上述另一种光信号发送方法实施例中，发送端对所述中间光信号进行奈奎斯特型滤波成型的操作，但是由于奈奎斯特型滤波成型只改变了信号的频谱形状，不改变信号本身的信息，因此在接收端不需要对发送端的奈奎斯特滤波操作增加额外的算法处理。

相应于上述方法实施例中提供的一种基于电域生成方案的光信号发送方法，本发明实施例提供了一种基于电域生成方案的光信号发送装置，该光信号发送装置包括：电域产生装置和光域映射装置，其中电域产生装置包括串并转换单元501，mPQ编码单元502，滤波单元503，数模转换单元504；光域映射装置包括映射发送单元505；如图5所示，所述装置包括：

串并转换单元501，用于对待传输的数据信号进行串并转换，得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列；

mPQ编码单元502，用于对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ编码，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路；

滤波单元503，用于对所述mPQ编码后的数字信号的I路和Q路进行奈奎斯特型滤波成型，得到滤波后的数字信号的I路和Q路；

数模转换单元504，用于对所述滤波后的数字信号的I路和Q路进行数模转换，得到模拟信号的I路和Q路；

映射发送单元505，用于将所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，得到目标光信号并发送。

应用本发明实施例，通过将待发送的数据信号进行串并转换，对得到的并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行mPQ编码，在得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路后，不同于现有技术中直接将mPQ编码后的数字信号的I路和Q路经过数模转换后与光载波进行映射，而是将mPQ编码后的数字信号的I路和Q路进行奈奎斯特型滤波成型，将滤波后的数字信号的I路和Q路进行数模转换后再与光载波进行映射。现有技术中直接将mPQ编码后的数字信号的I路和Q路经过数模转换后与光载波进行映射的方法，在得到高功率效率的同时牺牲了大量的传输带宽，导致了传输信号频谱效率的下降。本发明实施例所述的将mPQ编码后的数字信号的I路和Q路进行奈奎斯特型滤波成型的方法，可以有效降低光信号的传输带宽，从而达到减少频谱效率损失甚至不损失频谱效率，同时提高功率效率的目的。

具体的，所述mPQ编码单元502，包括：

QPSK编码子单元，用于对所述I路数据序列、Q路数据序列进行正交相移键控QPSK编码，得到QPSK编码后的数字信号的I路和Q路；

mPPM编码子单元，用于对所述PPM路数据序列进行多进制脉冲位置mPPM编码，得到mPPM编码后的PPM路数据序列；

处理子单元，用于利用所述mPPM编码后的PPM路数据序列，按照预设方法对所述QPSK编码后数字信号的I路和Q路进行处理，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路。

对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

相应于上述方法实施例中提供的另一种基于光域生成方案的光信号发送方法，本发明实施例提供了另一种基于光域生成方案的光信号发送装置，该光信号发送装置包括：电域产生装置和光域映射装置，其中电域产生装置包括串并转换单元601，mPQ编码单元602，数模转换单元603；光域映射装置包括映射单元604，加载单元605，滤波发送单元606；如图6所示，所述装置包括：

串并转换单元601，用于对待传输的数据信号进行串并转换，得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列；

mPQ编码单元602，用于对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行编码，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列；

数模转换单元603，对所述QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、mPPM编码后的PPM路数据序列进行数模转换，得到编码后的模拟信号的I路、Q路和PPM路；

映射单元604，用于将所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，得到光信号；

加载单元605，用于将所述模拟信号的PPM路加载到所述光信号中，得到中间光信号；

滤波发送单元606，用于将所述中间光信号进行奈奎斯特型滤波成型，得到目标光信号并发送。

应用本发明实施例，通过将待发送的数据信号进行串并转换后，对得到的并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行编码，在得到QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、mPPM编码后的PPM路数据序列后，分别对所述QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、mPPM编码后的PPM路数据序列进行数模转换，得到编码后的模拟信号的I路、Q路和PPM路；将所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，得到光信号；将所述模拟信号的PPM路加载到所述光信号中，得到中间光信号；将所述中间光信号进行奈奎斯特型滤波成型，得到目标光信号并发送。利用mPQ编码方式，可以提高功率效率，并且在得到中间光信号后，对中间光信号进行奈奎斯特型滤波成型，与现有技术相比，可以有效降低光信号的传输带宽，从而提高频谱效率。

具体的，所述mPQ编码单元602，包括：

QPSK编码子单元，用于对所述I路数据序列、Q路数据序列进行正交相移键控QPSK编码，得到QPSK编码后的数字信号的I路和Q路；

mPPM编码子单元，用于对所述PPM路数据序列进行多进制脉冲位置mPPM编码，得到mPPM编码后的PPM路数据序列。

对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

相应于上述方法实施例中提供的一种光信号接收方法，本发明实施例提供了一种光信号接收装置，该光信号接收装置包括：光电转换装置和电信号处理装置，其中光电转换装置包括光电转换单元701；电信号处理装置包括模数转换单元702，mPQ解码单元703，并串转换单元704；如图7所示，所述装置包括：

光电转换单元701，用于采用相干检测，利用本地光载波将接收到的目标光信号转化为模拟信号的I路和Q路；

模数转换单元702，用于对所述模拟信号的I路和Q路进行模数转换，得到数字信号的I路和Q路；

mPQ解码单元703，用于对所述数字信号的I路和Q路进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ解码，得到原I路数据序列、原Q路数据序列和原PPM路数据序列；

并串转换单元704，用于根据所述原I路数据序列、原Q路数据序列和原PPM路数据序列，进行并串转换，得到目标数据信号。

具体的，所述mPQ解码单元703，包括：

处理子单元，用于按照预设方法对所述数字信号的I路和Q路进行处理，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路，以及多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列；

mPPM解码子单元，用于对所述mPPM编码后的PPM路数据序列进行多进制脉冲位置mPPM解码，得到原PPM路数据序列；

QPSK解码子单元，用于对所述QPSK编码后的数字信号的I路和Q路进行正交相移键控QPSK解码，得到原I路数据序列、原Q路数据序列。

对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光信号发送方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

对待传输的数据信号进行串并转换，得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列；

对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ编码，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路；

对所述mPQ编码后的数字信号的I路和Q路进行奈奎斯特型滤波成型，得到滤波后的数字信号的I路和Q路；

对所述滤波后的数字信号的I路和Q路进行数模转换，得到模拟信号的I路和Q路；

将所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，得到目标光信号并发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行mPQ编码，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路，包括：

对所述I路数据序列、Q路数据序列进行正交相移键控QPSK编码，得到QPSK编码后的数字信号的I路和Q路；

对所述PPM路数据序列进行多进制脉冲位置mPPM编码，得到mPPM编码后的PPM路数据序列；

利用所述mPPM编码后的PPM路数据序列，按照预设方法对所述QPSK编码后数字信号的I路和Q路进行处理，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路。

3.一种光信号发送方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

对待传输的数据信号进行串并转换，得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列；

对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行编码，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列；

对所述QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、mPPM编码后的PPM路数据序列进行数模转换，得到编码后的模拟信号的I路、Q路和PPM路；

将所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，得到光信号；

将所述模拟信号的PPM路加载到所述光信号中，得到中间光信号；

将所述中间光信号进行奈奎斯特型滤波成型，得到目标光信号并发送。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行编码，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列，包括：

对所述I路数据序列、Q路数据序列进行正交相移键控QPSK编码，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路；

对所述PPM路数据序列进行多进制脉冲位置mPPM编码，得到多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列。

5.一种基于权利要求1～4任一项所述的光信号发送方法的光信号接收方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

采用相干检测，利用本地光载波将接收到的目标光信号转化为模拟信号的I路和Q路；

对所述模拟信号的I路和Q路进行模数转换，得到数字信号的I路和Q路；

对所述数字信号的I路和Q路进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ解码，得到原I路数据序列、原Q路数据序列和原PPM路数据序列；

根据所述原I路数据序列、原Q路数据序列和原PPM路数据序列，进行并串转换，得到目标数据信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述数字信号的I路和Q路进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ解码，得到原I路数据序列、原Q路数据序列和原PPM路数据序列，包括：

按照预设方法对所述数字信号的I路和Q路进行处理，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路，以及多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列；

对所述mPPM编码后的PPM路数据序列进行多进制脉冲位置mPPM解码，得到原PPM路数据序列；

对所述QPSK编码后的数字信号的I路和Q路进行正交相移键控QPSK解码，得到原I路数据序列、原Q路数据序列。

7.一种光信号发送装置，其特征在于，所述装置包括：

串并转换单元，用于对待传输的数据信号进行串并转换，得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列；

mPQ编码单元，用于对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ编码，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路；

滤波单元，用于对所述mPQ编码后的数字信号的I路和Q路进行奈奎斯特型滤波成型，得到滤波后的数字信号的I路和Q路；

数模转换单元，用于对所述滤波后的数字信号的I路和Q路进行数模转换，得到模拟信号的I路和Q路；

映射发送单元，用于将所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，得到目标光信号并发送。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述mPQ编码单元，包括：

QPSK编码子单元，用于对所述I路数据序列、Q路数据序列进行正交相移键控QPSK编码，得到QPSK编码后的数字信号的I路和Q路；

mPPM编码子单元，用于对所述PPM路数据序列进行多进制脉冲位置mPPM编码，得到mPPM编码后的PPM路数据序列；

处理子单元，用于利用所述mPPM编码后的PPM路数据序列，按照预设方法对所述QPSK编码后数字信号的I路和Q路进行处理，得到mPQ编码后的数字信号的I路和Q路。

9.一种光信号发送装置，其特征在于，所述装置包括：

串并转换单元，用于对待传输的数据信号进行串并转换，得到并行的I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列；

mPQ编码单元，用于对所述I路数据序列、Q路数据序列和PPM路数据序列进行编码，得到正交相移键控QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、多进制脉冲位置mPPM编码后的PPM路数据序列；

数模转换单元，对所述QPSK编码后的数字信号的I路和Q路、mPPM编码后的PPM路数据序列进行数模转换，得到编码后的模拟信号的I路、Q路和PPM路；

映射单元，用于将所述模拟信号的I路和Q路映射到光载波上，得到光信号；

加载单元，用于将所述模拟信号的PPM路加载到所述光信号中，得到中间光信号；

滤波发送单元，用于将所述中间光信号进行奈奎斯特型滤波成型，得到目标光信号并发送。

10.一种基于权利要求7～9任一项所述的光信号发送装置的光信号的接收装置，其特征在于，所述装置包括：

光电转换单元，用于采用相干检测，利用本地光载波将接收到的目标光信号转化为模拟信号的I路和Q路；

模数转换单元，用于对所述模拟信号的I路和Q路进行模数转换，得到数字信号的I路和Q路；

mPQ解码单元，用于对所述数字信号的I路和Q路进行多进制脉冲位置与正交相移键控联合mPQ解码，得到原I路数据序列、原Q路数据序列和原PPM路数据序列；

并串转换单元，用于根据所述原I路数据序列、原Q路数据序列和原PPM路数据序列，进行并串转换，得到目标数据信号。