CN107769856A - 一种光信号发送系统、接收系统和方法以及通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光信号发送系统、接收系统和方法以及通信系统，可将来自光源的激光信号分为多路激光子信号，利用各路光信号生成支路将本路的待发送电信号加载到本路的激光子信号上调制，并形成功率各不同的光信号，通过多芯光纤传输给光信号接收系统，光信号接收系统基于各路光信号功率不同，可通过串行解调对光信号解调，得到各光信号生成支路分别传输的信号。采用本发明，对于收发系统的硬件数量要求低，减少了有源光电器件的使用，降低了系统成本、空间和功耗，多芯光纤实现多路数据并行传输，提高了系统的空间利用率和总传输速率，采用串行解调完成多路信号的正确解调，提高了系统的频谱效率。本发明尤其适用于大容量中短距离通信传输。

Description

一种光信号发送系统、接收系统和方法以及通信系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种光信号发送系统、接收系统和方法以及通信系统。

背景技术

移动互联、云计算、高清视频点播、虚拟现实等新型应用和业务的出现，使得互联网数据流量保持高速增长。网络流量的高速增长给现有通信网络和信息传输系统带来了巨大的扩容压力，新型业务的出现则改变了网络流量分布甚至网络架构。思科和贝尔实验室的相关研究表明中短距离城域网的流量已经超过长途骨干网，并以2倍于骨干网流量的增速持续增长。另外，城域网中的流量业务正在不断转向数据中心。预计到2018年，全球数据中心相关的流量将高达8.6ZB，其中约75％的数据保持在数据中心内部流动，用户到数据中心之间的流量占15％左右，剩下约10％的流量则需要经由城域网或核心网实现数据中心之间的传输。可见，以数据中心和城域网为核心的中短距离光传输网络是未来大数据传输的主要载体。大容量中短距离(1-100km)光通信技术将成为继长距相干通信之后的又一个研究热点。

虽然基于偏振复用、高阶调制格式、新型放大技术、相干探测以及DSP技术的数字相干光通信具有高灵敏度、高频谱效率、抗损伤的优势，已经被证明可以用适用于大容量长距离光传输系统中，但是，如此庞大、复杂的相干光通信技术并不适用于对成本更为敏感的中短距离光通信场景。对于中短距离传输系统，提高容量的同时还要兼顾成本和复杂度以及功耗。在中短距离光纤通信系统中，由于连接众多，其系统的成本主要来源于数量庞大的收发设备。因此，尽可能减少收发器件的数量、降低收发器件的带宽、使用简单的强度和探测方案可以明显降低总的系统成本。

另外，在一些高速路由器光背板、超级计算机CPU间高速光互连等应用场景下，高速并行光传输必不可少。目前业界广泛使用的是分立的并行光模块和带状光缆。这在提高传输速率的同时，也一定程度上带来了空间拥塞问题，增大了器件、收发模块的尺寸和功耗。不仅如此，分立信道不同的传输特性和时延也会对并行传输效果造成一定的影响。

发明内容

本发明实施例要解决的主要技术问题是，提供一种光信号发送系统、接收系统和方法以及通信系统，解决现有技术中大容量中短距离光通信系统存在的收发器件的数量多、空间占用大，收发器件尺寸大、功耗大、带宽要求高以及系统成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种光信号发送系统，包括：

分束器、多芯光纤扇入耦合器以及n路光信号生成支路，n大于1；

分束器用于将来自光源的激光信号分成n路激光子信号分别输入n路光信号生成支路；

各路光信号生成支路用于将本路上待发送电信号加载到接收到的激光子信号上调制为光信号输出给多芯光纤扇入耦合器，各路光信号生成支路输出的光信号的功率不同；

多芯光纤扇入耦合器将接收到的n路光信号通过多芯光纤中对应的n路光信道发送给光信号接收系统。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种光信号接收系统，包括：

光接收器，用于接收并处理光信号发送系统通过多芯光纤中的n路光信道发送的n路光信号，n大于1，n路光信号的功率各不相同；

信号解调处理器，用于基于n路光信号不同的功率，通过串行干扰消除解调逐路对各路光信号进行解调处理得到解调后的n路信号。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种光信号通信系统，包括上述的光信号发送系统和上述的光信号接收系统；

光信号发送系统通过多芯光纤中对应的n路光信道发送n路功率各不相同的光信号给光信号接收系统；

光信号接收系统接收n路光信号，基于n路光信号不同的功率，通过串行干扰消除解调逐路对各路光信号进行解调处理得到解调后的n路信号。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种光信号发送方法，包括：

将来自光源的激光信号分成n路激光子信号分别输入n路光信号生成支路；

将各路光信号生成支路上待发送电信号加载到各路光信号生成支路接收到的激光子信号上调制为光信号后，通过多芯光纤中对应的n路光信道发送给光信号接收系统，各路光信号生成支路输出的光信号的功率不同。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种光信号接收方法，包括：

接收并处理光信号发送系统通过多芯光纤中的n路光信道发送的n路光信号，n大于1，n路光信号的功率各不相同；

基于n路光信号不同的功率，通过串行干扰消除解调逐路对各路光信号进行解调处理得到解调后的n路信号。

本发明实施例公开了一种光信号发送系统、接收系统和方法以及通信系统，可以在光信号发送系统一侧利用分束器生成多路激光子信号输入对应的光信号生成支路，利用各路光信号生成支路将本路的待发送电信号加载到接收的激光子信号上调制，并形成功率各不相同的光信号，通过多芯光纤传输给光信号接收系统，光信号接收系统接收到多芯光纤并行传输的多路光信号后，基于各路光信号的功率不同，可以通过串行解调对光信号进行解调处理，得到各光信号生成支路分别传输的信号，采用本发明实施例，多芯光纤提供多个独立的空间信道，实现多路数据并行传输，结构简单，这不仅提高了光信号通信系统的空间利用效率，还提高了系统的总传输速率，在接收端采用串行解调的方式，完成多路信号的正确解调，极大地提高了系统的频谱效率，此外，本发明实施例对于收发系统的硬件数量的要求较低，能减少了有源光电器件的使用，有利于降低系统成本，适用于大容量中短距离通信传输。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种光信号通信系统的结构图；

图2为本发明实施例一提供的另一种光信号通信系统的结构图；

图3为本发明实施例一提供的一种光信号接收系统的结构图；

图4为本发明实施例二提供的一种光信号发送方法的流程图；

图5为本发明实施例三提供的一种光信号接收方法的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

参见图1，本实施例提供一种光信号通信系统，发射端仅使用一个激光器，利用多芯光纤提供的多个独立信道，在多芯光纤中实现多路功率不同的信号同波长并行传输；在接收端仅使用一个光探测器对多路信号同时接收，模数转换后采用串行干扰消除解调方法依次串行解调出不同功率的信号；最终完成多路信号的发送和接收，在提高总传输容量，能有效降低系统成本，满足中短距离大容量传输对于成本的要求，提供更优的中短距离大容量传输系统。

本实施例采用多芯光纤传输数据的优势有：多芯光纤(较常见的有7芯、8芯、19芯等)具有与普通单模光纤相近的外观几何尺寸和类似的损耗、色散等光学特性，但单根多芯光纤可以同时提供多个低串扰的独立并行光学信道，不仅具有更高的空间利用效率，而且并行信道间的传输特性和时延的一致性也更加可控。同时，在不同的纤芯中，由于空间上的隔离，所以可以同时使用同一光波长进行无串扰的数据传输和通信，这就降低了并行光传输系统对本实施例的激光器或波长的数量要求，有利用降低成本。

此外，结合集成的发射机和探测器阵列，多芯光纤可以更好地发挥低成本扩容的作用，也更具实用化前景。正是由于多芯光纤在这些方面的优势，基于多芯光纤的空分复用技术已经在超大容量、长距离的相干光通信得到广泛关注和研究。

本实施例的光信号通信系统包括：光信号发送系统和光信号接收系统；

其中，光信号发送系统通过多芯光纤中对应的n路光信道发送n路功率各不相同的光信号给光信号接收系统；光信号接收系统接收n路光信号，基于n路光信号不同的功率，通过串行干扰消除解调逐路对各路光信号进行解调处理得到解调后的n路信号。

参见图1，在本实施例的光信号通信系统中，光信号发送系统包括：

分束器1、多芯光纤扇入耦合器3以及n路光信号生成支路2，n大于1；

分束器1用于将来自光源的激光信号分成n路激光子信号分别输入n路光信号生成支路；

各路光信号生成支路2用于将本路上待发送电信号加载到接收到的激光子信号上调制为光信号输出给多芯光纤扇入耦合器，各路光信号生成支路输出的光信号的功率不同；

多芯光纤扇入耦合器3将接收到的n路光信号通过多芯光纤中对应的n路光信道发送给光信号接收系统。

从图1上可以看出，本实施例的分束器输入端与光源连接，多个输出端分别与多路光信号生成支路2连接，各路光信号生成支路2的输出端与多芯光纤扇入耦合器3连接。

在本实施例中，光源一般为激光光源，且基于本实施例的上述系统，本实施例可只用采用一个激光光源。其中，为了降低激光器相位噪声对系统的传输性能的影响，本实施例的激光光源优选为半导体激光器，半导体激光器为目前中短距光通信系统中普遍采用的激光器，而采用高阶调制格式如OFDM时，线宽不能太大，否则激光器相位噪声将引入一定功率的代价。所以，进一步地，半导体激光器的线宽小于10MHz；为保证系统有足够的功率预算，激光光源的输出光功率不低于10mw，考虑到多芯光纤最小损耗窗口的限制，激光光源的工作波长为1310nm或1550nm波段。在本实施例中，分束器将来自光源的激光信号分成n路激光子信号时，多路子信号的光功率可以相同也可以不同。

更进一步地，多芯光纤扇入耦合器3的功能是将接收端连接的多根单模光纤中的光信号分别耦合送入到多芯光纤不同的纤芯中，为保证实用性，多芯光纤扇入耦合器的固有插入损耗应低于2dB。其中，多芯光纤扇入耦合器可以采用腐蚀光纤束方法制备，平均每端口插入损耗为1.5dB。

更进一步地，为保证光纤有足够的机械强度和较好的熔接能力，以及光纤的拉制成本，本实施例使用的多芯光纤的包层直径小于175um，同时为保证每个纤芯之间的串扰足够小，多芯光纤的纤芯数N满足2≤N≤10，每个纤芯在1310nm波段为单模工作状态，不同的纤芯间串扰低于-40dB/100km，每个纤芯在1550nm波段的平均损耗小于0.35dB/km，色散参数与普通单模光纤相近，考虑到整个系统的损耗和色散，为保证传输性能多芯光纤的传输长度小于50km。可以理解的是，在本实施例中，多芯光纤中的纤芯数量和实际使用的纤芯数量不一定相同。多芯光纤纤芯数量优选为N＝7，多芯光纤长度为30km。芯间串扰为-45dB/100km。

参见图2，在本发明实施例中，每路光信号生成支路2的结构都相同，都包括信号发生器21、光信号调制器22以及光功率调整器23。光信号生成支路2可以产生多种调制格式，即包括简单的OOK调制，也包括高频谱效率的直接探测OFDM调制格式。

参见图2可知，其中每个光信号调制器22的光信号输入端与分束器的一个输出相连，光信号输出端与光功率调整器23相连，每个光信号调制器22的射频电信号输入端均与一个信号发生器21相连。

信号发生器21用于生成待发送电信号发给本路的光信号调制器；光信号调制器22用于接收分束器发送的激光子信号，并将待发送电信号加载到激光子信号上调制为光信号后，输出给本路的光功率调整器；光功率调整器23用于将接收到的光信号进行功率调整后输出给多芯光纤扇入耦合器，光功率调整器输出的光信号之功率与其他n-1路光信号生成支路输出的光信号之功率不同。

其中，信号发生器21生成待发送电信号的方式包括：信号发生器21将待发送的二进制电信号经过适当的串并转换、导频/训练序列插入、纠错编码、星座图映射及基带电调制等步骤后得到待发送电信号。

其中，参见图2，每个光信号调制器22的直流电信号输入端均与一个直流偏置电源24相连，直流偏置电源24为光信号调制器22提供合适的偏置电压，使其工作于线性区。

在本发明另一实施例中，光功率调整器可以位于分束器和光信号调制器之间，先对分束器输入的激光子信号进行光功率的调整，再将调整后的激光子信号传输到光信号调整器中，进行电信号的加载等处理。进一步地，当分束器可以输入光功率各不相同的激光子信号时，本实施例的光功率调整器可以省略，进一步降低光信号发送系统的成本和体积。

本实施例中光功率调整器23对接收到的光信号进行功率调整，是为了便于光信号接收系统在串行解调光接收机中能有效区分每个并行信道。每个光功率调整器23的输入与光信号调制器22的输出端相连，其输出与多芯光纤扇入耦合器3的一个单模光纤接头相连。当系统工作时，可通过调节光功率调整器23的衰减值的大小，改变并行光信号的光功率，使得n个光信号生成支路的光功率任意两两不相等。使得光信号接收系统进行串行解调时，可以根据信号的功率由大到小的顺序依次解调每个并行支路的信号。

其中，优选地，光功率调整器23为可调光衰减器；并且n路光信号生成支路2上的可调光衰减器采用的衰减值各不相同，这样，即使光信号调制器22输出的光信号的功率存在不完全不相同的情况，n个光信号生成支路输出的光信号的光功率也可以满足两两不相同。

此外，利用光功率调整器23增大本路信号的光功率时，对应地该路信号的误码率会有所下降，其它路信号的误码率则会相应增加。因而，在本实施例中，光功率调整器23可以根据每路信号对传输误码率的要求，调整每路光信号的光功率，当某两路信号对误码率的要求相同时，可以根据实际情况选择合适的衰减值进行调整。

进一步地，光功率调整器23可以根据光信号接收系统计算得到的，每路光信号的误码率和每路信号对传输误码率的要求，对接收到的光信号进行功率调整后输出给多芯光纤扇入耦合器。

更进一步地，为保证每个光信号调制器22的输入光偏振态对齐，降低插入损耗、提高消光比，本实施例分束器为偏振保持分束器，N个输出偏振态与输入光偏振态对准，N个输出端口的光功率相等。即分束器将光源的激光信号分成的n路激光子信号的功率相等。另外，为保证每个并行支路上光功率足够大，并且满足传输性能的要求，分束器的输出N满足，2≤N≤10。

进一步地，在本发明实施例中，激光光源、分束器1和光信号生成支路2、多芯光纤扇入耦合器3都可以通过光电混合集成在一块半导体材料上，可以减小本实施例的系统的体积、降低成本，增加稳定性和可靠性。

进一步地，在本发明实施例中，为了降低系统成本，光信号调制器的带宽小于10GHz；要实现高速信号传输，必须提高频谱效率，因而n个光信号生成支路上的基带电信号(待发送电信号)占用相同的频带；在光信号接收系统中，串行干扰消除解调过程中通过功率来正确区分每路信号。

参见图1，在本实施例的光信号通信系统中，光信号接收系统包括：

光接收器4，用于接收并处理光信号发送系统通过多芯光纤中的n路光信道发送的n路光信号，n大于1，n路光信号的功率各不相同；

信号解调处理器5，用于基于n路光信号不同的功率，通过串行干扰消除解调逐路对各路光信号进行解调处理得到解调后的n路信号。

其中，参见图2，光接收器4包括光探测器41和模数转换器42；光探测器41用于接收光信号发送系统通过多芯光纤中的n路光信道发送的n路光信号，并将n路光信号转换成n路电信号；模数转换器42用于将n路电信号进行模数转换处理后发给信号解调处理器。

其中，光探测器41的作用是从多芯光纤中接收并行传输的多路光信号，并完成光电变换。虽然多芯光纤的纤芯数量和实际传输信号的纤芯数量可能不相同，但是为了达到光探测器可以同时探测到多芯光纤中并行传输的所有光信号，还是要求光探测器可以同时探测到多芯光纤中N个并行支路上的光信号。优选地，本实施例采用的光探测器应为大光敏面的光探测器，其有效光敏面的直径大于3mm，支持带涂覆层的多芯光纤(外径约250um)直接插入和对准。可以理解的是，本实施例的光探测器的参数可以随着使用的多芯光纤的相关参数(如纤芯数量)的变化而变化。

在光探测器41将多路光信号转变为电信号后，得到的是混叠的基带电信号。此时与光探测器41连接的模数转换器42对探测到的混叠基带电信号进行模数变换，得到数字化的基带电信号。然后送入与自身连接的信号解调处理器5中。

信号解调处理器5包括串行干扰消除解调模块54，可以基于n路光信号不同的功率，对接收到的混叠基带电信号进行串行干扰消除解调，得到解调后的n路信号。

其中，串行干扰消除解调中包括信道估计、重调制、解调过程，其目的是逐个解调每路功率不同的信号，信号解调处理器5通过串行干扰消除解调得到解调后的n路信号的过程包括：信号解调处理器5将n路电信号中功率最大的一路电信号作为有效信号，将剩余信号作为干扰噪声信号，对功率最大的电信号进行信道估计得到信道响应后，根据所述信道响应对所述n路电信号形成的混合信号进行信号均衡后，再进行解调，将解调结果作为功率最大的一路光信号上加载的信号；对已解调的信号重调制后乘以对应的信道响应作为干扰，从所述混合信号中减去所述干扰，再重复上述的步骤，依次解调出各路光信号上加载的信号。其中，将n路电信号中功率最大的一路电信号作为有效信号，将剩余信号作为干扰噪声信号，对功率最大的电信号进行信道估计得到信道响应的过程包括：对n路电信号形成的混合信号进行训练序列的提取，此时提取的训练序列的位置是功率最大的一路电信号上的训练序列的位置。根据提取出来的训练序列以及最大的一路电信号对应的原始的训练序列可以得到信道响应，该信道响应应理解为光信号传输过程以及其他路的电信号对功率最大的一路电信号的干扰，所以根据该信道响应对n路电信号形成的混合信号进行信道均衡后，得到的电信号相当于功率最大的一路电信号，然后直接对该电信号进行解调，即可得到功率最大的光信号上加载的信号。

对于功率仅次于功率最大电信号的电信号而言，功率最大电信号是强干扰，所以在解调第二大的功率电信号前，需从混合信号中减去已解调的信号重调制后乘以对应的信道响得到的乘积，再进行上述的信道估计、信道均衡等过程。其中可以理解，在进行信道估计时，需从已减去乘积的信号中提取第二大的功率电信号的训练序列，根据提取出来的训练序列以及第二大的一路电信号对应的原始的训练序列得到信道响应，该信道响应应理解为光信号传输过程以及比第二大的功率电信号小的电信号对其产生的干扰。再根据本次得到的信道响应对已减去乘积的信号进行信道均衡后，直接进行解调即可得到功率第二大的光信号上加载的信号。

对于功率第三、第四、第五······的电信号，也采用与功率第二大的电信号的类似的方法实现。

在本实施例中，从接收到的信号中减去重调制电信号与信道响应的乘积后，已解调的功率较大支路上的信号对待解调支路信号的干扰已经消除。采用本实施例的这种串行解调算法，功率较弱的信号(还未解调的信号)抑制了来自于功率较大信号(先解调出来的信号)的干扰，所以理论上讲，即使功率最小的信号也可以被正确恢复。另外，根据串行干扰消除解调原理，每个并行支路上的传输性能将取决于两个因素，其一，该支路信号本身的功率大小决定了它的最大信噪比，其二，先解调出来的功率较大支路上的信号解调误差也会影响后续解调的正确性。因此，很明显最终每个并行支路上的误码率将与每个并行支路上的光功率的分配直接相关，从而可以根据实际的传输质量要求，通过可调光衰减器改变N个并行光信号产生支路上的光功率大小，就可以调整每个支路上信号的传输性能；误码率计算则是对每路已经解调的数据进行误码率统计，便于分析、评估每路信号的传输质量和性能。

其中，为了解调出的各路信号质量更好，误码率更低，本实施例的信号解调处理器还用于在对功率最大的电信号进行信道估计之前，对接收到的n路电信号进行滤波、重采样及帧同步处理。参见图3，信号解调处理器5中包含低通滤波模块51、重采样模块52、帧同步模块53，其中数字低通滤波器对模数转换后的光电流进行信号低通滤波，抑制带外噪声，这可以通过普通的数字低通滤波器来实现；重采样过程主要完成采样率的转换，可以通过等间隔的采样点插值或抽取来实现；帧同步的作用为对齐数据帧的起止位置，方便提取导频信号或训练序列，从而进行信道估计和信号解调，可采用较成熟的基于训练序列相关的同步算法实现，例如SC算法，Minn算法，Perk算法等。

在本实施例中，当信号解调处理器5按照功率从大到小的顺序将光信号接收系统接收的n路光信号解调出来后，可以采用误码率计算模块55对每一路光信号的误码率进行计算，并将每一路光信号计算的结果反馈给光信号发送系统，光信号发送系统中的光功率调制器23可以根据本路光信号的实际误码率和对本路光信号的期望误码率对本路的光信号功率进行相应的调整。上述的调整可以由光信号发送系统自身完成，也可以由人工完成。本实施例的信号解调处理器可以采用数字信号处理器实现。

在本实施例中信号解调处理器中的低通滤波、重采样、帧同步、串行干扰消除解调、误码率计算等子功能模块(如图3所示)均可以由可编程逻辑门阵列(FPGA)实现；FPGA作为商业成熟器件，可以根据用户需要灵活编程以实现不同的功能，同时还有丰富的寄存器、触发器资源可以方便的建立查找表及各种运算操作，同时编程较简单，开发周期相应较短。在本发明实施例中，为了降低系统成本，所有光电器件-光探测器、模数转换器的带宽都小于10GHz。

采用本实施例的光信号通信系统，光信号发送系统可以将一个光源的激光信号分为多路激光子信号，并将多个待发送的电信号分别加载到激光子信号上进行调制得到多路光信号，通过多芯光纤传输给光信号接收系统，其中，调制后的光信号光功率不同，光信号接收系统可以将接收的光信号转变为电信号，根据各路信号的功率大小采用串行干扰消除解调方式逐路解调出各路信号，完成多路同频带信号的正确解调，极大地提高了系统的频谱效率。本实施例采用多芯光纤来并行传输多路数据，利用单根光纤提供多个并行的低串扰信道，不仅具有更高的空间利用效率，还提高了系统的总传输速率。本实施例的光信号发送系统和光信号接收结构简单，系统成本较低，多芯光纤并行传输可以提高传输容量，有利于系统的传输扩容，在中短距离传输信号时，既能提高大容量的传输，又能有效控制传输的成本，具有更高的实用性和更好的适应性。

进一步地，本实施例中，可以利用光功率调整器对光信号生成支路的光功率进行调整，当某一路的数据传输质量要求较高时，可以相应地调高该路光功率，使得每支路传输的信号能满足不同的服务质量要求，每个支路上的光功率得到优化，实现不同误码率性能的并行传输，使得本实施例具有物理层的灵活性。

实施例二：

参见图4，示出了一种光信号发送方法，包括：

S401、将来自光源的激光信号分成n路激光子信号分别输入n路光信号生成支路；

S402、将各路光信号生成支路上待发送电信号加载到各路光信号生成支路接收到的激光子信号上调制为光信号后，通过多芯光纤中对应的n路光信道发送给光信号接收系统，各路光信号生成支路输出的光信号的功率不同。

在本实施例中，光源一般为激光光源，且基于本实施例的上述系统，本实施例可只用采用一个激光光源。其中，为了降低激光器相位噪声对系统的传输性能的影响，本实施例的激光光源优选为半导体激光器，半导体激光器为目前中短距光通信系统中普遍采用的激光器，而采用高阶调制格式如OFDM时，线宽不能太大，否则激光器相位噪声将引入一定功率的代价。所以，进一步地，半导体激光器的线宽小于10MHz；为保证系统有足够的功率预算，激光光源的输出光功率不低于10mw，考虑到多芯光纤最小损耗窗口的限制，激光光源的工作波长为1310nm或1550nm波段。在本实施例中，分束器将来自光源的激光信号分成n路激光子信号时，多路子信号的光功率可以相同也可以不同。

其中，优选的，S401包括：将来自光源的激光信号分成n路功率相等的激光子信号分别输入n路光信号生成支路。本实施例中，可以采用分束器实现S401的过程，进一步地，分束器采用偏振保持光分束器。

在S402中，将各路光信号生成支路上待发送电信号加载到各路光信号生成支路接收到的激光子信号上调制为光信号后，通过多芯光纤中对应的n路光信道发送给光信号接收系统包括：

利用各路光信号生成支路生成待发送电信号；

将各路光信号生成支路上的待发送电信号加载到接收的激光子信号上调制为光信号；

对调制后的各路光信号分别进行光功率的调整后，通过多芯光纤中对应的n路光信道发送给光信号接收系统。其中，进行光功率调整后的各路光信号的功率两两不同。

在本发明实施例中，每路光信号生成支路的结构参考实施例一的相关描述，都包括信号发生器、光信号调制器以及光功率调整器。光信号生成支路可以产生多种调制格式，即包括简单的OOK调制，也包括高频谱效率的直接探测OFDM调制格式。

在本实施例中，可以采用光功率调整器对调制后的各路光信号分别进行光功率的调整，进一步地，光功率调整器可以为可调光衰减器，对于n路光信号，可以采用各不相同的衰减值对光功率进行调整。

其中，当利用光功率调整器增大本路信号的光功率时，对应地该路信号的误码率会有所下降，其它路信号的误码率则会相应增加。因而，在本实施例中，可以根据每路信号对传输误码率的要求，利用光功率调整器调整每路光信号的光功率，当某两路信号对误码率的要求相同时，可以根据实际情况选择合适的衰减值进行调整。

采用本实施例，可以将一个光源的激光信号分为多路激光子信号，并将多个待发送的电信号分别加载到激光子信号上进行调制得到多路光信号，通过多芯光纤传输给光信号接收系统，完成数据的并行发送，其中，调制后的光信号光功率不同。本实施例的光信号发送系统和光信号接收结构简单，系统成本较低，且采用多芯光纤来并行传输多路数据，利用单根光纤提供多个并行的低串扰信道，不仅具有更高的空间利用效率，还提高了系统的总传输速率，有利于系统的传输扩容。所以采用本实施例，不仅实现简单，在中短距离传输信号时，既能提高大容量的传输，又能有效控制传输的成本，具有更高的实用性。

实施例三：

参见图5，本实施例示出了一种光信号接收方法，包括：

S501、接收并处理光信号发送系统通过多芯光纤中的n路光信道发送的n路光信号，n大于1，n路光信号的功率各不相同；

S502、基于n路光信号不同的功率，通过串行干扰消除解调逐路对各路光信号进行解调处理得到解调后的n路信号。

在本实施例中，一般采用光探测器接收多芯光纤中传输的n路光信号，一般为了能够同时探测到多芯光纤中N个并行支路上的光信号，优选地，本实施例采用的光探测器应为大光敏面的光探测器，其有效光敏面的直径大于3mm，支持带涂覆层的多芯光纤(外径约250um)直接插入和对准。可以理解的是，本实施例的光探测器的参数可以随着使用的多芯光纤的相关参数(如纤芯数量)的变化而变化。

其中，接收到n路光信号后，需要将n路光信号转变为电信号民兵进行模数转换，得到数字化的信号。所以S501具体包括：

接收光信号发送系统通过多芯光纤中的n路光信道发送的n路光信号，并将n路光信号转换成n路电信号；

对n路电信号进行模数转换处理。

在得到数字化的信号后，可以进行S502，对数字化的信号进行串行干扰消除解调得到各路信号。

其中，基于n路光信号不同的功率，通过串行干扰消除解调逐路对各路光信号进行解调处理得到解调后的n路信号包括：

将n路电信号中功率最大的一路电信号作为有效信号，将剩余信号作为干扰噪声信号，对功率最大的电信号进行信道估计得到信道响应；

根据所述信道响应对所述n路电信号形成的混合信号进行信号均衡；

再对均衡后的电信号进行解调，将解调结果作为功率最大的一路光信号上加载的信号；

对已解调的信号重调制后乘以对应的信道响应作为干扰，从所述混合信号中减去所述干扰；在此步骤后，已解调的功率较大支路上的信号对待解调支路信号的干扰已经消除。此时，再重复上述的步骤，依次解调出各路光信号上加载的信号。

由于这种串行解调算法为功率较弱的信号(还未解调的信号)抑制了来自于功率较大信号(先解调出来的信号)的干扰，所以理论上讲，即使功率最小的信号也可以被正确恢复。另外，根据串行干扰消除解调原理，每个并行支路上的传输性能将取决于两个因素，其一，该支路信号本身的功率大小决定了它的最大信噪比，其二，先解调出来的功率较大支路上的信号解调误差也会影响后续解调的正确性。因此，很明显最终每个并行支路上的误码率将与每个并行支路上的光功率的分配直接相关，从而可以根据实际的传输质量要求，通过可调光衰减器改变N个并行光信号产生支路上的光功率大小，就可以调整每个支路上信号的传输性能。

在解调出各路信号后，可以对各路信号的误码率进行计算，便于分析、评估每路信号的传输质量和性能。当某一路的误码率不满足要求时，可以根据实际误码率和期望的误码率对该支路的光功率进行合适的调整。

采用本实施例的方法，可以对接收到的n路不同功率的光信号进行串行干扰消除解调对各路光信号进行解调，由于采用的是串行解调的方式，在接收端，解调相关的器件的数量可以得到有效的控制，相对于现有技术中，在接收端，对每一路并行的光信号都利用一套解调设备进行解调得方式，本实施例可以只采用一个信号解调处理器解调得到各路信号，在保证大容量传输的同时，有效地降低了光信号接收系统的成本，提高了系统的频谱效率。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储介质(ROM/RAM、磁碟、光盘)中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。所以，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种光信号发送系统，其特征在于，包括：

分束器、多芯光纤扇入耦合器以及n路光信号生成支路，所述n大于1；

所述分束器用于将来自光源的激光信号分成n路激光子信号分别输入所述n路光信号生成支路；

各路光信号生成支路用于将本路上待发送电信号加载到接收到的激光子信号上调制为光信号输出给所述多芯光纤扇入耦合器，各路光信号生成支路输出的光信号的功率不同；

所述多芯光纤扇入耦合器将接收到的n路光信号通过多芯光纤中对应的n路光信道发送给光信号接收系统。

2.如权利要求1所述的光信号发送系统，其特征在于，每路光信号生成支路包括信号发生器、光信号调制器以及光功率调整器；

所述信号发生器用于生成待发送电信号发给本路的光信号调制器；

所述光信号调制器用于接收所述分束器发送的激光子信号，并将所述待发送电信号加载到所述激光子信号上调制为光信号后，输出给本路的光功率调整器；

所述光功率调整器用于将接收到的光信号进行功率调整后输出给所述多芯光纤扇入耦合器，所述光功率调整器输出的光信号之功率与其他n-1路光信号生成支路输出的光信号之功率不同。

3.如权利要求2所述的光信号发送系统，其特征在于，所述分束器为偏振保持光分束器，所述分束器将所述激光信号分成的n路激光子信号的功率相等。

4.如权利要求2或3所述的光信号发送系统，其特征在于，所述光功率调整器为可调光衰减器；所述n路光信号生成支路上的可调光衰减器采用的衰减值各不相同。

5.一种光信号接收系统，其特征在于，包括：

光接收器，用于接收并处理光信号发送系统通过多芯光纤中的n路光信道发送的n路光信号，所述n大于1，所述n路光信号的功率各不相同；

信号解调处理器，用于基于所述n路光信号不同的功率，通过串行干扰消除解调逐路对各路光信号进行解调处理得到解调后的n路信号。

6.如权利要求5所述的光信号接收系统，其特征在于，所述光接收器包括光探测器和模数转换器；

所述光探测器用于接收所述光信号发送系统通过多芯光纤中的n路光信道发送的n路光信号，并将所述n路光信号转换成n路电信号；

所述模数转换器用于将所述n路电信号进行模数转换处理后发给所述信号解调处理器。

7.如权利要求6所述的光信号接收系统，其特征在于，所述信号解调处理器用于，将n路电信号中功率最大的一路电信号作为有效信号，将剩余信号作为干扰噪声信号，对功率最大的电信号进行信道估计得到信道响应后，根据所述信道响应对所述n路电信号形成的混合信号进行信号均衡后，再进行解调，将解调结果作为功率最大的一路光信号上加载的信号；对已解调的信号重调制后乘以对应的信道响应作为干扰，从所述混合信号中减去所述干扰，再重复上述的步骤，依次解调出各路光信号上加载的信号。

8.如权利要求7所述的光信号接收系统，其特征在于，所述信号解调处理器还用于，在进行信道估计之前，对接收到的n路电信号进行滤波、重采样及帧同步处理。

9.一种光信号通信系统，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的光信号发送系统和如权利要求5-8任一项所述的光信号接收系统；

所述光信号发送系统通过多芯光纤中对应的n路光信道发送n路功率各不相同的光信号给所述光信号接收系统；

光信号接收系统接收所述n路光信号，基于所述n路光信号不同的功率，通过串行干扰消除解调逐路对各路光信号进行解调处理得到解调后的n路信号。

10.一种光信号发送方法，其特征在于，包括：

将来自光源的激光信号分成n路激光子信号分别输入n路光信号生成支路；

将各路光信号生成支路上待发送电信号加载到各路光信号生成支路接收到的激光子信号上调制为光信号后，通过多芯光纤中对应的n路光信道发送给光信号接收系统，各路光信号生成支路输出的光信号的功率不同。

11.一种光信号接收方法，其特征在于，包括：

接收并处理光信号发送系统通过多芯光纤中的n路光信道发送的n路光信号，所述n大于1，所述n路光信号的功率各不相同；

基于所述n路光信号不同的功率，通过串行干扰消除解调逐路对各路光信号进行解调处理得到解调后的n路信号。