CN109891779B - 一种光信号调制方法及相干光收发机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种光信号调制方法及相干光收发机，涉及光通信领域，能够在不影响光交换系统频谱效率的情况下，消除镜像信号带来的拍频噪声，提高了光子信号的传输性能。该光信号调制方法包括：相干光收发机获取第一目标光子信号和第二目标光子信号，其中，第一目标光子信号和第二目标光子信号分别位于以光载波为中心对称频率位置；相干光收发机将第一目标光子信号调制在第一偏振态上，并将第二目标光子信号调制在第二偏振态上；其中，第一偏振态与第二偏振态相互正交。

Description

一种光信号调制方法及相干光收发机

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种光信号调制方法及相干光收发机。

背景技术

随着终端设备对网络流量的需求越来越大，光交换网络对达到低时延和高带宽的要求也越来越急迫。光交换网络是指使用光纤作为主要传输介质的广域网、城域网或者新建立的大范围局域网。光交换网络具有传输速度高、传输距离长等特点。

如图1所示，现有的光交换系统通常包括：第一相干光收发机，交换网络，以及N个第二相干光收发机，图1中分别将这N个第二相干光收发机标注为第二相干光收发机1、第二相干光收发机2、第二相干光收发机3、...、第二相干光收发机N。其中，信号经过第一相干光收发机调制，生成N个光子信号，N个光子信号通过交换网络传输后，由第二相干光收发机接收，每个第二相干光收发机能够接收一个光子信号。如图2所示，由于第一相干光收发机中相位正交(In-phase Quadrature，I/Q)调制器的I支路与Q支路的不完美匹配特性，在产生单边带的光子信号的同时，会在以光载波为中心的对称频率位置处产生一个与该光子信号对应的镜像信号，且镜像信号的信号强度弱于该光子信号的信号强度。因此，当通过I/Q调制器在光载波两侧产生N个光子信号时，N个光子信号中的分别位于以光载波为中心对称频率位置的两个光子信号之间会相互影响。示例性的，如图3所示，光子信号A和光子信号B是分别位于以光载波为中心对称频率位置的两个光子信号，光子信号A的镜像信号会与光子信号B在频谱上重叠，且光子信号B的镜像信号会与光子信号A在频谱上重叠，镜像信号会带来拍频噪声，从而影响光子信号A和光子信号B的传输性能。

为解决上述问题，现有的光交换系统通常在生成N个光子信号时，使分别位于以光载波为中心对称频率位置的两个光子信号及其镜像信号在频谱位置上错开。示例性的，如图4所示，光子信号A和光子信号B是分别位于以光载波为中心对称频率位置的两个光子信号，光子信号A、光子信号A的镜像信号、光子信号B，以及光子信号B的镜像信号在频谱位置上完全错开，消除了镜像信号会带来的拍频噪声，但这样会导致光交换系统损失一半的频谱带宽，使得光交换系统频谱效率降低一半。

发明内容

本发明的实施例提供一种光信号调制方法及相干光收发机，能够在不影响光交换系统频谱效率的情况下，消除镜像信号带来的拍频噪声，提高了光子信号的传输性能。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种光信号调制方法，该光信号调制方法包括：首先，相干光收发机获取分别位于以光载波为中心对称频率位置的第一目标光子信号和第二目标光子信号；其次，相干光收发机将第一目标光子信号调制在第一偏振态上，并将第二目标光子信号调制在第二偏振态上；第一偏振态与第二偏振态相互正交。

可见，由于相干光收发机能够将分别位于以光载波为中心对称频率位置的第一目标光子信号和第二目标光子信号分别调制在相互正交的两个偏振态上，因此，第一目标光子信号和第二目标光子信号的镜像信号，以及第二目标光子信号和第一目标光子信号的镜像信号，被分别调制在了相互正交的两个偏振态上，使得第一目标光子信号的镜像信号与第二目标光子信号之间的拍频噪声为零，且第二目标光子信号的镜像信号与第一目标光子信号之间的拍频噪声为零。与现有的光交换系统通常在生成N个子信号时，使分别位于以光载波为中心对称频率位置的两个子信号及其镜像信号在频谱位置上错开的方法相比，能够在不影响光交换系统频谱效率的情况下，消除镜像信号带来的拍频噪声，提高了光子信号的传输性能。

进一步地，相干光收发机获取第一目标光子信号和第二目标光子信号的步骤具体可以包括：首先，相干光收发机生成M个第一光子信号和N个第二光子信号，其中，M为大于或者等于1的整数，N为大于或者等于1的整数，且M等于N或者N-M＝1；其次，相干光收发机从M个第一光子信号中选择任意一个第一光子信号作为第一目标光子信号，并从N个第二光子信号中选择与第一目标光子信号以光载波为中心对称的第二光子信号作为第二目标光子信号。

本申请中，若M等于N，则M个第一光子信号和N个第二光子信号是以光载波为中心一一对称的；若N-M＝1，即第二光子信号的数量比第一光子信号的数量大一，则M个第一光子信号和N个第二光子信号中的M个第二光子信号是以光载波为中心一一对称的。

进一步地，在相干光收发机将第一目标光子信号调制在第一偏振态上，并将第二目标光子信号调制在第二偏振态上后，该方法还包括：相干光收发机将第一目标光子信号或者第二目标光子信号在频谱上的位置位移预设距离。以减小第一目标光子信号或者第二目标光子信号在传输中对自身的干扰。

可选的，所有调制在第一偏振态上的第一目标光子信号位于光载波的两侧；所有调制在第二偏振态上的第二目标光子信号，位于光载波的两侧。

可选的，所有调制在第一偏振态上的第一目标光子信号位于光载波的一侧；所有调制在第二偏振态上的第二目标光子信号，位于光载波的另一侧。

进一步地，M个第一光子信号和N个第二光子信号的带宽的和小于或者等于相干光收发机的带宽的2倍，以保证相干光收发机的正常工作。

进一步地，相干光收发机采用上变频调制或者单边带调制调制第一目标光子信号和第二目标光子信号。

第二方面，本发明实施例提供一种光信号调制方法，该光信号调制方法包括：首先，相干光收发机生成M个第一光子信号和N个第二光子信号，其中，M为大于或者等于1的整数，N为大于或者等于1的整数，且M等于N或者N-M＝1；其次，相干光收发机从M个第一光子信号中选择任意一个第一光子信号作为第一目标光子信号，并从N个第二光子信号中选择与第一目标光子信号以光载波为中心对称的第二光子信号作为第二目标光子信号；最后，相干光收发机将第一目标光子信号和第二目标光子信号调制在第一偏振态上，并将第一目标光子信号或者第二目标光子信号在频谱上的位置位移预设距离。使得第一目标光子信号的镜像信号与第二目标光子信号之间交叠的区域变小，第二目标光子信号的镜像信号与第一目标光子信号之间交叠的区域变小，以降低第一目标光子信号的镜像信号与第二目标光子信号之间的拍频噪声，以及第二目标光子信号的镜像信号与第一目标光子信号之间的拍频噪声。

第三方面，本发明实施例提供一种光交换系统，光交换系统包括：相干光收发机、至少两个非相干光收发机以及交换网络，相干光收发机和每个非相干光收发机通过交换网络连接；其中，相干光收发机，用于获取第一光信号，并通过交换网络向至少两个非相干光收发机发送第一光信号；交换网络，用于传输第一光信号；非相干光收发机，用于通过交换网络接收相干光收发机发送的第一光信号，其中，一个非相干光收发机接收一个第一光信号。

可见，由于光交换系统是由相干光收发机、至少两个非相干光收发机以及交换网络组成的，光交换系统中只包括一个相干光收发机和至少两个非相干光收发机，与现有的光交换系统相比，由于减少了相干光收发机的数量，大大降低了光交换系统的组建成本。

进一步地，非相干光收发机，还用于获取第二光信号，并通过交换网络向相干光收发机发送第二光信号；交换网络，还用于传输第二光信号；相干光收发机，还用于通过交换网络接收至少两个非相干光收发机发送的第二光信号。

进一步地，第一光信号包括M个第一光子信号和N个第二光子信号，其中，M为大于或者等于1的整数，N为大于或者等于1的整数，且M等于N或者N-M＝1；相干光收发机，具体用于从M个第一光子信号中选择任意一个第一光子信号作为第一目标光子信号，并从N个第二光子信号中选择与第一目标光子信号以光载波为中心对称的第二光子信号作为第二目标光子信号；以及将第一目标光子信号调制在第一偏振态上，并将第二目标光子信号调制在第二偏振态上；其中，第一偏振态与第二偏振态相互正交。

第四方面，本发明实施例还提供一种相干光收发机，该相干光收发机包括收发器和处理器。具体的，收发器，用于获取第一目标光子信号和第二目标光子信号，其中，第一目标光子信号和第二目标光子信号分别位于以光载波为中心对称频率位置；处理器，用于在收发器获取第一目标光子信号和第二目标光子信号后，将第一目标光子信号调制在第一偏振态上，并将第二目标光子信号调制在第二偏振态上，第一偏振态与第二偏振态相互正交。

可见，由于相干光收发机的处理器能够将分别位于以光载波为中心对称频率位置的第一目标光子信号和第二目标光子信号分别调制在相互正交的两个偏振态上，因此，第一目标光子信号和第二目标光子信号的镜像信号，以及第二目标光子信号和第一目标光子信号的镜像信号，被分别调制在了相互正交的两个偏振态上，使得第一目标光子信号的镜像信号与第二目标光子信号之间的拍频噪声为零，且第二目标光子信号的镜像信号与第一目标光子信号之间的拍频噪声为零。与现有的光交换系统通常在生成N个子信号时，使分别位于以光载波为中心对称频率位置的两个子信号及其镜像信号在频谱位置上错开的方法相比，能够在不影响光交换系统频谱效率的情况下，消除镜像信号带来的拍频噪声，提高了光子信号的传输性能。

进一步地，收发器具体用于生成M个第一光子信号和N个第二光子信号，其中，M为大于或者等于1的整数，N为大于或者等于1的整数，且M等于N或者N-M＝1；并从M个第一光子信号中选择任意一个第一光子信号作为第一目标光子信号，并从N个第二光子信号中选择与第一目标光子信号以光载波为中心对称的第二光子信号作为第二目标光子信号。

本申请中，若M等于N，则M个第一光子信号和N个第二光子信号是以光载波为中心一一对称的；若N-M＝1，即第二光子信号的数量比第一光子信号的数量大一，则M个第一光子信号和N个第二光子信号中的M个第二光子信号是以光载波为中心一一对称的。

进一步地，处理器还用于在处理器将第一目标光子信号调制在第一偏振态上，并将第二目标光子信号调制在第二偏振态上后，将第一目标光子信号或者第二目标光子信号在频谱上的位置位移预设距离。以减小第一目标光子信号或者第二目标光子信号在传输中对自身的干扰。

可选的，所有调制在第一偏振态上的第一目标光子信号位于光载波的两侧；所有调制在第二偏振态上的第二目标光子信号位于光载波的两侧。

可选的，所有调制在第一偏振态上的第一目标光子信号位于光载波的一侧；所有调制在第二偏振态上的第二目标光子信号位于光载波的另一侧。

进一步地，M个第一光子信号和N个第二光子信号的带宽的和小于或者等于相干光收发机的带宽的2倍，以保证相干光收发机的正常工作。

进一步地，相干光收发机采用上变频调制或者单边带调制的方式调制第一目标光子信号和第二目标光子信号。

在本申请中，上述相干光收发机、交换网络和非相干光收发机的名字对设备或功能模块本身不构成限定，在实际实现中，这些结构可以以其他名称出现。只要各个结构的功能和本申请类似，属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内。

本申请第二方面、第三方面、第四方面及其各种实现方式的具体描述，可以参考第一方面及其各种实现方式中的详细描述；并且，第二方面、第三方面、第四方面及其各种实现方式的有益效果，可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析，此处不再赘述。

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。

图1为本发明实施例提供的现有的光交换系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的现有的光子信号及其镜像信号的示意图；

图3为本发明实施例提供的现有的一种光子信号A和光子信号B的信号调制示意图；

图4为本发明实施例提供的现有的另一种光子信号A和光子信号B的信号调制示意图；

图5为本发明实施例提供的一种光信号调制方法的流程示意图一；

图6为本发明实施例提供的一种光信号调制方法的流程示意图二；

图7为本发明实施例提供的一种相干光收发机将所有第一目标光子信号调制在第一偏振态上的光载波的两侧，将所有第二目标光子信号调制在第二偏振态上的光载波的两侧的信号调制示意图；

图8为本发明实施例提供的利用图7所示的信号调制方法的优势分析图一；

图9为本发明实施例提供的利用图7所示的信号调制方法的优势分析图二；

图10为本发明实施例提供的另一种相干光收发机将所有第一目标光子信号调制在第一偏振态上的光载波的两侧，将所有第二目标光子信号调制在第二偏振态上的光载波的两侧的信号调制示意图；

图11为本发明实施例提供的一种相干光收发机将所有第一目标光子信号调制在第一偏振态上的光载波的一侧，将所有第二目标光子信号调制在第二偏振态上的光载波的另一侧的信号调制示意图；

图12为本发明实施例提供的一种光信号调制方法的流程示意图三；

图13为本发明实施例提供的一种相干光收发机将第一目标光子信号在频谱上的位置位移预设距离的示意图一；

图14为本发明实施例提供的一种相干光收发机将第一目标光子信号在频谱上的位置位移预设距离的示意图二；

图15为本发明实施例提供的另一种光信号调制方法的流程示意图；

图16为本发明实施例提供的另一种相干光收发机将第一目标光子信号在频谱上的位置位移预设距离的示意图一；

图17为本发明实施例提供的另一种相干光收发机将第一目标光子信号在频谱上的位置位移预设距离的示意图二；

图18为本发明实施例提供的一种光交换系统的结构示意图一；

图19为本发明实施例提供的一种光交换系统的结构示意图二；

图20为本发明实施例提供的一种相干光收发机的结构示意图一；

图21为本发明实施例提供的一种相干光收发机的结构示意图二。

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。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统、设备、技术之类的具体细节，以便透切理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明实施例。在其它情况中，省略对众所周知的装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明实施例的描述。

其中，本发明实施例中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。

为了方便理解本发明实施例，首先在此介绍本发明实施例中会引入的相关要素。

本发明实施例提供的光信号调制方法可以应用于各种光交换系统中，通过将分别位于以光载波为中心对称频率位置的两个光子信号分别调制在相互正交的两个偏振态上，使得一个光子信号的镜像信号与另一个光子信号之间的拍频噪声为零，且另一个光子信号的镜像信号与一个光子信号之间的拍频噪声为零。如此，能够在不影响光交换系统频谱效率的情况下，消除镜像信号带来的拍频噪声，提高了光子信号的传输性能。下面将详细介绍本发明实施例提供的技术方案。

图5为本发明实施例提供的一种光信号调制方法的流程示意图，该光信号调制方法可以应用在各种光交换系统中。

参见图5，该光信号调制方法包括：

S101、相干光收发机获取第一目标光子信号和第二目标光子信号，其中，第一目标光子信号和第二目标光子信号分别位于以光载波为中心对称频率位置。

具体的，如图6所示，步骤S101可以包括步骤S101a和S101b：

S101a、相干光收发机生成M个第一光子信号和N个第二光子信号，其中，M为大于或者等于1的整数，N为大于或者等于1的整数，且M等于N或者N-M＝1。

首先，M+N个电子信号在进入相干光收发机后，相干光收发机的调制器(例如双偏振同相正交(Dual-polarization In-phase Quadrature，DP-IQ)调制器)能够对M+N个电子信号进行处理，生成M个第一光子信号和N个第二光子信号。

可以理解的是，M+N个光信号是以光载波为中心对称分布的，因此，若M等于N，则M个第一光子信号和N个第二光子信号是以光载波为中心一一对称的；若N-M＝1，即第二光子信号的数量比第一光子信号的数量大一，则M个第一光子信号和N个第二光子信号中的M个第二光子信号是以光载波为中心一一对称的。

需要说明的是，M个第一光子信号和N个第二光子信号的带宽的和小于或者等于相干光收发机的带宽的2倍，以保证相干光收发机的正常工作。

S101b、相干光收发机从M个第一光子信号中选择任意一个第一光子信号作为第一目标光子信号，并从N个第二光子信号中选择与第一目标光子信号以光载波为中心对称的第二光子信号作为第二目标光子信号。

由于分别位于以光载波为中心对称频率位置的两个光子信号之间会相互影响，因此，相干光收发机需要对分别位于以光载波为中心对称频率位置的两个光子信号分别进行调制。那么，在调制前，相干光收发机首先需要从M个第一光子信号中选择任意一个第一光子信号作为第一目标光子信号，并从N个第二光子信号中选择与第一目标光子信号以光载波为中心对称的第二光子信号作为第二目标光子信号。

S102、相干光收发机将第一目标光子信号调制在第一偏振态上，并将第二目标光子信号调制在第二偏振态上。

其中，第一偏振态与第二偏振态相互正交。

需要说明的是，由于第一目标光子信号和第二目标光子信号被分别调制在了相互正交的两个偏振态上，并且第一目标光子信号和第一目标光子信号的镜像信号位于同一偏振态、第二目标光子信号和第二目标光子信号的镜像信号位于同一偏振态，因此第一目标光子信号和第二目标光子信号的镜像信号，以及第二目标光子信号和第一目标光子信号的镜像信号同样被分别调制在了相互正交的两个偏振态上，因此，第一目标光子信号的镜像信号与第二目标光子信号之间的拍频噪声为零，第二目标光子信号的镜像信号与第一目标光子信号之间的拍频噪声为零。与现有的光交换系统通常在生成N个子信号时，使分别位于以光载波为中心对称频率位置的两个子信号及其镜像信号在频谱位置上错开的方法相比，能够在不影响光交换系统频谱效率的情况下，消除镜像信号带来的拍频噪声，提高了光子信号的传输性能。

可以理解的是，本发明实施例提供的相干光收发机将第一目标光子信号调制在第一偏振态上，并将第二目标光子信号调制在第二偏振态上只是本发明一种可以实现的方案，同理，相干光收发机还可以将第一目标光子信号调制在第二偏振态上，并将第二目标光子信号调制在第一偏振态上。本发明对此不做具体限制。

进一步地，所有调制在第一偏振态上的第一目标光子信号和/或第二目标光子信号可以位于光载波的两侧；相应的，所有调制在第二偏振态上的第一目标光子信号和/或第二目标光子信号可以位于光载波的两侧。

或者，所有调制在第一偏振态上的第一目标光子信号和/或第二目标光子信号还可以位于光载波的一侧；相应的，所有调制在第二偏振态上的第一目标光子信号和/或第二目标光子信号还可以位于光载波的另一侧。

示例性的，如图7所示，为相干光收发机将所有第一目标光子信号调制在第一偏振态上的光载波的两侧，将所有第二目标光子信号调制在第二偏振态上的光载波的两侧的信号调制示意图。

通过DP-IQ调制器，将4个第一目标光子信号(为了区分，下述实施例中分别将这4个第一目标光子信号表示为第一目标光子信号a、第一目标光子信号b、第一目标光子信号c和第一目标光子信号d)调制在X偏振态的光载波的两侧(频率f1、-f2、f3和-f4处)，以光载波为中心对称频率位置的-f1、f2、-f3和f4处各残留一个镜像信号在X偏振态上。将4个第二目标光子信号(为了区分，下述实施例中分别将这4个第二目标光子信号表示为第二目标光子信号a、第二目标光子信号b、第二目标光子信号c和第二目标光子信号d)调制在Y偏振态的光载波的两侧(频率-f1、f2、-f3和f4处)，以光载波为中心对称频率位置的f1、-f2、f3和-f4处各残留一个镜像信号在Y偏振态上。这样，在各个频率位置，目标光子信号与镜像信号均处在相互正交的偏振态上。例如，在频率f1处，第二目标光子信号a的镜像信号和第一目标光子信号a处在相互正交的偏振态上，此时，第二目标光子信号a的镜像信号和第一目标光子信号a的拍频噪声为零；在频率-f1处，第二目标光子信号a和第一目标光子信号a的镜像信号处在相互正交的偏振态上，此时，第二目标光子信号a和第一目标光子信号a的镜像信号的拍频噪声为零。

同时，采用上述的方法，除了可以良好的抑制镜像信号引起的拍频噪声，还具有以下两点优势：1)、如图8所示，由于相邻子通道调制在相互正交的偏振态上，相邻子通道可以具有更小的保护间隔，甚至是无保护间隔，这也意味着子通道信号的线速率提高，可以支持更大的前向纠错码(Forward Error Correction，FEC)开销，降低相应的FEC复杂度和功耗；2)、如图9所示，由于两侧相邻子通道均在相互正交的偏振态上，相邻通道串扰对目标子通道信号的影响可忽略，因此降低了对光学交换和滤波器件的陡峭度和隔离度的要求。

需要说明的是，图7所示的相干光收发机将所有第一目标光子信号调制在第一偏振态上的光载波的两侧，将所有第二目标光子信号调制在第二偏振态上的光载波的两侧的信号调制示意图只是本发明的一种可实现方案，其他的调制方式同样属于本发明的保护范围，如图10所示，其具体的信号调制方法与上述图7所示的信号调制方法相同，为了简洁，此处不再赘述。

又示例性的，如图11所示，为相干光收发机将所有第一目标光子信号调制在第一偏振态上的光载波的一侧，将所有第二目标光子信号调制在第二偏振态上的光载波的另一侧的信号调制示意图。

通过DP-IQ调制器，将4个第一目标光子信号(为了区分，下述实施例中分别将这4个第一目标光子信号表示为第一目标光子信号a、第一目标光子信号b、第一目标光子信号c和第一目标光子信号d)调制在X偏振态的光载波的一侧(频率-f1、-f2、-f3和-f4处)，以光载波为中心对称频率位置的f1、f2、f3和f4处各残留一个镜像信号在X偏振态上。将4个第二目标光子信号(为了区分，下述实施例中分别将这4个第二目标光子信号表示为第二目标光子信号a、第二目标光子信号b、第二目标光子信号c和第二目标光子信号d)调制在Y偏振态的光载波的两侧(频率f1、f2、f3和f4处)，以光载波为中心对称频率位置的-f1、-f2、-f3和-f4处各残留一个镜像信号在Y偏振态上。这样，在各个频率位置，目标光子信号与镜像信号均处在相互正交的偏振态上。例如，在频率-f1处，第二目标光子信号a的镜像信号和第一目标光子信号a处在相互正交的偏振态上，此时，第二目标光子信号a的镜像信号和第一目标光子信号a的拍频噪声为零。

还需要说明的是，本发明实施例提供的相干光收发机可以但并不限于采用上变频调制或者单边带调制的方式调制第一目标光子信号和第二目标光子信号。

可选的，如图12所示，在执行步骤S102后，本发明实施例还可以执行步骤S103：

S103、相干光收发机将第一目标光子信号或者第二目标光子信号在频谱上的位置位移预设距离。

需要说明的是，在相干光收发机将第一目标光子信号和第二目标光子信号分别调制在相互正交的两个偏振态上后，将第一目标光子信号或者第二目标光子信号在频谱上的位置位移预设距离，能够减小第一目标光子信号或者第二目标光子信号在传输中对自身的干扰。

示例性的，如图13所示，通过DP-IQ调制器，首先将2个第一目标光子信号(为了区分，下述实施例中分别将这2个第一目标光子信号表示为第一目标光子信号a和第一目标光子信号b)调制在X偏振态的光载波的两侧(频率f1和-f2处)，以光载波为中心对称频率位置的-f1和f2处各残留一个镜像信号在X偏振态上。将2个第二目标光子信号(为了区分，下述实施例中分别将这2个第二目标光子信号表示为第二目标光子信号a和第二目标光子信号b)调制在Y偏振态的光载波的两侧(频率-f1和f2处)，以光载波为中心对称频率位置的f1和-f2处各残留一个镜像信号在Y偏振态上。随后，相干光收发机将第一目标光子信号a和第一目标光子信号b在频谱上的位置向右(如图13中箭头方向所示)位移预设距离。位移后的信号调制示意图如图14所示，位移后的第一目标光子信号a和第一目标光子信号b在X偏振态的频率f1’和-f2’处，相应的，位移后的第一目标光子信号a的镜像信号和第一目标光子信号b的镜像信号在X偏振态的频率-f1’和f2’处。这样，能够减小第一目标光子信号在传输中对自身的干扰。

可以理解的是，第一目标光子信号或者第二目标光子信号在频谱上位移的预设距离可以根据实际需要进行设定，本发明对此不作具体限制。同时，若第一目标光子信号和第二目标光子信号在频谱上均进行位移，则第一目标光子信号和第二目标光子信号在频谱上均进行位移的距离不同。

本发明实施例提供一种光信号调制方法，通过相干光收发机获取第一目标光子信号和第二目标光子信号，其中，第一目标光子信号和第二目标光子信号分为位于以光载波为中心对称频率位置；相干光收发机将第一目标光子信号调制在第一偏振态上，并将第二目标光子信号调制在第二偏振态上；其中，第一偏振态与第二偏振态相互正交。基于上述实施例的描述，由于第一目标光子信号和第二目标光子信号被分别调制在了相互正交的两个偏振态上，并且第一目标光子信号和第一目标光子信号的镜像信号位于同一偏振态、第二目标光子信号和第二目标光子信号的镜像信号位于同一偏振态，因此第一目标光子信号和第二目标光子信号的镜像信号，以及第二目标光子信号和第一目标光子信号的镜像信号，被分别调制在了相互正交的两个偏振态上，因此，第一目标光子信号的镜像信号与第二目标光子信号之间的拍频噪声为零，第二目标光子信号的镜像信号与第一目标光子信号之间的拍频噪声为零。与现有的光交换系统通常在生成N个子信号时，使分别位于以光载波为中心对称频率位置的两个子信号及其镜像信号在频谱位置上错开的方法相比，能够在不影响光交换系统频谱效率的情况下，消除镜像信号带来的拍频噪声，提高了光子信号的传输性能。

图15为本发明实施例提供的另一种光信号调制方法的流程示意图，该光信号调制方法可以应用在各种光交换系统中。

参见图15，该光信号调制方法包括：

S201、相干光收发机生成M个第一光子信号和N个第二光子信号，其中，M为大于或者等于1的整数，N为大于或者等于1的整数，且M等于N或者N-M＝1。

S202、相干光收发机从M个第一光子信号中选择任意一个第一光子信号作为第一目标光子信号，并从N个第二光子信号中选择与第一目标光子信号以光载波为中心对称的第二光子信号作为第二目标光子信号。

具体的，步骤S201和S202与上述实施例中的步骤S101a和S101b相同，为了避免重复，此处不再赘述。

S203、相干光收发机将第一目标光子信号和第二目标光子信号调制在第一偏振态上，并将第一目标光子信号或者第二目标光子信号在频谱上的位置位移预设距离。

需要说明的是，由于相干光收发机将分别位于以光载波为中心对称频率位置的第一目标光子信号和第二目标光子信号调制在了同一个偏振态上，因此第一目标光子信号的镜像信号与第二目标光子信号之间存在拍频噪声，第二目标光子信号的镜像信号与第一目标光子信号之间存在拍频噪声。相干光收发机将第一目标光子信号或者第二目标光子信号在频谱上的位置位移预设距离后，能够降低第一目标光子信号的镜像信号与第二目标光子信号之间的拍频噪声，以及第二目标光子信号的镜像信号与第一目标光子信号之间的拍频噪声。

示例性的，如图16所示，通过DP-IQ调制器，首先将第一目标光子信号调制在X偏振态的频率f1，以光载波为中心对称频率位置的-f1处残留一个镜像信号。将第二目标光子信号调制在X偏振态的频率-f1处，以光载波为中心对称频率位置的f1处残留一个镜像信号。随后，相干光收发机将第一目标光子信号在频谱上的位置向右(如图16中箭头方向所示)位移预设距离。位移后的信号调制示意图如图17所示，位移后的第一目标光子信号在X偏振态的频率f1’处，相应的，位移后的第一目标光子信号的镜像信号在X偏振态的频率-f1’处。可以看出，第一目标光子信号的镜像信号与第二目标光子信号之间交叠的区域(如图17中阴影部分所示)变小，第二目标光子信号的镜像信号与第一目标光子信号之间交叠的区域(如图17中阴影部分所示)变小。这样，能够降低第一目标光子信号的镜像信号与第二目标光子信号之间的拍频噪声，以及第二目标光子信号的镜像信号与第一目标光子信号之间的拍频噪声，同时，减小第一目标光子信号在传输中对自身的干扰。

本发明实施例还提供一种光交换系统10，该光交换系统10为非对称结构，包括相干光收发机100、至少两个非相干光收发机101以及交换网络102，相干光收发机100和每个非相干光收发机101通过交换网络102连接。其中，相干光收发机100位于核心层和至少两个非相干光收发机101位于接入层。为了便于理解，如图18所示，图18中非相干光收发机101的个数为N，并将N个非相干光收发机101分别标注为非相干光收发机1、非相干光收发机2、非相干光收发机3、...非相干光收发机N。

相干光收发机100，用于获取第一光信号，并通过交换网络102向至少两个非相干光收发机101发送第一光信号。具体的，相干光收发机100获取第一光信号的过程为：电子信号在进入相干光收发机100后，通过DP-IQ调制器产生多个独立的第一光信号。

交换网络102，用于通过光交换和滤波器件传输第一光信号。

非相干光收发机101，用于通过交换网络102接收相干光收发机100发送的第一光信号，其中，一个非相干光收发机101接收一个第一光信号。

进一步地，非相干光收发机101，还用于通过强度调制方式产生第二光信号，并通过交换网络102向相干光收发机100发送第二光信号。

交换网络102，还用于通过光交换和滤波器件传输第二光信号。

相干光收发机100，还用于通过交换网络102接收至少两个非相干光收发机101发送的第二光信号。具体的，至少两个非相干光收发机101发送的第二光信号被相干光收发机100的接收机接收。

可以理解的是，所有第二光信号的带宽总和小于或等于相干光收发机100的接收机带宽的2倍。

可选的，第一光信号包括M个第一光子信号和N个第二光子信号，其中，M为大于或者等于1的整数，N为大于或者等于1的整数，且M等于N或者N-M＝1；相干光收发机100，具体用于从M个第一光子信号中选择任意一个第一光子信号作为第一目标光子信号，并从N个第二光子信号中选择与第一目标光子信号以光载波为中心对称的第二光子信号作为第二目标光子信号；以及将第一目标光子信号调制在第一偏振态上，并将第二目标光子信号调制在第二偏振态上；其中，第一偏振态与第二偏振态相互正交。

具体的，相干光收发机100可以包括相干光发送机和相干光接收机，每个非相干光收发机101可以包括非相干光发送机和非相干光接收机。

当相干光收发机100向非相干光收发机101发送信号时，首先N个电子信号进入相干光收发机100的相干光发送机内，信号采用二进制启闭键控(On-Off Keying，OOK)或者脉冲振幅调制(Pulse Amplitude Modulation，PAM)等强度调制方式对N个电子信号进行调制，再对各个电子信号进行奈奎斯特(Nyquist)滤波提高N个电子信号的频谱效率。经过滤波后的各个电子信号利用单边带调制和频率上变频移动到指定的频率通道位置，最后所有电子信号相加得到合成调制信号。合成调制信号包括XI，XQ，YI和YQ四路信号，分别用于驱动相干光发送机的DP-IQ调制器的X偏振支路I路调制器，X偏振支路Q路调制器，Y偏振支路I路调制器和Y偏振支路Q路调制器。合成调制信号经过色散预补偿和预加重后，通过相干光发送机的数字模拟转换器(Digital to analog converter，DAC)转换成模拟信号进入DP-IQ调制器，生成N路独立的第一光信号。N路独立的第一光信号通过交换网络102进行交换和路由选择后，到达N个非相干光收发机101的非相干光接收机，由非相干光接收机的光接收次组件(Receiver Optical Subassembly，ROSA)进行直接检测完成光电转换，对电信号进行均衡和解码恢复出电子信号的原始数据。

同理，当非相干光收发机101向相干光收发机100发送信号时，以一个非相干光收发机101为例，非相干光收发机101的非相干光发送机首先对电子信号进行相应编码后，完成强度调制，生成第二光信号。第二光信号经过光交换网络进行交换和路由选择后，到达相干光收发机100的相干光接收机。相干光接收机的集成相干接收机(Integration CoherentReceiver，ICR)收到N个第二光信号后，完成相干检测和光电转换，得到N个电子信号后送入相干光接收机的模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)完成模数转换得到数字信号，并在相干光接收机的数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)内通过通带滤波，将不同频率位置的N个电子信号滤出，接着分别、独立地对N个子电子信号进行接收处理：首先进行时间同步和色散补偿处理，之后进行偏振解复用处理，得到合成后的单路输出信号，再对单路输出信号进行信号均衡和解码处理，恢复出原始的电子信号。

可选的，本发明实施例还提供一种光交换系统10，该光交换系统10为非对称结构，包括相干光收发机100、至少一个非相干光收发机101、至少一个接入层的相干光收发机103以及交换网络102。其中，与图18所示的光交换系统10不同的是，在接入层中不仅仅可以包括至少一个非相干光收发机101，还可以包括至少一个接入层的相干光收发机103。为了便于理解，如图19所示，图19中非相干光收发机101的个数为M，将M个非相干光收发机101分别标注为非相干光收发机1、...、非相干光收发机M，接入层的相干光收发机103的个数为N，将N个接入层的相干光收发机103分别标注为接入层的相干光收发机1、...、接入层的相干光收发机N。

同样的，图19所示的光交换系统10与现有的光交换系统相比，减少了相干光收发机的数量，大大降低了光交换系统的组建成本。

本发明实施例提供一种光交换系统，包括相干光收发机、至少两个非相干光收发机以及交换网络，相干光收发机和每个非相干光收发机通过交换网络连接；其中，相干光收发机，用于获取第一光信号，并通过交换网络向至少两个非相干光收发机发送第一光信号；交换网络，用于传输第一光信号；非相干光收发机，用于通过交换网络接收相干光收发机发送的第一光信号，其中，一个非相干光收发机接收一个第一光信号。基于上述实施例的描述，由于光交换系统是由相干光收发机、至少两个非相干光收发机以及交换网络组成的，光交换系统中只包括一个相干光收发机和至少两个非相干光收发机，与现有的光交换系统相比，由于减少了相干光收发机的数量，大大降低了光交换系统的组建成本。

本发明实施例还提供一种相干光收发机，该相干光收发机用于执行上述光信号调制方法中的相干光收发机所执行的步骤。本申请实施例提供的相干光收发机可以包括相应步骤所对应的模块。

本申请实施例可以根据上述方法示例对相干光收发机进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个功能模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，图20示出了上述实施例中所涉及的相干光收发机的一种可能的结构示意图。如图20所示，相干光收发机包括获取模块20和处理模块21。获取模块20用于支持该相干光收发机执行图5、图6和图12中的S101，以及图15中的S201和S202；处理模块21用于支持该相干光收发机执行图5、图6和图12中的S102、图12中的S103，以及图15中的S203。其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。

在采用集成的单元的情况下，图21出了上述实施例中所涉及的相干光收发机的一种可能的结构示意图。如图21所示，该相干光收发机包括：收发器30和处理器31。收发器30用于支持该相干光收发机与其他设备的通信，例如，收发器30用于支持该相干光收发机执行图5、图6和图12中的S101，以及图15中的S201和S202。处理器31用于对该相干光收发机的动作进行控制管理，例如，处理器31用于支持该相干光收发机执行图5、图6和图12中的S102、图12中的S103，以及图15中的S203，和/或用于本文所描述的技术的其它过程。

其中，处理器31可以是处理器或控制器，例如可以是中央处理器(英文：CentralProcessing Unit，CPU)，数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，DSP)。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。收发器30可以是收发电路或通信接口等。

此外，本发明实施例提供的相干光收发机还可以包括存储器，该存储器可以是只读存储器(英文：Read-only Memory，ROM)，或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(英文：Random Access Memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(英文：ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由相干光收发机存取的任何其他介质，但不限于此。

进一步地，存储器可以是独立存在，也可以和处理器31集成在一起，本发明对此不作具体限制。

本发明实施例提供一种相干光收发机，包括收发器和处理器；收发器，用于获取第一目标光子信号和第二目标光子信号，其中，第一目标光子信号和第二目标光子信号分别位于以光载波为中心对称频率位置；处理器，用于在收发器获取第一目标光子信号和第二目标光子信号后，将第一目标光子信号调制在第一偏振态上，并将第二目标光子信号调制在第二偏振态上；其中，第一偏振态与第二偏振态相互正交。基于上述实施例的描述，由于第一目标光子信号和第二目标光子信号被分别调制在了相互正交的两个偏振态上，并且第一目标光子信号和第一目标光子信号的镜像信号位于同一偏振态、第二目标光子信号和第二目标光子信号的镜像信号位于同一偏振态，因此第一目标光子信号和第二目标光子信号的镜像信号，以及第二目标光子信号和第一目标光子信号的镜像信号，被分别调制在了相互正交的两个偏振态上，因此，第一目标光子信号的镜像信号与第二目标光子信号之间的拍频噪声为零，第二目标光子信号的镜像信号与第一目标光子信号之间的拍频噪声为零。与现有的光交换系统通常在生成N个子信号时，使分别位于以光载波为中心对称频率位置的两个子信号及其镜像信号在频谱位置上错开的方法相比，能够在不影响光交换系统频谱效率的情况下，消除镜像信号带来的拍频噪声，提高了光子信号的传输性能。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。

例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

基于这样的理解，本发明实施例的技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来。该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。存储介质例如为：通用串行总线闪存盘(英文：Universal SerialBus flash disk，U盘)、移动硬盘、ROM、RAM、数字信号处理芯片、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求的范围之内，则本发明实施例也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种光信号调制方法，其特征在于，包括：

相干光收发机获取第一目标光子信号和第二目标光子信号，其中，所述第一目标光子信号和所述第二目标光子信号分别位于以光载波为中心对称频率位置；

所述相干光收发机将所述第一目标光子信号调制在第一偏振态上，并将所述第二目标光子信号调制在第二偏振态上；

其中，所述第一偏振态与所述第二偏振态相互正交。

2.根据权利要求1所述的光信号调制方法，其特征在于，所述相干光收发机获取第一目标光子信号和第二目标光子信号，具体包括：

所述相干光收发机生成M个第一光子信号和N个第二光子信号，其中，M为大于或者等于1的整数，N为大于或者等于1的整数，且M等于N或者N-M＝1；

所述相干光收发机从M个所述第一光子信号中选择任意一个所述第一光子信号作为所述第一目标光子信号，并从N个所述第二光子信号中选择与所述第一目标光子信号以光载波为中心对称的所述第二光子信号作为所述第二目标光子信号。

3.根据权利要求1或2所述的光信号调制方法，其特征在于，在所述相干光收发机将所述第一目标光子信号调制在第一偏振态上，并将所述第二目标光子信号调制在第二偏振态上后，所述方法还包括：

所述相干光收发机将所述第一目标光子信号或者所述第二目标光子信号在频谱上的位置位移预设距离。

4.根据权利要求1或2所述的光信号调制方法，其特征在于，

所有调制在所述第一偏振态上的第一目标光子信号位于光载波的两侧；所有调制在所述第二偏振态上的第二目标光子信号位于光载波的两侧。

5.根据权利要求1或2所述的光信号调制方法，其特征在于，

所有调制在所述第一偏振态上的第一目标光子信号位于光载波的一侧；所有调制在所述第二偏振态上的第二目标光子信号位于光载波的另一侧。

6.根据权利要求2所述的光信号调制方法，其特征在于，M个所述第一光子信号和N个所述第二光子信号的带宽的和小于或者等于所述相干光收发机的带宽的2倍。

7.根据权利要求1、2、6中任意一项所述的光信号调制方法，其特征在于，所述相干光收发机采用上变频调制或者单边带调制的方式调制所述第一目标光子信号和所述第二目标光子信号。

8.一种相干光收发机，其特征在于，所述相干光收发机包括收发器和处理器；

所述收发器，用于获取第一目标光子信号和第二目标光子信号，其中，所述第一目标光子信号和所述第二目标光子信号分别位于以光载波为中心对称频率位置；

所述处理器，用于在所述收发器获取所述第一目标光子信号和所述第二目标光子信号后，将所述第一目标光子信号调制在第一偏振态上，并将所述第二目标光子信号调制在第二偏振态上；

其中，所述第一偏振态与所述第二偏振态相互正交。

9.根据权利要求8所述的相干光收发机，其特征在于，

所述收发器，具体用于生成M个第一光子信号和N个第二光子信号，其中，M为大于或者等于1的整数，N为大于或者等于1的整数，且M等于N或者N-M＝1；并从M个所述第一光子信号中选择任意一个所述第一光子信号作为所述第一目标光子信号，并从N个所述第二光子信号中选择与所述第一目标光子信号以光载波为中心对称的所述第二光子信号作为所述第二目标光子信号。

10.根据权利要求8或9所述的相干光收发机，其特征在于，

所述处理器，还用于在所述处理器将所述第一目标光子信号调制在第一偏振态上，并将所述第二目标光子信号调制在第二偏振态上后，将所述第一目标光子信号或者所述第二目标光子信号在频谱上的位置位移预设距离。

11.根据权利要求8或9所述的相干光收发机，其特征在于，

所有调制在所述第一偏振态上的第一目标光子信号位于光载波的两侧；所有调制在所述第二偏振态上的第二目标光子信号位于光载波的两侧。

12.根据权利要求8或9所述的相干光收发机，其特征在于，

所有调制在所述第一偏振态上的第一目标光子信号位于光载波的一侧；所有调制在所述第二偏振态上的第二目标光子信号位于光载波的另一侧。

13.根据权利要求9所述的相干光收发机，其特征在于，M个所述第一光子信号和N个所述第二光子信号的带宽的和小于或者等于所述相干光收发机的带宽的2倍。

14.根据权利要求8、9、13中任意一项所述的相干光收发机，其特征在于，所述相干光收发机采用上变频调制或者单边带调制的方式调制所述第一目标光子信号和所述第二目标光子信号。

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