CN111130650A - 强度调制直接接收的光信号生成方法、接收方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信领域，一种强度调制直接接收的光信号生成和接收方法，数字信号生成端在原始DMT信号中插入载波，得到双边带的第一DMT信号；将所述第一DMT信号的进行强度调制后滤波，得到单边带光信号。由于在光纤链路中传输是单边带信号，因此有效减少了光纤色散对信号传输过程中功率衰减的影响，大大增加了传输距离。

Description

强度调制直接接收的光信号生成方法、接收方法及设备
技术领域
本申请涉及通信领域，尤其涉及一种强度调制直接接收的光信号生成方法、接收方法及设备。
背景技术
随着相干光通信技术在骨干网络中的普及，骨干网中的网络流量已经可以达到40Tb/s以上的容量。当前的流量瓶颈主要转移到了城域网中，其技术难点在于需要低成本的光纤传输技术实现单波长100Gb/s的光信号成功在100公里的单模光纤上进行传输其中，低成本的要求在于该技术需要与相干光传输技术不同，目前的方案主要是采用强度调制直接检测的方式，相比于相干光传输技术而言，激光器、调制器和接收机的数量都有大幅度的降低。然而，这种强度调制直接检测的方式会受到光纤色散带来的严重功率衰减的影响，因此一般采用强度调制和直接检测架构的光纤通信系统，其传输距离都低于40公里。为了解决这个问题，需要有新的光信号产生和直接检测方法来支持光信号在光纤中传输的距离超过100公里。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供强度调制直接接收的光信号生成方法、接收方法及设备，能够增加传输距离。
为达到以上目的，第一方面，本发明一种强度调制直接接收的光信号生成方法，包括：
数字信号生成端在原始DMT信号中插入载波，得到双边带的第一DMT信号；
将所述第一DMT信号的进行强度调制后滤波，得到单边带光信号。
在上述技术方案的基础上，所述数字信号生成端将原始DMT信号插入载波，得到双边带的第一DMT信号，包括：
数字信号生成端获取所述原始DMT信号；
对所述原始DMT信号的子载波编码，使最高频率的子载波的导频幅度最大，并在所述原始DMT信号的频域插入载波，以形成双边带的第一DMT信号。
在上述技术方案的基础上，将所述第一DMT信号的进行强度调制后滤波，得到单边带光信号，包括：
将所述第一DMT信号输入光强度调制器进行强度调制，得到双边带光信号；
将所述双边带光信号输入光滤波器，使用所述光滤波器滤除所述双边带光信号中任意一个边带信号，得到单边带光信号。
在上述技术方案的基础上，所述光强度调制器为马赫增德尔调制器。
第二方面，本发明一种强度调制直接接收的光信号接收方法，其特征在于，包括：
数字信号生成端在原始DMT信号中插入载波，得到双边带的第一DMT信号；
将所述第一DMT信号的进行强度调制后滤波，得到单边带光信号；
接收端接收通过光纤链路传输来的所述单边带光信号，并将所述单边带光信号转换得到的数字信号进行频偏补偿。
第三方面，本发明一种强度调制直接接收的光信号生成设备，其特征在于，包括：
数字信号生成端，其用于在原始DMT信号中插入载波，得到双边带的第一DMT信号；
光强度调制器，其用于对所述第一DMT信号进行强度调制，得到双边带光信号；
光滤波器，其用于对所述得到双边带光信号进行滤波，得到单边带光信号。
在上述技术方案的基础上，所述数字信号生成端还用于：
获取所述原始DMT信号；
对所述原始DMT信号的子载波编码，使最高频率的子载波的导频幅度最大，并在所述原始DMT信号的频域插入载波，以形成双边带的第一DMT信号。
在上述技术方案的基础上，所述光滤波器用于滤除所述双边带光信号中任意一个边带信号，得到单边带光信号。
在上述技术方案的基础上，所述光强度调制器为马赫增德尔调制器。
第四方面，本发明一种强度调制直接接收的光信号接收设备，包括：
信号恢复模块，其用于将从光纤链路传输来的单边带光信号转换得到的数字信号进行频偏补偿及恢复；同时，
所述单边带光信号是数字信号生成端在原始DMT信号中插入载波得到双边带的第一DMT信号；然后将所述第一DMT信号的进行强度调制后滤波后得到的。
上述技术方案具有如下有益效果：
本发明只需要滤出一个边带信号，选择一个低通或者高通滤波器即可，减少了滤波器的陡峭度，相比于传统方式降低了单边带滤波过程中对光滤波器的要求，并且，由于在光纤链路中传输的是单边带信号，因此有效减少了光纤色散对信号传输过程中功率衰减的影响，大大增加了传输距离。
附图说明
图1为本发明实施例中强度调制直接接收的光信号生成方法流程图；
图2为本发明实施例中发送侧信号处理流程图；
图3为本发明实施例中强度调制直接接收的光信号接收方法流程图；
图4为本发明实施例中接收侧信号处理流程图；
图5为本发明实施例第一DMT信号电频谱图；
图6为现有技术DMT电信号的电频谱图；
图7为本发明实施例中强度调制直接接收的光信号生成设备结构示意图；
图8为本发明实施例中强度调制直接接收的光信号接收设备结构示意图；
图9为强度调制直接接收的光信号传输系统结构示意图。
具体实施方式
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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在此，首先简单介绍一下强度调制直接接收(IM-DD)，强度调制直接检测(IM-DD)就是对强度调制的光载信号直接进行包络检测，也就是说强度调制信号直接通过光电探测器则可恢复出原信号。其中，数字信号生成端信号调制光载波的强度，接收端用检测器直接检测光信号的光纤通信系统。
强度调制直接检测(IM-DD)光纤通信系统的基本结构包括PCM端机、输入接口、光发送机、光纤线路、光中继器、光接收机、输出接口等。
第一方面，图1为本发明实施例中一种强度调制直接接收的光信号生成方法流程图，该流程包括步骤101-102两个步骤，其具体包括：
步骤101；数字信号生成端在原始DMT信号中插入载波，得到双边带的第一DMT信号；
步骤102：将所述第一DMT信号的进行强度调制后滤波，得到单边带光信号。
本发明实施例相比于传统方式，由于只需要滤出一个边带信号，选择一个低通或者高通滤波器即可，减少了滤波器的陡峭度。因此，降低了单边带滤波过程中对光滤波器的要求，由于在光纤链路中传输的是单边带光信号，因此有效减少了光纤色散对信号传输过程中功率衰减的影响，大大增加了传输距离。
作为一种可选的实施方式，步骤101可以包括如下步骤：
数字信号生成端获取所述原始DMT信号；
对所述原始DMT信号的子载波编码，使最高频率的子载波的导频幅度最大，并在频域的DMT信号中插入载波，以形成双边带的第一DMT信号。
具体的，请同时参考图2，其为本发明实施例中发送侧信号处理流程图。数字信号生成端首先将二进制比特流信号进行编码和调制。再通过串并变换以及子载波映射，得到频域的DMT信号，即原始DMT信号，同时，还需要对原始DMT信号的子载波编码，使最高频率的子载波的导频幅度最大。因此调制到光上后的DMT光信号的载波会位于DMT光信号的边上。
然后在原始DMT信号中插入载波，形成双边带的第一DMT信号，并对该信号进行离散逆傅里叶变换(IFFT)，接下来对信号进行并串转换和插入循环前缀的操作。在本实施例中，对每128个DMT信号作128点的离散逆傅里叶变换(IFFT)。
同时，通过对比图5和图6中可以看出，传统方案的载波位于信号的0频处，而本发明实施例在数字信号生成端对DMT信号的频谱进行调制，使得载波位于DMT信号的两边。并且，在现有技术中，DMT信号的生成过程没有插入载波这一个步骤的。而在本发明实施例中，由于在数字信号生成端插入载波，形成了双边带的第一DMT信号，使得可以通过滤波得到单边带光信号。同时，还避免了使用马赫增德尔调制器调制出双边带信号或是单边带信号，导致的偏压控制复杂，成本高等问题。并且，因为载波在数字信号生成端的频域插入，所以接收信号时的频偏补偿更容易。
作为一个可选的实施方式，在步骤102中，所述将所述第一DMT信号的进行强度调制后滤波，得到单边带光信号，还可以包括以下步骤：
将所述第一DMT信号输入光强度调制器进行强度调制；
将强度调制后双边带DMT光信号输入光滤波器，使用所述光滤波器滤除所述双边带DMT光信号中任意一个边带信号，得到单边带光信号。进一步的，所述光强度调制器为马赫增德尔调制器。
图9是强度调制直接接收的光信号传输系统结构示意图，马赫增德尔调制器有两路输入信号，一路是第一DMT信号，另一路是偏压控制信号，但是需要说明的是，在本发明实施例中由于载波是在数字信号生成端产生的，因此马赫增德尔调制器仅作为强度调制器，不产生附加相移，所以偏置电压需要工作在在零点处。而在现有技术中，其偏置电压是偏置在线性点处。
第一DMT信号经过马赫增德尔调制器的强度调制后，得到双边带光信号，然后将双边带光信号输入到光滤波器，光滤波器过滤掉任意一个边带信号，得到单边带光信号，然后将单边带光信号送到光放大器进行放大后通过光纤链路传输给接收端。
第二方面，图3为本发明实施例中强度调制直接接收的光信号接收方法流程图，其包括301-303三个步骤，其具体如下：
301.数字信号生成端在原始DMT信号中插入载波，得到双边带的第一DMT信号；
302.将所述第一DMT信号的进行强度调制后滤波，得到单边带光信号；
303.接收端接收通过光纤链路传输来的所述单边带光信号，并将所述单边带光信号转换得到的数字信号进行频偏补偿。
由于载波是在数字信号生成端插入到原始DMT信号的，因此，单边带光信号的频偏对于接收端来说是已知的，可以通过对频域内接收信号进行相应的频率搬移来直接补偿。
图4则为接收侧处理流程图，将所述单边带光信号通过光纤链路传输至接收端，接收端将单边带光纤信号转换得到的数字信号进行频偏补偿。在接下来的数字信号处理流程和包括重采样，时钟同步，串并转换，FFT计算，信道均衡以及判决与解码。而重采样，时钟同步等一系列后续处理流程为本领域技术人员所悉知，在此不做赘述。其中，在FFT计算时，应当与离散逆傅里叶变换相互对应，因此，在本发明实施例中，应当进行128点FFT计算。当然，点位数量的选择应当由载波的数量决定。
第三方面，本发明实施例还提供一种强度调制直接接收的光信号生成设备，如图7所示，该生成设备包括：
数字信号生成端，其用于在原始DMT信号中插入载波，得到双边带的第一DMT信号；
光强度调制器，其用于对所述第一DMT信号进行强度调制，得到双边带光信号；
光滤波器，其用于对所述得到双边带光信号进行滤波，得到单边带光信号。
作为一个可选的实施方式，所述数字信号生成端还用于：获取所述原始DMT信号；并对所述原始DMT信号的子载波编码，使最高频率的子载波的导频幅度最大，并在所述原始DMT信号的频域插入载波，原始DMT信号以形成双边带的第一DMT信号。
作为一个可选的实施方式，所述光滤波器用于滤除所述双边带DMT光信号中任意一个边带信号，得到单边带光信号。所述光强度调制器为马赫增德尔调制器。
第四方面，本发明一种强度调制直接接收的光信号接收设备，包括：
信号恢复模块，其用于将从光纤链路传输来的单边带光信号转换得到的数字信号进行频偏补偿及恢复；同时，
所述单边带光信号是数字信号生成端在原始DMT信号中插入载波得到双边带的第一DMT信号；然后将所述第一DMT信号的进行强度调制后滤波后得到的。
具体来说，图8是本发明实施例接收设备的一种可选方式，其包括一个光纤放大器，光电探测器，模数转换器和信号恢复模块，具体到本实施例中，信号恢复模块采用了DSP模块。
在单边带光信号通过光纤链路输出后，首先进入光纤放大器，再进行光电探测器，将光信号转为电信号，然后进入模数转换器后再到DSP模块进行信号的频偏补偿及恢复接收。
本发明方法实施例中的解释以及相对现有技术的区别及优点也同样适用于接收设备和生成设备，在此不再重复。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种强度调制直接接收的光信号生成方法，其特征在于，包括：
数字信号生成端在原始DMT信号中插入载波，得到双边带的第一DMT信号；
将所述第一DMT信号的进行强度调制后滤波，得到单边带光信号。
2.如权利要求1所述的强度调制直接接收的光信号生成方法，其特征在于，所述数字信号生成端将原始DMT信号插入载波，得到双边带的第一DMT信号，包括：
数字信号生成端获取所述原始DMT信号；
对所述原始DMT信号的子载波编码，使最高频率的子载波的导频幅度最大，并在所述原始DMT信号的频域插入载波，以形成双边带的第一DMT信号。
3.如权利要求1所述的强度调制直接接收的光信号生成方法，其特征在于，将所述第一DMT信号的进行强度调制后滤波，得到单边带光信号，包括：
将所述第一DMT信号输入光强度调制器进行强度调制，得到双边带光信号；
将所述双边带光信号输入光滤波器，使用所述光滤波器滤除所述双边带光信号中任意一个边带信号，得到单边带光信号。
4.如权利要求1所述的强度调制直接接收的光信号生成方法，其特征在于，所述光强度调制器为马赫增德尔调制器。
5.一种强度调制直接接收的光信号接收方法，其特征在于，其包括以下步骤：
数字信号生成端在原始DMT信号中插入载波，得到双边带的第一DMT信号；
将所述第一DMT信号的进行强度调制后滤波，得到单边带光信号；
接收端接收通过光纤链路传输来的所述单边带光信号，并将所述单边带光信号转换得到的数字信号进行频偏补偿。
6.一种强度调制直接接收的光信号生成设备，其特征在于，包括：
数字信号生成端，其用于在原始DMT信号中插入载波，得到双边带的第一DMT信号；
光强度调制器，其用于对所述第一DMT信号进行强度调制，得到双边带光信号；
光滤波器，其用于对所述得到双边带光信号进行滤波，得到单边带光信号。
7.如权利要求6所述的强度调制直接接收的光信号生成设备，其特征在于，所述数字信号生成端还用于：
获取所述原始DMT信号；
对所述原始DMT信号的子载波编码，使最高频率的子载波的导频幅度最大，并在所述原始DMT信号的频域插入载波，以形成双边带的第一DMT信号。
8.如权利要求6所述的强度调制直接接收的光信号生成设备，其特征在于：
所述光滤波器用于滤除所述双边带光信号中任意一个边带信号，得到单边带光信号。
9.如权利要求6所述的强度调制直接接收的光信号生成设备，其特征在于：所述光强度调制器为马赫增德尔调制器。
10.一种强度调制直接接收的光信号接收设备，其特征在于，包括：
信号恢复模块，其用于将从光纤链路传输来的单边带光信号转换得到的数字信号进行频偏补偿及恢复；同时，
所述单边带光信号是数字信号生成端在原始DMT信号中插入载波得到双边带的第一DMT信号；然后将所述第一DMT信号的进行强度调制后滤波后得到的。
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