CN112291016B - 非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法，包括以下步骤：有效载荷信号先进行电域处理(即IRZ‑Manchester码型进行编码)，生成IRZ‑Manchester代码；生成的IRZ‑Manchester代码先与标签信号叠加，再经过调制器调制到光载波上；在光载波上进行传输，通过光纤系统传输到分离器；分离器首先将光信号分为两路，PD接收后分别进行高速和低速信号还原。本发明调制次数减少为一次，只需要一个发射机而且能用于单波长双信号系统；相对于占空比调制，此方法不需要解码，减少标签信号与有效载荷之间的干扰；曼彻斯特编码延迟相减后判决点为0，适合突发接收。

Description

非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法
技术领域
本发明涉及信号调制技术领域，具体地说是一种非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法。
背景技术
随着技术的日新月异以及人民生活水平的提高，我们对于网络的性能要求越来越高。由于多媒体技术的广泛应用，人们对于高清视频、高质量数据传输、超大容量的存储空间要求不断提高，这也使得我们网络性能受到极大挑战。由于电路交换领域的速率限制原因，光交换技术由于其优异的性能逐渐进入人们的研究视野中。全光分组交换是我们理想的方案，不过因为在光存储、光逻辑器件等相关关键方面研究应用还不成熟，所以大家将研究重点放在了更易实现的光标签交换技术。光标签交换技术核心就是将低速率的标签信息和高速率的净荷信息混合，在交换节点分别使用电域和光域技术实现分离接收。近年来，光标签交换(OLS，optical label switching)技术作为用于光分组交换(OPS，opticalpacket switching)的最有希望的解决方案已经得到了很多研究。
光标签方案的一个重要研究目标是实现长距离大容量的传输。在传统的光标签交换网络中，为了实现净荷信号与标签信号实现尽可能小的干扰共传，通常被使用的是正交调制方案。但是传统的正交调制方案往往涉及到两种独立的调制格式，发射光将经过两次调制器，这将使光功率损失严重。
期刊文献“光分组交换系统中载波抑制光标签的研究”，徐赐坚，罗风光等，2016年第40卷第2期，第183-188页，提出了基于载波抑制调制的光分组标签方案，研究了在不同标签调制速率和不同传输距离下，光标签误比特率相对于接收光功率的变化。目前光标签方案基本上重点仍放在实现更高的传输速率和更高的频谱效率，以及实现长距离大容量传输的目标上。如何尽可能的减少有效载荷和标签之间固有的串扰，做到对ASK信号消光比没有限制，实现网络良好的可扩展性以及如何实现更长距离和更大容量传输，很值得进一步深入研究。
因此，如何提供一种标签信号调制方法，以减少标签信号与有效载荷之间的干扰，是目前亟待解决的问题，同时，其应用具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法，以减少标签信号与有效载荷之间的干扰。
为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。
一种非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法，包括以下步骤：
101、有效载荷信号先进行电域处理(即IRZ-Manchester码型进行编码)，生成IRZ-Manchester代码；
102、生成的IRZ-Manchester代码先与标签信号叠加，再经过调制器调制到光载波上；
103、在光载波上进行传输，通过光纤系统传输到分离器；
104、分离器首先将光信号分为两路，PD接收后分别进行高速和低速信号还原。
优选地，所述步骤101中电域处理包括以下步骤：
201、将NRZ数据和50％占空比时钟通过与非(NAND)门产生IRZ代码；
202、将步骤101生成的IRZ代码和25％占空比时钟通过异或(XOR)门生成IRZ-Manchester代码。
优选地，所述步骤202中IRZ-Manchester代码的前半周期是曼彻斯特编码信号，后半周期是高电平。
优选地，所述步骤202中IRZ-Manchester代码是一种特殊码型，即形成1和0比特信号，3/4周期是高电平，1/4周期信号是低电平。
优选地，所述步骤102中调整器调制的次数为1次。
优选地，所述步骤102中调制器为马赫曾德尔调制器(MZM)。
优选地，所述步骤102中调制方法为PAM4调制方式，采用4个不同的信号电平来进行信号传输，每个符号周期可以表示2个bit的逻辑信息(0、1、2、3)。
上述非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法所使用的信号调制设备，包括接收器、处理器、信号调制器及分离器，所述接收器用于接收有效载荷信号和标签信号。
优选地，所述处理器包括与非门、异或门、50％占空比时钟信号及25％占空比时钟信号。
优选地，所述有效载荷信号和标签信号的相位相同，包括不归零信号。
本发明所获得的有益技术效果：
1)本发明调制次数减少为一次，只需要一个发射机而且能用于单波长双信号系统；相对于占空比调制，此方法不需要解码，减少标签信号与有效载荷之间的干扰；曼彻斯特编码延迟相减后判决点为0，适合突发接收。
2)本发明采用一种电域处理方法产生一种IRZ-Manchester码型数据，利用该码型对载荷信号进行调制，调制后信息强度为原来比特信息的3/4，这种载荷调制信号相当于没有了消光比的限制，可以提高网络的可扩展性。
3)本发明采用IRZ-Manchester(反向归零码—曼彻斯特)码型，由于IRZ-Manchester码具有IRZ(反向归零码)码型的特性(在该码型中，每个码元后半部均为高电平)；采用该码型作为净载荷调制码型，NRZ(非归零码)码型作为标签信号的码型，将标签信号附盖到IRZ-Manchester码型的‘尾巴’上；不会降低净载荷信号的消光比，提高了网络的可拓展性。
4)本发明采用PAM4调制，即将PAM4覆盖到净载荷信号的尾巴上，由于PAM4调制方式采用4个不同的信号电平(0、1、2、3)来进行信号传输，每个符号周期可以表示2个bit的逻辑信息(0、1、2、3)；由于PAM4信号每个符号周期可以传输2bit的信息，要实现同样的信号传输能力，PAM4信号的符号速率只需要达到NRZ信号的一半即可，因此传输通道对其造成的损耗大大减小，所以可以采用更加低速的PAM4信号来实现标签信号的传输，可以增大载荷信号与标签信号之间的速率比。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是本公开一种实施例中非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法的原理图。
图2是本公开一种实施例中IRZ-Manchester代码生成的原理图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。
应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
本文中术语“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，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
本文中术语“至少一种”，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B的至少一种，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。
还需要说明的是，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。
实施例1
如附图1所示，一种非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法，包括以下步骤：
101、有效载荷信号先进行电域处理(即IRZ-Manchester码型进行编码)，生成IRZ-Manchester代码。
如附图2所示，所述电域处理包括以下步骤：
201、将NRZ数据和50％占空比时钟通过与非(NAND)门产生IRZ代码；
202、将步骤101生成的IRZ代码和25％占空比时钟通过异或(XOR)门生成IRZ-Manchester代码。
IRZ-Manchester代码的前半周期是曼彻斯特编码信号，后半周期是高电平。
进一步的，IRZ-Manchester代码是一种特殊码型，即形成1和0比特信号，3/4周期是高电平，1/4周期信号是低电平。
102、生成的IRZ-Manchester代码先与标签信号叠加，再经过调制器调制到光载波上。调制器为马赫曾德尔调制器(MZM)，调整器调制的次数为1次。
调制方法为PAM4调制方式，采用4个不同的信号电平来进行信号传输，每个符号周期可以表示2个bit的逻辑信息(0、1、2、3)，每个符号周期可以表示2个bit的逻辑信息(0、1、2、3)；由于PAM4信号每个符号周期可以传输2bit的信息，要实现同样的信号传输能力，PAM4信号的符号速率只需要达到NRZ信号的一半即可，因此传输通道对其造成的损耗大大减小，所以可以采用更加低速的PAM4信号来实现标签信号的传输，可以增大载荷信号与标签信号之间的速率比。
103、在光载波上进行传输，通过光纤系统传输到分离器。
进一步的，所述光纤系统包括单模光纤SMF、色散补偿光纤DCF、掺铒光纤放大器EDFA，NRZ的传输线路中单模光纤的色散可以通过色散补偿光纤来补偿。
104、分离器首先将光信号分为两路，PD接收后分别进行高速和低速信号还原。
上述非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法中电域处理方法产生一种IRZ-Manchester码型数据，利用该码型对载荷信号进行调制，调制后信息强度为原来比特信息的3/4，这种载荷调制信号相当于没有了消光比的限制，可以提高网络的可扩展性；调制次数减少为一次，只需要一个发射机而且能用于单波长双信号系统；相对于占空比调制，此方法不需要解码，减少标签信号与有效载荷之间的干扰；曼彻斯特编码延迟相减后判决点为0，适合突发接收。
上述非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法采用IRZ-Manchester(反向归零码—曼彻斯特)码型，由于IRZ-Manchester码具有IRZ(反向归零码)码型的特性(在该码型中，每个码元后半部均为高电平)；采用该码型作为净载荷调制码型，NRZ(非归零码)码型作为标签信号的码型，将标签信号附盖到IRZ-Manchester码型的‘尾巴’上；不会降低净载荷信号的消光比，提高了网络的可拓展性。
实施例2
基于上述实施例1，一种信号调制设备，包括接收器、处理器、信号调制器及分离器，所述接收器用于接收有效载荷信号和标签信号。
所述处理器包括与非门、异或门、50％占空比时钟信号及25％占空比时钟信号。
所述有效载荷信号和标签信号的相位相同，包括不归零信号。
所述接收器将有效载荷信号传输至处理器，同时，将标签信号传输至信号调制器。
所述处理器接收所述有效载荷信号后，先与50％占空比时钟信号，经过与非门生成IRZ代码；所述中间信号与25％占空比时钟信号，经过异或门生成IRZ-Manchester代码。
所述信号调制器将IRZ-Manchester代码和标签信号采用PAM4调制方式调制到光载波上，在光载波上进行传输，通过光纤系统传输到分离器；分离器首先将光信号分为两路，PD接收后分别进行高速和低速信号还原。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，其并非因此限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，通过常规的替代或者能够实现相同的功能在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和参数变更均落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法，其特征在于，包括以下步骤：
101、有效载荷信号先进行电域处理，生成IRZ-Manchester(反向归零码—曼彻斯特)代码；
其中，所述步骤101中电域处理包括以下步骤：201、将NRZ(反向归零码)数据和50％占空比时钟通过与非(NAND)门产生IRZ代码；202、将步骤101生成的IRZ代码和25％占空比时钟通过异或(XOR)门生成IRZ-Manchester代码；
102、生成的IRZ-Manchester(反向归零码—曼彻斯特)代码先与标签信号叠加，经过调制器调制到光载波上；
103、在光载波上进行传输，通过光纤系统传输到分离器；
104、分离器首先将光信号分为两路，PD接收后分别进行高速和低速信号还原。
2.根据权利要求1所述的非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法，其特征在于，所述步骤202中IRZ-Manchester代码的前半周期是曼彻斯特编码信号，后半周期是高电平。
3.根据权利要求1所述的非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法，其特征在于，所述步骤202中IRZ-Manchester代码是一种特殊码型，即形成1和0比特信号，3/4周期是高电平，1/4周期信号是低电平。
4.根据权利要求1所述的非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法，其特征在于，所述步骤102中调整器调制的次数为1次。
5.根据权利要求1所述的非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法，其特征在于，所述步骤102中调制器为马赫曾德尔调制器(MZM)。
6.根据权利要求1所述的非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法，其特征在于，所述步骤102中调制方法为PAM4调制方式，采用4个不同的信号电平来进行信号传输，每个符号周期可以表示2个bit的逻辑信息(0、1、2、3)。
7.一种如权利要求1-6任一项所述非正交调制下的伪正交线路编码实现标签信号调制方法所使用的信号调制设备，其特征在于，包括接收器、处理器、信号调制器及分离器，所述接收器用于接收有效载荷信号和标签信号。
8.根据权利要求7所述的信号调制设备，其特征在于，所述处理器包括与非门、异或门、50％占空比时钟信号及25％占空比时钟信号。
9.根据权利要求7所述的信号调制设备，其特征在于，所述有效载荷信号和标签信号的相位相同，包括不归零信号。
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