CN1808947A - 基于预编码的载波抑制归零光信号的单调制器实现方法 - Google Patents

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Abstract

一种光纤通信技术领域的基于预编码的载波抑制归零码的单调制器实现方法。步骤为：(1)输入的数据和同步的半速率时钟信号通过预编码处理后形成脉冲加权的三电平信号；(2)预编码生成的三电平信号经过驱动放大，将幅度较小的信号放大至峰－峰值为两倍的调制器Vπ电压；(3)通过光调制，将三电平信号调制到光载波上，光信号的“off”对应于三电平信号的“0”，光信号的“零相移on”和“π相移on”分别对应于“1”和“－1”，从而实现载波抑制归零光调制信号。本发明可省掉一套调制器和驱动器，预编码器实现简单、易于集成，能够有效地减低载波抑制归零码光发射机的成本和复杂性；生成的载波抑制归零码具有更窄的调制谱宽和更强的色散容纳能力。

Description

基于预编码的载波抑制归零光信号的单调制器实现方法
技术领域
本发明涉及的是一种光纤通信技术领域的方法，具体地说，是一种基于预编码的载波抑制归零光信号的单调制器实现方法。
背景技术
随着光纤通信技术的发展，许多种调制格式已被用于提高系统对光纤的色散和非线性的容纳能力。非归零码(MRZ)、归零码(RZ)和载波抑制归零码(CSRZ)则是目前应用最为广泛的三种码型。从系统性能角度看，NRZ码对光纤的色散容纳能力最强，但对非线性的容纳能力最弱；RZ码对光纤的非线性容纳能力最强，但是以牺牲色散容纳能力为代价，其色散容纳能力最弱；而CSRZ码则在色散容纳和非线性容纳能力方面具有最佳的优化，因此深得业界的青睐。但从实现方式看，NRZ码发射只需单个调制器，实现成本最低、结构最简单；而RZ(或CSRZ)码的发射则需要经过RZ(或CSRZ)光脉冲的生成和对光脉冲进行数据调制两个过程。因此，RZ和CSRZ码的发射原则上均需要两个调制器，一个用于生成RZ或CSRZ光脉冲，另一个则用于实现对光脉冲的调制。由于调制器及其驱动器占具了发射机成本的绝大部分，因此RZ和CSRZ码发射机在成本和结构复杂度上几乎是NRZ发射机的两倍。
经过对现有技术文献的检索发现，对CSRZ发射机的改进主要集中在CSRZ光脉冲的生成方式上，Kenji Sato等人发表在学术会议《Proceeding 27th EuropeanConference on Optical Communication》(《第27届欧洲光通信会议文集》)中的文章“Mode-locked lasers for 43 Gbs carrier-suppressed return-to-zero pulse generation”(“利用锁模激光器生成43Gb/s的载波压缩归零脉冲”)中，提出采用锁模激光器的方法生成CSRZ脉冲，尽管这一技术在表观上只用了一个调制器，但由于锁模激光器的制造复杂、成本高，所以并不能减低发射机的成本和复杂度。检索中还发现，Dong-Soo Lee等人发表在学术刊物《IEEE Photonics Technology Letters》(《IEEE光子技术快报》)2003年第15卷第7期中的文章“Electrically band-limited CSRZsignal with simple generation and large dispersion tolerance for 40-Gb/s WDMtransmission systems”(“40Gb/s波分复用传输系统中带限载波压缩归零码的简单生成及其色散容纳特性”)中，提出采用混频器对电信号进行预编码，实现单调制器的CSRZ码发射的方案，这一方案采用了预编码的方式，具有潜在的低成本，但其缺点在于需要高速、宽带的混频器，这类器件工艺实现难度大，目前未见到能满足该需要的商用器件。
发明内容
本发明的目的在于针对现有CSRZ码的实现成本高而且复杂的问题，提出一种基于预编码的载波抑制归零光信号的单调制器实现方法，使其可以有效减低目前CSRZ发射机的成本和复杂度。
本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤：
(1)输入的数据和同步的半速率时钟信号通过预编码处理后形成脉冲加权的三电平信号，三电平电信号的“0”对应原始数据的“0”；三电平电信号的“1”或“-1”对应原始信号的“1”。
(2)预编码生成的三电平信号经过驱动放大，将幅度较小的信号放大至峰-峰值为两倍的调制器Vπ电压。
(3)通过光调制将三电平驱动信号调制到光载波上，光信号的“off”对应三电平信号的“0”，光信号的“零相移on”和“π相移on”分别对应三电平信号的“1”和“-1”。结合步骤(1)的预编码结果可知，光信号的“off”对应原始数据的“0”，光信号的“零相移on”和“π相移on”对应原始数据的“1”，这就是载波抑制归零(CSRZ)光调制信号。
所述的预编码过程包括：移相、异或(XOR)操作、模拟减法和低通滤波。输入的数据和同步的半速率时钟首先通过移相使其上升沿对准后进行异或(XOR)操作。异或后的信号再与同步的半速率时钟进行模拟相减运算，生成三电平信号。然后，经过低通滤波整形为脉冲加权的三电平信号。
所述的光调制，采用马赫-曾德结构的光调制器，其偏置点设置于Vπ点，驱动电压为2Vπ电压，从而使得光信号的“off”对应三电平信号的“0”，光信号的“零相移on”和“π相移on”分别对应三电平信号的“1”和“-1”。
与传统的载波抑制归零码(CSRZ)的生成方式不同，本发明采用电的预编码的方式首先将数据和半速率时钟信号转换为脉冲加权的三电平信号，然后用该三电平信号驱动单个马赫-曾德光调制器，生成载波抑制归零码(CSRZ)。相对于传统CSRZ码的生成方式，本发明不仅可以省掉一套调制器和驱动器，而且预编码器实现简单、易于集成，因此本发明可以有效地减低载波抑制归零码(CSRZ)光发射机的成本和复杂性。
附图说明
图1为本发明实施例原理图。
图2为本发明实施例中预编码实现示意图。
图3为本发明实施过程图
其中，a)为输入预编码器的半速率时钟信号；b)为输入预编码器的数据信号；c)为预编码器中异或门输出信号；d)为预编码器中模拟减法器输出的三电平信号；e)为预编码器中经滤波器整形后的脉冲加权三电平信号；f)为经过光调制器生成的载波抑制归零码波形；g)为经过光调制器生成的载波抑制归零码眼图。
图4实施例的实施效果图
其中，a)本发明及传统生成方式的载波抑制归零码的调制谱；b)本发明及传统生成方式的载波抑制归零码的色散容纳特性。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例采用的部件涉及预编码器、激光器、马赫-曾德光调制器和驱动器。预编码器处理输入的数据和半速率时钟形成脉冲加权的三电平信号，并送入驱动器进行放大后，输入马赫-曾德光调制器的射频(RF)端口对光载波进行调制，形成载波抑制归零(CSRZ)光调制信号。具体实现步骤如下：
(1)如图2所示，预编码过程的实现涉及3dB功率分配器、移相器、异或门、模拟减法器和低通滤波器。输入的半速率时钟(如图3a所示)首先通过3dB功率分配器(可直接在PCB上实现或采用Picosecond的Model5331)分为功率相同的两路，其中一路经过移相器(可直接在PCB上实现或采用Micronetics的4305)调整延迟与输入的数据(如图3b所示)对准后在异或门中进行异或操作，异或操作结果如图3c所示，异或门可采用INPHI的13710XR实现。异或输出的信号与另一路半速率时钟信号在模拟减法器中进行模拟相减，形成三电平信号(如图3d所示)，模拟减法器可通过移相器、3dB功率分配器和隔直器实现，隔直器可直接在PCB上实现或采用Picosecond的Model5500A。三电平信号的“0”对应原始数据的“0”；三电平电信号的“1”或“-1”对应原始数据的“1”。该三电平信号进一步被送入低通滤波器进行整形，形成脉冲加权的三电平信号(如图3e所示)。低通滤波器可直接在PCB上实现或采用Picosecond的Model5925。
(2)驱动器将幅度较小的编码三电平信号放大至峰-峰值为光调制器2Vπ电压，并送入调制器的射频(RF)端口。驱动器可采用JDS-Uniphase的VM10EMD实现。
(3)马赫-曾德光调制器可采用JDS-Uniphase的LNB-KR1CX实现，其偏置电压设置在Vπ点，光调制器将驱动器输出的三电平信号调制到光载波上，使得光信号的“off”对应三电平信号的“0”，光信号的“零相移on”和“π相移on”分别对应三电平信号的“1”和“-1”。从而实现载波抑制归零码所要求的光信号的“off”对应原始数据的“0”，光信号的“零相移on”或“π相移on”对应原始数据的“1”(如图3e、3g所示)。
从图3g可知，本发明生成的载波抑制归零码中包含有两种脉冲宽度的“1”码。连“1”码对应的脉冲宽度较窄，而其它“1”码的脉冲宽度则较宽。这一特性的直接效果是调制谱较窄，由如图4a所示的调制谱图可知，以20dB谱宽为参考，传统方式的调制谱宽约为32GHz，而本发明的调制谱宽仅为15GHz。窄的调制谱宽意味着信号具有较强的色散容纳能力，由本发明生成的载波抑制归零码的色散容纳特性如图4b所示，作为比较图中同时列出了传统方式的色散容纳特性。由图示结果可知，以2dB功率代价为参考，传统方式的色散容纳能力约为±980ps/nm，而本发明的色散容纳能力则可达±1320ps/nm，明显优于传统方式。

Claims (3)

1、一种基于预编码的载波抑制归零光信号的单调制器实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)输入的数据和同步的半速率时钟信号通过预编码处理后形成脉冲加权的三电平信号，三电平信号的“0”对应原始数据的“0”；三电平电信号的“1”或“-1”对应原始数据的“1”；
(2)预编码生成的三电平信号经过驱动放大，将幅度较小的信号放大至峰-峰值为两倍的调制器Vπ电压；
(3)通过光调制将三电平信号调制到光载波上，光信号的“off”对应三电平信号的“0”，光信号的“零相移on”和“π相移on”分别对应三电平信号的“1”和“-1”，结合步骤(1)的预编码结果，光信号的“off”对应原始数据的“0”，光信号的“零相移on”和“π相移on”对应原始数据的“1”，这就是载波抑制归零光调制信号。
2、如权利要求1所述的基于预编码的载波抑制归零光信号的单调制器实现方法，其特征是，所述的预编码过程包括：移相、异或操作、模拟减法和低通滤波，输入的数据和同步的半速率时钟首先通过移相使其上升沿对准后进行异或操作，异或后的信号再与同步的半速率时钟进行模拟相减运算，生成三电平信号，然后，经过低通滤波整形为脉冲加权的三电平信号。
3、如权利要求1所述的基于预编码的载波抑制归零光信号的单调制器实现方法，其特征是，所述的光调制，采用马赫-曾德结构的光调制器，其偏置点设置于Vπ点，驱动电压为2Vπ电压。
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