CN208158593U - 基于二维相干ocdma电光编解码收发装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于二维相干OCDMA电光编解码收发装置，其特征在于，包括编码模块、光纤链路模块和解码模块，所述编码模块、光纤链路模块和解码模块依次通信连接，且编码模块和解码模块与地址码管理器连接。本实用新型的一个目的在于提供一种基于二维相干OCDMA电光编解码收发装置，提高了编解码的可重构性，并且采用电光组合编解码，一定程度上抑制了“电子瓶颈”。总体而言，本实用新型的方案获得了现实简单可行、重构性好、大容量、速率高的技术效果。

Description

基于二维相干OCDMA电光编解码收发装置

技术领域

本实用新型涉及通信领域，具体的涉及一种基于二维相干OCDMA电光编解码收发装置。

背景技术

作为下一代光接入网重要的备选方案之一的光码分多址(OCDMA)技术，具有保密性强、随机接入、软容量、综合服务强等诸多优势，不仅具有较高的传输速率，为系统提供良好的物理层安全保护，而且通过分配不同码长和码重的地址码，可满足交互式业务等综合宽带业务的多QoS需求，同时相比于TWDM也更适应动态的光层组网，在关系国计民生和国防安全的通信方面有重要的应用价值。

然而现有基于全光信号处理的OCDMA系统研究已进入技术“瓶颈”，存在频谱效率低、色散补偿困难和多址干扰严重的三大问题，在多用户、变速率和多服务质量下，存在地址码构造性能较低、容量偏小，器件解码输出自相关峰值较低的编解码的问题，且不适应当前软件定义光网络下的发展，所以近年采用电域编码(或电光组合编码)和数字相干接收技术结合成为新的发展趋势。因此，研究OCDMA系统地址码、电光组合编解码和数字相干接收的高效实现对满足当前光纤通信传输以及未来的发展要求，都具有重要的应用价值。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种基于二维相干OCDMA电光编解码收发装置，提高了编解码的可重构性，并且采用电光组合编解码，一定程度上抑制了“电子瓶颈”。总体而言，本实用新型的方案获得了现实简单可行、重构性好、大容量、速率高的技术效果。

具体地，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种基于二维相干OCDMA电光编解码收发装置，包括编码模块、光纤链路模块和解码模块，所述编码模块、光纤链路模块和解码模块依次通信连接，且编码模块和解码模块与地址码管理器连接。

较佳的，所述编码模块包括电时域时延编码模块和光频域相位编码模块，所述电时域时延编码模块与光频域相位编码模块连接，所述光频域相位编码模块与光纤链路模块连接。

较佳的，所述光纤链路模块包括波分复用器、光纤以及波分解复用器，所述波分复用器一端与光频域相位编码器连接，另一端与光纤连接，用于接收光频域相位编码器发送的不同相位的多阶幅度光信号进行复用，并将复用后的信号送入光纤传输。

较佳的，所述解码模块包括光频域相位检测模块、电域补偿模块和电时域时延解码模块，所述光频域相位检测模块与波分解复用器连接，所述光频域相位检测模块还与电域补偿模块连接，所述光频域相位检测模块将波分解复用器输出的不同波长的光信号根据零差相干检测原理，与本振与光信号耦合之后，检测出所需要的光信号。

较佳的，所述光频域相位检测模块由激光源以、X型耦合器以及光电探测器组成；所述激光源与对应的X型耦合器连接，所述光电探测器与对应路的X型耦合器连接，用于将输出的检测出的光信号转换为对应电信号。

较佳的，电时域时延编码模块包括Xilinx XC6VLX240T_1FFG1156芯片和华为SFP_10GLR_31以及SFP_10GER_55芯片，实现用户数据在电时域上的延时编码。

较佳的，所述FPGA输出接口TX与华为SFP_10GLR_31以及SFP_10GER_55芯片的输入接口TD+/-相连接实现电信号的传输，同时所述FPGA通过华为SFP_10GLR_31以及SFP_10GER_55芯片的输入口TX_DISABLE来控制华为SFP_10GLR_31以及SFP_10GER_55芯片光输出的通断。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型提供的一种基于二维相干OCDMA电光编解码收发装置逻辑示意图；

图2为本实用新型提供的一种基于二维相干OCDMA电光编解码收发装置电路示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。

一种基于二维相干OCDMA电光编解码收发装置，如图1所示，包括编码模块、光纤链路模块和解码模块，所述编码模块、光纤链路模块和解码模块依次通信连接，且编码模块和解码模块与地址码管理器连接。

具体的，所述编码模块包括电时域时延编码模块和光频域相位编码模块，所述电时域时延编码模块与光频域相位编码模块连接，所述光频域相位编码模块与光纤链路模块连接。所述电时域时延编码模块用于将用户比特信号根据每个用户分配的地址码得到每个用户的延时信号，并将每个用户的ω份延时信号a₀(t+b₀ε),a(t+b₁ε),a(t+b₂ε),…,a(t+b_w-1ε)送入对应的加法器∑a₀,∑a₁,∑a₂,…,∑a_w-1中进行数值加法运算，得出各个用户在1到N-1个加法器上的多阶幅度信号。所述光频域相位编码器将叠加后的信号进行相位调制并且耦合，将不同相位的多阶幅度光信号送入光纤链路模块进行传输。

进一步的，所述光纤链路模块包括波分复用器、光纤以及波分解复用器，所述波分复用器一端与光频域相位编码器连接，另一端与光纤连接，用于接收光频域相位编码器发送的不同相位的多阶幅度光信号进行复用，并将复用后的信号送入光纤传输。

所述波分解复用器与光纤连接，并将接收到的光信号分成n路光信号后根据波长被送入解码模块中。

进一步，所述解码模块包括光频域相位检测模块、电域补偿模块和电时域时延解码模块，所述光频域相位检测模块与波分解复用器连接，用于接收所述n路光信号，所述光频域相位检测模块还与电域补偿模块连接，所述光频域相位检测模块将波分解复用器输出的不同波长的光信号根据零差相干检测原理,与本振与光信号耦合之后，检测出所需要的光信号，并将所需要的光信号通过光电探测器将这一路的光信号转换成电信号后送入电时域时延解码模块；所述电时域时延解码器对光频域相位解码器解调后的电信号进行反向延时，将延时后的w路电信号被送入加法器中，进行加法运算，叠加后的电信号进入滤波器中，最后送入阈值判决模块后，最终输出解码后的电信号到达用户接收端。

具体的，所述光频域相位检测模块由激光源以、X型耦合器以及光电探测器组成；所述激光源与对应的X型耦合器连接，所述光电探测器与对应路的X型耦合器连接，用于将输出的检测出的光信号转换为对应电信号。

具体的，如图1所示，所述电时域时延编码模块为基于FPGA的电时域时延编码模块，所述光频域相位编码模块为基于相位调制器的光频域相位编码模块，所述电时域时延解码模块为基于FPGA的电时域时延解码模块，所述电域补偿模块为DSP电域补偿模块。

具体的，如图2所示，所述电时域时延编码模块包括Xilinx XC6VLX240T_1FFG1156芯片和华为SFP_10GLR_31以及SFP_10GER_55芯片，实现用户数据在电时域上的延时编码；所述FPGA输出接口TX与华为SFP_10GLR_31以及SFP_10GER_55芯片的输入接口TD+/-相连接实现电信号的传输，同时所述FPGA通过华为SFP_10GLR_31以及SFP_10GER_55芯片的输入口TX_DISABLE来控制华为SFP_10GLR_31以及SFP_10GER_55芯片光输出的通断。

选用华为SFP_10GLR_31以及SFP_10GER_55光模块分别作1310nm和1550nm光电转换器，实现时域编码后信号的电信号到光信号的转换，转换后的光信号经过光纤输入光电相位调制PM模块；

选用iXblue LiNbO3电光相位调制器实现光的相位编码。

在上述局端光收发机装置中，使用了以下技术：

一、电时域时延编码技术

用户比特信号进入电时域时延编码器中的编码以及信号耦合方式如下：

根据用户的光地址码集将n个用户比特信号a(t)复制成nw份，同时送入延时编码器中；

延时编码器根据每个用户分配的地址码{(a₀,b₀)；(a₁,b₁)；(a₂,b₂)…(a_w-1,b_w-1)}，将各个用户信号的第1,2,3,…,w 1,2,3,…,w路信号分别延时b₀ε,b₁ε,b₂ε,…,b_wε(ε为比特数)个比特信号，得到每个用户的延时信号a₀(t+b₀ε),a(t+b₁ε),a(t+b₂ε),…,a(t+b_w-1ε)，延时后的信号被送入nω×N复选耦合器中；

nω×N复选耦合器根据每个用户光地址码的码字区组{(a₀,b₀)；(a₁,b₁)；(a₂,b₂)…(a_w-1,b_w-1)}将每个用户的ω份延时信号a₀(t+b₀ε),a(t+b₁ε),a(t+b₂ε),…,a(t+b_w-1ε)送入对应的加法器∑a₀,∑a₁,∑a₂,…,∑a_w-1中进行数值加法运算，得出各个用户在1到N-1个加法器上的叠加值(多阶幅度信号)；

叠加后的信号被送入光频域编码器中。

二、光频域相位编码技术

光频域相位编码器将叠加后的信号进行相位调制并且耦合，信号调制及耦合方式如下：

1、光频域相位编码器根据每个用户分配的地址码{(a₀,b₀)；(a₁,b₁)；(a₂,b₂)…(a_w-1,b_w-1)}，将各个用户的第1,2,3,…,w路叠加后的多阶幅度电信号∑a₀,∑a₁,∑a₂,…,∑a_w-1两两分组(共分为组，假设w为偶数)，每一组转换成相同波长不同相位(相位差为90°即)的多阶幅度光信号不同组之间的波长不同；

2、该模块将不同相位的多阶幅度光信号送入波分复用器中进行复用；

3、复用后的信号送入光纤传输；

三、光频域相位解码技术

光频域相位解码器对光信号进行相位解调，解码端采用零差相干接收技术，极大的提升了接收机的灵敏度，其解调过程如下:

接收到的光信号进入波分解复用器，被分成n路光信号后根据波长被送入相对应相干检测模块中；

同样的，根据每个用户分配的地址码{(a₀,b₀)；(a₁,b₁)；(a₂,b₂)…(a_w-1,b_w-1)}，将波分解复用器输出的不同波长的光信号送入对应的相干接收检测模块，各个用户解码端本振光信号的初始相位为

通过前述的零差相干检测原理我们可以知道本振与光信号耦合之后，可以检测出我们所需要的光信号；

通过光电探测器将这一路的光信号转换成电信号后送入电时域时延解码模块；

四、电时域时延解码技术

电时域时延解码器对光频域相位解码器解调后的电信号进行反向延时，其解调过程如下：

1、在电时域时延解码器中，光电探测器输出的电信号被送入时间延时器中；

2、根据用户每个用户分配的地址码{(a₀,b₀)；(a₁,b₁)；(a₂,b₂)…(a_w-1,b_w-1)}，时间延时器将各个用户的第1,2,3,…,w路信号分别延时{(L-b₀-1),(L-b2-1),…,(L-b_w-1-1)}个单位；

3、延时后的w路电信号被送入加法器中，进行加法运算；

4、叠加后的电信号进入滤波器中，最后送入阈值判决模块后，最终输出解码后的电信号到达用户接收端。

本实用新型通过上述四部分技术方案过程实现了本实用新型的电光编解码方法，在时域上进行电时域延时编解码，避免了多路光开关、ASE光源、光强度调制器、光阈值器等极其昂贵的光器件，降低了成本和设备复杂度；本实用新型在时域上进行延时编解码后进行了频域的相位编解码，为二维OCDMA，相对一维电域编解码大大提高了系统用户容量；本实用新型在接收端采用零差相干接收技术，本振光与信号光混频后的信号幅度有所增加，有效的提升了接收机的灵敏度；在接收端，可以配合DSP算法进行算法补偿，进一步提高接收机的接收灵敏度；本实用新型利用高速的并行FPGA进行硬件编程，提高了编解码的可重构性，并且采用电光组合编解码，一定程度上抑制了“电子瓶颈”。总体而言，本实用新型的方案获得了现实简单可行、重构性好、大容量、速率高的技术效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种基于二维相干OCDMA电光编解码收发装置，其特征在于，包括编码模块、光纤链路模块和解码模块，所述编码模块、光纤链路模块和解码模块依次通信连接，且编码模块和解码模块与地址码管理器连接；

所述编码模块包括电时域时延编码模块和光频域相位编码模块，所述电时域时延编码模块与光频域相位编码模块连接，所述光频域相位编码模块与光纤链路模块连接；

所述光纤链路模块包括波分复用器、光纤以及波分解复用器，所述波分复用器一端与光频域相位编码器连接，另一端与光纤连接，用于接收光频域相位编码器发送的不同相位的多阶幅度光信号进行复用，并将复用后的信号送入光纤传输；

所述解码模块包括光频域相位检测模块、电域补偿模块和电时域时延解码模块，所述光频域相位检测模块与波分解复用器连接，所述光频域相位检测模块还与电域补偿模块连接，所述光频域相位检测模块将波分解复用器输出的不同波长的光信号根据零差相干检测原理，与本振与光信号耦合之后，检测出所需要的光信号，所述电时域时延编码模块、电时域时延解码模块均基于FPGA。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光频域相位检测模块由激光源以、X型耦合器以及光电探测器组成；所述激光源与对应的X型耦合器连接，所述光电探测器与对应路的X型耦合器连接，用于将输出的检测出的光信号转换为对应电信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，电时域时延编码模块包括XilinxXC6VLX240T_1FFG1156芯片和华为SFP_10GLR_31以及SFP_10GER_55芯片，实现用户数据在电时域上的延时编码。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述FPGA输出接口TX与华为SFP_10GLR_31以及SFP_10GER_55芯片的输入接口TD+/-相连接实现电信号的传输，同时所述FPGA通过华为SFP_10GLR_31以及SFP_10GER_55芯片的输入口TX_DISABLE来控制华为SFP_10GLR_31以及SFP_10GER_55芯片光输出的通断。