专利名称：光通信系统、光通信方法和光通信设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及光通信系统，具体涉及使用DQPSK (差分正交相移键控)作为调制/解 调方案的光通信方法和光通信设备，以及使用所述方法和设备的光通信系统。
背景技术：
如在 R. A. Griffin 等的“Optical Differential Quadrature Phase-Shift Key(oDQPSK)for High Capacity Optical Transmission " , Optical Fiber Communication Conference and Exhibit, USA. March 2003, WX6, pp. 367-368 巾白勺， DQPSK方案是一种在波长使用效率、波长色散容限以及极化波长色散容限方面卓越的调制 方案，提出了对需要这些优点的多种光通信系统的应用(例如，JP2004-516743A)。以下将 参考
图1至3来描述一般DQPSK光通信系统的配置和操作，其中，例如如在专利文献1中描 述的，DQPSK光通信系统具有使用DQPSK调制方案的光发送设备和光接收设备。图1是示出了一般光发送设备的调制部分以及一般光接收设备的解调部分的配 置示例的框图。图2Α是示出了一般DQPSK光发送信号Es (t)的相位状态的信号星座图。图 3是示出了 DQPSK光发送信号Es (t)和解调信号Rx的时序图。在图1中，光发送设备900具有DQPSK编码部分901、光载波产生部分902和DQPSK 调制部分903。在光载波产生部分902中，通常将激光二极管用作CW(连续波)光源。光接收设备920具有分光器923、延迟干涉计921和922以及平衡性光电转换器 924和925。延迟干涉计921具有臂921a和臂921b，臂921a具有用于实现延迟时间τ的 光传输路径，臂921b用于固定地给出π /4相移以及在必要时用于固定地给出精细调节相 位Φ。。延迟干涉计922具有臂922a和臂922b，臂922a具有用于实现延迟时间τ的光传 输路径，臂922b用于固定地给出-π/4相移以及在必要时用于固定地给出精细调节相位 Φ0。在光发送设备900中，光载波产生部分902产生具有频率％的光载波并将该光 载波输出至DQPSK调制部分903。DQPSK调制部分903利用如图2Α所示以π /4间隔定位 的四个值中的任何一个值对频率为Vtl的光载波进行相位调制，根据信号ETl和ΕΤ2产生 DQPSK信号Es (t)。DQPSK编码部分901执行对与DQPSK调制相对应的发送数据dl和d2的 编码，并将编码信号ETl和ET2输出至DQPSK调制部分903。如图2A和2B所示，对于每个符号，光信号的相位θ是[ji/4，3JI/4，5JI/4， 7 π/4]中的任何一个。光信号已被DQPSK编码部分901编码并且被映射到Δ θ，Δ θ是 信号与前一信号之间的相位差。Δ θ是四个值
中的任何一个。由于 发送信号Es(t)是通过以相位信息θ (t)调制光载波频率Vtl而得到的信号，所以可以由 以下表达式(1)来表示发送信号Es (t)。[表达式1]Es (t) = exp {i[2 π ν 0t+ θ (t) ]} · · · (1)这里，θ (t)采用值[π/4，3 π/4，5 π/4，7 π/4]中的任何一个。由于每个符号具有四个值，即，2比特信息，所以对于传输容量B [bits/s]，符号速率是B/2 [符号/秒]，符号 间隔是τ = 2/Β[秒]。当上述表达式(1)所表达的光信号Es(t)到达时，光接收设备920的分光器923 将该光信号Es(t)分成两个光信号。将一个光信号发送至延迟干涉计921，将另一个光信号 发送至延迟干涉计922。以下将作为示例描述延迟干涉计921的操作。延迟干涉计921还将输入的光信号分成两个信号，在臂921a处将一个光信号延迟 τ，在臂921b处将另一个光信号相移π/4。通过将一个光信号延迟τ，可以使另一个光信 号与信号前一个符号间隔的光信号干涉，并提取相位差δ θ (t) = θ α)-θ α-τ)。干涉 之前的两个光信号El (t)和E2(t)可以由以下表达式(2)来表示。[表达式2]￡1( ) = e'~2 exp{i[2jz V0(t-π) + θ( -τ)]}E2(0 = εχρ{/[2πν0(/) + φ0+ θ( ) + }…(2)
4这里，(K是精细调节相位项，当使具有频率Vtl的光载波与前一个载波进行干涉 τ时，使两个载波的相位对齐。可以针对η/4移位利用相位调制器来执行调节。当使两个光信号El(t)和E2(t)相互干涉时，从延迟干涉计921输出的光信号的 强度Il(t)和I2(t)可以由以下表达式(3)来表示。[表达式3]
271 = E\{t)-^e2Elit) ocl+cos(2^-v0 +φ0 +Δθ + -^·)
2/2= e2￡1(0+ ￡2(0 xl-cos(2^vo+0o+A0 + -)…(3)
4因此，Il(t)与I2(t)之间的差信号可以由以下表达式⑷来表示。[表达式4]/1 -/2 2cos(2^rv0r + φ0 + Δ θ + —) ■■· (4)
4当调节(K以使相位与信号前一个符号间隔的载波的相位对准时，满足以下表达 式(5)。[表达式5]2 π ν0τ+φ0 = 23 Ν(Ν is an integer. ). . . (5)因此，从表达式(4)和(5)得到以下表达式(6)。[表达式6]/1(0-/2(0 oc cos(A^(i) + -)…(6)
4因此，通过利用平衡型光电转换器924对两个光信号Il和12进行二乘法检测，得 到由以下表达式(7)表示的电信号x(t)。[表达式7]
权利要求
一种使用差分正交相移键控DQPSK方案的光通信系统，包括发送侧通信设备，产生光载波并以符号周期为间隔根据调制信号对光载波进行DQPSK调制，其中光载波的频率在一个符号周期内在多个不同频率之间切换；以及接收侧通信设备，接收被发送侧通信设备DQPSK调制的光信号，使接收光信号和相对于光信号延迟预定时间的延迟光信号相互干涉，以及将相互干涉的光信号转换成电信号。
2.根据权利要求1所述的光通信系统，其中，当以τ来指示一个符号周期时，发送侧通 信设备产生在两个频率之间切换的光载波，所述两个频率彼此相差1/4 τ。
3.根据权利要求2所述的光通信系统，其中，接收侧通信设备使光信号和相对于光信 号延迟一个符号周期的延迟信号相互干涉。
4.根据权利要求3所述的光通信系统，其中，发送侧通信设备产生彼此频率相差1/4τ 的两个连续波，周期性地以反相执行对连续波的发送和遮蔽，并通过复用所发送的连续波 来产生光载波。
5.根据权利要求4所述的光通信系统，其中，发送侧通信设备具有两个电吸收EA调制 器，分别用于执行对连续波的发送和遮蔽。
6.根据权利要求2或3所述的光通信系统，其中，发送侧通信设备还包括用于产生具有 预定频率的连续波的光源，通过线性增大或减小所产生的连续波的相位变化量，来产生在 两个不同频率之间切换的光载波。
7.根据权利要求2或2所述的光通信系统，其中，发送侧通信设备还包括分别用于产生 具有不同频率的连续波的两个连续波光源，通过选择性地发送由两个连续波光源产生的连 续波并输出所发送的连续波，来产生在不同的两个频率之间切换的光载波。
8.根据权利要求2至7中任一项权利要求所述的光通信系统，其中，发送侧通信设备以 间隔τ/2切换光载波的频率。
9.一种在使用差分正交相移键控DQPSK方案的光通信系统中的光通信方法，其中，发送侧通信设备产生光载波并以符号周期为间隔根据调制信号对光载波进行DQPSK调制，其中光载波的频率在一个符号周期内在多个不同频率之间切换；以及接收侧通信设备接收被发送侧通信设备DQPSK调制的光信号，使接收光信号和相对于 光信号延迟预定时间的延迟光信号相互干涉，以及将相互干涉的光信号转换成电信号。
10.根据权利要求9所述的光通信方法，其中，当以τ来指示一个符号周期时，发送侧 通信设备产生在两个频率之间切换的光载波，所述两个频率彼此相差1/4 τ。
11.根据权利要求10所述的光通信方法，其中，接收侧通信设备使光信号和相对于光 信号延迟一个符号周期的延迟信号相互干涉。
12.根据权利要求10或11所述的光通信方法，其中，发送侧通信设备产生频率以间隔 τ/2切换的光载波。
13.一种使用差分正交相移键控DQPSK方案的光通信设备，包括光载波产生装置，用于产生光载波，所述光载波的频率在一个符号周期内在多个不同 频率之间切换；以及调制装置，用于以符号周期为间隔根据调制信号对光载波产生装置所产生的光载波进 行DQPSK调制。
14.根据权利要求13所述的光通信设备，其中，当以τ来指示符号周期时，光载波产生装置产生在彼此相差1/4 τ的两个频率之间切换的光载波。
15.根据权利要求13或14所述的光通信设备，其中，光载波产生装置包括两个连续波光源，用于产生分别具有两个频率的连续波；发送/遮蔽控制装置，用于以反相对两个连续波光源所产生的连续波周期性地执行发 送和遮蔽；以及复用装置，用于对来自发送/遮蔽控制装置的输出光进行复用以输出光载波。
16.根据权利要求15所述的光通信设备，其中，发送/遮蔽控制装置包括分别与两个连 续波光源相连的两个电吸收EA调制器。
17.根据权利要求13或15所述的光通信设备，其中，光载波产生装置包括连续波光源，用于产生具有预定频率的连续波；以及相位调制装置，用于通过线性地增大或减小连续波光源所产生的连续波的相位变化来 输出具有两个频率的连续波。
18.根据权利要求13或15所述的光通信设备，其中，光载波产生装置包括两个连续波光源，用于产生分别具有所述两个频率的两个连续波；以及光切换装置，用于选择性地发送由两个连续波光源产生的两个连续波并将所发送的连 续波作为光载波而输出。
19.根据权利要求14至18中任一项权利要求所述的光通信设备，其中，光载波产生装 置产生频率以间隔τ/2切换的光载波。
20.一种使用差分正交相移键控DQPSK方案的光通信设备，包括单个延迟干涉装置，用于接收通过对频率在一个符号周期内在多个不同频率之间切换 的光载波进行DQPSK调制而得到的光信号，以及输出通过使光信号与所述光信号的延迟光 信号相互干涉而得到的输出光；以及光电转换装置，用于将延迟干涉装置所输出的输出光转换成电信号。
21.根据权利要求20所述的光通信设备，其中，延迟干涉装置包括延迟装置，用于使 延迟光信号相对光信号被延迟所述一个符号周期，所述延迟光信号与光信号干涉。
22.根据权利要求20或21所述的光通信设备，其中，当以τ来指示符号周期时，光载 波的频率以间隔τ/2切换。
23.一种光通信设备，包括使用差分正交相移键控DQPSK方案的发送系统电路和接收 系统电路，所述光通信设备的特征在于发送系统电路，产生光载波并以符号周期为间隔根据调制信号对光载波进行DQPSK调 制，其中光载波的频率在一个符号周期内在多个不同频率之间切换；以及接收系统电路，输出通过使接收到的DQPSK调制光信号与所述接收到的DQPSK调制光 信号的延迟光信号相互干涉而得到的输出光，并且包括用于将输出光转换成电信号的光电 转换装置。
24.根据权利要求23所述的光通信设备，其中，接收系统电路产生在彼此相差1/4τ的 两个频率之间切换的光载波。
25.根据权利要求24所述的光通信设备，其中，接收系统电路产生频率以间隔τ/2切换的光载波 。
全文摘要
一种使用差分正交相移键控DQPSK方案的发送侧通信设备100，包括光载波产生部分102，产生光载波，其中光载波的频率在一个符号周期内在多个不同频率之间切换；以及调制部分，以符号周期为间隔根据调制信号对光载波产生装置所产生的光载波进行DQPSK调制。提供了单个延迟干涉部分121，接收通过对频率在一个符号周期内在多个不同频率之间切换的光载波进行DQPSK调制而得到的光信号，并输出通过使光信号104和光信号104的延迟光信号相互干扰而得到的输出光；以及光电转换部分124，将延迟干涉装置输出的输出光转换成电信号。
文档编号H04B10/50GK101946428SQ200980105808
公开日2011年1月12日 申请日期2009年2月18日 优先权日2008年2月22日
发明者伊东俊治, 盐入智美, 福知清 申请人:日本电气株式会社