专利名称：信号发送方法、接收方法、无源光网络pon设备和系统的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及通信技术领域，特别涉及一种信号发送方法、接收方法、无源光网络PON设备和系统。
背景技术：
目前，无源光网络(Passive Optical Network, PON)在宽带接入领域中已逐渐成为主流技术，随着各种宽带业务视频会议、三维(ThreeDimensi0nal，3D)电视、移动回传、 互动游戏的快速发展，对接入宽带的需求越来越高。光通信网络中，尤其是功率预算非常紧张的PON系统，接收机的灵敏度起决定性作用。相干接收技术，通过引入一个功率较高的本振光，将接收信号进行放大，同时光电接收机工作在散弹噪声主导状态，能够达到接收机的散弹噪声极限，大大提高接收机的灵敏度与频谱效率。现有技术中，局端设备光线路终端(Optical Line Terminate，0LT)产生C波段波长间隔3GHz的密集波分复用信号(UWDM)，通过基于光分路器(splitter)的光分配网络 (Optical Distribution Network, 0DN)(Optical Network Unit, 0NU) 接收，每个ONU上设置可调激光器产生本振光信号，通过调节本振光信号的波长到与目标波长相差IGHz的位置，可以在接收到的UWDM信号中任意选择一个信号进行相干接收。然而，现有技术中，ONU需要成本很高的可调激光器产生本振光信号，并且需要采用复杂的偏振分集接收结构对本振光和接收的下行信号进行相干接收。
发明内容
本发明实施例提供一种信号发送方法、接收方法、无源光网络PON设备和系统，以降低设备和系统复杂度、节约成本。一方面，本发明实施例提供了一种发射机，包括信号源、偏振分束器、调制器、偏振合束器；所述信号源用于产生光信号，并将所述光信号输入至所述偏振分束器中；所述偏振分束器用于将所述光信号分成相互垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号，并将所述第一偏振态光信号输入至所述调制器，将所述第二偏振态光信号输入至所述偏振合束器；所述调制器用于对所述第一偏振态光信号进行调制，将第一数据加载在所述第一偏振态光信号中，并将调制后的第一偏振态光信号输入至所述偏振合束器中；所述偏振合束器用于将所述调制后的第一偏振态光信号和所述第二偏振态光信号合成为第一发射信号发送给接收端。本发明实施例还提供了一种接收机，包括第一功分器、第一光信号的定向器、光的偏振态旋转器和相干接收器；所述第一功分器用于将发送端发送的第一发射信号按功率分成第一信号和第二信号，并用于将所述第一信号输入至所述相干接收器中，将所述第二信号输入至所述第一光信号的定向器中，所述第一发射信号包括互相垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号，所述第一偏振态光信号上加载有第一数据；所述第一光信号的定向器与所述光的偏振态旋转器连接，所述第一光信号的定向器用于将所述第二信号输入至所述光的偏振态旋转器中；所述光的偏振态旋转器用于将所述第二信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号分别旋转90度，并将旋转后的第二信号输入至所述第一光信号的定向器中；所述第一光信号的定向器还用于将旋转后的第二信号输入至所述相干接收器中；所述相干接收器用于将旋转后的第二信号与所述第一信号进行相干混频，获取所述第一数据。另一方面，本发明实施例提供了一种无源光网络PON局端设备，包括第一发射机，所述第一发射机包括信号源、偏振分束器、调制器、偏振合束器；所述信号源用于产生光信号，并将所述光信号输入至所述偏振分束器中；所述偏振分束器用于将所述光信号分成相互垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号，并将所述第一偏振态光信号输入至所述调制器，将所述第二偏振态光信号输入至所述偏振合束器；所述调制器用于对所述第一偏振态光信号进行调制，将第一数据加载在所述第一偏振态光信号中，并将调制后的第一偏振态光信号输入至所述偏振合束器中；所述偏振合束器用于将所述调制后的第一偏振态光信号和所述第二偏振态光信号合成为第一发射信号发送给接收端；其中，所述第一数据为下行数据，所述第一发射信号为下行信号，所述接收端为 PON终端设备。本发明实施例还提供了一种无源光网络PON终端设备，包括第二接收机，所述第二接收机包括第一功分器、第一光信号的定向器、光的偏振态旋转器和相干接收器；所述第一功分器用于将发送端发送的第一发射信号按功率分成第一信号和第二信号，并用于将所述第一信号输入至所述相干接收器中，将所述第二信号输入至所述第一光信号的定向器中，所述第一发射信号包括互相垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号，所述第一偏振态光信号上加载有第一数据；所述第一光信号的定向器与所述光的偏振态旋转器连接，所述第一光信号的定向器用于将所述第二信号输入至所述光的偏振态旋转器中；所述光的偏振态旋转器用于将所述第二信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号分别旋转90度，并将旋转后的第二信号输入至所述第一光信号的定向器中；所述第一光信号的定向器还用于将旋转后的第二信号输入至所述相干接收器中；所述相干接收器用于将旋转后的第二信号与所述第一信号进行相干混频，获取所述第一数据；其中，所述第一数据为下行数据，所述第一发射信号为下行信号，所述发送端为 PON局端设备。本发明实施例还提供了一种无源光网络PON终端设备，包括第三发射机，所述第三发射机包括信号源、偏振分束器、调制器、偏振合束器；所述信号源用于产生光信号，并将所述光信号输入至所述偏振分束器中；
所述偏振分束器用于将所述光信号分成相互垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号，并将所述第一偏振态光信号输入至所述调制器，将所述第二偏振态光信号输入至所述偏振合束器；所述调制器用于对所述第一偏振态光信号进行调制，将第一数据加载在所述第一偏振态光信号中，并将调制后的第一偏振态光信号输入至所述偏振合束器中；所述偏振合束器用于将所述调制后的第一偏振态光信号和所述第二偏振态光信号合成为第一发射信号发送给接收端。其中，所述第一数据为上行数据，所述第一发射信号为上行信号，所述接收端为 PON局端设备。本发明实施例还提供了一种无源光网络PON局端设备，包括第四接收机，所述第四接收机包括第一功分器、第一光信号的定向器、光的偏振态旋转器和相干接收器；所述第一功分器用于将发送端发送的第一发射信号按功率分成第一信号和第二信号，并用于将所述第一信号输入至所述相干接收器中，将所述第二信号输入至所述第一光信号的定向器中，所述第一发射信号包括互相垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号，所述第一偏振态光信号上加载有第一数据；所述第一光信号的定向器与所述光的偏振态旋转器连接，所述第一光信号的定向器用于将所述第二信号输入至所述光的偏振态旋转器中；所述光的偏振态旋转器用于将所述第二信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号分别旋转90度，并将旋转后的第二信号输入至所述第一光信号的定向器中；所述第一光信号的定向器还用于将旋转后的第二信号输入至所述相干接收器中；所述相干接收器用于将旋转后的第二信号与所述第一信号进行相干混频，获取所述第一数据；其中，所述第一数据为上行数据，所述第一发射信号为上行信号，所述发送端为 PON终端设备。再一方面，本发明实施例还提供一种无源光网络PON系统，包括本发明实施例提供的至少一个PON局端设备和本发明实施例提供的至少一个PON终端设备。再一方面，本发明实施例还提供一种信号发送方法，包括将光信号分成相互垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号；对所述第一偏振态光信号进行调制，将第一数据加载在所述第一偏振态光信号上；将调制后的第一偏振态光信号与所述第二偏振态光信号合成为第一发射信号，并将所述第一发射信号发送至接收端，所述第一数据为上行数据，所述第一发射信号为上行信号，或者，所述第二数据为下行数据，所述第一发射信号为下行信号。本发明实施例还提供一种信号接收方法，包括接收第一发射信号，所述第一发射信号包括相互垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号，所述第一偏振态光信号上加载有第一数据，所述第一发射信号为上行信号， 所述第一数据为上行数据，或者，所述第一发射信号为下行信号，所述第一数据为下行数据；将所述第一发射信号按功率分成第一信号和第二信号；
将所述第二信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号分别旋转90度；将旋转后的第二信号与所述第一信号进行相干混频，获取所述第一数据。本发明实施例提供的信号发送方法、接收方法、无源光网络PON设备和系统，发送端将数据调制到发射信号的一个偏振态上，另一个偏振态为直流光信号；接收端将接收到的信号按功率分成两个信号，并将其中一个信号的两个偏振态分别旋转90度，从而使接收到的信号分成的一个信号中加载数据的偏振态光信号与另一信号中的直流光信号平行，从而使接收到的信号分成的两个信号中的直流光信号作为本振光信号，与加载数据的偏振态光信号进行相干混频，从而节约了局端设备或终端设备上使用激光器和偏振分集结构，降低了设备和系统复杂度、节约成本。
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明提供的发射机一个实施例的结构示意图；图2为本发明提供的接收机一个实施例的结构示意图；图3为本发明实施例提供的接收机中相干接收机的结构示意图；图4为本发明实施例提供的接收机中FRM的结构示意图；图5为本发明提供的PON局端设备一个实施例的结构示意图；图6为本发明提供的PON终端设备一个实施例的结构示意图；图7为本发明提供的PON终端设备又一个实施例的结构示意图；图8为本发明提供的PON局端设备又一个实施例的结构示意图；图9为本发明提供的碟型均衡器的结构示意图；图10为本发明提供的PON终端设备另一个实施例的结构示意图；图11为本发明提供的PON终端设备再一个实施例的结构示意图；图12为本发明提供的PON局端设备另一个实施例的结构示意图；图13为本发明提供的PON局端设备另一个实施例的结构示意图；图1 和图14b为无源光网络PON系统一个实施例的结构示意图；图1 和图15b为无源光网络PON系统又一个实施例的结构示意图；图16为本发明提供的信号发送方法一个实施例的流程图；图17为本发明提供的信号接收方法一个实施例的流程图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明提供的发射机一个实施例的结构示意图，如图1所示，该发射机包括信号源11、偏振分束器12、调制器13、偏振合束器14 ；其中信号源11用于产生光信号，并将光信号输入至偏振分束器12中；偏振分束器12用于将光信号分成相互垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号，并将第一偏振态光信号输入至调制器13，将第二偏振态光信号输入至偏振合束器 14 ；调制器13用于对第一偏振态光信号进行调制，将第一数据加载在第一偏振态光信号中，并将调制后的第一偏振态光信号输入至偏振合束器14中；偏振合束器14用于将调制后的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号合成为第一发射信号发送给接收端。本实施例提供的发射机，可以设置于PON局端设备上，例如中心局(Central Office, CO)或OLT等上，则发射的第一发射信号为下行信号，第一数据为下行数据，接收端为PON终端设备；或者，本实施例提供的发射机，还可以设置于PON终端设备上，例如0NU 上，则发射的第一发射信号为上行信号，第一数据为上行数据，接收端为PON局端设备。其中，信号源11作为下行光源，用于产生光信号，信号源11可以是各种类型的激光器，例如分布反馈激光器(Distributed Feed Back, DFB)等。信号源11产生的光信号在偏振分束器12中被分成相互垂直的两个偏振态光信号，即，第一偏振态光信号和第二偏振态光信号。偏振分束器12为具有对光信号进行偏振分束功能的器件，例如偏振分束器 (Polarization Beam Splitter, PBS)等器件。本发明实施例中，将下行第一数据加载在光信号分成的两个偏振态光信号中的任意一个偏振态光信号(第一偏振态信号光)中，因此，偏振分束器12只将第一偏振态光信号输入至调制器13中，而将第二偏振态光信号直接输入到偏振合束器14中。调制器13可以是具有调制功能的器件，例如马赫-曾德调制器(Mach-Zehnder Modulator, MZM)等。调制器13对第一偏振态光信号进行调制，将需要向终端设备发送的下行第一数据加载在该第一偏振态光信号上。偏振合束器14可以是具有偏振合束功能的器件，例如偏振合束器 (Polarization Beam Combination,PBC)等器件。由于第二偏振态光信号没有经过调制器 13的调制，因此，偏振合束器14接收到的第二偏振态光信号为直流光信号。偏振合束器14 将调制后的第一偏振态信号光与第二偏振态光信号合成下行第一发射信号，并通过光信号的定向器15后发送给PON终端设备接收端。其中，光信号的定向器15为具有定向发送/ 接收光信号功能的器件，例如环形器等。需要说明的是，下行第一发射信号光在光纤中传输时，由于环境温度、应力、适度等因素的影响，下行第一发射信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号会发生随机的旋转。如果光纤中的偏振模色散(Polarization Mode Dispersion,PMD)足够小，那么第一偏振态光信号和第二偏振态光信号的旋转则为同时且同速度的。目前广泛使用的各种类型的光纤，例如G. 652光纤等，PMD < 0. 06ps/km°_5，能够在传输过程中保持一偏振态光信号和第二偏振态光信号的正交性。接收端将接收到的第一发射信号按功率分成两个信号，并将其中一个信号的两个偏振态分别旋转90度，从而可以将接收到的信号分成的一个信号中加载数据的偏振态光信号与另一信号中的直流光信号平行，使接收到的信号分成的两个信号中的直流光信号作为本振光信号，与加载数据的偏振态光信号进行相干混频。本发明实施例提供的发射机，将数据调制到发射信号的一个偏振态上，另一个偏振态为直流光信号；接收端将接收到的信号按功率分成两个信号，并将其中一个信号的两个偏振态分别旋转90度，从而使接收到的信号分成的一个信号中加载数据的偏振态光信号与另一信号中的直流光信号平行，从而使接收到的信号分成的两个信号中的直流光信号作为本振光信号，与加载数据的偏振态光信号进行相干混频，从而节约了局端设备或终端设备上使用激光器和偏振分集结构，降低了设备和系统复杂度、节约成本。图2为本发明提供的接收机一个实施例的结构示意图，如图2所示，该接收机包括第一功分器21、第一光信号的定向器22、光的偏振态旋转器23和相干接收器M ；其中第一功分器21用于将发送端发送的第一发射信号按功率分成第一信号和第二信号，并用于将第一信号输入至相干接收器M中，将第二信号输入至第一光信号的定向器22 中，第一发射信号包括互相垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号，第一偏振态光信号上加载有第一数据；第一光信号的定向器22与光的偏振态旋转器23连接，第一光信号的定向器22用于将第二信号输入至光的偏振态旋转器23中；光的偏振态旋转器23用于将第二信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号分别旋转90度，并将旋转后的第二信号输入至第一光信号的定向器22中；第一光信号的定向器22还用于将旋转后的第二信号输入至相干接收器M中；相干接收器M用于将旋转后的第二信号与第一信号进行相干混频，获取第一数据。本实施例提供的接收机，可以设置于PON局端设备上，例如⑶或OLT等上，则接收的第一发射信号为上行信号，第一数据为上行数据，发送端为PON终端设备；或者，本实施例提供的发射机，还可以设置于PON终端设备上，例如0NU上，则接收的第一发射信号为下行信号，第一数据为下行数据，发送端为PON局端设备。其中，第一功分器21为具有功率分配功能的器件，可以将发送端PON局端设备发送的下行第一发射信号按照功率分配成第一下行信号和第二下行信号，并将第一下行信号第一信号直接输入至相干接收器M中，将第二下行信号第二信号输入至第一光信号的定向器22中。第一下行信号第一信号和第二下行信号第二信号的功率并不做出限制，第一下行信号第一信号和第二下行信号第二信号的功率可以相同也可以不同。第一光信号的定向器22可以为具有定向发送/接收光信号功能的器件，例如环形器等。第一光信号的定向器22与光的偏振态旋转器23连接，将第二下行信号第二信号输入至光的偏振态旋转器23中。光的偏振态旋转器23可以为具有将光信号的角度进行旋转功能的器件，例如法拉第旋转镜(Faraday Rotation Mirror, FRM)等器件。光的偏振态旋转器23接收到第二下行信号第二信号后，可以将第二下行信号第二信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号分别旋转90度，并将旋转后的第二光信号通过光信号的定向器22输入至相干接收器 24中。相干接收器M接收到两路光信号，一路光信号为从下行第一发射信号中按功率分出来的第一下行信号第一信号，该第一下行信号第一信号两个偏振态方向与下行第一发射信号的两个偏振态方向一致，并且第一下行信号第一信号的第一偏振态光信号上加载有下行第一数据；另一路光信号为经过光的偏振态旋转器23旋转90度的第二下行信号第二信号，由于未经旋转的第二下行信号第二信号中的第一偏振态光信号与第一下行信号第一信号中的第一偏振态光信号平行，未经旋转的第二下行信号第二信号中的第二偏振态光信号与第一下行信号第一信号中的第二偏振态光信号平行，因此，经过旋转后的第二下行信号第二信号中的第一偏振态光信号与第一下行信号第一信号中的第二偏振态光信号平行， 经过旋转后的第二下行信号第二信号中的第二偏振态光信号与第一下行信号第一信号中的第一偏振态光信号平行。而第一下行信号第一信号和经过旋转的第二下行信号第二信号中均是第一偏振态光信号上加载有下行第一数据，而第二偏振态光信号为直流光信号。因此，相干接收器M接收到旋转后的第二下行信号第二信号与第一下行信号第一信号后，可以将旋转后的第二下行信号第二信号中没有被调制的第二偏振态光信号作为本振光，与第一下行信号第一信号中的加载下行第一数据的第一偏振态光信号进行相干混频；同样，相干接收器M还可以将第一下行信号第一信号中没有被调制的第二偏振态光信号作为本振光，与旋转后的第二下行信号第二信号中的加载下行第一数据的第一偏振态光信号进行相干混频。从而获得PON局端设备发送端发送的下行第一数据。本实施例中，由于进行相干混频的两个偏振态光信号来自同一个激光器产生的光信号，因此，本振光与加载数据的光信号波长一致，满足零差相干接收条件，从而相干混频后能够直接解调出基带信号，降低了相干接收器M中各部件的工作带宽，降低了功耗。本发明实施例提供的无源光网络PON终端设备接收机，发送端将数据调制到发射信号的一个偏振态上，另一个偏振态为直流光信号；接收机将接收到的信号按功率分成两个信号，并将其中一个信号的两个偏振态分别旋转90度，从而使接收到的信号分成的一个信号中加载数据的偏振态光信号与另一信号中的直流光信号平行，从而使接收到的信号分成的两个信号中的直流光信号作为本振光信号，与加载数据的偏振态光信号进行相干混频，从而节约了局端设备或终端设备上使用激光器和偏振分集结构，降低了设备和系统复杂度、节约成本。可选的，由于本实施例提供的接收机中采用第一信号和第二下行中没有被PON局端设备调制的第二偏振态光信号作为本振光，因此，相干接收器M中不必再采用偏振分集结构，如图3所示，本实施例提供了相干接收器M的一种可行结构，可以包括光学混频器 Ml、光电转换器对2、模数转换器243和数字信号处理器M4 ；光学混频器M1，用于将旋转后的第二信号和第一信号进行相干混频，输出四路光信号；光电转换器M2，用于将四路光信号进行光电转换，输出两路电信号；模数转换器M3，用于对两路电信号进行模数转换；数字信号处理器对4，用于将经过模数转换后输出的两路电信号进行数字处理，获取第一数据。本实施例中提供的相干接收器M的结构中，各器件的功能以及执行的操作均为现有技术，在此不再赘述。旋转90度后的第二信号与没有经过旋转的第一信号进入到相干接收器M后，加载了下行数据的偏振态光信号与没有加载第一数据的偏振态光信号是相互平行的，满足光的相干条件，因此，可以准确进行相干接收，如图3所示的相干接收器M，避免了使用复杂的偏振分集结构，节省了光学器件与电子器件，成本大幅下降。可选的，第一光信号的定向器22可以为环形器，环形器包括第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端口 ；第一输入端口用于接收第一发射信号，并通过第一输出端口将第一发射信号输入至光的偏振态旋转器中；第二输入端口用于接收旋转后的第二信号，并通过第二输出端口将旋转后的第二信号输入至第一相干接收器中。可选的，本实施例提供的光的偏振态旋转器23可以为法拉第旋转镜FRM，如图4所示，该光的偏振态旋转器为法拉第旋转镜FRM，FRM包括法拉第旋转器(Faraday Rotator, FR)和反射镜；FR用于将第二信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号分别旋转45度，旋转45度后的第二信号被反射镜反射回FR，FR将旋转45度后的第二信号中的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号再次分别旋转45度。图5为本发明提供的PON局端设备一个实施例的结构示意图，如图5所示，该局端设备可以是0LT、C0等PON侧设备。该局端设备可以包括本发明实施例提供的发射机，该发射机在此命名为第一发射机，该第一发射机的结构可以参见图1，具体包括信号源11、偏振分束器12、调制器13和偏振合束器14。其中，第一发射机发射的第一数据为下行数据，第一发射信号为下行信号，第一发射信号的接收端为PON终端设备。其中，信号源11作为下行光源，用于产生光信号，信号源11可以是各种类型的激光器，信号源11产生的光信号在偏振分束器12中被分成相互垂直的两个偏振态光信号， 即，第一偏振态光信号和第二偏振态光信号。偏振分束器12只将第一偏振态光信号输入至调制器13中，而将第二偏振态光信号直接输入到偏振合束器14中。调制器13对第一偏振态光信号进行调制，将需要向终端设备发送的下行数据加载在该第一偏振态光信号上。由于第二偏振态光信号没有经过调制器13的调制，因此，偏振合束器14接收到的第二偏振态光信号为直流光信号。偏振合束器14将调制后的第一偏振态信号光与第二偏振态光信号合成下行信号并发送给PON终端设备。PON终端设备接收到下行信号后，将下行信号按功率分成两个信号，并将其中一个信号的两个偏振态分别旋转90度，从而可以将接收到的信号分成的一个信号中加载数据的偏振态光信号与另一信号中的直流光信号平行，使接收到的信号分成的两个信号中的直流光信号作为本振光信号，与加载数据的偏振态光信号进行相干混频。本发明实施例提供的无源光网络PON局端设备，将数据调制到发射信号的一个偏振态上，另一个偏振态为直流光信号；PON终端舍额比将接收到的信号按功率分成两个信号，并将其中一个信号的两个偏振态分别旋转90度，从而使接收到的信号分成的一个信号中加载数据的偏振态光信号与另一信号中的直流光信号平行，从而使接收到的信号分成的两个信号中的直流光信号作为本振光信号，与加载数据的偏振态光信号进行相干混频，从而节约了终端设备上使用激光器和偏振分集结构，降低了设备和系统复杂度、节约成本。图6为本发明提供的PON终端设备一个实施例的结构示意图，如图6所示，该终端设备可以是ONU等设备。该终端设备可以包括本发明实施例提供的接收机，该接收机命名为第二接收机，该第二接收机的结构可参见图2所示，具体包括第一功分器21、光信号的定向器22、光的偏振态旋转器23和相干接收器M，其中，所述第一数据为下行数据，所述第一发射信号为下行信号，所述发送端为PON局端设备。其中，第一功分器21可以将PON局端设备发送的下行信号按照功率分配成第一信号和第二信号，并将第一信号直接输入至相干接收器M中，将第二信号输入至光信号的定向器22中。第一信号和第二信号的功率并不做出限制，第一信号和第二信号的功率可以相同也可以不同。第一光信号的定向器22与光的偏振态旋转器23连接，将第二信号输入至光的偏振态旋转器23中。光的偏振态旋转器接收到第二信号后，可以将第二信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号分别旋转90度，并将旋转后的第二光信号通过光信号的定向器 22输入至相干接收器M中。相干接收器M接收到两路光信号，一路光信号为从下行信号中按功率分出来的第一信号，该第一信号两个偏振态方向与下行信号的两个偏振态方向一致，并且第一信号的第一偏振态光信号上加载有下行数据；另一路光信号为经过光的偏振态旋转器23旋转 90度的第二信号，由于未经旋转的第二信号中的第一偏振态光信号与第一信号中的第一偏振态光信号平行，未经旋转的第二信号中的第二偏振态光信号与第一信号中的第二偏振态光信号平行，因此，经过旋转后的第二信号中的第一偏振态光信号与第一信号中的第二偏振态光信号平行，经过旋转后的第二信号中的第二偏振态光信号与第一信号中的第一偏振态光信号平行。而第一信号和经过旋转的第二信号中均是第一偏振态光信号上加载有下行数据，而第二偏振态光信号为直流光信号。因此，相干接收器M接收到旋转后的第二信号与第一信号后，可以将旋转后的第二信号中没有被调制的第二偏振态光信号作为本振光，与第一信号中的加载下行数据的第一偏振态光信号进行相干混频；同样，相干接收器M还可以将第一信号中没有被调制的第二偏振态光信号作为本振光，与旋转后的第二信号中的加载下行数据的第一偏振态光信号进行相干混频。从而获得PON局端设备发送的下行数据。本实施例中，由于进行相干混频的两个偏振态光信号来自同一个激光器产生的光信号，因此，本振光与加载数据的光信号波长一致，满足零差相干接收条件，从而相干混频后能够直接解调出基带信号，降低了相干接收器M中各部件的工作带宽，降低了功耗。本发明实施例提供的无源光网络PON终端设备，PON局端设备将下行数据调制到下行信号的一个偏振态上，下行信号的另一个偏振态为直流光信号，以使PON终端设备将接收到下行信号按功率分成两个信号，并将其中一个信号的两个偏振态分别旋转90度，终端设备将下行信号分成的一个信号中加载下行数据的偏振态光信号与另一信号中的直流光信号平行，从而使下行信号分成的两个信号中的直流光信号作为本振光信号，与加载下行数据的偏振态光信号进行相干混频，从而避免在终端设备上使用激光器和偏振分集结构，降低了设备和系统复杂度、节约成本。图7为本发明提供的PON终端设备又一个实施例的结构示意图，如图7所示，在图 6所示的PON终端设备一个实施例的基础上，可选的，PON终端设备还可以包括第二功分器 25和第二发射机沈；其中第二功分器25用于将PON局端设备发送的下行信号按功率分成第三信号和第四信号，并将第三信号输入至第一功分器21中用于相干接收，将第四信号输入第二发射机沈中；第二发射机沈用于对第四信号进行调制，将上行数据加载在第四信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号上，并将经过调制的第四信号作为上行信号发送给PON局端设备。本实施例中，PON终端设备在接收到下行信号后，还可以从接收的下行信号中分出一部分功率的下行信号来加载上行数据，将加载数据后的部分功率的下行信号作为上行信号发送给PON局端设备，从而使PON局端设备发送的下行信号和PON终端设备发送的上行信号具有相同的波长。其中，第二功分器25为具有功率分配功能的器件，可以将PON局端设备发送的下行信号按照功率分配成第三信号和第四信号，并将第三信号输入至第一功分器21中，用于执行上述的相干混频操作。而将第四信号输入至第二发射机26中，用于加载上行数据。第三信号和第四信号的功率并不做出具体限制，第三信号和第四信号的功率可以相等也可以不等。第二发射机沈可以为具有发射和调制功能的器件，例如反射式半导体光放大器件(Reflective Semiconductor Optical Amplifier, RSOA)等器件。第二发射机洸对第四信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号同时进行调制。由于在PON局端设备中， 将下行数据调制到第一偏振态光信号上，因此，经过第二发射机26的调制后，第四信号的第一偏振态光信号相当于在PON局端设备侧和PON终端设备侧一共被调制了两次，其上加载的数据成为了无效数据；而第四信号的第二偏振态光信号由于在PON局端设备中没有被加载下行信号，因此，经过第二发射机26的调制后，其上加载了有效的上行数据。第二发射机26对第四信号进行调制后，将加载了上行数据的第四信号作为上行信号发送给PON局端设备。可选的，本实施例提供的PON终端设备的相干接收器M还可以采用图3所示的结构。旋转90度后的第二信号与没有经过旋转的第一信号进入到相干接收器M后，加载了下行数据的偏振态光信号与没有加载下行数据的偏振态光信号是相互平行的，满足光的相干条件，因此，可以准确进行相干接收，避免使用复杂的偏振分集结构，节省了光学器件与电子器件，成本大幅下降。可选的，本实施例中，PON终端设备中的接收器包括的第一光信号的定向器22可以为环形器，环形器包括第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端口 ；第一输入端口用于接收第二信号，并通过第一输出端口将下行信号输入至光的偏振态旋转器23中；第二输入端口用于接收旋转后的第二信号，并通过第二输出端口将旋转后的第二信号输入至相干接收器M中。可选的，本实施例提供的光的偏振态旋转器23可以采用图4所示的法拉第旋转镜 FRM。图8为本发明提供的PON局端设备又一个实施例的结构示意图，如图8所示，在图 5所示的PON局端设备的基础上，还可以包括第二光信号的定向器15和第一接收机16 ；其中第二光信号的定向器15用于将偏振合束器14合成的下行信号发送至PON终端设备，并用于接收PON终端设备发送的上行信号，将上行信号输入至第一接收机16，上行信号包括相互垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号，第一偏振态光信号和第二偏振态光信号上加载有上行数据；信号源11还可以用于将产生的光信号输入至第一接收机16 ；相应的，第一接收机16用于对第二发射信号和光信号进行相干混频，获取上行数据。本实施例中，如果PON终端设备侧从接收到的下行信号中分出部分功率的下行信号用于加载上行数据，则在PON局端设备中，进行相干混频的上行信号和本振光来自同一个激光器产生的光信号，因此，本振光与上行信号的波长一致，满足零差相干接收条件，从而相干混频后能够直接解调出基带信号，降低了第一接收机16中各部件的工作带宽，降低了功耗。进一步的，图7所示的PON终端设备的实施例中，PON终端设备的第二发射机沈分别在从下行信号分出来的第四信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号上加载了上行数据，而由于第一偏振态光信号上已经加载了下行数据，因此，PON局端设备接收的上行信号的第一偏振态光信号上相当于进行了两次调制，其上加载的数据为无效数据，而上行信号的第二偏振态光信号上只在PON终端设备上进行了一次调制，其上加载的为有效的上行数据。因此，PON局端设备上的相干接收器M可以采用各种算法解调出上行信号第二偏振态光信号上加载的上行数据。作为一种可行的实施方式，本实施例中，第一接收机16可以采用连续模量算法 (Constant Modulus Algorithm, CMA)，对上行信号中相互垂直且加载有上行数据的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号进行解调，以获取出上行信号中第二偏振态光信号上加载的上行数据，并将上行信号中第二偏振态光信号上加载的无效数据舍弃。CMA作为有效的偏振态解复用算法，可以将上行信号的两个偏振态光虚拟号正确解调出来。具体的，在偏振复用系统中，发送端发射的信号可以以下面的公式表示(只考虑光纤色散(Chromatic Dispersion, CD)和一阶偏振模色散(Polarization Mode Dispersion, PMD)的情况)
权利要求
1.一种发射机，其特征在于，包括信号源、偏振分束器、调制器、偏振合束器；所述信号源用于产生光信号，并将所述光信号输入至所述偏振分束器中；所述偏振分束器用于将所述光信号分成相互垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号，并将所述第一偏振态光信号输入至所述调制器，将所述第二偏振态光信号输入至所述偏振合束器；所述调制器用于对所述第一偏振态光信号进行调制，将第一数据加载在所述第一偏振态光信号中，并将调制后的第一偏振态光信号输入至所述偏振合束器中；所述偏振合束器用于将所述调制后的第一偏振态光信号和所述第二偏振态光信号合成为第一发射信号发送给接收端。
2.一种接收机，其特征在于，包括第一功分器、第一光信号的定向器、光的偏振态旋转器和相干接收器；所述第一功分器用于将发送端发送的第一发射信号按功率分成第一信号和第二信号， 并用于将所述第一信号输入至所述相干接收器中，将所述第二信号输入至所述第一光信号的定向器中，所述第一发射信号包括互相垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号， 所述第一偏振态光信号上加载有第一数据；所述第一光信号的定向器与所述光的偏振态旋转器连接，所述第一光信号的定向器用于将所述第二信号输入至所述光的偏振态旋转器中；所述光的偏振态旋转器用于将所述第二信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号分别旋转90度，并将旋转后的第二信号输入至所述第一光信号的定向器中；所述第一光信号的定向器还用于将旋转后的第二信号输入至所述相干接收器中；所述相干接收器用于将旋转后的第二信号与所述第一信号进行相干混频，获取所述第一数据。
3.根据权利要求2所述的接收机，其特征在于，所述相干接收器包括光学混频器、光电转换器、模数转换器和数字信号处理器；所述光学混频器，用于将旋转后的第二信号和所述第一信号进行相干混频，输出四路光信号；所述光电转换器，用于将所述四路光信号进行光电转换，输出两路电信号；所述模数转换器，用于对所述两路电信号进行模数转换；所述数字信号处理器，用于将经过模数转换后输出的两路电信号进行数字处理，获取所述第一数据。
4.根据权利要求2或3所述的接收机，其特征在于，所述第一光信号的定向器为环形器，所述环形器包括第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端口 ；所述第一输入端口用于接收所述第一发射信号，并通过所述第一输出端口将所述第一发射信号输入至所述光的偏振态旋转器中；所述第二输入端口用于接收旋转后的第二信号，并通过所述第二输出端口将旋转后的第二信号输入至所述第一相干接收器中。
5.根据权利要求2-3任一项所述的接收机，其特征在于，所述光的偏振态旋转器为法拉第旋转镜FRM，所述FRM包括法拉第旋转器FR和反射镜；所述FR用于将所述第二信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号分别旋转45 度，旋转45度后的第二信号被所述反射镜反射回所述FR，所述FR将旋转45度后的第二信号中的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号再次分别旋转45度。
6.一种无源光网络PON局端设备，其特征在于，包括如权利要求1所述的第一发射机， 其中，所述第一数据为下行数据，所述第一发射信号为下行信号，所述接收端为PON终端设备。
7.根据权利要求6所述的PON局端设备，其特征在于，还包括第二光信号的定向器和第一接收机；所述第二光信号的定向器用于将所述偏振合束器合成的所述下行信号发送至PON终端设备，并用于接收所述PON终端设备发送的上行信号，将所述上行信号输入至所述第一接收机，所述上行信号包括相互垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号，所述第一偏振态光信号和第二偏振态光信号上加载有上行数据；所述信号源还用于将产生的所述光信号输入至所述第一接收机；所述第一接收机用于对所述第二发射信号和所述光信号进行相干混频，获取所述上行数据。
8.根据权利要求6所述的PON局端设备，其特征在于，所述第一接收机具体用于采用连续模量算法CMA，对所述上行信号中的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号进行解调， 以获取出所述上行信号中第二偏振态光信号上加载的所述上行数据，并将所述上行信号中第二偏振态光信号上加载的无效数据舍弃，所述上行信号由所述PON终端设备从所述下行信号中按功率分出的第四信号加载所述上行数据获得。
9.根据权利要求7或8所述的PON局端设备，其特征在于，所述第二光信号的定向器为环形器，所述环形器包括第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端口 ；所述第一输入端口用于接收所述下行信号，并将所述下行信号通过所述第一输出端口发送至所述PON终端设备；所述第二输入端口用于接收所述上行信号，并将所述上行信号通过所述第二输出端口输入至所述第一接收机。
10.一种无源光网络PON终端设备，其特征在于，包括如权利要求2-5任一项所述的第二接收机，其中，所述第一数据为下行数据，所述第一发射信号为下行信号，所述发送端为 PON局端设备。
11.根据权利要求10所述的PON终端设备，其特征在于，还包括第二功分器和第二发射机；所述第二功分器用于将所述PON局端设备发送的的所述下行信号按功率分成第三信号和第四信号，并将所述第三信号输入至所述第一功分器中用于相干接收，将所述第四信号输入所述第二发射机中；所述第二发射机用于对所述第四信号进行调制，将上行数据加载在所述第四信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号上，并将经过调制的第四信号作为上行信号发送给 PON局端设备。
12.一种无源光网络PON终端设备，其特征在于，包括如权利要求1所述的第三发射机， 其中，所述第一数据为上行数据，所述第一发射信号为上行信号，所述接收端为PON局端设备。
13.根据权利要求12所述的PON终端设备，其特征在于，还包括第三光信号的定向器和第三接收机；所述第三光信号的定向器用于将所述偏振合束器合成的所述上行信号发送至PON局端设备，并用于接收所述PON局端设备发送的下行信号，并将所述下行信号输入至所述第三接收机，所述下行信号包括第一偏振态光信号和第二偏振态光信号，所述第一偏振态光信号和第二偏振态光信号上加载有下行数据；所述信号源还用于将产生的所述光信号输入至所述第三接收机；所述第三接收机用于对所述第二发射信号和所述光信号进行相干混频，获取所述下行数据。
14.根据权利要求13所述的PON终端设备，其特征在于，所述第三接收机具体用于采用连续模量算法CMA，对所述下行信号中的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号进行解调，以获取出所述下行信号中第二偏振态光信号上加载的所述下行数据，并将所述下行信号中第二偏振态光信号上加载的无效数据舍弃，所述下行信号由所述PON局端设备从所述上行信号中按功率分出的第四信号加载所述下行数据获得。
15.根据权利要求13或14所述的PON终端设备，其特征在于，所述第三光信号的定向器为环形器，所述环形器包括第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端 Π ；所述第一输入端口用于接收所述上行信号，并将所述上行信号通过所述第一输出端口发送至所述PON局端设备；所述第二输入端口用于接收所述下行信号，并将所述下行信号通过所述第二输出端口输入至所述第三接收机。
16.一种无源光网络PON局端设备，其特征在于，包括如权利要求2-5任一项所述的第四接收机，其中，所述第一数据为上行数据，所述第一发射信号为上行信号，所述发送端为 PON终端设备。
17.根据权利要求16所述的PON局端设备，其特征在于，还包括第二功分器和第四发射机；所述第二功分器用于将所述PON局端设备发送的的所述下行信号按功率分成第三信号和第四信号，并将所述第三信号输入至所述第一功分器中用于相干接收，将所述第四信号输入所述第四发射机中；所述第四发射机用于对所述第四信号进行调制，将下行数据加载在所述第四信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号上，并将经过调制的第四信号作为下行信号发送给 PON终端设备。
18.一种无源光网络PON系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求6-9任一项所述的PON局端设备和至少一个如权利要求10-11任一项所述的PON终端设备；或者，包括至少一个如权利要求12-15任一项所述的PON终端设备和至少一个如权利要求 16-17任一项所述的PON局端设备。
19.根据权利要求18所述的PON系统，其特征在于，所述PON局端设备和所述PON终端设备通过波分复用WDM器件连接，采用WDM方式通信；或者，所述PON局端设备和所述PON 终端设备通过光分路器连接，采用时分复用TDMA方式通信。
20.一种信号发送方法，其特征在于，包括将光信号分成相互垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号；对所述第一偏振态光信号进行调制，将第一数据加载在所述第一偏振态光信号上；将调制后的第一偏振态光信号与所述第二偏振态光信号合成为第一发射信号，并将所述第一发射信号发送至接收端，所述第一数据为上行数据，所述第一发射信号为上行信号， 或者，所述第二数据为下行数据，所述第一发射信号为下行信号。
21. 一种信号接收方法，其特征在于，包括接收第一发射信号，所述第一发射信号包括相互垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号，所述第一偏振态光信号上加载有第一数据，所述第一发射信号为上行信号，所述第一数据为上行数据，或者，所述第一发射信号为下行信号，所述第一数据为下行数据； 将所述第一发射信号按功率分成第一信号和第二信号； 将所述第二信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号分别旋转90度； 将旋转后的第二信号与所述第一信号进行相干混频，获取所述第一数据。
全文摘要
本发明实施例涉及一种信号发送方法、接收方法、无源光网络PON设备和系统，信号接收方法包括接收第一发射信号，第一发射信号包括相互垂直的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号，第一偏振态光信号上加载有第一数据，第一发射信号为上行信号，第一数据为上行数据，或者，第一发射信号为下行信号，第一数据为下行数据；将第一发射信号按功率分成第一信号和第二信号；将第二信号的第一偏振态光信号和第二偏振态光信号分别旋转90度；将旋转后的第二信号与第一信号进行相干混频，获取第一数据。本发明实施例，节省了终端设备或局端设备上的激光器和偏振分集结构，降低了设备和系统复杂度、节约成本。
文档编号H04B10/14GK102439876SQ201180001825
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者刘伯涛, 卫国, 吕超, 周雷, 王大伟 申请人:华为技术有限公司, 香港理工大学