专利名称：信号处理方法、光接收机以及光网络系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光通信领域，特别涉及一种信号处理方法、光接收机以及光网络系统。
背景技术：
无源光网络(Passive Optical Network, PON)在宽带接入领域逐渐成为主流技术，随着各种宽带业务如视频会议、3D电视、移动回传、互动游戏的快速发展，对接入带宽的需求越来越高。面对未来的宽带演进，需要更大的带宽、长距离、大分支。典型的PON系统由多个终端(Optical Network Unit, 0NU)通过光纤连接到光分离器(Splitter),经光分离器汇聚之后通过主干光纤连接到光线路终端(Optical Line Terminate, 0LT)。ONU通过TDMA (Time Division Multiple Access,时分多址)方式共享主干光纤。在网络升级过程中，ONU应该尽可能的保持不动或者低成本的微小改动，保护既有投资；提高光分离器分支t匕，意味着更大的光功率损耗。提高功率预算，在保持PON无源特性的前提下，目前通行的 方式包括引入相干接收技术,通过引入一个功率较高的本振光,将信号光进行放大，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，大大提高灵敏度，相干检测技术适合任何波段，但是目前的相干接收技术需要对本振光和信号光的频差进行精确控制，导致接收机的实现过程复杂，成本昂贵，一旦接收机端的频差出现较大误差，会造成光功率产生较大的损耗。
发明内容
本发明实施例提供了一种信号处理方法、光接收机以及光网络系统，解决了现有接收机中的相干接收技术需要对本振光和信号光的频差进行精确控制而导致的实现过程复杂，成本高昂的问题。所述技术方案如下本发明实施例提供了一种信号处理方法，所述方法包括接收光网络单元发送的第一光信号；产生第二光信号，对所述第二光信号进行相位调制，使得所述第二光信号在后半个周期的相位与所述第二光信号在前半个周期的相位相差90度，其中所述I个周期为传输所述第一光信号中的任意I个比特所需的时间；将所述第一光信号与所述第二光信号分别通过偏振分光、混频处理以及光电探测器后，获得至少一路电信号；将所述至少一路电信号经过运算处理，输出第三电信号；根据所述第三电信号，恢复出数据信号并进行发送。本发明实施例提供了一种光接收机，所述光接收机包括第一接收器，用于接收光网路单元发送的第一光信号；激光器，用于产生第二光信号，将所述第二光信号发送到相位调制器；所述相位调制器，用于对所述第二光信号进行相位调制，使得所述第二光信号在后半个周期的相位与所述第二光信号在前半个周期的相位相差90度，其中所述I个周期为传输所述第一光信号中的任意I个比特所需的时间；所述偏振分束器，用于将所述第一光信号与所述第二光信号分别通过偏振分光后，将所述偏振分光后的光信号输入到混频器；所述混频器，用于将所述偏振分光后的光信号进行混频处理；第一光电探测器，用于检测到所述混频处理后的光信号后，经过光电转换，输出至少一路电信号；处理器，用于将所述至少一路电信号经过运算处理，输出第三电信号；数据提取单元，用于根据所述第三电信号，恢复出数据信号；
第二接收器，用于将所述恢复出的数据信号发送出去。本发明实施例提供了一种光网络系统，所述光网络系统至少包括局端设备和光网络单元，，所述局端设备包括如上述任一项所述的光接收机。本发明实施例提供的信号处理方法、光接收机以及光网络系统，通过接收光网络单元发送的第一光信号；产生第二光信号，对所述第二光信号进行相位调制，使得所述第二光信号在后半个周期的相位与所述第二光信号在前半个周期的相位相差90度，其中所述I个周期为传输所述第一光信号中的任意I个比特所需的时间；将所述第一光信号与所述第二光信号分别通过偏振分光、混频处理以及光电探测器后，获得至少一路电信号；将所述至少一路电信号经过运算处理，输出第三电信号；根据所述第三电信号，恢复出数据信号并进行发送。实施本实施例的方案，可以使本地产生的第二光信号在与第一光信号存在任意频差的情况下，都可以正确的进行相干接收，大大降低了系统实现的复杂度，最大可能的降低了系统升级成本和光功率损耗。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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I是本发明实施例提供的一种信号处理方法的流程图；图2是本发明实施例提供的一种信号处理方法的流程图；图3是本发明实施例提供的相位调制中每个周期时刻与相位旋转角度对应关系图；图4是本发明实施例提供的一种光接收机的结构示意图；图5是本发明实施例提供的一种光接收机的具体结构示意图；图6是本发明实施例提供的数据提取单元的结构示意图；图7是本发明实施例提供的TDMA PON系统的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。图I是本发明实施例提供的一种信号处理方法的流程图。该实施例的执行主体为光接收机，参见图I，该实施例具体包括101、接收光网络单元发送的第一光信号；102、产生第二光信号，对所述第二光信号进行相位调制，使得所述第二光信号在后半个周期的相位与所述第二光信号在前半个周期的相位相差90度，其中所述I个周期为传输所述第一光信号中的任意I个比特所需的时间；该第二光信号由光接收机中的本振激光器产生。103、将所述第一光信号与所述第二光信号分别通过偏振分光、混频处理以及光电探测器后，获得至少一路电信号；104、将所述至少一路电信号经过运算处理，输出第三电信号；通过步骤102的相位调制，使得在步骤104的运算处理中，可以将频差和相位差消 除，使得该平方和信号不受第一光信号和第二光信号的频差和相位差的影响。105、根据所述第三电信号，恢复出数据信号并进行发送。本发明实施例提供的信号处理方法，可以使本地产生的第二光信号在与第一光信号存在任意频差的情况下，都可以正确的进行相干接收，大大降低了系统实现的复杂度，最大可能的降低了系统升级成本和光功率损耗。图2是本发明实施例提供的一种信号处理方法的流程图。该实施例的执行主体为光接收机，参加图2,该实施例具体包括201、接收来自光网络单兀的第一光信号Es,该第一光信号Es的一个周期为T ；其中，本实施例所述的周期是指比特周期，I个比特周期是指传输第一光信号Es中任意一个比特所需的时间。其中，该光接收机可以位于局端设备，该局端设备具体可以为OLT (Optical LineTerminal，光缆终端设备)，该第一光信号为通过光分配网接收到的来自光网络单元的光信号。202、产生第二光信号，对第二光信号进行相位调制，使得所述第二光信号在后半个周期(T/2，T)的相位与所述第二光信号在前半个周期(0，T/2)的相位相差90度，其中所述I个周期为传输所述第一光信号中的任意I个比特所需的时间；其中，该产生的第二光信号与该接收到的第一光信号的振动方向相同；对与第二光信号的相位调制，可以理解为，通过相位调制，使得第二光信号的相位在(0，T/2)内不变，在(T/2，T)内进行90度反转；将接收第一光信号Es的时刻视为0时刻，则对于第二光信号来说，第一光信号的比特周期的前半个周期为(0，T/2)，第一光信号的比特周期的后半个周期为(T/2，T)，在本实施例中，在(0，T/2)的时间内，不对第二光信号进行调制，输出同相量；在(T/2，T)时间内，将第二光信号的相位进行90度的反转，输出第二光信号的正交量。优选地，该第二光信号可以由激光器产生，激光器具体可以为本振激光器。该相位调制可以通过相位调制器进行，该相位调制器周期性的产生正弦波和余弦波，在前半个周期产生正弦波对第二光信号进行调制，使得第二光信号的相位不变，在后半个周期产生余弦波，使得第二光信号的相位反转90度。相位调制中每个周期内时刻与反转相位对应关系可参见图3，在第一光信号的每个比特周期中，视比特周期的起始时刻为0，则在(0，T/2)内对第二光信号的调制相位幅度为0，而在(T/2，T)内对第二光信号的调制相位幅度为/2。
203、对该第一光信号Es进行偏振分光处理,得到第三光信号Esi和第四光信号Esq,该第三光信号Esi为该第一光信号Es的垂直分量,该第四光信号Esq为该第一光信号Es的水平分量；本领域技术人员可以获知，当对光信号进行偏振分光处理后，输出的两束光信号的偏振态互相垂直，且光功率相等。204、将该第二光信号Euj进行偏振分光处理,得到第五光信号Eun和第六光信号Eloqj该第五光信号Eun为该第二光信号Euj的垂直分量,该第六光信号Eumj为该第二光信号Elo的水平分量；本领域技术人员可以获知，当对光信号进行偏振分光处理后，输出的两束光信号的偏振态互相垂直，且光功率相等。在本实施例中，对第一光信号和第二光信号的偏振分光处理可以同步进行，也可以不同步进行，如果该偏振分光处理不同步进行，在后续步骤进行混频之前，需要对偏振分光处理后的输出进行时钟同步,该时钟同步可以通过时钟和数据恢复(Clock and DataRecovery, CDR)进行。其中，步骤203和204中的分光处理可以通过偏振分束器(PBS，PolarizationBeam Splitter)实现,当使用偏振分束器对光信号进行偏振分光处理后,输出的两束光信号的偏振态互相垂直，且光功率相等。偏振分束器的类型可以有多种，本发明实施例不做具体限定。205、将该第三光信号Esi与第五光信号Eun进行混频处理,并将混频处理后的光信号进行光电转换，得到第一电信号(,(/) = i^/d_cos{wIi；i +武(0-;其中，R为该光接收机的响应度，Ps为该第一光信号的功率，Plo为该第二光信号的功率，Wif为第一光信号和第二光信号的频差，e sig(t)-0 L0(t)为第一光信号和第二光信号的相位差，t为时间；在本实施例中，第五光信号和第三光信号分别为垂直分量，与第五光信号的偏振态相互平行的为第三光信号，因此在步骤205中，将第三光信号和第五光信号进行混频处理。206、将该第四光信号Esq与第六光信号E■进行混频处理,并将混频处理后的光信号进行光电转换，得到第二电信号Ze(0 = RyjPsPLo sin XwIFt +武(0 -KOI;在本实施例中，第六光信号和第四光信号分别为水平分量，与第六光信号的偏振态相互平行的为第四光信号，因此在步骤206中，将第四光信号和第六光信号进行混频处理。其中，步骤205和206中的耦合可以通过2 X 2混频器进行，混频器用于将两个光信号混合在一起，对于一个典型的2 X 2混频器来说，当2 X 2混频器的输入为E1与E2时，由/v J_f I e F ElCjirv^ ^
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V2
权利要求
1.一种信号处理方法,其特征在于,所述方法包括 接收光网络单元发送的第一光信号； 产生第二光信号，对所述第二光信号进行相位调制，使得所述第二光信号在后半个周期的相位与所述第二光信号在前半个周期的相位相差90度，其中所述I个周期为传输所述第一光信号中的任意I个比特所需的时间； 将所述第一光信号与所述第二光信号分别通过偏振分光、混频处理以及光电探测器后，获得至少一路电信号； 将所述至少一路电信号经过运算处理，输出第三电信号； 根据所述第三电信号，恢复出数据信号并进行发送。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述将所述第一光信号与所述第二光信号分别通过偏振分光、混频以及光电转换后，获得至少一路电信号，具体包括 将所述第一光信号进行偏振分光处理后，输出第三光信号和/或第四光信号； 将所述相位调制后的第二光信号进行偏振分光处理后，输出第五光信号和第六光信号，其中，所述第五光信号的偏振态与所述第六光信号的偏振态互相垂直； 将与所述第五光信号的偏振态相互平行的所述第三光信号或者所述第四光信号进行混频处理；和/或，将与所述第六光信号的偏振态相互平行的所述第四光信号或者第三光信号进行混频处理，以及光电转换后，输出一路或者两路电信号。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述将所述至少一路电信号经过运算处理，输出第三电信号，具体包括 所述至少一路电信号包括第一电信号和第二电信号， 对第一电信号进行半个周期的延时处理，并将延时后的第一电信号与所述第二电信号进行平方和运算，输出第三电信号，其中所述第三电信号的幅值与所述第一光信号和所述第二光信号的频率差无关。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三电信号，恢复出数据信号并进行发送具体包括 根据所述第三信号，获取所述第一光信号的基带信号； 对所述基带信号进行数据恢复处理，恢复出数据信号并发送出去。
5.—种光接收机，其特征在于，所述光接收机包括 第一接收器，用于接收光网路单元发送的第一光信号； 激光器，用于产生第二光信号，将所述第二光信号发送到相位调制器； 所述相位调制器，用于对所述第二光信号进行相位调制，使得所述第二光信号在后半个周期的相位与所述第二光信号在前半个周期的相位相差90度，其中所述I个周期为传输所述第一光信号中的任意I个比特所需的时间； 所述偏振分束器，用于将所述第一光信号与所述第二光信号分别通过偏振分光后，将所述偏振分光后的光信号输入到混频器； 所述混频器，用于将所述偏振分光后的光信号进行混频处理； 第一光电探测器，用于检测到所述混频处理后的光信号后，经过光电转换，输出至少一路电信号； 处理器，用于将所述至少一路电信号经过运算处理，输出第三电信号；数据提取单元，用于根据所述第三电信号，恢复出数据信号； 第二接收器，用于将所述恢复出的数据信号发送出去。
6.根据权利要求5所述的光接收机，其特征在于，所述偏振分束器，具体用于将所述第一光信号进行偏振分光处理后，输出第三光信号和/或第四光信号；将所述相位调制后的第二光信号进行偏振分光处理后，输出第五光信号和第六光信号，其中，所述第五光信号的偏振态与所述第六光信号的偏振态互相垂直。
7.根据权利要求5所述的光接收机，其特征在于，所述混频器，具体用于将与所述第五光信号的偏振态相互平行的所述第三光信号或者所述第四光信号进行混频处理，和/或，将与所述第六光信号的偏振态相互平行的所述第四光信号或者第三光信号进行混频处理，输出混频处理后的光信号给光电探测器。
8.根据权利要求5所述的光接收机，其特征在于，所述至少一路电信号包括第一电信号和第二电信号，所述处理器，具体用于对第一电信号进行半个周期的延时处理，并将延时后的第一电信号与所述第二电信号进行平方和运算，输出第三电信号，其中所述第三电信号的幅值与所述第一光信号和所述第二光信号的频率差无关。
9.根据权利要求5所述的光接收机，其特征在于，所述数据提取单元还包括第二光电探测器以及数据和时钟恢复单元； 所述第二光电探测器，用于检测到所述第三电信号后，输入到数据和时钟恢复单元； 所述数据和时钟恢复单元，用于根据所述第三电信号，获取所述第一光信号的基带信号，对所述基带信号进行数据恢复处理，恢复出数据信号并发送出去。
10.一种光网络系统，所述光网络系统至少包括局端设备和光网络单元，其特征在于，所述局端设备包括如权利要求5至9任一项所述的光接收机，和/或，所述光网络单元包括如权利要求5至9任一项所述的光接收机。
全文摘要
本发明公开了一种信号处理方法、光接收机和光网络系统，属于光网络领域。该方法包括接收光网络单元发送的第一光信号；产生第二光信号，对该第二光信号进行相位调制；将该第一光信号与该第二光信号分别通过偏振分光、混频处理以及光电探测器后，获得至少一路电信号；将该至少一路电信号经过运算处理，输出第三电信号；根据该第三电信号，恢复出数据信号并进行发送，本实施例可以使本地产生的第二光信号在与第一光信号存在任意频差的情况下，都可以正确的进行相干接收，大大降低了系统实现的复杂度，最大可能的降低了系统升级成本和光功率损耗。
文档编号H04B10/61GK102714553SQ201280000278
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者周雷, 廖振兴, 王振平, 程宁 申请人:华为技术有限公司