基于双通道正交导频光信号的直接检测方法、系统及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于双通道正交导频光信号的直接检测方法、系统及装置，涉及光信号调制与直接检测领域，该方法包括以下步骤：发射端将复数形式的调制信号调制到两路光载波上，生成两路光信号；将第一光载波和移相90度的第二光载波耦合，其中的第一光载波为第一光导频，移相90度的第二光载波为第二光导频；将两路光信号分别与两路光导频耦合，生成双通道正交导频光信号并发送；接收端对接收的信号进行波分解复用，得到两路接收信号，经两个光电探测器检测，通过数字信号处理算法进行信号恢复，得到完整的信号幅度和相位信息。本发明能同时检测出传输信号的幅度和相位信息，实现大于100公里的传输距离。
【专利说明】基于双通道正交导频光信号的直接检测方法、系统及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及光信号调制与直接检测领域，具体是涉及一种基于双通道正交导频光信号的直接检测方法、系统及装置。
【背景技术】
[0002]直接检测系统通常由一对光强度调制器与光电探测器所组成。目前阶段，直接检测系统主要支持光强度调制的OOK(On-Off Keying，开关键控)信号、PAM(Pulse AmplitudeModulat1n，脉冲幅度调制)信号，或者是较为复杂的DMT (Discrete Mult1-Tone，离散多载波)信号或CAP (Carrier-less Amplitude Phase,无载波幅度相位)信号等。这些信号格式的共同特点是:只包含了光的强度信息，而不含光的相位信息。因此，在发射端只需要采用光强度调制器(如:直调式激光器或电吸收调制器)即可完成电到光的信号转换。对应的，在接收端系统仅需要采用一个光电探测器即可实现光到电的转换。以上整套系统结构简单且实现方便，是低成本光传输系统的首选方案。
[0003]但是，随着互联网服务的不断升级，人们对光传输网络的性能提出了更高要求，例如更高的频谱效率、更远的传输距离以及低成本、低功耗的实现方案等。尽管有着成本优势，传统的直接检测方法无法同时检测出传输信号的幅度与相位信息，因此难以支持幅度相位调制格式，例如:QAM(Quadrature Amplitude Modulat1n,正交幅度调制)和OFDM (Orthogonal Frequency Divis1n Multiplexing,正交频分复用)等。另外，在信号带宽很高的情况下，该系统性能容易受到色散影响，如果不采用色散补偿光纤，则很难实现远距离传输。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服上述【背景技术】的不足，提供一种基于双通道正交导频光信号的直接检测方法、系统及装置，能够同时检测出传输信号的幅度和相位信息，实现大于100公里的传输距离。
[0005]本发明提供一种基于双通道正交导频光信号的直接检测方法，包括以下步骤:
[0006]A、发射端有两路信号:第一路信号仅包含第一光载波，第二路信号仅包含第二光载波，第一光载波与第二光载波的频率不同；
[0007]将第一光载波和第二光载波耦合，产生第一路合波信号，第一路合波信号包含第一光载波和第二光载波；将复数形式的调制信号同时调制到第一路合波信号的第一光载波和第二光载波上,生成第一光信号和第二光信号,第一光信号和第二光信号所含的调制信号属于相同信号源，故第一光信号和第二光信号所含信息的幅度和相位完全一致；
[0008]将第二光载波移相90度，再将第一光载波和移相90度后的第二光载波耦合，产生第二路合波信号，第二路合波信号包含第一光载波和移相90度后的第二光载波；将第二路合波信号中的第一光载波定义为第一光导频，将第二路合波信号中移相90度后的第二光载波定义为第二光导频，第一光导频和第二光导频的幅度一致；
[0009]将第一光信号与第一光导频耦合，将第二光信号与第二光导频耦合，生成双通道正交导频光信号，并发送出去；所述双通道正交导频光信号的频谱包括第一通道和第二通道，第一通道中包含第一光信号和第一光导频，第二通道中包含第二光信号和第二光导频；
[0010]B、在接收端，对接收的双通道正交导频光信号进行波分解复用，分别得到第一路接收信号和第二路接收信号，第一路接收信号由第一光信号和第一光导频组成，第二路接收信号由第二光信号和第二光导频组成，第一路接收信号经过第一光电探测器，第一光电探测器检测到第一路光电流I1，并输出第一路光电流I1:
[0011]I1= EJEsI2 = Ec|2+|Es|2+2Re{Ec*Ej ；
[0012]第二路接收信号经过第二光电探测器，第二光电探测器检测到第二路光电流12，并输出第二路光电流I2:
[0013]I2= |Ec*j+Es|2= Ec|2+|Es|2+2Im{Ec*Ej ；
[0014]其中，E。为第一光导频的复包络，Ejj为第二光导频的复包络，Es为第一光信号和第二光信号的复包络，Re表示复数的实部，Im表示复数的虚部；
[0015]将上述两个公式组合，得到:
[0016]Ii+j*I2 = (1+j) |Ec|2+(l+j) Es|2+2.Ec.Es,
[0017]上述结果包含三部分:直流分量、信号的自拍频分量和信号分量，其中，信号的自拍频分量与信号分量的频谱是重叠的；通过现有的数字信号处理算法进行信号的恢复，得到完整的信号幅度和相位信息。
[0018]在上述技术方案的基础上，所述复数形式的调制信号包括正交幅度调制信号和正交频分复用信号。
[0019]在上述技术方案的基础上，所述第一光载波与第二光载波的频率间隔小于等于ITHz。
[0020]本发明还提供一种用于实现上述方法的基于双通道正交导频光信号的直接检测系统，该系统包括双通道正交导频光信号的发送装置和双通道正交导频光信号的接收装置，
[0021]所述双通道正交导频光信号的发送装置包括第一光源、第二光源、90度光混频器、调制信号源、IQ调制器、延时器和光耦合器，第一光源、第二光源均与90度光混频器相连，90度光混频器分别与IQ调制器、延时器相连，调制信号源与IQ调制器相连，IQ调制器、延时器均与光稱合器相连；
[0022]第一光源发出第一光载波，第二光源发出第二光载波，第一光载波与第二光载波的频率不同；
[0023]90度光混频器将第一光载波和第二光载波耦合，产生第一路合波信号，第一路合波信号包含第一光载波和第二光载波；调制信号源产生复数形式的调制信号；IQ调制器将复数形式的调制信号同时调制到第一路合波信号的第一光载波和第二光载波上，生成第一光信号和第二光信号，第一光信号和第二光信号所含的调制信号属于相同信号源，故第一光信号和第二光信号所含信息的幅度和相位完全一致；
[0024]90度光混频器将第二光载波移相90度,再将第一光载波和移相90度后的第二光载波耦合，产生第二路合波信号，第二路合波信号包含第一光载波和移相90度后的第二光载波；将第二路合波信号中的第一光载波定义为第一光导频，将第二路合波信号中移相90度后的第二光载波定义为第二光导频，第一光导频和第二光导频的幅度一致；
[0025]延时器对第二路合波信号进行延时，以保证延时后的第二路合波信号的路径长度和第一路合波信号的路径长度一致；
[0026]光耦合器将第一光信号与第一光导频耦合，将第二光信号与第二光导频耦合，生成双通道正交导频光信号，并发送出去；所述双通道正交导频光信号的频谱包括第一通道和第二通道，第一通道中包含第一光信号和第一光导频，第二通道中包含第二光信号和第二光导频；
[0027]所述双通道正交导频光信号的接收装置包括光解复用器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一模数转换器ADC、第二 ADC、数字信号处理器，光解复用器分别与第一光电探测器、第二光电探测器相连，第一光电探测器与第一 ADC相连，第二光电探测器与第二ADC相连，第一 ADC、第二 ADC均与数字信号处理器相连；
[0028]光解复用器对接收的双通道正交导频光信号进行波分解复用，分别得到第一路接收信号和第二路接收信号，第一路接收信号由第一光信号和第一光导频组成，第二路接收信号由第二光信号和第二光导频组成；
[0029]第一路接收信号经过第一光电探测器，第一光电探测器检测到第一路光电流I1,并输出第一路光电流I1:
[0030]I1 = I Ec+Es 12 = I Ec 12+1 Es 12+2Re {Ec.Ej ；
[0031]第二路接收信号经过第二光电探测器，第二光电探测器检测到第二路光电流12，并输出第二路光电流I2:
[0032]I2= |Ec*j+Es|2= Ec|2+|Es|2+2Im{Ec*Ej ；
[0033]其中，E。为第一光导频的复包络，Ee*j为第二光导频的复包络，Es为第一光信号和第二光信号的复包络，Re表示复数的实部，Im表示复数的虚部；
[0034]将上述两个公式组合，得到:
[0035]Ii+j*I2 = (1+j) I Ec 12+(l+j) I Es 12+2.Ec.Es,
[0036]上述结果包含三部分:直流分量、信号的自拍频分量和信号分量，其中，信号的自拍频分量与信号分量的频谱是重叠的；
[0037]第一 ADC对第一光电探测器输出的第一路光电流I1进行米样，第二 ADC对第二光电探测器输出的第二路光电流I2进行采样，数字信号处理器对第一 ADC、第二 ADC采样的信号进行恢复，得到完整的信号幅度和相位信息。
[0038]在上述技术方案的基础上，所述复数形式的调制信号包括正交幅度调制信号和正交频分复用信号。
[0039]在上述技术方案的基础上，所述第一光载波与第二光载波的频率间隔小于等于ITHz。
[0040]本发明还提供一种双通道正交导频光信号的发送装置，该发送装置包括第一光源、第二光源、90度光混频器、调制信号源、IQ调制器、延时器和光耦合器，第一光源、第二光源均与90度光混频器相连，90度光混频器分别与IQ调制器、延时器相连，调制信号源与IQ调制器相连，IQ调制器、延时器均与光耦合器相连；
[0041]第一光源发出第一光载波，第二光源发出第二光载波，第一光载波与第二光载波的频率不同；
[0042]90度光混频器将第一光载波和第二光载波耦合，产生第一路合波信号，第一路合波信号包含第一光载波和第二光载波；调制信号源产生复数形式的调制信号；IQ调制器将复数形式的调制信号同时调制到第一路合波信号的第一光载波和第二光载波上，生成第一光信号和第二光信号，第一光信号和第二光信号所含的调制信号属于相同信号源，故第一光信号和第二光信号所含信息的幅度和相位完全一致；
[0043]90度光混频器将第二光载波移相90度,再将第一光载波和移相90度后的第二光载波耦合，产生第二路合波信号，第二路合波信号包含第一光载波和移相90度后的第二光载波；将第二路合波信号中的第一光载波定义为第一光导频，将第二路合波信号中移相90度后的第二光载波定义为第二光导频，第一光导频和第二光导频的幅度一致；
[0044]延时器对第二路合波信号进行延时，以保证延时后的第二路合波信号的路径长度和第一路合波信号的路径长度一致；
[0045]光耦合器将第一光信号与第一光导频耦合，将第二光信号与第二光导频耦合，生成双通道正交导频光信号，并发送出去；所述双通道正交导频光信号的频谱包括第一通道和第二通道，第一通道中包含第一光信号和第一光导频，第二通道中包含第二光信号和第二光导频。
[0046]在上述技术方案的基础上，所述复数形式的调制信号包括正交幅度调制信号和正交频分复用信号。
[0047]在上述技术方案的基础上，所述第一光载波与第二光载波的频率间隔小于等于ITHz。
[0048]本发明还提供一种与上述双通道正交导频光信号的发送装置配合使用的双通道正交导频光信号的接收装置，该接收装置包括光解复用器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一模数转换器ADC、第二 ADC、数字信号处理器,光解复用器分别与第一光电探测器、第二光电探测器相连，第一光电探测器与第一 ADC相连,第二光电探测器与第二 ADC相连，第一 ADC、第二 ADC均与数字信号处理器相连；
[0049]光解复用器对接收的双通道正交导频光信号进行波分解复用，分别得到第一路接收信号和第二路接收信号，第一路接收信号由第一光信号和第一光导频组成，第二路接收信号由第二光信号和第二光导频组成；
[0050]第一路接收信号经过第一光电探测器，第一光电探测器检测到第一路光电流I1,并输出第一路光电流I1:
[0051]I1= Ec+Es|2 = Ec|2+|Es|2+2Re{Ec*Ej ；
[0052]第二路接收信号经过第二光电探测器，第二光电探测器检测到第二路光电流12，并输出第二路光电流I2:
[0053]I2= |Ec*j+Es|2= Ec|2+|Es|2+2Im{Ec*Ej ；
[0054]其中，E。为第一光导频的复包络,E。* j为第二光导频的复包络,Es为第一光信号和第二光信号的复包络，Re表示复数的实部，Im表示复数的虚部；
[0055]将上述两个公式组合，得到:
[0056]Ii+j*I2 = (1+j) I Ec 12+(l+j) I Es 12+2.Ec.Es,
[0057]上述结果包含三部分:直流分量、信号的自拍频分量和信号分量，其中，信号的自拍频分量与信号分量的频谱是重叠的；
[0058]第一 ADC对第一光电探测器输出的第一路光电流I1进行米样，第二 ADC对第二光电探测器输出的第二路光电流I2进行采样，数字信号处理器对第一 ADC、第二 ADC采样的信号进行恢复，得到完整的信号幅度和相位信息。
[0059]与现有技术相比，本发明的优点如下:
[0060](I)本发明提供一种新的基于双通道正交导频光信号的直接检测方法，该方法在接收端通过一对光电探测器就可以同时检测出传输信号的幅度和相位信息。与传统的直接检测方法相比，本发明能够同时检测出传输信号的幅度和相位信息，支持各种复杂的调制信号格式，例如正交幅度调制、正交频分复用等。
[0061](2)本发明还能够通过数字信号处理技术对光纤色散进行线性的补偿，在10Gb/s速率下，能够实现大于100公里的传输距离。
[0062](3)本发明提供的系统结构简单，是未来大容量(大于等于100Gb/S)、低成本直接检测系统的重要备选方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0063]图1是本发明实施例中双通道正交导频光信号的频谱示意图。
[0064]图2是本发明实施例中双通道正交导频光信号的一种发送装置结构框图。
[0065]图3是本发明实施例中双通道正交导频光信号的一种接收装置结构框图。
【具体实施方式】
[0066]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0067]本发明实施例提供一种基于双通道正交导频光信号的直接检测方法，包括以下步骤:
[0068]A、发射端有两路信号:第一路信号仅包含第一光载波，第二路信号仅包含第二光载波，第一光载波与第二光载波的频率不同，第一光载波与第二光载波的频率间隔小于等于 ITHz。
[0069]将第一光载波和第二光载波耦合，产生第一路合波信号，第一路合波信号包含第一光载波和第二光载波；将复数形式的调制信号，例如正交幅度调制信号和正交频分复用信号，同时调制到第一路合波信号的第一光载波和第二光载波上，生成第一光信号和第二光信号，第一光信号和第二光信号所含的调制信号属于相同信号源，因此第一光信号和第二光信号所含信息的幅度和相位完全一致。
[0070]将第二光载波移相90度，再将第一光载波和移相90度后的第二光载波耦合，产生第二路合波信号，第二路合波信号包含第一光载波和移相90度后的第二光载波；将第二路合波信号中的第一光载波定义为第一光导频，将第二路合波信号中移相90度后的第二光载波定义为第二光导频，第一光导频和第二光导频的幅度一致。
[0071]将第一光信号与第一光导频耦合，将第二光信号与第二光导频耦合，生成双通道正交导频光信号，并发送出去。参见图1所示，双通道正交导频光信号的频谱包括第一通道和第二通道，第一通道中包含第一光信号和第一光导频，第二通道中包含第二光信号和第二光导频。
[0072]B、在接收端，首先对接收的双通道正交导频光信号进行波分解复用，分别得到第一路接收信号和第二路接收信号。第一路接收信号由第一光信号和第一光导频组成，第二路接收信号由第二光信号和第二光导频组成，
[0073]第一路接收信号经过第一光电探测器，第一光电探测器检测到第一路光电流I1,并输出第一路光电流I1:
[0074]I1 = I Ec+Es 12 = I Ec 12+1 Es 12+2Re {Ec.Ej ；
[0075]第二路接收信号经过第二光电探测器，第二光电探测器检测到第二路光电流12，并输出第二路光电流I2:
[0076]I2= |Ec*j+Es|2= Ec|2+|Es|2+2Im{Ec*Ej ；
[0077]其中，E。为第一光导频的复包络，Ejj为第二光导频的复包络，Es为第一光信号和第二光信号的复包络，Re表示复数的实部，Im表示复数的虚部。
[0078]将上述两个公式组合，得到:
[0079]Ii+j*I2 = (1+j) I Ec 12+(l+j) I Es 12+2.Ec.Es,
[0080]上述结果包含三部分:直流分量、信号的自拍频分量和信号分量，其中，信号的自拍频分量与信号分量的频谱是重叠的。通过现有的数字信号处理算法进行信号恢复，可以得到完整的信号幅度和相位信息。
[0081]本发明实施例还提供一种用于实现上述方法的基于双通道正交导频光信号的直接检测系统，该系统包括双通道正交导频光信号的发送装置和双通道正交导频光信号的接收装置。
[0082]参见图2所示，双通道正交导频光信号的发送装置包括第一光源、第二光源、90度光混频器、调制信号源、IQ调制器、延时器和光耦合器。第一光源、第二光源均与90度光混频器相连，90度光混频器分别与IQ调制器、延时器相连，调制信号源与IQ调制器相连，IQ调制器、延时器均与光耦合器相连。
[0083]第一光源发出第一光载波，第二光源发出第二光载波，第一光载波与第二光载波的频率不同，第一光载波与第二光载波的频率间隔小于等于ITHz。
[0084]90度光混频器将第一光载波和第二光载波耦合，产生第一路合波信号，第一路合波信号包含第一光载波和第二光载波；调制信号源产生复数形式的调制信号，例如正交幅度调制信号和正交频分复用信号；IQ调制器将复数形式的调制信号同时调制到第一路合波信号的第一光载波和第二光载波上，生成第一光信号和第二光信号，第一光信号和第二光信号所含的调制信号属于相同信号源，因此第一光信号和第二光信号所含信息的幅度和相位完全一致。
[0085]90度光混频器将第二光载波移相90度,再将第一光载波和移相90度后的第二光载波耦合，产生第二路合波信号，第二路合波信号包含第一光载波和移相90度后的第二光载波；将第二路合波信号中的第一光载波定义为第一光导频，将第二路合波信号中移相90度后的第二光载波定义为第二光导频，第一光导频和第二光导频的幅度一致。
[0086]延时器对第二路合波信号进行延时，以保证延时后的第二路合波信号的路径长度和第一路合波信号的路径长度一致。
[0087]光耦合器将第一光信号与第一光导频耦合，将第二光信号与第二光导频耦合，生成双通道正交导频光信号，并发送出去。参见图1所示，双通道正交导频光信号的频谱包括第一通道和第二通道，第一通道中包含第一光信号和第一光导频，第二通道中包含第二光信号和第二光导频。
[0088]参见图3所示，双通道正交导频光信号的接收装置包括光解复用器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一 ADC (Analog-Digital Converter,模数转换器)、第二 ADC、数字信号处理器。光解复用器分别与第一光电探测器、第二光电探测器相连，第一光电探测器与第一 ADC相连，第二光电探测器与第二 ADC相连，第一 ADC、第二 ADC均与数字信号处理器相连。
[0089]光解复用器对接收的双通道正交导频光信号进行波分解复用，分别得到第一路接收信号和第二路接收信号。第一路接收信号由第一光信号和第一光导频组成，第二路接收信号由第二光信号和第二光导频组成。
[0090]第一路接收信号经过第一光电探测器，第一光电探测器检测到第一路光电流I1,并输出第一路光电流I1:
[0091]I1= Ec+Es|2 = Ec|2+|Es|2+2Re{Ec*Ej ；
[0092]第二路接收信号经过第二光电探测器，第二光电探测器检测到第二路光电流12，并输出第二路光电流I2:
[0093]I2= |Ec*j+Es|2= Ec|2+|Es|2+2Im{Ec*Ej ；
[0094]其中，E。为第一光导频的复包络，Ee*j为第二光导频的复包络，Es为第一光信号和第二光信号的复包络，Re表示复数的实部，Im表示复数的虚部。
[0095]将上述两个公式组合，得到:
[0096]Ii+j*I2 = (1+j) I Ec 12+(l+j) I Es 12+2.Ec.Es,
[0097]上述结果包含三部分:直流分量、信号的自拍频分量和信号分量，其中，信号的自拍频分量与信号分量的频谱是重叠的。
[0098]第一 ADC对第一光电探测器输出的第一路光电流I1进行米样，第二 ADC对第二光电探测器输出的第二路光电流I2进行采样，数字信号处理器对第一 ADC、第二 ADC采样的信号进行恢复，可以得到完整的信号幅度和相位信息。
[0099]本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
[0100]说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
【权利要求】
1.一种基于双通道正交导频光信号的直接检测方法，其特征在于，包括以下步骤: A、发射端有两路信号:第一路信号仅包含第一光载波，第二路信号仅包含第二光载波，第一光载波与第二光载波的频率不同； 将第一光载波和第二光载波耦合，产生第一路合波信号，第一路合波信号包含第一光载波和第二光载波；将复数形式的调制信号同时调制到第一路合波信号的第一光载波和第二光载波上，生成第一光信号和第二光信号，第一光信号和第二光信号所含的调制信号属于相同信号源，故第一光信号和第二光信号所含信息的幅度和相位完全一致； 将第二光载波移相90度，再将第一光载波和移相90度后的第二光载波耦合，产生第二路合波信号，第二路合波信号包含第一光载波和移相90度后的第二光载波；将第二路合波信号中的第一光载波定义为第一光导频，将第二路合波信号中移相90度后的第二光载波定义为第二光导频，第一光导频和第二光导频的幅度一致； 将第一光信号与第一光导频耦合，将第二光信号与第二光导频耦合，生成双通道正交导频光信号，并发送出去；所述双通道正交导频光信号的频谱包括第一通道和第二通道，第一通道中包含第一光信号和第一光导频，第二通道中包含第二光信号和第二光导频； B、在接收端，对接收的双通道正交导频光信号进行波分解复用，分别得到第一路接收信号和第二路接收信号，第一路接收信号由第一光信号和第一光导频组成，第二路接收信号由第二光信号和第二光导频组成，第一路接收信号经过第一光电探测器，第一光电探测器检测到第一路光电流I1，并输出第一路光电流I1:
I1= Ec+Es|2 = Ec|2+|Es|2+2Re{Ec*Ej ； 第二路接收信号经过第二光电探测器，第二光电探测器检测到第二路光电流I2，并输出第二路光电流I2:
I2= Ec*j+Es|2= Ec|2+|Es|2+2Im{Ec*Ej ； 其中，E。为第一光导频的复包络，Ec*j为第二光导频的复包络，Es为第一光信号和第二光信号的复包络，Re表示复数的实部，Im表示复数的虚部； 将上述两个公式组合，得到:
Ii+j*I2 = (1+j) Ec|2+(l+j) |Es|2+2.Ec.Es, 上述结果包含三部分:直流分量、信号的自拍频分量和信号分量，其中，信号的自拍频分量与信号分量的频谱是重叠的；通过现有的数字信号处理算法进行信号的恢复，得到完整的信号幅度和相位信息。
2.如权利要求1所述的基于双通道正交导频光信号的直接检测方法，其特征在于:所述复数形式的调制信号包括正交幅度调制信号和正交频分复用信号。
3.如权利要求1或2所述的基于双通道正交导频光信号的直接检测方法，其特征在于:所述第一光载波与第二光载波的频率间隔小于等于ITHz。
4.一种用于实现权利要求1所述方法的基于双通道正交导频光信号的直接检测系统，其特征在于:该系统包括双通道正交导频光信号的发送装置和双通道正交导频光信号的接收装置， 所述双通道正交导频光信号的发送装置包括第一光源、第二光源、90度光混频器、调制信号源、IQ调制器、延时器和光耦合器，第一光源、第二光源均与90度光混频器相连，90度光混频器分别与IQ调制器、延时器相连，调制信号源与IQ调制器相连，IQ调制器、延时器均与光稱合器相连； 第一光源发出第一光载波，第二光源发出第二光载波，第一光载波与第二光载波的频率不同； 90度光混频器将第一光载波和第二光载波稱合,产生第一路合波信号，第一路合波信号包含第一光载波和第二光载波；调制信号源产生复数形式的调制信号；IQ调制器将复数形式的调制信号同时调制到第一路合波信号的第一光载波和第二光载波上，生成第一光信号和第二光信号，第一光信号和第二光信号所含的调制信号属于相同信号源，故第一光信号和第二光信号所含信息的幅度和相位完全一致； 90度光混频器将第二光载波移相90度，再将第一光载波和移相90度后的第二光载波耦合，产生第二路合波信号，第二路合波信号包含第一光载波和移相90度后的第二光载波；将第二路合波信号中的第一光载波定义为第一光导频，将第二路合波信号中移相90度后的第二光载波定义为第二光导频，第一光导频和第二光导频的幅度一致； 延时器对第二路合波信号进行延时，以保证延时后的第二路合波信号的路径长度和第一路合波信号的路径长度一致； 光耦合器将第一光信号与第一光导频耦合，将第二光信号与第二光导频耦合，生成双通道正交导频光信号，并发送出去；所述双通道正交导频光信号的频谱包括第一通道和第二通道，第一通道中包含第一光信号和第一光导频，第二通道中包含第二光信号和第二光导频； 所述双通道正交导频光信号的接收装置包括光解复用器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一模数转换器ADC、第二 ADC、数字信号处理器，光解复用器分别与第一光电探测器、第二光电探测器相连，第一光电探测器与第一 ADC相连,第二光电探测器与第二 ADC相连，第一 ADC、第二 ADC均与数字信号处理器相连； 光解复用器对接收的双通道正交导频光信号进行波分解复用，分别得到第一路接收信号和第二路接收信号，第一路接收信号由第一光信号和第一光导频组成，第二路接收信号由第二光信号和第二光导频组成； 第一路接收信号经过第一光电探测器，第一光电探测器检测到第一路光电流I1，并输出第一路光电流I1:
I1= Ec+Es|2 = Ec|2+|Es|2+2Re{Ec*Ej ； 第二路接收信号经过第二光电探测器，第二光电探测器检测到第二路光电流I2，并输出第二路光电流I2:
I2= Ec*j+Es|2= Ec|2+|Es|2+2Im{Ec*Ej ； 其中，E。为第一光导频的复包络，Ec*j为第二光导频的复包络，Es为第一光信号和第二光信号的复包络，Re表示复数的实部，Im表示复数的虚部； 将上述两个公式组合，得到:
Ii+j*I2 = (1+j) IEc I2+(1+j) |Es|2+2.Ec.Es, 上述结果包含三部分:直流分量、信号的自拍频分量和信号分量，其中，信号的自拍频分量与信号分量的频谱是重叠的； 第一 ADC对第一光电探测器输出的第一路光电流I1进行米样，第二 ADC对第二光电探测器输出的第二路光电流I2进行采样，数字信号处理器对第一 ADC、第二 ADC采样的信号进行恢复，得到完整的信号幅度和相位信息。
5.如权利要求4所述的基于双通道正交导频光信号的直接检测系统，其特征在于:所述复数形式的调制信号包括正交幅度调制信号和正交频分复用信号。
6.如权利要求4或5所述的基于双通道正交导频光信号的直接检测系统，其特征在于:所述第一光载波与第二光载波的频率间隔小于等于ITHz。
7.—种双通道正交导频光信号的发送装置，其特征在于:该发送装置包括第一光源、第二光源、90度光混频器、调制信号源、IQ调制器、延时器和光耦合器，第一光源、第二光源均与90度光混频器相连，90度光混频器分别与IQ调制器、延时器相连，调制信号源与IQ调制器相连，IQ调制器、延时器均与光耦合器相连； 第一光源发出第一光载波，第二光源发出第二光载波，第一光载波与第二光载波的频率不同； 90度光混频器将第一光载波和第二光载波稱合,产生第一路合波信号，第一路合波信号包含第一光载波和第二光载波；调制信号源产生复数形式的调制信号；IQ调制器将复数形式的调制信号同时调制到第一路合波信号的第一光载波和第二光载波上，生成第一光信号和第二光信号，第一光信号和第二光信号所含的调制信号属于相同信号源，故第一光信号和第二光信号所含信息的幅度和相位完全一致； 90度光混频器将第二光载波移相90度，再将第一光载波和移相90度后的第二光载波耦合，产生第二路合波信号，第二路合波信号包含第一光载波和移相90度后的第二光载波；将第二路合波信号中的第一光载波定义为第一光导频，将第二路合波信号中移相90度后的第二光载波定义为第二光导频，第一光导频和第二光导频的幅度一致； 延时器对第二路合波信号进行延时，以保证延时后的第二路合波信号的路径长度和第一路合波信号的路径长度一致； 光耦合器将第一光信号与第一光导频耦合，将第二光信号与第二光导频耦合，生成双通道正交导频光信号，并发送出去；所述双通道正交导频光信号的频谱包括第一通道和第二通道，第一通道中包含第一光信号和第一光导频，第二通道中包含第二光信号和第二光导频。
8.如权利要求7所述的双通道正交导频光信号的发送装置，其特征在于:所述复数形式的调制信号包括正交幅度调制信号和正交频分复用信号。
9.如权利要求7或8所述的双通道正交导频光信号的发送装置，其特征在于:所述第一光载波与第二光载波的频率间隔小于等于ITHz。
10.与权利要求7至9中任一项所述的双通道正交导频光信号的发送装置配合使用的双通道正交导频光信号的接收装置，其特征在于:该接收装置包括光解复用器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一模数转换器ADC、第二 ADC、数字信号处理器，光解复用器分别与第一光电探测器、第二光电探测器相连，第一光电探测器与第一 ADC相连,第二光电探测器与第二 ADC相连，第一 ADC、第二 ADC均与数字信号处理器相连； 光解复用器对接收的双通道正交导频光信号进行波分解复用，分别得到第一路接收信号和第二路接收信号，第一路接收信号由第一光信号和第一光导频组成，第二路接收信号由第二光信号和第二光导频组成； 第一路接收信号经过第一光电探测器，第一光电探测器检测到第一路光电流I1，并输出第一路光电流I1:
I1= EJEsI2 = Ec|2+|Es|2+2Re{Ec*Ej ； 第二路接收信号经过第二光电探测器，第二光电探测器检测到第二路光电流I2，并输出第二路光电流I2:
I2= Ec*j+Es|2= Ec|2+|Es|2+2Im{Ec*Ej ； 其中，E。为第一光导频的复包络，Ec*j为第二光导频的复包络，Es为第一光信号和第二光信号的复包络，Re表示复数的实部，Im表示复数的虚部； 将上述两个公式组合，得到:
Ii+j*I2 = (1+j) IEc I2+(1+j) |Es|2+2.Ec.Es, 上述结果包含三部分:直流分量、信号的自拍频分量和信号分量，其中，信号的自拍频分量与信号分量的频谱是重叠的； 第一 ADC对第一光电探测器输出的第一路光电流I1进行米样，第二 ADC对第二光电探测器输出的第二路光电流I2进行采样，数字信号处理器对第一 ADC、第二 ADC采样的信号进行恢复，得到完整的信号幅度和相位信息。
【文档编号】H04B10/07GK104283609SQ201410582572
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】胡荣, 杨奇, 余少华 申请人:武汉邮电科学研究院