本发明涉及通信领域，具体的涉及一种电光编解码收发装置及编解码方法。
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。
技术实现要素：
本发明的一个目的在于提供一种电光编解码收发装置及编解码方法，使得本发明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。
一种电光编解码收发装置，包括：系统管理模块、电时域时延编解码模块、光频域相位编解码模块以及光纤传输模块；电时域时延编解码模块由时间延时编码器、时间延时解码器、1×n分路器、n×1合路器、阈值判决器构成；光频域相位编解码器由多阶幅度光电转换器、光相位调制器、多阶幅度电光转换器、x型耦合器构成；光纤传输模块由光纤、波分复用器以及波分解复用器构成。
本发明还提供一种电光编解码收发装置的编解码方法，所述方法使用前述的电光编解码收发装置，所述方法包括步骤：
s1：根据不同用户的光地址码集
s2：nω×n复选耦合器将生成的n个多阶幅度信号送入光频域编码器中，光频域相位编码器将叠加后的信号进行相位调制并且发送至光纤进行传输；
s3：光频域相位解码器对光信号进行相位解调，检测出光信号，并将光信号转换成电信号后送入电时域时延解码模块；
s4：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后对应顺序进行加法运算，得到叠加后的电信号，将所述叠加后的电信号在滤波器中进行滤波后，再进行阈值判决，最终输出解码后的电信号。
进一步地，所述s1包括：
s11：根据用户的光地址码集
s12：延时编码器根据每个用户分配的地址码{(a0,b0)；(a1,b1)；(a2,b2)…(aw-1,bw-1)}，将各个用户信号的第1,2,3,…,w路信号分别延时b0ε,b1ε,b2ε,…,bwε(ε为比特数)个比特信号，得到每个用户的延时信号a(t+b0ε),a(t+b1ε),a(t+b2ε),…,a(t+bw-1ε)；
s13：nω×n复选耦合器自步骤s12中任意确定两个用户分配的地址码，并根据地址码选定对应的延时信号用于叠加，得出各个用户在0到n-1个加法器上的多阶幅度电信号。
进一步地，步骤s2包括：
s21：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)…(aw-1,bw-1)}，将各个用户的第1,2,3,…,w路叠加后的多阶幅度电信号两两分组，每一组转换成相同波长和不同相位的多阶幅度光信号，不同组之间的波长不同；其中，每一组转换出的多阶幅度光信号的相位值相差为90°；
s22：光频域相位编码器将不同相位的多阶幅度光信号送入发射端波分复用器中进行复用；
s23：复用后的信号送入光纤传输。
进一步地，步骤s3包括：
s31：接收端波分解复用器接收光信号，将光信号分成n路光信号后根据波长被送入相对应相干检测模块中；
s32：接收端根据每个用户分配的地址码{(a0,b0)；(a1,b1)；(a2,b2)…(aw-1,bw-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
s33：通过零差相干检测原理检测出光信号；
s34：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。
进一步地，步骤s4包括：
s41：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；
s42：根据用户每个用户分配的地址码{(a0,b0)；(a1,b1)；(a2,b2)…(aw-1,bw-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-b1-1),…,(l-bw-1-1)}个单位；
s43：延时后的w路电信号被送入加法器中，进行加法运算；
s44：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。
本发明所述一种电光编解码收发装置的编解码方法，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；本发明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；本发明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；本发明利用高速的并行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，本发明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。
非相干ocdma在频域编码时用的是不同的波长来携带每一路的信息，相干ocdma编解码系统中用的是不同的相位来携带信息，例如在非相干系统中，用的是1550,1551和1552三个波段来处理用户信息，在相干系统里，每两路用户数据用的是一个波长，每个波长的相位调制是正交的，在地址码相同的情况下，相同的数量相干系统比非相干系统能够节省下一半的传输带宽，用户量更大。
附图说明
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为本发明提供的一种电光编解码收发装置结构示意图；
图2为本发明提供的一种电光编解码收发装置的编解码方法具体实施示意图。
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发明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、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明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，尽管在本发明可能采用术语第一、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，在不脱离本发明范围的情况下，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发明进行详细描述。
一种电光编解码收发装置，如图1所示，包括：系统管理模块、电时域时延编解码模块、光频域相位编解码模块以及光纤传输模块。电时域时延编解码模块主要由时间延时编码器、时间延时解码器、1×n分路器、n×1合路器、阈值判决器构成。光频域相位编解码器主要由多阶幅度光电转换器、光相位调制器、多阶幅度电光转换器、x型耦合器构成。光纤传输模块由光纤、波分复用器以及波分解复用器构成。
一种电光编解码收发装置的编解码方法，所述方法包括步骤：
s1：根据不同用户的光地址码集
具体的，步骤s1包括：
s11：根据用户的光地址码集
s12：延时编码器根据每个用户分配的地址码{(a0,b0)；(a1,b1)；(a2,b2)…(aw-1,bw-1)}，将各个用户信号的第1,2,3,…,w路信号分别延时b0ε,b1ε,b2ε,…,bwε(ε为比特数)个比特信号，得到每个用户的延时信号a(t+b0ε),a(t+b1ε),a(t+b2ε),…,a(t+bw-1ε)；
s13：nω×n复选耦合器自步骤s12中任意确定两个用户分配的地址码，并根据地址码选定对应的延时信号用于叠加，得出各个用户在0到n-1个加法器上的多阶幅度电信号。
s2：nω×n复选耦合器将生成的n个多阶幅度信号送入光频域编码器中，光频域相位编码器将叠加后的信号进行相位调制并且发送至光纤进行传输。
具体的，所述s2包括：
s21：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)…(aw-1,bw-1)}，将各个用户的第1,2,3,…,w路叠加后的多阶幅度电信号两两分组，每一组转换成相同波长和不同相位的多阶幅度光信号，不同组之间的波长不同；其中，每一组转换出的多阶幅度光信号的相位值相差为90°；
s22：光频域相位编码器将不同相位的多阶幅度光信号送入发射端波分复用器中进行复用；
s23：复用后的信号送入光纤传输。
s3：光频域相位解码器对光信号进行相位解调，检测出光信号，并将光信号转换成电信号后送入电时域时延解码模块；
所述s3具体包括：
s31：接收端波分解复用器接收光信号，将光信号分成n路光信号后根据波长被送入相对应相干检测模块中；
s32：接收端根据每个用户分配的地址码{(a0,b0)；(a1,b1)；(a2,b2)…(aw-1,bw-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
s33：通过零差相干检测原理检测出光信号；
s34：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；
s4：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后对应顺序进行加法运算，得到叠加后的电信号，将所述叠加后的电信号在滤波器中进行滤波后，再进行阈值判决，最终输出解码后的电信号。
具体的，步骤s4包括：
s41：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；
s42：根据用户每个用户分配的地址码{(a0,b0)；(a1,b1)；(a2,b2)…(aw-1,bw-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-b1-1),…,(l-bw-1-1)}个单位；
s43：延时后的w路电信号被送入加法器中，进行加法运算；
s44：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。
下面以n＝2，w＝3为例进行说明，即有用户1和用户2两个用户需要发送比特信号。
如图2所示，用户光地址码集为
s11’：电时域时延编解码模块的时延编解码器根据每个用户分配到的光地址码集
s12’：延时编码器根据用户1的光地址码{(0,1),(1,3),(2,5)}，将用户1的三份信号分别延时ε、3ε、5ε，得到用户1时延编码信号s1(t+ε)、s1(t+3ε)和s1(t+5ε)；根据用户2的光地址码{(1,2),(2,4),(0,6)}，将用户2的三份信号分别延时2ε、4ε、6ε，得到用户2时延编码信号s2(t+2ε)，s2(t+4ε)，s2(t+6ε)；
s13’：6×3复选耦合器将时延后的信号按照延时长短顺序进行排序，将每个用户的排序号相同的延时信号进行叠加，即s1(t+ε)和s2(t+6ε)被送入加法器∑a0中得到叠加信号{s1(t+ε)+s2(t+6ε)}；s1(t+3ε)和s2(t+2ε)被送入加法器∑a1中得到叠加信号{s1(t+3ε)+s2(t+2ε)}；s1(t+5ε)和s2(t+4ε)被送入加法器∑a2中得到叠加信号{s1(t+5ε)+s2(t+4ε)}，得到的三组叠加后的多阶幅度信号；
s14’：6×3复选耦合器将所述三组多阶幅度信号送入光频域编码器中；
s15’：光频域相位编码器根据用户1的光地址码{(0,1),(1,3),(2,5)}和用户1的光地址码{(1,2),(2,4),(0,6)}，将用户1和用户2的第1、2、3路叠加后的多阶幅度电信号两两分组，每一组转换成相同波长和不同相位的多阶幅度光信号，不同组之间的波长不同，即加法器∑a0输出的电信号送入光电转换模块0中，加法器∑a1输出的电信号送入光电转换模块1中，加法器∑a2输出的电信号送入光电转换模块2中，其中光电转换模块0和光电转换模块1中的波长相同为λ1，光电转换模块2的波长为λ2；
s16’：转换后的光信号送入相应的相位调制器中进行不同的相位调制，根据每个用户的地址码不同，每个相位调制器的相位偏差的值也不同，具体的：光电转换模块0输出的光信号送入相位调制器pm0中，pm0的相位偏差为0°；光电转换模块1输出的光信号送入相位调制器pm1中，pm1的相位偏差为90°；光电转换模块2输出的光信号送入相位调制器pm2中，pm2的相位偏差为45°；
s17’：光频域相位编码器将调相后的光信号送入发射端波分复用器中合成一路信号，之后送入光纤中传输；
s18’：接收端波分解复用器接收光信号，将光信号分成2路光信号后根据波长被送入相对应相干检测模块中；
接收端波分解复用器接收光信号，将接收到的光信号案子不同波长送入相对应的相干检测模块中，与对应相干检测模块中的本振光进行耦合；
s19’：本振0输出的光与信号光混合后输出初始相位为0°的光信号s0’；本振1输出的光与信号光混合后输出初始相位为90°的光信号s1’；本振2输出的光与信号光混合后输出初始相位为45°的光信号s2’；
其中，本振0输出的本振光的初始相位为90°，本振1输出的本振光的初始相位为180°，本振2输出的本振光的初始相位为135°；通过相干检测原理可以知道，本振0输出的光与信号光混合后能够输出初始相位为0°的光信号s0’，同样的，本振1输出的光与信号光混合后能够输出初始相位为90°的光信号s1’，本振2输出的光与信号光混合后能够输出初始相位为45°的光信号s2’；
s20’：根据用户1的光地址码{(0,1),(1,3),(2,5)}，延时器d7延时(l-1-1)个比特信号，得到信号s0’[t+(l-1-1)]，延时器d8延时(l-3-1)个比特信号得到信号s1’[t+(l-3-1)]，延时器d9延时(l-5-1)个比特信号得到信号s2’[t+(l-5-1)]，同样的，根据用户2的光地址码{(1,2),(2,4),(0,6)}，延时器d10延时(l-2-1)个比特信号，得到信号s0’[t+(l-2-1)]，延时器d8延时(l-4-1)个比特信号得到信号s1’[t+(l-4-1)]，延时器d9延时(l-6-1)个比特信号得到信号s2’[t+(l-6-1)]；
s21’：延时后的6份多阶幅度延时电信号同时进行加法运算，得到用户1和用户2的多阶幅度多阶幅度延时耦合电信号为：s0’[t+(l-1-1)]+s1’[t+(l-3-1)]+s2’[t+(l-5-1)]和s0’[t+(l-2-1)]+s1’[t+(l-4-1)]+s2’[t+(l-6-1)]；
s22’：该模块的数据判决器对耦合后的多阶幅度延时耦合电信号进行每一脉冲阈值判决，每个用户的耦合值一旦超过某个阈值(根据具体的码字集而定)就判为“1”，得出用户1和用户2的数据“1”或“0”，最后得出每个用户的数据码流。
本发明所述一种电光编解码收发装置的编解码方法，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；本发明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；本发明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；本发明利用高速的并行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，本发明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。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。