专利名称：：差分正交相移键控dqpsk信号的接收装置及方法
技术领域：
：本发明涉及移动通信领域，尤其是一种差分正交相移键控DQPSK信号的接收装置及方法，DQPSK信号的获取方法。
背景技术：
：在光传输系统中，传输链路众多传输损伤如，色度色散、非线性效应、偏振模色散等影响信号传输性能。近几年来，随着光传输系统码型技术的快速发展，出现了能够有效减弱传输链路损伤影响的新型调制格式，其中，在0FC2002年会上见诸于文献的差分正交相移4走控(DQPSK),作为一种矢量调制格式，被公认为40Gb/s以上速率传输系统最有应用前景的调制格式。研究表明DQPSK具有非常窄的频谱宽度，在10Gbit/s的DWDM系统中可以实现12.5—25GHz的信道间隔；与已知的光调制系统例如非归零(NRZ)、二相差分相移键控(DPSK)等调制格式相比，在相同符号速率条件下，可以维持色散容限不变，而系统容量是NRZ、DPSK等调制格式的两倍；由于可以实现恒定包络或近似恒定包络传输，能有效抑制各类光纤的非线性效应，如交叉相位调制(XPM),自相位调制(SPM)等；具有较长的符号延迟时间，能提高对色散和偏振模色散(PMD)的容限，以及频谱效率。现有技术中，如图1所示，DQPSK信号发射端使用预编码模块对两路输入数据信号u和v进行预编码，产生两路驱动电信号I和Q,驱动电信号I和Q分别驱动双平行MZ调制器上下两支路，通过马赫-曾德调制器(MZM)对输入光载波进行实部和虚部的调制，产生实部和虚部信号，虚部信号通过90度相移器后，与实部信号合路产生光DQPSK信号。DQPSK信号接收端接收到DQPSK信号后通过分路器将DQPSK信号分为上下两路光信号，使用两个马赫-曾德干涉仪(MZI)分别解调DQPSK的上下两路光信号，再分别通过两个平衡接收^L将光信号恢复成u和v信号，完成信号的接收、解调。发明人研究发现，现有技术至少存在以下问题DQPSK信号接收端使用两个MZI、两个平衡接收机对DQPSK信号进行解调，不但解调方式复杂、成本高，而且，MZI稳定性差、偏振相关，大大影响了光传输系统性能；并且随着信号传输速率的提高，对MZI的精度要求也越高，制作MZI的成本也越高。
发明内容本发明实施例提出了一种差分正交相移键控DQPSK信号的接收装置及方法，可以保证DQPSK信号解调简单的同时，提高光传输系统的性能。本发明实施例还提出了一种差分正交相移键控DQPSK信号的获取方法，以使得经过该方法获取的DQPSK信号更易于DQPSK信号接收端的接收处理。本发明实施例提供了一种差分正交相移键控DQPSK信号的接收装置，包括分路器，用于所述DQPSK信号进行分路，获得两路光信号；两个光带通滤波器，与所述分路器连接，用于对所述两路所述光信号分别进行光带通滤波；所述两个光带通滤波器分别与所述分^^器接收到的DQPSK信号的中心频率存在正的频率偏移量和负的频率偏移量；两个光电探测器，与所述两个光带通滤波器对应连接，用于对通过滤波的光信号进行光电转换，获得数据信号。本方案通过光带通滤波器对DQPSK信号进行滤波解调，再通过光电探测器进行光电转换恢复数据信号，既避免了MZI带来的稳定差、偏振相关的问题，大大提高了光传输系统性能；同时，在DQPSK信号传输速率越高时，带通滤波器更易于制作，避免了MZI随着信号传输速率提所带了的高难度制作问题，大大节约了DQPSK信号接收装置的成本。本发明实施例还提供了一种差分正交相移键控DQPSK信号的接收方法，包括将DQPSK信号分路，获得两路光信号；通过分别与所述DQPSK信号的中心频率存在正的频率偏移量和负的频率偏移量的两个带通滤波器，对所述两路光信号分别进行光带通滤波；将通过滤波的光信号分别进行光电转换，获得数据信号。本方案通过滤波对DQPSK信号进行解调，解决了MZI所带来的解调复杂、传输性能差以及成本高的问题，使得DQPSK信号的解调在^^是高传输性能的情况下更易于实现，并大大节约了成本。本发明实施例提供的解调模块简单，解调模块通过运用可调滤波器解调DQPSK信号，实现了解调模块稳定性好、偏振无关；对于更高速率的DQPSK信号解调，只需增加光带通滤波器的带宽和偏移量即可，增加带宽使得光带通滤波器的制作更简单，因此，信号传输速率越高，装置制作越简单。本发明实施例还提供了一种差分正交相移键控DQPSK信号的获取方法，包括根据预编码变换公式^=+^a=""a—+《,込.1a—,+v/4—必_,込=v;込—！+"a-!a-"4必—,+《,a.!对输入数据进行预编码，获得两路驱动信号；利用所述两路驱动信号分别调制输入的光载波，获得实部和虚部信号；将所述实部和虚部信号合路，产生DQPSK信号。本方案通过利用上述预编码方法使得获得DQPSK信号相位跳变值和数据信号的比特信息对应关系，与DQPSK信号接收端DQPSK信号相位调变值和通过解调得到的光信号的对应关系一致，从而使得DQPSK信号接收端对滤波解调得到的光信号进行光电转换后直接得到数据信号，进一步简化了DQPSK信号接收端的装置。下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。图1为现有技术的DQPSK信号发射端和接收端示意图2为本发明差分正交相移键控信号的接收装置实施例一的结构示意图3为本发明差分正交相移键控信号的接收方法实施例一的流程图；图4A、B分别为本发明差分正交相移键控信号的接收方法实施例一中DQPSK经过解调后得到的A、B波形示意图5为本发明差分正交相移键控信号的接收装置实施例二的结构示意图6为本发明差分正交相移4走控信号的接收方法实施例二的流程图。具体实施例方式图2为本发明差分正交相移键控信号的接收装置实施例一的结构示意图，本实施例中，DQPSK发射端仍然使用现有装置，只是90度相移器设置于产生实部信号的MZM之后，预编码模块使用表l中的编码规则对数据信号u、v进行预编码，产生两路驱动电信号I和Q,分别驱动双平行调制器中的上下两支路MZM，对激光器发出的输入光载波进行实部和虚部的调制，产生实部信号和虚部信号，并合路生成DQPSK信号，通过光纤传输到DQPSK信号接收装置。DQPSK信号接收装置包括分路器、以及分路器后顺次连接的光带通滤波器、光电探测器；为便于描述，将中心波长与DQPSK信号的中心波长存在负波长偏移(对应正频率偏移)的光带通滤波器称为BPF1，将中心波长与DQPSK信号的中心波长存在正波长偏移(对应负频率偏移)的光带通滤波器称为BPF2;对于速率为B的信号，带通滤波器的频率偏移量的绝对值在0.6B~2B之间较佳，换算成波长偏移量绝对值则为c~c,其中，c为光速，4为中心波长。DQPSK信号接收装置接收到DQPSK信号后，分路器将DQPSK信号分为两路光信号，BPF1将其中一路光信号解调，得到解调光信号A;BPF2将另一路光信号解调，得到解调光信号B;A、B各通过一个光电探测器进行光电转换，分别恢复为数据信号u、v。DQPSK发射端90度相移器也可置于产生虚部信号的MZM之后，相应地，通过BPF1、光电探测器恢复的数据信号为v,而通过BPF2、光电探测器恢复的数据信号为u。本实施例中的DQPSK信号接收装置通过光带通滤波器进行解调，避免了MZI带来的解调复杂、传输性能差以及成本高的问题，筒化了DQPSK信号接收装置中的解调操作、提高了传输性能，并且对于速率越高的DQPSK信号，光带通滤波器更易于制作，使得DQPSK信号接收装置的成本进一步降低。图3为本发明差分正交相移键控信号的接收方法实施例一的流程图，假设预编码模块对数据信号u、v进行预编码时，使用的预编码公式为込=wv込,+"va+m《,+WV込—,或7*="a—,a一,+v/4—,a一!+"a"a—,+va—!込=vVia—!+"a_i+"a—必一i+《一ia—i或使用如表1所示的编码规则表l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>込e:-A—A一l込—，I、Q的初值可为00、01、lO或ll,例如，当I、Q的初值为11时，对于给出的如下数据信号u、v，驱动电信号I和Q的相应值为u0001010001011001100v0001110001101001001I11110100001110001001Q11110011110101110000驱动电信号I和Q分别驱动双平行调制器上下两支路，双平行调制器输出DQPSK信号，得到第k-l个DQPSK码元的表达式为=>A—'+e'a—'。调制原理分析如下当u=l、v-l,由表1得A二Vi、则第k个DQPSK码元为&==十e瓜-'=—e必-'=(jV7"+a-'y=&一,^，即相邻DQPSK码元的相位跳变TT对应u=l、v=l;当u=l、v=0，由表1得人=込—,、込=^-,,则第k个DQPSK码元为&=eA+jV込=ye)a—,十e〃H=+e^-1)=￡"e5,即相邻dqpsk码元相位跳+丌变了对应u=l、v=0;当u=0、v=l,由表1得4=込-'、込=/"',则第k个DQPSK码元为&=eA+,=+eA_,=—,ie-4，即相邻DQPSK码元相位7T跳变了对应u=0、v=l;当u=0、v=0，由表1得7*=/"1、则第k个DQPSK码元为&=yeA+e;a='+eva-1=,，即相邻码元相位跳变0对应u=0、v=0。DQPSK码元经光纤传输到DQPSK信号接收装置后，具体包括以下步骤9步骤IOI、分路器将DQPSK信号进行分路，获得两路光信号；步骤102、BPF1、BPF2各对其中一路光信号进行光带通滤波，即解调；两个光带通滤波器的中心波长分别与DQPSK信号的中心波长存在负和正的波长偏移。波长偏移量的选取应使得经过光带通滤波器的解调光信号性能最好，BPF1、BPF2的频率偏移量绝对值为DQPSK信号传输速率1倍左右时最好，如对于速率为40Gb/s的DQPSK信号，BPF1的波长偏移量为-0.3nm，BPF2的波长偏移量为+0.3nm时，上下两路的解调光信号A和B性能最好，即偏移量约等于传输速率带宽时性能较好。图4A、B分别是通过仿真得到的BPF1和BPF2的输出波形。可以看出，A和B的波形跟本实施例上面给出的u和v——对应。对于更高速率的DQPSK信号解调，只需要增加光带通滤波器的带宽和偏移量即可，并且，增加带宽使得光带通滤波器的制作更简单。通过对DQPSK信号光带通滤波进行解调的原理如下带通滤波器的频域为一个高斯函数，其表示为^"妙("二e"^,其中，叭为中心频率，与中心波长对应，&必为3dB带宽滤波器；带通滤波器BPF1对应正的波长偏移，频率偏移为Aw时，高斯函数为H,r—)二e"2^;带通滤波器BPF1频率偏移一定量使滤波器幅度镨的边沿穿过DQPSK信号主瓣，若4巴滤波器幅度谱边沿近似为一条有斜率的直线《"(K为正常数)，则DQPSK频谱主瓣经过滤波器边沿后为^w^(w)《"，此频域表达式做逆傅立叶变换后为M(0辟(O^皿&。同理，带通滤波器BPF2频率偏移-A"的滤波器幅度谱的边沿近似为直线-尺w，则DQPSK频谱主瓣经过滤波器边沿后为—^w股("a:w，做逆傅立叶变换后为OT&，其中&表示对DQPSK相位州)求导数，所以带通滤波器解调原理是把DQPSK的相位跳变信息转换为幅度信息，就实现了解调，恢复出原始比特信息。10维)-o■=。对于BPFl,当&时，有脉沖输出，&—时，无脉冲输出。所以，一丌^兀相邻DQPSK码元的相位差A^尸汰=0时，BPF1无脉冲输出；。滞=5旦丌时，△》=三&相当于对正弦信号求导5，正弦信号处于0-l之间上升沿，d柳&为正值，BPF1有脉冲输出；吸縱=兀，正弦信号包括0~1之间的上升沿和1-0之间的下降沿，在上升沿，i为正值，BPF1有脉沖输出，在下■A》=—二降沿，&为负值，BPF1无脉沖输出；，"—5,i为负值，BPF1输出光功率还要低于A&e/^二0时的功率，因此，无脉冲输出。一f^-0_维)=0对于BPF2，当&时，有脉沖输出，&—时，无脉沖输出。Ac=--柳)所以，A^G服二0时，BPF2无脉冲输出。閣皿—2或兀时，i相当于对~=—王—,0正弦信号求导-—5，i为正值，BPF2有脉沖输出；，汰=兀，正弦信号包括01之间的上升沿和10之间的下降沿，在上升沿，-c/柳为负值，BPF2无脉冲输出，在下降沿，-^"为正值，BPF2有脉冲输出；=工—w2，A为负值，BPF2输出光功率还要低于A^i=0时的功率，无脉冲输出。综上，得到如表2所示的DQPSK信号解调对应表表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>可以看出，经过BPF1、BPF2解调得到的A、B光信号与原始凝:据信号比特信息相对应。步骤103、将光信号A、B分别通过光电探测器进行光电转换，得到数据信号u、v。图5为本发明差分正交相移键控信号的接收装置实施例二的结构示意图，当DQPSK信号发射端的预编码模块使用现有的编码规则或编码公式时，DQPSK信号接收装置在光电探测器后还可增加反相器。上下两路光解调信号通过上下两个光电探测器后，分别产生反相信号"和v,经过反相器后恢复数据信号u和v。图6为本发明差分正交相移键控信号的接收方法实施例二的流程图，假设DQPSK信号发射端的预编码模块使用现有的编码规则或编码公式，如a二we(v!込-!)+^e(v,a—,)，a-^(v'a—i)+^e(v,a—》；其中，Ik和Qk分别为上下两路第k个预编码产生符号，Iw和Qw分别为Ik和Qk的前一个符号，W和Vk分别为输入数据u和v的第k个符号，c和込—,分别表示Ih和Qh符号取反，e表示异或，+表示或。也即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>对应的编码MJ，j如表3所示表3<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>类似地，由现有编码公式或表3可以得出，数据信号u、v对应的DQPSK码元及相邻DQPSK码元相位跳变值如下当u=l、v=l时，&=yeA=a-1=，即相邻DQPSK码元的相4立萄匕变冗对应u=l、v=l;当U=l、V=0日于，=eA+jVa=yeja1+1=—Xye"-1+e'込-1)=勺，+丌即相邻DQPSK码元相位跳变^对应11=1、v=0;当U=0、v=l日于，&+yVa=_/e7a-'=7.(7eA-'+e沿-1)=A"e々，即7T相邻DQPSK码元相位if兆变^对应u-0、v=l;当u-O、v=0时，￡t=,='+一-'=一,-'—e必-'=Oa-'=K，即相邻DQPSK码元相位跳变0对应u=0、v=0。接收装置接收到DQPSK信号后，具体包括以下步骤步骤201、将DQPSK信号通过分路器分成两路光信号；步骤202、分别通过BPF1、BPF2进行解调，得到的光信号A、B与相邻DQPSK码元相位跳变值对应表不变，仍为表2，但此时，数据信号u、v与相邻DQPSK码元相位跳变值的对应关系已发生变化，如表4所示表4<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>由表4可以看出，解调得到的光信号A与数据信号u的比特信息相反，B与数据信号v的比特信息相反；步骤203、A、B经过光电探测器后得到与u、v相反的信号，即w、v，需要进一步进行反相才能获得原始数据信号u、v;步骤204、将"、v分别通过反相器，获得原始输入数据信号。本实施例通过光带通滤波器对DQPSK信号进行解调，装置简单，稳定性好，偏振无关，且信号传输速率越高，制作越简单，大大提高了光传输系统性能，节约了解调成本。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。权利要求1、一种光差分正交相移键控DQPSK信号的接收装置，其特征在于，包括分路器，用于所述DQPSK信号进行分路，获得两路光信号；两个光带通滤波器，与所述分路器连接，用于对所述两路所述光信号分别进行光带通滤波；所述两个光带通滤波器分别与所述分路器接收到的DQPSK信号的中心频率存在正的频率偏移量和负的频率偏移量；两个光电探测器，与所述两个光带通滤波器对应连接，用于对通过滤波的光信号进行光电转换，获得数据信号。2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述两个光带通滤波器的频率偏移量绝对值为所述DQPSK信号的传输速率的0.6~2倍。3、根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述两个光带通滤波器的频率偏移量绝对值为所述DQPSK信号的传输速率的1倍。4、根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述光电探测器连接一个反相器，用于对所述数据信号进行反相。5、一种差分正交相移键控DQPSK信号的接收方法，其特征在于，包括将DQPSK信号分路，获得两路光信号；通过分别与所述DQPSK信号的中心频率存在正的频率偏移量和负的频率偏移量的两个带通滤波器，对所述两路光信号分别进行光带通滤波；将通过滤波的光信号分别进行光电转换，获得数据信号。6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述DQPSK信号通过以下过程获取，具体包括根据预编码变换公式a=+"《,或a=""込.,+卩4i込-,込-,+v;必-,对输入数据进行预编码，获得两路驱动信号；利用所述两路驱动信号分别调制输入的光载波，获得实部和虚部信号；将所述实部和虚部信号合路，产生DQPSK信号。7、根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，获得数据信号后还包对所述数据信号进行反相。8、一种差分正交相移键控DQPSK信号的获取方法，其特征在于，包括根据预编码变换公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>对输入数据进行预编码，获得两路驱动信号；利用所述两路驱动信号分别调制输入的光载波，获得实部和虚部信号；将所述实部和虛部信号合路，产生DQPSK信号。全文摘要本发明涉及一种差分正交相移键控DQPSK信号的接收装置及方法，装置包括分路器，其中，所述分路器连接有两个光带通滤波器，所述两个光带通滤波器分别连接一个光电探测器。通过光带通滤波器对DQPSK信号进行滤波解调，再通过光电探测器进行光电转换恢复数据信号，既避免了MZI带来的稳定差、偏振相关的问题，大大提高了光传输系统性能；同时，在DQPSK信号传输速率越高时，带通滤波器更易于制作，避免了MZI随着信号传输速率提高所带来的高难度制作问题，大大节约了DQPSK信号接收装置的成本。方法通过滤波对DQPSK信号进行解调，解决了MZI所带来的解调复杂、传输性能差以及成本高的问题。文档编号H04B10/556GK101459638SQ20071017957公开日2009年6月17日申请日期2007年12月14日优先权日2007年12月14日发明者炜傅,张新亮,伦魏申请人:华为技术有限公司;华中科技大学