专利名称：多码型光发射机和光信号产生的方法
技术领域：
本发明涉及光通信领域，特别涉及一种多码型光发射机和光信号产生的方法。
背景技术：
随着通信容量的增加，尤其是高速以太网的普及和多媒体业务的发展，高速光纤通信系 统正成为研究和商用的热点，40Gb/s的系统已经开始商用，更高速率的通信系统，如100Gb/s 的以太网也己经开始进入标准化阶段。随着信道速率的提高，系统信道内的一些非线性损伤， 如SPM (Self-Phase Modulation,自相位调制)、IXPM (Intra-channel Cross-Phase Modulation, 信道内交叉相位调制)和IFWM (Intra-channel Four Wave Mixing,信道内四波混频)等的影 响变得比较明显，逐渐成为限制系统性能的主要因素。SPM能够使信号的频谱和脉冲得到展 宽，使DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing,密集波分复用)系统中相邻信道的 频谱发生交叠；IXPM使得信号在时间上发生抖动，但其对相位不敏感，通过适当的色散管 理可以有效地加以抑制；与IXPM不同，IFWM对相位很敏感，能够使信号的幅度发生抖动， 并产生异常脉冲。
而CSRZ (Carrier Suppressed Return-to-Zero，载波抑制归零码)光信号抗SPM的性能比 较好，而且具有较高的色散容限；APRZ (AlternatingPhaseRZ，相位变化归零码)光信号能 够有效地抑制IFWM带来的影响，为了将发出的数据源调制成CSRZ光信号或APRZ光信号， 现有技术中出现了几种光发射机，简单介绍如下
一、CSRZ光信号发射机
参见图1所示的CSRZ光信号发射机，该发射机中有两个串联的MZM (Mach-Zender Modulator,马赫-曾德调制器)，分别为MZM1和MZM2， CSRZ光信号的产生过程如下
首先，激光器输出的连续光通过MZM1调制，输出频率为f的光脉冲信号，并且相邻脉 冲之间的相位存在0、 ；r的反转；
其中，该MZM1的驱动信号为一个射频时钟信号，该射频时钟信号的频率为数据源提供 数据的速率(f)的1/2，该MZM1的偏置电压设在MZM1传输曲线的最低点，当所加的时钟 信号的幅度为VJ寸，其中，VT为调制器的半波电压，产生的光脉冲的占空比为67%。
5然后，光脉冲信号通过MZM2， MZM 2通过调节电可调延迟线，将所要传输的数据调 制到该光脉冲信号上，从而产生相邻比特相位反转为;r的CSRZ光信号。 二、 APRZ光信号发射机
参见图2所示的APRZ光信号发射机，该发射机主要由三个串联的调制器组成，分别为 强度调制器1 (脉冲信号发生器)、强度调制器2 (数据调制器)和相位调制器，APRZ光信 号的产生过程如下
1) 激光器产生的连续光通过强度调制器1调制为脉冲信号；
其中，强度调制器1的驱动信号为时钟源1产生的频率为f的时钟信号，经过强度调制 器1后，连续光变成周期性重复的脉冲信号，该脉冲信号的频率f与数据源发送的数据的速 率f相同。根据需要，可以改变脉冲的脉宽，进而确定最终生成的APRZ光信号的占空比。
2) 脉冲信号在经过强度调制器2，被数据源发送的数据调制，该数据信号的速率为f， 输出带有信息的RZ (Return-to-Zero，归零码)光信号；
其中，脉冲信号与数据信号之间的同步通过调节电可调延迟线1来实现，这样强度调制 器2输出带有信息的RZ光信号，信号的波形由强度调制器l产生的脉冲的形状所决定，RZ 光信号的幅度由数据源所要发送的数据的幅度所决定，当发送'l，时，幅度为高电平，有光脉 冲；当发送'0'时，幅度为低电平，无光脉冲，RZ信号的相位没有变化，为一个常量。
3) 相位调制器通过时钟源2产生的时钟信号对输入的RZ光信号的相位进行调制。 该时钟信号的频率为数据速率的一半，即为f/2。通过调节电可调延迟线2，将时钟信号
幅度的最大值和最小值与数据信号对齐，这样数据信号的相位被调制，并做周期性变化，周 期为2个信号比特，相邻比特的相位不同，有一个相位差A^，如图3所示。通过改变相位调 制器驱动信号(时钟信号)的幅度，可以使A0的值为;r/2，产生APRZ光信号。 发明人在实现本发明的过程中，发现现有的发射机至少存在以下问题 现有的光信号发射机只能产生一种光信号，并且结构比较复杂，使用的光器件比较多， 系统成本较大，同时产生的APRZ光信号抑制非线性变化的能力也比较差。
发明内容
本发明实施例提供了一种多码型光发射机和光信号产生的方法，可以简化APRZ和CSRZ 光信号发射机的结构，并抑制APRZ光信号的非线性损伤。所述技术方案如下 一种多码型光发射机，所述发射机包括
预编码处理模块，用于对待发送的数据进行差分编码，生成编码数据，分两路输出所述编码数据；
调制器，用于接收输入光信号和所述预编码处理模块输出的两路编码数据，对所述两路 编码数据进行调制，将所述两路编码数据调制到所述光信号上，产生并输出载波抑制归零码 光信号或相位变化归零码光信号。
进一歩地，本发明实施例还提供了一种光信号产生的方法，所述方法包括
对待发送的数据进行差分编码，生成两路编码数据；
对所述两路编码数据进行调制，将所述两路编码数据调制到光信号上，产生载波抑制归 零码光信号或相位变化归零码光信号。
通过本实施例提供的方法通过对待发送的数据进行预编码，然后对编码后的数据进行调 制，既能够产生CSRZ光信号，也能够产生APRZ光信号；同时，所产生的APRZ光信号的 质量高，并且实现简单，在降低实现复杂度的同时，有效地降低了实现成本。
图1是现有技术提供的CSRZ光信号发射机的结构示意图2是现有技术提供的APRZ光信号发射机的结构示意图3是现有技术提供的APRZ光信号波形及相位示意图4是本发明实施例1提供的多码型光发射机结构示意图5是本发明实施例2提供的另一种多码型光发射机结构示意图6是本发明实施例2提供的SSB调制器的结构示意图7是本发明实施例2提供的NRZ电信号转换为RZ光信号的示意图8是本发明实施例3提供的光信号产生的方法流程图9是本发明实施例3提供的SSB调制器的结构示意图。
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例通过对待发送的数据进行差分编码，生成两路编码数据；然后对两路编码 数据进行调制，将两路编码数据调制到光信号上，产生CSRZ光信号或APRZ光信号，所产 生的APRZ光信号的质量高；并且实现简单，在降低实现复杂度的同时，有效地降低了实现 成本。实施例1
参见图4，本发明实施例提供了一种多码型光发射机，该发射机包括
预编码处理模块100，用于对待发送的数据进行差分编码，生成编码数据，分两路输出 编码数据；
调制器200，用于接收输入的光信号和预编码处理模块100输出的两路编码数据，对两 路编码数据进行调制，将两路编码数据调制到光信号上，产生并输出CSRZ光信号或APRZ光信号。
其中，本实施例中的两路编码数据的产生方式为先将待发送的数据分成两路，然后对两 路数据分别进行编码，如图4所示，这种方式的预编码处理模块100包括
解复用器100a，用于通过串并转换将待发送的数据转换成两路数据，分别输出两路数据；
第一预编码器100b，用于接收解复用器100a输出的一路数据，对一路数据进行差分编 码，生成一路编码数据，输出一路编码数据；
第二预编码器100c，用于接收解复用器100a输出的另一路数据，对另一路数据进行差分 编码，生成另一路编码数据，输出另一路编码数据。
其中，预编码处理模块IOO对待发送的数据进行差分编码是在电域上实现的，编码前的 数据和编码后的数据都是NRZ (Non Return-to-Zero，非归零码)形式，差分编码与DPSK (Differential Phase-shift Keying,差分移相键控)的编码机制类似，该编码方法的原理是，编 码前的原比特信息由编码后的前后两个比特幅度的变化来表示，即当原信息为'O'时，编码 后对应的后一比特的幅度与前一比特的幅度相同，例如，若前一比特为'O'，后一比特为仍为
'o';若前一比特为'r，则后一比特仍为'r。当原信息为'r时，编码后对应的后一比特的幅 度与前一比特的不同，即若前一比特为'o'，则后一比特为'i，；若前一比特为'r，则后一比特
为'0'。编码后的数据速率保持不变，且为NRZ信号，所占带宽没有变化；
上述解复用器100a和普通意义的解复用器是一样的，即将一路高速信号，通过串并转换，
转换为2路低速的信号。
本实施例提供的发射机通过对待发送的数据进行预编码，然后对编码后的数据进行调制，
既能够产生CSRZ光信号，也能够产生APRZ光信号；
同时，产生的APRZ光信号相邻比特的相位差是突变形式的，所以产生的APRZ光信号
的质量高。
并且，本实施例使用的光电器件少，结构紧凑，实现简单，在减小系统体积、降低实现 复杂度的同时，有效地降低了发射机的成本。
8实施例2
参见图5，本发明实施例提供了另一种多码型光发射机，该发射机包括预编码处理模 块100和调制器200,本实施例中的预编码处理模块100采用先对待发送的数据进行编码， 然后将编码后的数据分成两路，该预编码处理模块100具体包括
预编码器100d，用于对待发送的数据进行差分编码，生成编码数据，输出编码数据；
解复用器100e，用于接收预编码器100d输出的编码数据，通过串并转换将编码数据转 换成两路，并分别输出两路编码数据；
解复用器100e有两个输出端口，分别为第一输出端口和第二输出端口，用于输出两路编 码数据；
调制器200，用于接收输入的光信号和预编码处理模块100输出的两路编码数据，对两 路编码数据进行调制，将两路编码数据调制到光信号上，产生并输出CSRZ光信号或APRZ光信号。
其中，预编码器100d进行差分编码的原理与实施例1相同，这里不再详述。 进一步地，上述实施例1和实施例2中的预编码处理模块100还包括 放大器，用于对生成的编码数据进行信号放大，并输出信号放大后的编码数据； 如果预编码处理模块100为图4所示的结构，两个放大器分别设置在第一预编码器100b 与调制器200和第二预编码器100c与调制器200之间，用于将放大后的编码数据发送给调制 器200;如果预编码处理模块100为图5所示的结构，则两个放大器分别设置在解复用器100e 的第一输出端口与调制器200和解复用器100e的第二输出端口与调制器200之间，或者在预 编码器100d和解复用器100e之间设置一个放大器。
进一步地，实施例1和实施例2中提供的调制器200可以是SSB (Single Sideband,单边 带)调制器，参见图6，本实施例中的SSB调制器包括
上述SSB调制器，也可替换为DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying,差分 四相相移键控)调制器，正交调制器或矢量调制器等。
光信号输入端口 200a，用于接收光信号，并将光信号分成两路；
第一子调制器200b，用于接收光信号输入端口 200a的一路光信号和预编码处理模块100 输出的一路编码数据，在第一偏置电压的作用下将所述一路编码数据调制到上述一路光信号 上，产生第一路归零码信号，输出第一路归零码信号；
电可调延迟线模块200c，用于接收预编码处理模块100输出的另一路编码数据，对另一 路编码数据进行时延，使所述另一路编码数据与所述一路编码数据产生预设长度的时延，输出时延后的编码数据；其中，预设长度的时延可以为使输入到第二子调制器200d的编码数据 较输入到第一子调制器200b的编码数据延迟T/2，其中，T为一个比特所占的时间；
第二子调制器200d，用于接收光信号输入端口 200a的另一路光信号和电可调延迟线模 块200c输出的时延后的编码数据，在第二偏置电压的作用下将时延后的编码数据调制到另一 路光信号上，产生第二路归零码信号，输出第二路归零码信号；
合路模块200e，用于接收第一子调制器200b输出的第一路归零码信号和第二子调制器 200d输出的第二路归零码信号，在第三偏置电压的作用下使第一路归零码信号和第二路归零 码信号合路后产生CSRZ光信号或APRZ光信号。
上述第一子调制器200b和第二子调制器200d可以通过MZM实现，第一子调制器200b 和第二子调制器200d通过其上的射频信号输入端口接收编码后的数据。这两个子调制器的性 能与单驱动MZM完全相同，通过设置偏置电压，可以使其工作在不同的工作状态。例如， 当偏置电压在传输曲线的最高点时，产生占空比接近30M的RZ光信号；当偏置电压在最低 点时，产生移相键控信号；当偏置电压在正交点(中间点)时，产生NRZ电信号。本发明实 施例中，将上述第一子调制器200b和第二子调制器200d的射频输入端口信号的幅度设置为 2V^其中VT为该SSB调制器的半波电压，第一偏置电压和第二偏置电压设置在传输曲线的 最高点，使第一子调制器和第二子调制器产生RZ光信号，此RZ光信号包含的信息为编码之 前的数据信息，即在自动实现NRZ电信号到RZ光信号转换的同时，在光域上实现了解码；
第一子调制器200b和第二子调制器200d产生的两路RZ光信号在调制器的合路模块200e 内以时分复用的形式实现合路，合路后输出的数据速率为2f，占空比接近60%;
通过调制器的第三偏置电压可以精确地控制第一子调制器200b和第二子调制器200e输 出的两个支路上光信号的相位差，使输出信号的相邻比特保持一个恒定的相位差，如t、 ；r/2 等，从而产生所需的CSRZ光信号或者APRZ光信号。
参见图7，编码后产生的NRZ电信号经过电放大器，使输出信号的幅度在2V^左右，其 中、为该SSB调制器的半波电压。这时如果将MZM的偏置点设在传输曲线最高点，那么经 过MZM后，输出占空比约为30%的RZ光信号。且RZ光信号的内容与编码前的NRZ电信 号一^:对应。假设编码前的比特信息为'0 1110 10 0，，其编码后的比特信息为'0 101100 0 '，调制后生成的比特信息为'0 1110 10 0，。
本实施例通过图6提供的调制器，预编码处理模块100的编码数据分别以较低的速率(例 如20Gb/s)加载到第一子调制器200b和第二子调制器200d上，其中一路编码数据经过一个 电可调延迟线模块200c，使两路数据有一个T/2的相对时延，T为一个比特所占的时间，例如20Gb/s数据的一个比特周期。经调制后，两个MZM分别产生占空比为30。/。的20Gb/sRZ 光信号，信号的相位分别为^和^ ，通过在时间上的合路后，生成占空比为60%的40Gb/sRZ 光信号。通过设置第三偏置电压的大小，可以使两路20Gb/s的RZ光信号相位之间有一个相 位差，从而使生成的40Gb/s的信号相邻比特之间始终保持一个恒定的相位差A^，如;r， ；r/2 等，从而产生所需要的CSRZ光信号或者APRZ光信号。
本实施例提供的光发射机通过对待发送的数据进行预编码，然后对编码后的数据进行调 制，既能够产生CSRZ光信号，也能够产生APRZ光信号；而现有技术中的CSRZ光信号发 射机只能产生CSRZ光信号，而不能产生APRZ光信号；
同时，产生的APRZ光信号相邻比特的相位差是突变形式的，所以产生的APRZ光信号 的质量高；而现有的APRZ光信号发射机产生的APRZ光信号相邻比特的相位以正弦方式变 化，变化过程缓慢，为正弦APRZ光信号，而不是严格意义上的APRZ光信号，从而降低了 信号抑制非线性变化的能力。
并且，本实施例提供的光发射机使用的光电器件少，结构紧凑，实现简单，在减小系统 体积、降低实现复杂度的同时，有效地降低了发射机的成本；而现有技术中的APRZ光信号 发射机的实现方案普遍比较复杂，使用的光电器件多，系统成本大；例如图2中所示的APRZ 发射机，使用了三个调制器，分别用来产生光脉冲信号、调制数据和调制相位，为了实现调 制的同歩，需要使用两个电可调延迟线，而且需要一个分频器(或者倍频器)来产生两个不 同频率的时钟信号。
实施例3
本实施例提供了一种光信号产生的方法，该方法对待发送的数据进行差分编码，生成两 路编码数据;然后分别对两路编码数据进行调制，将两路编码数据调制到光信号上，产生CSRZ 光信号或APRZ光信号；参见图8，该方法具体包括
步骤101:对待发送的数据进行差分编码，生成两路编码数据；
其中，生成两路编码数据可以通过两种方式实现
1) 通过串并转换将待发送的数据转换成两路数据，然后分别对两路数据进行差分编码， 生成两路编码数据；
2) 对待发送的数据进行差分编码，生成编码数据，然后通过串并转换将编码数据转换成 两路，得到两路编码数据；
进一步地，生成的两路编码数据根据需要可以作适当的放大处理。
11步骤102:在调制数据之前，使输入到调制器的一路编码数据经过一个电可调延迟线， 调节该延迟线，使输入到调制器的两路编码数据之间产生T/2的时延，其中T为一个比特所 占的时间。
步骤103:调制器将接收的光信号分成两路，分别输出给第一子调制器和第二子调制器; 其中，调制器由两个并行放置的子调制器组成，用于分别将编码数据调制在两路光信号上。
步骤104:第一子调制器在第一偏置电压的作用下将一路编码数据调制到一路光信号上， 产生第一路归零码信号。
步骤105:第二子调制器在第二偏置电压的作用下将时延后的编码数据调制到另一路光 信号上，产生第二路归零码信号。
歩骤106:调制器在第三偏置电压的作用下使第一路归零码信号和第二路归零码信号合
路后产生CSRZ光信号或APRZ光信号。
上述方法的步骤前后顺序没有严格的限制，只是为了描述方便而作的标记，例如，步骤 104和步骤105的前后顺序是可以交换的。
本实施例中的调制器以SSB调制器为例，参见图9，该SSB调制器与上述图6所提供的 SSB调制器类似，由两个MZM组成，分别为MZMA和MZMB，偏置电压分别为A和B， 整个SSB调制器的偏置电压设置为C，通过调节偏置电压C，可以改变MZMA和MZMB输 出的光信号之间的相位差。本实施例的数据源以20Gb/s的编码数据为例，通过电可调延迟线 使输入MZMA和MZMB的编码数据之间产生预设长度的时延，调制数据时，分别将偏置电 压A和B设置在MZMA和MZMB传输曲线的最高点，调制后每个MZM输出的光信号为一 个RZ光信号，占空比约为30%,数据速率为f。 MZMA和MZMB产生的两路RZ信号在SSB 调制器内部以时分复用的形式实现合路，合路后输出的数据率为2f，占空比接近60%。通过 设置偏置电压C，可以使输出信号的相邻比特保持一个恒定的相位差，如;r、 ；r/2等，从而 产生所需的CSRZ光信号或者APRZ光信号。
本实施例提供的方法通过对待发送的数据进行预编码，然后对编码后的数据进行调制， 既能够产生CSRZ光信号，也能够产生APRZ光信号；
同时，产生的APRZ光信号相邻比特的相位差是突变形式的，所以产生的APRZ光信号 的质量高；
并且，本实施例实现简单，在降低实现复杂度的同时，有效地降低了实现成本。
12以上实施例提供的技术方案中的全部或部分内容可以通过软件编程实现，其软件程序存 储在可读取的存储介质中，存储介质例如计算机中的硬盘、光盘或软盘。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之 内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种多码型光发射机，其特征在于，所述发射机包括预编码处理模块，用于对待发送的数据进行差分编码，生成编码数据，并输出两路所述编码数据；调制器，用于接收输入的光信号和所述预编码处理模块输出的两路编码数据，对所述两路编码数据进行调制，将所述两路编码数据调制到所述光信号上，产生并输出载波抑制归零码光信号或相位变化归零码光信号。
2. 如权利要求1所述的多码型光发射机，其特征在于，所述预编码处理模块包括-解复用器，用于通过串并转换将所述待发送的数据转换成两路数据，分别输出所述两路数据；第一预编码器，用于接收所述解复用器输出的一路数据，对所述一路数据进行差分编码， 生成一路编码数据，输出所述一路编码数据；第二预编码器，用于接收所述解复用器输出的另一路数据，对所述另一路数据进行差分 编码，生成另一路编码数据，输出所述另一路编码数据。
3. 如权利要求1所述的多码型光发射机，其特征在于，所述预编码处理模块包括 预编码器，用于对所述待发送的数据进行差分编码，生成编码数据，输出所述编码数据； 解复用器，用于接收所述预编码器输出的编码数据，通过串并转换将所述编码数据转换成两路，并分别输出两路编码数据。
4. 如权利要求l所述的多码型光发射机，其特征在于，所述预编码处理模块还包括 放大器，用于对生成的编码数据进行信号放大，并输出信号放大后的编码数据。
5. 如权利要求l所述的多码型光发射机，其特征在于，所述调制器包括-光信号输入端口，用于接收光信号，并将所述光信号分成两路；第一子调制器，用于接收所述光信号输入端口的一路光信号和所述预编码处理模块输出 的一路编码数据，在第一偏置电压的作用下将所述一路编码数据调制到所述一路光信号上， 产生第一路归零码信号，输出所述第一路归零码信号；电可调延迟线模块，用于接收所述预编码处理模块输出的另一路编码数据，对所述另一 路编码数据进行时延，使所述另一路编码数据与所述一路编码数据产生预设长度的时延，输 出时延后的编码数据；第二子调制器，用于接收所述光信号输入端口的另一路光信号和所述电可调延迟线模块 输出的时延后的编码数据，在第二偏置电压的作用下将所述时延后的编码数据调制到所述另 一路光信号上，产生第二路归零码信号，输出所述第二路归零码信号；合路模块，用于接收所述第一子调制器输出的第一路归零码信号和第二子调制器输出的 第二路归零码信号，在第三偏置电压的作用下使所述第一路归零码信号和所述第二路归零码 信号合路后生成载波抑制归零码光信号或相位变化归零码光信号。
6. —种光信号产生的方法，其特征在于，所述方法包括 对待发送的数据进行差分编码，生成两路编码数据；对所述两路编码数据进行调制，将所述两路编码数据调制到光信号上，产生载波抑制归 零码光信号或相位变化归零码光信号。
7. 如权利要求6所述的光信号产生的方法，其特征在于，所述对待发送的数据进行差分 编码，生成两路编码数据的歩骤包括通过串并转换将所述待发送的数据转换成两路数据； 分别对所述两路数据进行差分编码，生成两路编码数据。
8. 如权利要求6所述的光信号产生的方法，其特征在于，所述对待发送的数据进行差分 编码，生成两路编码数据的歩骤包括对待发送的数据进行差分编码，生成编码数据； 通过串并转换将所述编码数据转换成两路，得到两路编码数据。
9. 如权利要求6所述的光信号产生的方法，其特征在于，所述生成两路编码数据的步骤 之后还包括对所述编码数据进行信号放大，得到信号放大后的编码数据。
10. 如权利要求6所述的光信号产生的方法，其特征在于，所述对所述两路编码数据进行调制，将所述两路编码数据调制到光信号上的步骤包括-接收光信号，并将所述光信号分成两路；在第一偏置电压的作用下将一路编码数据调制到一路光信号上，产生第一路归零码信号； 对另 -路编码数据进行时延，使所述另一路编码数据与所述一路编码数据产生预设长度的时延，在第二偏置电压的作用下将时延后的编码数据调制到另一路光信号上，产生第二路归零码信号；在第三偏置电压的作用下使所述第一路归零码信号和所述第二路归零码信号合路后，产 生载波抑制归零码光信号或相位变化归零码光信号。
全文摘要
本发明公开了一种多码型光发射机和光信号产生的方法，属于光通信领域。所述发射机包括预编码处理模块和调制器。所述方法包括对待发送的数据进行差分编码，生成两路编码数据；对所述两路编码数据进行调制，将所述两路编码数据调制到光信号上，产生CSRZ光信号或APRZ光信号。本发明通过对待发送的数据进行预编码，然后对编码后的数据进行调制，既能够产生CSRZ光信号，也能够产生APRZ光信号；同时，所产生的APRZ光信号的质量高；并且实现简单，在降低实现复杂度的同时，有效地降低了实现成本。
文档编号H04B10/145GK101494501SQ20081000088
公开日2009年7月29日 申请日期2008年1月25日 优先权日2008年1月25日
发明者徐晓庚, 高俊明 申请人:华为技术有限公司;上海交通大学