时分复用系统及其接收装置、实现方法
【专利摘要】本发明公开了一种时分复用系统及其接收装置、实现方法，其中：接收装置包括第一光耦合器、可调延时器和第二光耦合器，其中第一光耦合器，将接收光信号分波为第一光信号和第二路光信号，所述第一、第二路光信号在发送端分时发送光信号和载波信号；可调延时器将第一路光信号延时生成延时信号；第二光耦合器将延时信号与第二路光信号合波并输送至光电探测器，所述光电探测器通过读取指定时隙得到所述光信号的幅度和相位调制信息。本发明，通过延时检测的技术手段，将载波信号进行延时复用，从而提升整个系统的频谱效率，在光信号时隙远大于载波时隙的情况下，其传输速率约为后者的两倍。
【专利说明】时分复用系统及其接收装置、实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光传输与接入领域，具体涉及时分复用系统及其接收装置、实现方法。【背景技术】
[0002]基于射频载波信号的单边带直接检测(简称:单边带直检)方法能够同时检测光信号的幅度与相位信息，是一种重要的光信号发送与接收方法。该方法的优点是能够支持各种高谱效率的信号调制格式，如:m-QAM，m-PSK，0FDM等。相较于相干光检测而言，其接收端设置简单且无需复杂的数字信号处理，在成本较为敏感的应用领域具有很强的竞争力。
[0003]随着网络的不断发展，频谱效率受到越来越多的关注。由于受到残留基带信号的影响，单边带直检方案必须采用外差结构进行接收。因此，在光信号与载波之间存在一段保护频带，该频带的宽度叫做保护间隔。如图1所示，保护间隔的存在极大地限制了单边带直检系统的传输效率。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是保护间隔的存在极大地限制了单边带直检系统的传输效率的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种时分复用系统的接收装置，包括:[0006]第一光耦合器，将接收信号分波为第一路光信号和第二路光信号，所述第一、第二路光信号在发送端均分时发送光信号和载波信号；
[0007]可调延时器，将所述第一路光信号延时为延时信号；
[0008]第二光耦合器，将所述延时信号与所述第二路光信号合波输送至光电探测器，所述光电探测器通过读取指定时隙得到所述光信号的幅度和相位调制信号。
[0009]在上述接收装置中，还包括:
[0010]第一滤波器，所述第一路光信号经所述第一滤波器滤波后进入所述可调延时器进行延时；
[0011]第二滤波器，所述第二路光信号经所述第二滤波器滤波后进入所述第二光耦合器与所述延时信号合波。
[0012]在上述接收装置中，所述光信号的时隙为所述载波信号时隙的N倍，N为正整数，且N≤2。
[0013]在上述接收装置中，N≤64。
[0014]在上述接收装置中，所述可调延时器利用不同时隙分别对所述第一路光信号和第二路光信号进行延时，所述第二光耦合器将所述第一延时信号与所述第二路光信号合波输送至光电探测器进行探测；将所述第二延时信号与所述第一路光信号合波输送至光电探测器进行探测；所述光电探测器读取指定时隙得到所述第一、二路光信号中相应光信号的幅度与相位调制信号。[0015]在上述接收装置中，所述可调延时器利用不同时隙分别对所述第一路光信号和第二路光信号进行延时。
[0016]在上述接收装置中，所述光电探测器通过同步算法模块得到所述指定间隙后，去除所述第一、二路光信号中的保护间隔并进行信道均衡，然后分别进行基于训练符号的载波相位恢复和基于导频的载波相位跟踪。
[0017]本发明还提供了一种时分复用系统，包括发送端和接收端，
[0018]所述发送端通过第一、第二路光信号生成装置生成第一、第二路光信号；
[0019]所述接收端利用上述的接收装置接收得到所述光信号的幅度与相位调制信号。
[0020]本发明还提供了一种时分复用系统的实现方法，包括以下步骤:
[0021]将接收信号分波为第一路光信号和第二路光信号，所述第一、第二路光信号在发送端均分时发送光信号和载波信号；
[0022]将所述第一路光信号延时为延时信号；
[0023]将所述延时信号与所述第二路光信号合波输送至光电探测器，所述光电探测器通过读取指定时隙得到所述光信号的幅度和相位调制信号。
[0024]在上述方法中，所述 光信号的时隙为所述载波信号时隙的N倍，N为正整数，且N≥2。
[0025]在上述方法中，利用不同时隙分别对所述第一路光信号和第二路光信号进行延时。
[0026]在上述方法中，所述光信号的时隙为所述载波信号时隙的N倍，N为正整数，且N≥2。
[0027]在上述方法中，还包括以下步骤:
[0028]利用不同时隙分别对所述第一路光信号和第二路光信号进行延时，将所述第一路光信号延时为第一延时信号，将所述第二路光信号延时为第二延时信号；
[0029]将所述第一延时信号与所述第二路光信号合波输送至光电探测器进行探测；将所述第二延时信号与所述第一路光信号合波输送至光电探测器进行探测；所述光电探测器读取指定时隙得到所述第一、二路光信号中相应光信号的幅度与相位调制信号。
[0030]本发明，在接收端通过延时检测的技术手段，将射频载波信号进行延时复用，从而提升整个系统的频谱效率，在光信号时隙远大于载波信号时隙的情况下，其传输速率约为单边带直检系统的两倍，且实现方案简单，能够同时检测幅度与相位调制信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是传统单边带直检装置的频谱利用率示意图；
[0032]图2是本发明中提供的接收装置频谱利用率示意图；
[0033]图3是本发明中提供的时分复用系统信号传递原理图；
[0034]图4是本发明中提供的接收装置结构图；
[0035]图5是本发明中提供的接收装置接收端数字信号处理流程图；
[0036]图6是本发明中接收装置的改进结构图。
【具体实施方式】[0037]本发明提供了一种时分复用系统及其接收装置、实现方法，该方法首先通过一个光耦合器将接收光信号分波，然后选择任意一路光信号进行延时，最后将延时信号与另一路光信号进行耦合，耦合后的光信号直接送往光电探测器进行信号探测。本发明提供的方法可以节省约一半的频谱资源，提高了数据的传输效率。下面结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明做出详细的说明。
[0038]为了便于直观地理解，对“频谱资源”进行如下定义:将频谱资源看成是由时间和频率所构成的二维平面(不含偏振)，则信号所占用的频谱资源是平面内的一部分“面积”。
[0039]如图1所示，传统单边带直检装置所占用的频谱资源由光信号本身和保护间隔两部分组成，在任意时刻都同时存在载波信号和光信号，它们之间进行拍频以得到电射频信号。
[0040]本发明提供的方案与上述单边带直检装置的不同之处在于:在同一时刻仅有一种分量存在(光信号或载波信号)。如图2所示，载波信号的持续时间等于一个时隙，光信号的持续时间远远大于载波信号的持续时间(一个时隙)，这样可以将载波信号进行不同程度的延时，从而与相应时隙的光信号进行拍频。通过这种延时外差探测方式，可以节省约一半的频谱资源(在同一时刻仅有一种分量存在)。采用该方案的代价是在接收端仅有指定时隙的数据是有意义的，而在其他时隙是光信号与载波信号之间的互相拍频。这种物理上的时分接收方式，每个接收机仅能接收部分时隙的数据，适合于点对多点的应用场合。
[0041]假设米用OFDM调制格式,则一个时隙等于一个OFDM符号的持续时间(符号周期)；假设采用单载波QPSK调制格式，那么一个时隙等于一个QPSK符号的持续时间(符号周期)，载波信号的持续时间永远等于一个时隙。
[0042]如图2所示，本发明提供的时分复用系统实现方法，在发送端通过第一、第二路光信号生成装置分别生成第一、第二路光信号，其中:第一、第二路光信号在同一时刻分别进行光信号和载波信号之间的切换，即:第一、第二两路信号在同一个时刻由光信号切换为载波信号，又在同一个时刻由载波信号切换回光信号。载波信号的持续时间为一个时隙，第一、第二路光信号的持续时间为载波信号持续时间的N倍，N为正整数，且N > 2。
[0043]第一路光信号的载波信号用来和第二路信号进行拍频，第二路光信号的载波信号用来和第一路光信号进行拍频。
[0044]在接收端，第一光耦合器将接收信号分波为第一路光信号和第二路光信号，然后分别对第一、第二两路光信号进行滤波，第一、第二路光信号在发送端分时发送光信号和载波信号。通过可调延时器选择其中一路光信号(第一路光信号)进行符号周期(一个符号长度)整数倍的延时形成延时信号，然后将另一路光信号(第二路光信号)与延时信号合波后输送至光电探测器进行拍频，光电探测器通过读取指定时隙得到光信号的幅度和相位调制信号。这样，本发明提供的方案所占用的频谱宽度等同于单边带直检系统，在光信号时隙远大于载波信号时隙的情况下，其传输速率约为单边带直检系统的两倍。
[0045]再请参见图4，本发明提供的接收装置包括:第一光耦合器101、可调延时器102、第二光耦合器103和光电探测器104。
[0046]接收光信号首先经过第一光耦合器101(3dB)分波得到第一、第二两路光信号。第一路光信号经过可调延时器102延时后形成延时信号经第二光耦合器103 (3dB)与第二路光信号耦合，耦合后的光信号由光电探测器104进行检测。[0047]本发明提供的方案，还可以分别对第一、第二路光信号进行延时处理，然后将其中一路延时信号与另一路光信号合波送入光电探测器进行探测，例如:可调延时器将第一路光信号延时为第一延时信号，将第二路光信号延时为第二延时信号；第二光耦合器将第一延时信号与第二路光信号合波输送至光电探测器进行探测；将第二延时信号与第一路光信号合波输送至光电探测器进行探测；光电探测器读取指定时隙得到第一、二路光信号中相应光信号的幅度与相位调制信号。
[0048]对第一、第二路光信号的延时处理可以通过两个可调延时器进行，也可以通过一个可调延时器进行，当使用一个可调延时器时，可调延时器利用不同时隙分别对第一路光信号和第二路光信号进行延时。例如:第一路光信号和第二路光信号通过一个光开关连接到可调延时器上，通过探测两路光信号所处的不同时隙，光开关进行相应的切换，从而在相应的时隙内分别对第一、第二路光信号进行延时处理。
[0049]双频带外差式接收的传输效率更高。
[0050]接收端数字信号处理流程如图5所示，首先通过数字下变频201将射频信号转化为基带信号。如果系统不含色散补偿模块，则通过数字色散补偿202技术来进行色散补偿。然后，通过同步算法器203找到指定时隙，并读取指定时隙的数据。由于存在延时误差，发送信号时需要在每一组符号(对应一个时隙)的两侧加入保护间隔。因此，在同步算法之后，需要进行去保护间隔204操作，然后才能进行信道均衡205。最后，分别进行基于训练符号的载波相位恢复206和基于导频的载波相位跟踪207。
[0051]图6示出了接收装置改进设计，增加了第一、第二滤波器，接收光信号首先经过第一光耦合器301 (3dB)分成两路光信号，第一路光信号经过第一滤波器302和可调延时器303延时得到延时信号，第二路光信号经过第二滤波器304后通过第二光耦合器305 (3dB)与延时信号耦合，耦合后的光信号由光电探测器306进行检测。
[0052]本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.时分复用系统的接收装置，其特征在于，包括: 第一光耦合器，将接收信号分波为第一路光信号和第二路光信号，所述第一、第二路光信号在发送端均分时发送光信号和载波信号； 可调延时器，将所述第一路光信号延时为延时信号； 第二光耦合器，将所述延时信号与所述第二路光信号合波输送至光电探测器，所述光电探测器通过读取指定时隙得到所述光信号的幅度和相位调制信号。
2.如权利要求1所述的接收装置，其特征在于，还包括: 第一滤波器，所述第一路光信号经所述第一滤波器滤波后进入所述可调延时器进行延时； 第二滤波器，所述第二路光信号经所述第二滤波器滤波后进入所述第二光耦合器与所述延时信号合波。
3.如权利要求1所述的接收装置，其特征在于，所述光信号的时隙为所述载波信号时隙的N倍，N为正整数，且N≥2。
4.如权利要求3所述的接收装置，其特征在于，N≤ 64。
5.如权利要求1所述的接收装置，其特征在于，所述可调延时器利用不同时隙分别对所述第一路光信号和第二路光信号进行延时，所述第二光耦合器将所述第一延时信号与所述第二路光信号合波输送至光电探测器进行探测；将所述第二延时信号与所述第一路光信号合波输送至光电探测器进行探测；所述光电探测器读取指定时隙得到所述第一、二路光信号中相应光信号的幅度与相位调制信号。
6.如权利要求1所述的接收装置，其特征在于，所述光电探测器通过同步算法模块得到所述指定间隙后，去除所述第一、二路光信号中的保护间隔并进行信道均衡，然后分别进行基于训练符号的载波相位恢复和基于导频的载波相位跟踪。
7.时分复用系统，包括发送端和接收端，其特征在于: 所述发送端通过第一、第二路光信号生成装置生成第一、第二路光信号； 所述接收端利用如权利要求1至6项任一项所述的接收装置接收得到所述光信号的幅度与相位调制信号。
8.时分复用系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤: 将接收信号分波为第一路光信号和第二路光信号，所述第一、第二路光信号在发送端均分时发送光信号和载波信号； 将所述第一路光信号延时为延时信号； 将所述延时信号与所述第二路光信号合波输送至光电探测器，所述光电探测器通过读取指定时隙得到所述光信号的幅度和相位调制信号。
9.如权利要求8所述的接收方法，其特征在于，所述光信号的时隙为所述载波信号时隙的N倍，N为正整数，且N≥2。
10.如权利要求8所述的接收方法，其特征在于，还包括以下步骤: 利用不同时隙分别对所述第一路光信号和第二路光信号进行延时，将所述第一路光信号延时为第一延时信号，将所述第二路光信号延时为第二延时信号； 将所述第一延时信号与所述第二路光信号合波输送至光电探测器进行探测；将所述第二延时信号与所述第一路光信号合波输送至光电探测器进行探测；所述光电探测器读取指定时隙得到所述第一、 二路光信号中相应光信号的幅度与相位调制信号。
【文档编号】H04J14/08GK103746763SQ201410017714
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】胡荣, 杨奇, 肖潇, 杨铸 申请人:武汉邮电科学研究院