本发明涉及通信领域，具体涉及在一种基于模分复用的传输系统及方法。
背景技术：
在现有技术中，一般使用单模光纤进行传输，光纤传输受限于发射功率和光纤的非线性。或者使用少模光纤进行传输，仅适用一种高阶模式，没有模式的复用，使得光信号在高发射功率的情况下对非线性得容忍性有一定的提升，但仍需进一步提升。
技术实现要素：
因此，本发明为了解决现有技术中信号传输距离小和只使用一种高阶模式使得非线性效应影响传输质量，提供一种基于模分复用的传输系统及方法，提高信号的传输质量和距离。
本发明实施例提供一种基于模分复用的传输发射装置，包括：信号源及发射机，其中，所述信号源，用于向所述发射机提供至少一路的电信号；所述发射机，用于将所述电信号调制到光载波上转换为光信号，并将所述光信号分为多路不同的模式的光信号并复用在一起，生成模分复用信号进行传输。
优选地，所述信号源向所述发射机提供的为多路电信号，所述传输发射装置还包括：第一耦合器，用于将所述多路电信号耦合为一路电信号输出。
优选地，所述发射机包括：光源，光电调制器，第二耦合器，放大器，模式复用器，其中，所述光源，用于为所述光电调制器提供激光；所述光电调制器，用于通过所述激光将所述信号源输出的电信号调制为至少一路光信号；所述第二耦合器，用于将所述至少一路光信号分为多路功率相同的光信号；所述放大器，用于调节所述多路功率相同的光信号为多路功率不同的光信号；所述模式复用器，用于将所述多路功率不同的光信号转换为多路不同模式的光信号并复用在一起，产生所述模分复用信号。
优选地，所述发射机还包括：滤波器，用于滤除所述至少一路光信号的带外噪声。
优选地，所述光电调制器将信号源输出的电信号调制为多路光信号，所述发射机还包括：波分复用器，用于将所述多路光信号复用为一路光信号，并将所述一路光信号发送至所述第二耦合器。
本发明实施例还提供一种基于模分复用的传输接收装置，所述接收装置接收发射装置发射的模分复用信号，将所述模分复用信号转化为多路相同的基模光信号，经过延时处理后，转化为电信号。
优选地，所述接收装置包括：模式解复用器、延时器及光电探测器，其中：所述模式解复用器，用于将所述模分复用信号解复用为多路相同的第一基模光信号；所述延时器，用于将所述多路相同的第一基模光信号分别进行延时，生成经过延时后的多路第一基模光信号；所述光电探测器，用于将所述经过延时后的多路第一基模光信号转换为电信号。
优选地，所述接收装置还包括：第三耦合器，用于将所述经过延时后的多路第一基模光信号合为一路第二基模光信号，并将所述一路第二基模光信号发送至所述光电探测器；所述光电探测器将所述一路第二基模光信号转换为电信号。
优选地，所述接收装置还包括：波分解复用器，用于将所述第三耦合器产生的一路第二基模光信号解复用为多路光信号，并将所述多路光信号发送至所述光电探测器；所述光电探测器将所述多路光信号转换为多路电信号。
本发明实施例相应地提供一种基于模分复用的传输系统，所述系统包括上述的发射装置及上述的接收装置。
本发明实施例还相应地提供一种基于模分复用的传输方法，包括如下步骤：获取信号源发送的至少一路电信号；将所述至少一路电信号调制在光载波上转换为至少一路光信号；将所述至少一路光信号分为多路不同的模式的光信号并复用在一起，生成模分复用信号进行传输。
优选地，所述将所述至少一路光信号分为多路不同的模式的光信号并复用在一起，生成模分复用信号，具体包括：将所述光信号分为多路功率相同的光信号；对所述多路功率相同的光信号可根据要转换的模式信号调节为多路不同功率的光信号；将所述多路功率不同的光信号转换为多路不同模式的光信号并复用在一起，生成所述模分复用信号。
优选地，将所述至少一路电信号调制在光载波上转换为多路光信号时，将所述至少一路光信号分为多路不同的模式的光信号并复用在一起，生成模分复用信号进行传输，具体包括：将所述多路光信号复用为一路光信号；将一路光信号分为多路功率相等的光信号；对所述多路功率相同的光信号可根据要转换的模式信号调节为多路不同功率的光信号；将所述多路不同功率的光信号转换为多路不同模式的基模光信号，并将多路不同模式的基模光信号复用在一起，生成所述模分复用信号。
优选地，在将所述至少一路的电信号调制在光载波上转换为光信号的步骤之后，与所述将所述至少一路光信号分为多路不同的模式的光信号并复用在一起，生成模分复用信号的步骤之前，还包括：对所述光信号进行滤除带外噪声处理。
本发明实施例还相应地提供一种基于模分复用的传输方法，包括如下步骤：接收发射装置发送的模分复用信号；将所述模分复用信号转化为多路相同的基模光信号，经过延时处理后，转化为电信号。
优选地，所述将所述模分复用信号转化为多路相同的基模光信号，经过延时处理后，转化为电信号，具体包括：将所述模分复用信号解复用为多路相同的第一基模光信号；将所述多路相同的第一基模光信号进行延时，生成经过延时后的多路第一基模光信号，进行传输；将所述经过延时后的多路第一基模光信号转换为电信号。
优选地，在将所述多路相同的第一基模光信号进行延时，生成经过延时后的多路第一基模光信号进行传输的步骤之后，还包括：将所述经过延时后的多路第一基模光信号耦合为一路第二基模光信号；将所述一路第二基模光信号转换为电信号。
优选地，所述将所述多路第一基模光信号合为一路第二基模光信号的步骤之后，还包括：将所述一路第二基模光信号解复用为多路光信号；将所述多路光信号转换为电信号。一种基于模分复用的传输系统，包括：信号源，发射机和光纤链路，其中，所述信号源，用于向所述发射机提供至少一路的电信号；所述发射机，用于将所述电信号调制到光载波上转换为光信号，并将所述光信号分为多路不同的模式的光信号并复用在一起，生成模分复用信号；所述光纤链路，用于传输所述模分复用信号。
优选地，上述基于模分复用的传输系统，还包括：接收机，用于将所述模分复用信号转化为多路相同的基模光信号，经过延时处理后，然后转化为电信号。
优选地，所述信号源向所述发射机提供的为多路电信号，所述光纤传输系统还包括：第一耦合器，用于将所述多路电信号耦合为一路电信号输出。
优选地，所述发射机包括：光源，光电调制器，第二耦合器，放大器，模式复用器，其中，所述光源，用于为所述光电调制器提供激光；所述光电调制器，用于通过所述激光将所述信号源输出的电信号调制为至少一路光信号；所述第二耦合器，用于将所述至少一路光信号分为多路功率相同的光信号；所述放大器，用于调节所述多路功率相同的光信号为多路功率不同的光信号；所述模式复用器，用于将所述多路功率不同的光信号转换为多路不同模式的光信号并复用在一起，产生所述模分复用信号。
优选地，所述发射机还包括：滤波器，用于滤除所述至少一路光信号的带外噪声。本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提出一种基于模分复用的传输系统及方法，将信号源提供的电信号调制为光信号，并将光信号分为多路不同模式的光信号，降低了每个模式的光功率从而降低每个模式激励的非线性效应，同时使得模式间的非线性较低，所以总非线性效应得到抑制，提高信号的传输质量和距离。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例1中提供的基于模分复用的传输发射装置的一个具体示例的框架组成图；
图2为本发明实施例1提供的基于模分复用的传输发射装置对应方法一个具体流程图；
图3为本发明实施例2中提供的基于模分复用的传输系统一个具体示例的框架组成图；
图4为本发明实施例2提供的基于模分复用的传输系统一个具体示例的原理组成图；
图5为本发明实施例2提供的基于模分复用的传输系统对应方法一个具体流程图；
图6为本发明实施例3提供的基于模分复用的传输系统一个具体示例的原理组成图；
图7为本发明实施例3中提供的基于模分复用的传输系统对应方法一个具体流程图；
图8为本发明实施例4提供的基于模分复用的传输系统一个具体示例的原理组成图；
图9为本发明实施例4中提供的基于模分复用的传输系统对应方法一个具体流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明实施例提供一种基于模分复用的传输发射装置，可应用于雷达接收信号的光传输、接入网、数据中心间、数据中心内短距离通信，如图1所示，包括：信号源1，发射机2，其中，信号源1，用于向发射机2提供至少一路的电信号；发射机2，用于将电信号调制到光载波上转换为光信号，并将光信号分为多路不同的模式的光信号并复用在一起，生成模分复用信号。本发明实施例中是通过光纤链路3传输模分复用信号，具体地，可使用少模光纤作为该光纤链路3。
上述基于模分复用的传输发射装置，将信号源提供的电信号分为多路不同的模式的光信号并复用在一起，生成模分复用信号，提升光纤系统的非线性容忍性，提高了传输质量。
与本发明实施例提供的基于模分复用的传输发射装置对应的基于模分复用的传输方法，如图2所示，包括如下步骤：
步骤S11：获取信号源提供一路电信号。
本发明实施例中，信号源提供的电信号为微波电信号。
步骤S12：将电信号调制在光载波上转换为光信号。
本发明实施例中，通过马赫增德尔调制器调制将微波电信号到光载波上。
步骤S13：将光信号分为多路不同的模式的光信号并复用在一起，生成模分复用信号进行传输。
本发明实施例中，将生成的模分复用信号传入少模光纤进行信号传输。
实施例2
本发明实施例提供一种基于模分复用的光纤传输系统，包括：发射装置和接收装置，其中发射装置，如图3所示，包括：信号源1和发射机2，其中，信号源1，用于向发射机2提供至少一路的电信号；发射机2，用于将电信号调制到光载波上转换为光信号，并将光信号分为多路不同的模式的光信号并复用在一起，生成模分复用信号。本发明实施例中通过光纤链路3传输模分复用信号。接收装置为一接收机4，用于将模分复用信号转化为多路相同的基模光信号，经过延时处理后，然后转化为电信号，该电信号可被无线通信基站、个人用户端或数据中心接收。
在一较佳实施例中，当信号源1向发射机2提供的为多路电信号时，如图4所示，传输系统还包括：第一耦合器5，用于将多路电信号耦合为一路电信号输出。在本发明实施例中，信号源1包括第一信号源和第二信号源分别提供18G和18.1G两路微波电信号，但本发明并不以此为限，该信号源1也可包含2个以上的信号源。
在一较佳实施例中，如图4所示，该发射机2包括：光源21，光电调制器22，滤波器26，第二耦合器23，放大器24，模式复用器25，其中，光源21，用于为光电调制器22提供激光；光电调制器22，用于通过激光将信号源1输出的电信号调制为至少一路光信号；滤波器26，用于滤除至少一路光信号的带外噪声。第二耦合器23，用于将至少一路光信号分为多路功率相同的光信号；放大器24，用于调节多路功率相同的光信号为多路功率不同的光信号；模式复用器25，用于将多路功率不同的光信号转换为多路不同模式的光信号并复用在一起，产生模分复用信号。
本发明实施例中，光电调制器22通过激光将信号源1输出的电信号调制为一路光信号；第二耦合器23将一路光信号分为两路功率相同的光信号，两路光信号上承载的信息一样；放大器24调节两路功率相同的光信号为两路功率不同的光信号；模式复用器25将两路功率不同的光信号转换为两路不同模式的光信号，分别为LP11模式和LP01模式，然后将两路不同模式的光信号并复用在一起，产生模分复用信号。
在一较佳实施例中，如图4所示，该接收机4包括：模式解复用器41、延时器42及光电探测器43，其中：模式解复用器41，用于将模分复用信号解复用为多路相同的第一基模光信号；延时器42，用于将多路相同的第一基光模信号分别进行延时，生成经过延时后的多路第一基模光信号；光电探测器43，用于将经过延时后的多路第一基模光信号转换为电信号。
本发明实施例中，模式解复用器41，将模分复用信号解复用为两路相同的第一基模光信号，本发明实施例中第一基模光信号为LP01信号；延时器42，将两路相同的第一基模光信号分别进行延时，生成经过延时后的两路第一基模光信号，本发明实施例中，将其中一路第一基模光信号通过延时器使相位翻转180度；光电探测器43，用于将经过延时后的两路第一基模光信号转换为电信号。本发明实施例中的光电探测器43可为平衡光电探测器。
上述基于模分复用的传输系统，将信号源提供的电信号分为多路不同的模式的光信号并复用在一起，生成模分复用信号，然后将模分复用信号转化为多路相同的基模光信号提升光纤系统的非线性容忍性，提高了传输质量。提升光纤传输的非线性容忍性，提高信号的传输质量和距离。
与本发明实施例提供的基于模分复用的传输系统对应的基于模分复用的传输方法，如图5所示，包括如下步骤：
步骤S21：获取第一信号源和第二信号源提供的两路微波电信号，并将两路微波电信号耦合在一起，生成耦合后的电信号。
本发明实施例中，第一信号源和第二信号源分别提供18G和18.1G两路微波电信号。
步骤S22：将耦合后的电信号调制在光载波上转换为光信号。
步骤S23：将光信号进行滤除带外噪声处理。
步骤S24：将滤除带外噪声后的光信号分为两路功率相同的光信号。
步骤S25：对两路功率相同的光信号可根据要转换的模式信号调节为两路不同功率的光信号。
步骤S26：将其中一路基模光信号转换为一种模式的光信号，另一路转换为另一种模式的光信号，并将两路不同模式的光信号复用在一起，产生模分复用信号传入少模光纤。
本发明实施例中，将其中一路基模光信号转换为LP11模式信号，另一路保持为LP01基模光信号。
步骤S27：将模分复用信号分为两路相同的基模光信号。
本发明实施例中，将模分复用信号分为两路相同的基模LP01信号。
步骤S28：将其中一路基模光信号进行延时处理。
本发明实施例中，将其中一路基模光信号的相位翻转180度。
步骤S29：将两路基模光信号转换为电信号。
实施例3
本发明实施例提供一种基于模分复用的传输系统，包括：信号源1、第一耦合器5、发射机2、光纤链路3和接收机4，其中，信号源1，用于向发射机2提供两路电信号；第一耦合器5，将信号源提供的两路电信号合为一路电信号；发射机2，用于将电信号调制到光载波上转换为光信号，并将光信号分为多路不同的模式的光信号并复用在一起，生成模分复用信号；光纤链路3，用于传输模分复用信号；接收机4，用于将模分复用信号转化为多路相同的基模光信号，经过延时处理后，然后转化为电信号，该电信号可被无线通信基站、个人用户端或数据中心接收。
本发明实施例中，如图6所示，该发射机2包括：光源21，光电调制器22，滤波器26，第二耦合器23，放大器24，模式复用器25，其中：光源21，用于为光电调制器22提供激光；光电调制器22，用于通过激光将信号源1输出的电信号调制为一路光信号；滤波器26，用于滤除一路光信号的带外噪声；第二耦合器23，用于将一路光信号分为N(N＝2n，其中n为不小于2的自然数)路功率相同的光信号，N路光信号上承载的信息一样；放大器24，用于调节N路功率相同的光信号为N路功率不同的光信号；模式复用器25，用于将N路功率不同的光信号转换为N路不同模式的光信号并复用在一起，产生模分复用信号。本发明实施例中，模式复用器25，将N路功率不同的光信号转换为N路不同模式的光信号，然后将N路不同模式的光信号并复用在一起，产生模分复用信号。
在本发明实施例中，如图6所示，接收机4包括：模式解复用器41、延时器42、第三耦合器44及光电探测器43，其中：模式解复用器41，将模分复用信号解复用为N路相同的第一基模光信号，本发明实施例中第一基模光信号为LP01信号；延时器42，将N路相同的第一基模光信号分别进行延时，以实现N路信号之间的时延对准，生成经过延时后的N路第一基模光信号；第三耦合器44，用于将经过延时后的N路第一基模光信号合为一路第二基模光信号，并将一路第二基模光信号发送至光电探测器43；光电探测器43将一路第二基模光信号转换为电信号，本发明实施例中，光电探测器43为单端光电探测器。
本发明提供的基于模分复用的传输系统将信号源提供的多路电信号通过模式复用器调制为不同模式的光信号，然后与模式解复用器将电信号解复用为多路基模光信号，通过延时处理后最终通过单端探测器合为一路电信号输出，提升了光纤传输的非线性容忍性，提高信号的传输质量和距离。
与本发明实施例提供的基于模分复用的传输系统对应的基于模分复用的传输方法，如图7所示，包括如下步骤：
步骤S31：获取第一信号源和第二信号源提供的两路微波电信号，并将两路微波电信号耦合在一起，生成耦合后的电信号。
本发明实施例中，第一信号源和第二信号源分别提供18G和18.1G两路微波电信号。
步骤S32：将耦合后的电信号调制在光载波上转换为光信号。
步骤S33：将光信号进行滤除带外噪声处理。
步骤S34：将滤除带外噪声后的光信号分为N路功率相同的光信号。
步骤S35：对N路功率相同的光信号可根据要转换的模式信号调节为N路不同功率的光信号。
步骤S36：将N路不同功率的光信号转换为N路不同模式的光信号，并将N路不同模式的光信号复用在一起，产生模分复用信号传入少模光纤。
步骤S37：将模分复用信号分为N路相同的第一基模光信号。
本发明实施例中，将模分复用信号分为N路相同的基模LP01信号。
步骤S38：对N路基模光信号分别进行延时，以实现N路光信号之间的时延对准。
步骤S39：将经过延时处理的N路光信号耦合为一路第二基模光信号。
步骤S40：将第二基模光信号转换为电信号。
实施例4
本发明实施例提供一种基于模分复用的传输系统，包括：信号源1，发射机2、光纤链路3和接收机4，其中，信号源1，用于向发射机2提供一路的电信号；发射机2，用于将电信号调制到光载波上转换为光信号，并将光信号分为多路不同的模式的光信号并复用在一起，生成模分复用信号；光纤链路3，用于传输模分复用信号；接收机4，用于将模分复用信号转化为多路相同的基模光信号，经过延时处理后，然后转化为电信号，该电信号可被无线通信基站、个人用户端或数据中心接收。
本发明实施例中，如图8所示，信号源1提供M路电信号，发射机2包括：光源21，光电调制器22，滤波器26，波分复用器27、第二耦合器23，放大器24，模式复用器25，其中：光源21、光调制器22、滤波器26的个数与信号源提供的电信号路数对应，分别都为M个。光源21，用于为光电调制器22提供激光；光电调制器22，用于通过激光将信号源1输出的M路电信号调制为M(M为不小于2的自然数)路光信号，M路为不同波长的光信号；滤波器26，用于滤除M路光信号的带外噪声；波分复用器27，用于将M路光信号复用为一路光信号，并将一路光信号发送至第二耦合器23；第二耦合器23，用于将一路光信号分为N(N＝2n，其中n为不小于2的自然数)路功率相同的光信号，N路光信号上承载的信息一样；放大器24，用于调节N路功率相同的光信号为路功率不同的光信号；模式复用器25，用于将N路功率不同的光信号转换为N路不同模式的光信号并复用在一起，产生模分复用信号。
本发明实施例中，如图8所示，接收机4包括：模式解复用器41、延时器42、第三耦合器44、波分解复用器45及光电探测器43，其中：模式解复用器41，将模分复用信号解复用为N路相同的第一基模光信号；延时器42，将N路相同的第一基模光信号分别进行延时，以实现N路信号之间的时延对准，生成经过延时后的N路第一基模光信号；第三耦合器44，用于将经过延时后的N路第一基模光信号合为一路第二基模光信号，并将一路第二基模光信号发送至波分解复用器45，波分解复用器45，用于将第三耦合器44产生的一路第二基模光信号解复用为M路光信号，并将M路光信号发送至光电探测器43；光电探测器43将M路光信号转换为M路电信号，本发明实施例中，光电探测器43为单端光电探测器。
本发明实施例通过发射机中波分复用器可以将光电调制器调制的多路光信号复用在一起，通过第二耦合器再分为不同数目的多路光信号，然后转化为不相同的模式的光信号并复用在一起，经过解复用以后分为相同模式的光信号，经过延时处理后通过第三耦合器和波分解复用器分为多路电信号进行输出，提升了光纤传输的非线性容忍性，提高信号的传输质量和距离。
与本发明实施例提供的基于模分复用的传输系统对应的基于模分复用的传输方法，如图9所示，包括如下步骤：
步骤S41：获取信号源提供的M路电信号。
步骤S42：将电信号调制在光载波上转换为M路不同波长的光信号。
步骤S43：将M路光信号进行滤除带外噪声处理。
步骤S44：将滤除带外噪声后的M路光信号复用为一路光信号。
步骤S45：将一路光信号分为N路功率相同的光信号。
步骤S46：对N路功率相同的光信号可根据要转换的模式信号调节为N路不同功率的光信号。
步骤S47：将N路不同功率的光信号转换为N路不同模式的光信号，并将N路不同模式的光信号复用在一起，产生模分复用信号传入少模光纤。
步骤S48：将模分复用信号分为N路相同的第一基模光信号。
步骤S49：N路相同的第一基模光信号分别进行延时，以实现N路第一基模光信号之间的时延对准。
步骤S50：将经过延时处理的N路第一基模光信号耦合为一路第二基模光信号。
步骤S51：将一路第二基模光信号解复用为M路光信号，并将M路光信号转换为电信号。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。