專利名稱：基于正交參考符號的相干光接收方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，特別是涉及一種基于正交參考符號的相干光接收方法和裝置。
背景技術(shù)：
隨著社會信息化進程的不斷推進，現(xiàn)有的光傳輸系統(tǒng)無法滿足日益增長的互連速率需求，迫切要求進一步提升系統(tǒng)傳輸容量?；诠獠ㄩL頻率分割復用的光傳輸系統(tǒng)，光 纖損耗窗口所導致的可用帶寬限制和光傳輸通道光器件級聯(lián)所引起的窄帶濾波效應，要求光傳輸?shù)念l譜效率最大化。若采用二進制調(diào)制格式，傳輸速率的提升勢必導致基帶帶寬增大，傳輸通道上的色度色散、偏振模色散、光纖非線性效應、光器件級聯(lián)窄帶濾波效應、光電器件因制作工藝不完美而存在的缺陷以及相鄰通道間串擾等，均會導致對光信號的影響加劇，頻譜效率和光纖容量無法得到提升。這要求光傳輸系統(tǒng)充分利用光信號的可調(diào)制維度(功率強度、頻率、相位、偏振態(tài))來承載數(shù)據(jù)。充分利用光信號的可調(diào)制維度，在一個調(diào)制符號上承載多個比特信息，可有效提高頻譜效率，降低符號發(fā)送的波特率，減小基帶帶寬及與之相關(guān)的色度色散和偏振模色散，減小對傳輸通道和光電器件帶寬的要求。然而，由于光接收機目前所采用的光電二極管僅對光功率強度敏感，其它維度上的調(diào)制信息無法由光電二極管直接轉(zhuǎn)換為電信號。為了將包含相位調(diào)制信息的多維調(diào)制信息轉(zhuǎn)換為功率強度信息，目前的實現(xiàn)方法一般為采用光學濾波器件將所接收的多維度調(diào)制光信號的頻率、偏振態(tài)等調(diào)制維度信息在多個導波空間上逐一分離，分離所得的各路光信號通過延時自相干，實現(xiàn)光相位調(diào)制信息到光功率強度的轉(zhuǎn)換，或分別與具有相同頻率和偏振態(tài)的本振光信號通過90°混頻器混頻，實現(xiàn)光相位調(diào)制信息到光功率強度的轉(zhuǎn)換。由于該方法在光域?qū)λ邮盏墓庑盘栐诙鄠€調(diào)制維度進行了多次分離處理，不可避免地會引入額外的信號損傷，導致所接收光信號質(zhì)量進一步惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種基于正交參考符號的相干光接收方法和裝置，避免了在光域?qū)λ邮盏墓庑盘栒{(diào)制維度上的多次分離處理，減小了對輸入光信號的額外損傷，提高了所接收光信號的質(zhì)量，簡化了傳輸鏈路設(shè)計，降低了系統(tǒng)成本。本發(fā)明提供的基于正交參考符號的相干光接收方法，包括以下步驟SI、產(chǎn)生一組強度相同、相互正交的正交參考符號；S2、將輸入光信號等分后，分別與所產(chǎn)生的正交參考符號混頻，利用光學相干特性，將輸入光信號的調(diào)制特征映射到正交參考符號所構(gòu)建的正交參考空間；S3、混頻后產(chǎn)生的各路光信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，轉(zhuǎn)換為時間離散、幅度量化的數(shù)字信號；S4、對轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號進行分析和處理，恢復和提取接收光信號中所承載的數(shù)據(jù)。在上述技術(shù)方案中，步驟SI中產(chǎn)生的一組正交參考符號中任意兩個不同的參考符號在導波空間、波長頻率、偏振態(tài)、相位中至少一個維度上不滿足相干條件或單位周期內(nèi)的卷積為零。
在上述技術(shù)方案中，所述導波空間的正交性包括同一光纖或光纖束中的不同纖芯、同一自由空間或波導中不產(chǎn)生相干的光傳播路徑；波長頻率的正交性包括光正交頻分復用系統(tǒng)的各子載波和波分復用系統(tǒng)的各波長通道；偏振態(tài)的正交性包括兩相互正交的偏振態(tài)；相位正交性包括相對同一參考頻率相差90°相位的兩個相位分量。在上述技術(shù)方案中，步驟SI中產(chǎn)生的一組正交參考符號的調(diào)制維度涵蓋輸入光信號的調(diào)制維度?；谏鲜鱿喔晒饨邮辗椒?，本發(fā)明還提供一種基于正交參考符號的相干光接收裝置，包括順次相連的正交參考符號生成單元、光耦合混頻單元、光電模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和數(shù)字信號處理單元，所述正交參考符號生成單元用于產(chǎn)生一組N路強度相同、相互正交、維度涵蓋輸入光信號調(diào)制維度的正交參考符號，該組正交參考符號中任意兩個不同的參考符號在頻率、偏振態(tài)、相位等至少一個維度上不滿足相干條件，或單位周期內(nèi)的卷積為零；所述光耦合混頻單元用于將輸入光信號等分后，分別與正交參考符號混頻，產(chǎn)生N組混頻光信號，通過光學相干將輸入光信號的調(diào)制信息轉(zhuǎn)換為混頻光信號的強度信息，將輸入光信號映射到正交參考符號所構(gòu)成的正交坐標系中；所述光電模數(shù)轉(zhuǎn)換單元用于對各支路混頻光信號進行光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換，先將混頻光信號按照光功率強度比例轉(zhuǎn)換為模擬電信號，再將模擬電信號離散量化為數(shù)字信號；所述數(shù)字信號處理單元用于對轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號進行分析和處理，補償傳輸損傷并恢復載波符號，提取所承載的數(shù)據(jù)信息。在上述技術(shù)方案中，所述正交參考符號生成單元包括參考光源、光分波器、多路并行的調(diào)制器以及N個第一光輸出端口，N為自然數(shù)，參考光源發(fā)出的光信號經(jīng)光分波器等分為N路，各支路上光信號由一個或多個不同維度的調(diào)制器調(diào)制為強度相同、相互正交的參考光信號，分別經(jīng)由N個第一光輸出端口輸出。在上述技術(shù)方案中，所述正交參考符號生成單元中的參考光源采用單一光源集中或多個光源分布式提供實現(xiàn)。在上述技術(shù)方案中，所述光耦合混頻單元包括至少一個第一光輸入端口、至少N個第二光輸入端口、至少一個光分波器、N個混頻器以及至少N個第二光輸出端口，光耦合混頻單元的N個第二光輸入端口分別與正交參考信號生成單元的N個第一光輸出端口相連，引入正交參考信號生成單元所產(chǎn)生的N路正交參考符號；第一光輸入端口引入接收端光輸入信號，經(jīng)光分波器等分為N路后，經(jīng)N個混頻器分別與N個第二光輸入端口引入的正交參考符號混頻，產(chǎn)生N組混頻光信號，混頻后的光信號由N個第二光輸出端口輸出。在上述技術(shù)方案中，所述光電模數(shù)轉(zhuǎn)換單元包括至少N個第三光輸入端口、N個由光電轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器串聯(lián)而成的并行支路、以及至少N個電輸出端口，光電模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的N個第三光輸入端口分別與光耦合混頻單元的N個第二光輸出端口相連，引入混頻后的光信號，N個并行支路依次完成光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換，光電轉(zhuǎn)換器將混頻光信號按照光功率強度比例轉(zhuǎn)換為模擬電信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬電信號離散量化為數(shù)字信號，N路數(shù)字信號經(jīng)由N個電輸出端口輸出。在上述技術(shù)方案中，所述數(shù)字信號處理單元包括至少N個電輸入端口和一個數(shù)據(jù)輸出端口，數(shù)字信號處理單兀的N個電輸入端口分別與光電模數(shù)轉(zhuǎn)換單兀的N個電輸出端口相連，引入轉(zhuǎn)換來的N路數(shù)字信號 ，數(shù)字信號處理單元對輸入的N路數(shù)字信號進行分析和處理，將輸入光信號所承載的調(diào)制信息映射到正交參考符號所構(gòu)建的正交空間，估計傳輸通道函數(shù)及其反函數(shù)，補償光信號在傳輸過程中的各種損傷，恢復傳輸光信號的調(diào)制符號，提取輸入光信號所承載的數(shù)據(jù)。在上述技術(shù)方案中，所述正交參考符號生成單元包括N個正交參考符號支路,每個正交參考符號支路包括正交調(diào)制維度A、B、C,參考光源發(fā)出的光信號經(jīng)過一個光分波器等分為8路，分別采用標號0、1、2、3、4、5、6、7標示，每一路光信號經(jīng)過三個不同維度的光調(diào)制器后產(chǎn)生8個不同且相互正交的參考符號，各調(diào)制器和所產(chǎn)生的正交參考符號分別以對應的支路標號區(qū)分縱向上，正交維度A調(diào)制單元O、正交維度A調(diào)制單元I、……正交維度A調(diào)制單元7為同一調(diào)制維度的調(diào)制器；正交維度B調(diào)制單元O、正交維度B調(diào)制單元I、……正交維度B調(diào)制單元7為同一調(diào)制維度的調(diào)制器；正交維度C調(diào)制單元O、正交維度C調(diào)制單元I、……正交維度C調(diào)制單元7為同一調(diào)制維度的調(diào)制器；橫向上，標號為m支路上的正交維度A調(diào)制單元m、正交維度B調(diào)制單元m、正交維度C調(diào)制單元m的調(diào)制維度各不相同，m = 0,1,2,3,4,5,6,7 ;正交維度A調(diào)制單元O、正交維度A調(diào)制單元I、……正交維度A調(diào)制單元7，正交維度B調(diào)制單元O、正交維度B調(diào)制單元I、……正交維度B調(diào)制單元7，交維度C調(diào)制單元O、正交維度C調(diào)制單元I、……正交維度C調(diào)制單元7構(gòu)成該正交參考符號生成單元的調(diào)制器陣列。在上述技術(shù)方案中，所述正交參考符號生成單元的調(diào)制器陣列中的多個調(diào)制符號支路在同一調(diào)制維度上的輸入輸出光信號相同時，所述多個調(diào)制符號支路通過光分波器共用該調(diào)制維度上的調(diào)制器單元。在上述技術(shù)方案中，若正交維度A調(diào)制單兀0、1、2、3的輸入和輸出光信號相同，正交維度A調(diào)制單元4、5、6、7的輸入和輸出光信號相同，正交維度B調(diào)制單元O、I的輸入和輸出光信號相同，正交維度B調(diào)制單兀2、3的輸入和輸出光信號相同，正交維度B調(diào)制單兀
4、5的輸入和輸出光信號相同，正交維度B調(diào)制單兀6、7的輸入和輸出光信號相同,貝U參考光源的光信號經(jīng)第一級的光分波器等分后，分別輸入正交維度A調(diào)制單元O和正交維度A調(diào)制單元4，正交維度A調(diào)制單元O輸出光信號經(jīng)第二級的光分波器等分后，分別輸入正交維度B調(diào)制單元O和正交維度B調(diào)制單元2 ;正交維度A調(diào)制單元4輸出光信號經(jīng)第二級的光分波器等分后，分別輸入正交維度B調(diào)制單元4和正交維度B調(diào)制單元6 ;正交維度B調(diào)制單元O輸出光信號經(jīng)第三級的光分波器等分后，分別輸入正交維度C調(diào)制單元O和正交維度C調(diào)制單元I ;正交維度B調(diào)制單元2輸出光信號經(jīng)第三級的光分波器等分后，分別輸入正交維度C調(diào)制單元2和正交維度C調(diào)制單元3 ;正交維度B調(diào)制單元4輸出光信號經(jīng)第三級的光分波器等分后，分別輸入正交維度C調(diào)制單元4和正交維度C調(diào)制單元5 ;正交維度B調(diào)制單元6輸出光信號經(jīng)第三級的光分波器等分后，分別輸入正交維度C調(diào)制單元6和正交維度C調(diào)制單元7。在上述技術(shù)方案中，所述正交調(diào)制維度A、B、C為光信號可調(diào)制維度中的一種，各調(diào)制維度互不相同，所述光信號可調(diào)制維度包括導波空間、功率強度、相位、頻率和偏振態(tài)。在上述技術(shù)方案中，所述各調(diào)制維度的調(diào)制器采用有源或無源方式實現(xiàn)。在上述技術(shù)方案中，所述各調(diào)制維度的調(diào)制器采用無源器件實現(xiàn)，所述無源器件內(nèi)置有用于設(shè)置無源器件參數(shù)的有源器件。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下
(I)本發(fā)明避免了在光域?qū)λ邮盏墓庑盘栒{(diào)制維度上的多次分離處理，減小了對輸入光信號的額外損傷，提高了所接收光信號的質(zhì)量。(2)本發(fā)明采用數(shù)字信號處理的方法對線路傳輸損傷進行均衡補償、以及載波恢復和數(shù)據(jù)判決，簡化了傳輸鏈路設(shè)計，降低了系統(tǒng)成本。(3)本發(fā)明基于無源器件的正交參考符號產(chǎn)生單元，具有易于集成，功耗低，控制簡單等優(yōu)點。


圖I是本發(fā)明實施例中相干接收裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明實施例中正交參考符號生成單元的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本發(fā)明實施例中由頻率、偏振態(tài)、相位三個調(diào)制維度所構(gòu)成的正交參考符號的示意圖。圖4是本發(fā)明實施例中正交參考符號生成單元一個示例的結(jié)構(gòu)框圖。圖5是本發(fā)明實施例中正交參考符號生成單元的一個改進示例結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。本發(fā)明實施例提供的基于正交參考符號的相干光接收方法，包括以下步驟SI、產(chǎn)生一組強度相同、相互正交的正交參考符號，其中任意兩個不同的參考符號在導波空間、波長頻率、偏振態(tài)、相位中至少一個維度上不滿足相干條件或單位周期內(nèi)的卷積為零。具體說來，導波空間的正交性包括但不限于同一光纖或光纖束中的不同纖芯、同一自由空間或波導中不產(chǎn)生相干的光傳播路徑；波長頻率的正交性包括但不限于光正交頻分復用系統(tǒng)的各子載波和波分復用系統(tǒng)的各波長通道；偏振態(tài)的正交性包括但不限于兩相互正交的偏振態(tài)；相位正交性包括但不限于相對同一參考頻率相差90°相位的兩個相位分量。正交參考符號的調(diào)制維度涵蓋輸入光信號的調(diào)制維度，即輸入光信號的調(diào)制特征可以分解為正交參考光符號的代數(shù)之和。S2、將輸入光信號等分后，分別與所產(chǎn)生的正交參考符號混頻，利用光學相干特性，將輸入光信號的調(diào)制特征映射到正交參考光信號所構(gòu)建的正交參考空間。S3、混頻后產(chǎn)生的各路光信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，轉(zhuǎn)換為時間離散、幅度量化的數(shù)字電信號。S4、對轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號進行分析和處理，恢復和提取接收光信號中所承載的數(shù)據(jù)。參見圖I所示，在上述相干光接收方法的基礎(chǔ)上，本發(fā)明實施例提供一種基于正交參考符號的相干光接收裝置，包括順次相連的正交參考符號生成單元、光耦合混頻單元、光電模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和數(shù)字信號處理單元。正交參考符號生成單兀用于產(chǎn)生一組N路強度相同、相互正交、維度涵蓋輸入光信號調(diào)制維度的正交參考符號，該組正交參考符號中任意兩個不同的參考符號在頻率、偏振態(tài)、相位等至少一個維度上不滿足相干條件，或單位周期內(nèi)的卷積為零。光耦合混頻單元用于將輸入光信號等分后，分別與正交參考符號混頻，產(chǎn)生N組混頻光信號，通過光學相干將輸入光信號的調(diào)制信息轉(zhuǎn)換為混頻光信號的強度信息，將輸入光信號映射到正交參考符號所構(gòu)成的正交坐標系中。光電模數(shù)轉(zhuǎn)換單元用于對各支路混頻光信號進行光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換，先將混頻光信號按照光功率強度比例轉(zhuǎn)換為模擬電信號，再將模擬電信號離散量化為數(shù)字信號。數(shù)字信號處理單元用于對轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號進行分析和處理，補償傳輸損傷并恢復載波符號，提取所承載的數(shù)據(jù)信息。正交參考符號生成單元包括參考光源、光分波器(即光功率分配器)、多路并行的調(diào)制器以及N個第一光輸出端口，N為自然數(shù)。正交參考符號生成單元所采用的參考光源在具體實現(xiàn)上可以采用單一光源集中或多個光源分布式提供。參考光源發(fā)出的光信號經(jīng)光分波器等分為N路，各支路上光信號經(jīng)歷相同的光調(diào)制過程，由一個或多個不同維度的調(diào)制器調(diào)制為強度相同、相互正交的參考光信號，N個第一光輸出端口用于輸出正交參考信號生成單元所產(chǎn)生的N路正交參考符號。光耦合混頻單元包括至少一個第一光輸入端口、至少N個第二光輸入端口、至少一個光分波器、N個2 X 2混頻器以及至少N個第二光輸出端口，光耦合混頻單元的N個第二光輸入端口分別與正交參考信號生成單兀的N個第一光輸出端口相連,引入正交參考信號生成單元所產(chǎn)生的N路正交參考符號。第一光輸入端口用作該相干光接收裝置的光輸入端口，引入接收端光輸入信號，經(jīng)光分波器等分為N路后，經(jīng)N個2 X 2混頻器分別與N個第二光輸入端口引入的正交參考符號混頻，產(chǎn)生N組混頻光信號，混頻后的光信號由N個第二光輸出端口輸出。光電模數(shù)轉(zhuǎn)換單元包括至少N個第三光輸入端口、N個由光電轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器串聯(lián)而成的并行支路、以及至少N個電輸出端口，光電模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的N個第三光輸入端口分別與光耦合混頻單元的N個第二光輸出端口相連，引入混頻后的光信號，N個并行支路依次完成光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換，光電轉(zhuǎn)換器將混頻光信號按照光功率強度比例轉(zhuǎn)換為模擬電信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬電信號離散量化為數(shù)字信號，N路數(shù)字信號經(jīng)由N個電輸出端口輸出。數(shù)字信號處理單元包括至少N個電輸入端口和一個數(shù)據(jù)輸出端口，數(shù)字信號處理單元的N個電輸入端口分別與光電模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的N個電輸出端口相連，引入轉(zhuǎn)換來的N路數(shù)字信號。數(shù)字信號處理單元對輸入的N路數(shù)字信號進行分析和處理，將輸入光信號所承載的調(diào)制信息映射到正交參考符號所構(gòu)建的正交空間，估計傳輸通道函數(shù)及其反函數(shù)，補償光信號在傳輸過程中的各種損傷，恢復傳輸光信號的調(diào)制符號，提取輸入光信號所承載的數(shù)據(jù)。本發(fā)明實施例中，光源經(jīng)過正交參考符號產(chǎn)生單元并行地產(chǎn)生多個正交參考符號，這些正交參考符號構(gòu)成所接收光信號的調(diào)制符號空間的正交參考 基，即所接收光信號的調(diào)制符號空間中任意一個調(diào)制符號都可表示為該正交參考基的代數(shù)之和。參見圖2所示,正交參考符號生成單元包括N個正交參考符號支路,每個正交參考符號支路包括正交調(diào)制維度A、B、C，光分波器輸出的光信號依次經(jīng)過正交調(diào)制維度A、B、C的調(diào)制器AO、B0、CO后產(chǎn)生正交參考符號0# ;光分波器輸出的光信號依次經(jīng)過正交調(diào)制維度A、B、C的調(diào)制器Al、BI、Cl后產(chǎn)生正交參考符號1#;依此類推……。調(diào)制器的調(diào)制維度A、B、C為光信號可調(diào)制維度(諸如導波空間、功率強度、相位、頻率、偏振態(tài)等)中的一種，各調(diào)制維度互不相 同。以三個相互獨立正交的調(diào)制維度A、B、C為例，若調(diào)制維度A可在該維度上實現(xiàn)Ma個相互正交的調(diào)制符號，調(diào)制維度B可在該維度上實現(xiàn)Mb個相互正交的調(diào)制符號，調(diào)制維度C可在該維度上實現(xiàn)Mc個相互正交的調(diào)制符號，則三個正交調(diào)制維度A、B、C結(jié)合起來可以產(chǎn)生MaXMbXMc個正交參考符號，Ma、Mb、Mc均為自然數(shù)。若正交參考符號產(chǎn)生單元各正交參考符號支路上僅包含三個不同維度的調(diào)制器，每個調(diào)制維度上可以使光信號產(chǎn)生兩個相互正交的狀態(tài)，以頻率、偏振態(tài)、相位為三個調(diào)制維度為例，兩個相互正交的頻帶HKF1，兩個相互正交的偏振態(tài)X、Y以及兩個相互正交的相位 I、Q，則可以獲得分別以 H)/X/I、FO/X/Q、FO/Y/I、R)/Y/Q、Fl/X/I、Fl/X/Q、Fl/Y/I、Fl/Y/Q標示的8個參考符號，參見圖3所示，可以看出，該組參考符號至少在一個調(diào)制維度上具有正交性。各調(diào)制維度的調(diào)制器可以采用有源或無源方式實現(xiàn)，優(yōu)選采用無源器件實現(xiàn)，可以包含有源器件以便于對無源器件參數(shù)的設(shè)置。單一維度調(diào)制器采用無源器件實現(xiàn)，其所對應調(diào)制維度上的調(diào)制參數(shù)不可改變；單一維度調(diào)制器內(nèi)部可以包含有源器件，其所對應調(diào)制維度上的調(diào)制參數(shù)可以調(diào)整?；跓o源器件的正交參考符號產(chǎn)生單元，具有易于集成，功耗低，控制簡單等優(yōu)點。正交參考符號生成單元的實現(xiàn)有多種方式，下面以N取8為例介紹2種實現(xiàn)方式。參見圖4所示,正交參考符號生成單元的一個示例參考光源發(fā)出的光信號經(jīng)過一個光分波器等分為8路，分別采用標號0、1、2、3、4、
5、6、7標示。每一路光信號經(jīng)過了三個不同維度的光調(diào)制器后產(chǎn)生8個不同且相互正交的參考符號，各調(diào)制器和所產(chǎn)生的正交參考符號分別以對應的支路標號區(qū)分縱向上，正交維度A調(diào)制單元O、正交維度A調(diào)制單元I、......正交維度A調(diào)制單
元7為同一調(diào)制維度的調(diào)制器；正交維度B調(diào)制單元O、正交維度B調(diào)制單元I、……正交維度B調(diào)制單元7為同一調(diào)制維度的調(diào)制器；正交維度C調(diào)制單元O、正交維度C調(diào)制單元I、……正交維度C調(diào)制單元7為同一調(diào)制維度的調(diào)制器；橫向上，標號為m(m = 0,1,2,3,4,5,6,7)支路上的正交維度A調(diào)制單元m、正交維度B調(diào)制單元m、正交維度C調(diào)制單元m的調(diào)制維度各不相同；正交維度A調(diào)制單元O、正交維度A調(diào)制單元I、……正交維度A調(diào)制單元7，正交維度B調(diào)制單元O、正交維度B調(diào)制單元I、……正交維度B調(diào)制單元7，交維度C調(diào)制單元O、正交維度C調(diào)制單元I、……正交維度C調(diào)制單元7構(gòu)成該正交參考符號生成單元的調(diào)制器陣列。參見圖5所示,正交參考符號生成單元的一個改進示例構(gòu)成該正交參考符號生成單元的調(diào)制器陣列中，若多個調(diào)制符號支路在同一調(diào)制維度上的輸入輸出光信號完全相同(在不影響性能的情況下)，該多個調(diào)制符號支路可以通過光分波器共用該調(diào)制維度上的調(diào)制器單元。例如上述示例中，參見圖4所示，當正交維度A調(diào)制單元O、1、2、3的輸入和輸出光信號完全相同，正交維度A調(diào)制單元4、5、6、7的輸入和輸出光信號完全相同，正交維度B調(diào)制單兀O、I的輸入和輸出光信號完全相同，正交維度B調(diào)制單兀2、3的輸入和輸出光信號完全相同，正交維度B調(diào)制單兀4、5的輸入和輸出光信號完全相同，正交維度B調(diào)制單兀6、7的輸入和輸出光信號完全相同,貝U可用圖5中所示的正交參考符號生成單元替代圖4中的正交參考符號生成單元，以減少調(diào)制器陣列中調(diào)制器單元的數(shù)量。參見圖5所示，參考光源的光信號經(jīng)第一級的光分波器等分后，分別輸入正交維度A調(diào)制單元O和正交維度A調(diào)制單元4。
正交維度A調(diào)制單元O輸出光信號經(jīng)第二級的光分波器等分后，分別輸入正交維度B調(diào)制單元O和正交維度B調(diào)制單元2 ;正交維度A調(diào)制單元4輸出光信號經(jīng)第二級的光分波器等分后，分別輸入正交維度B調(diào)制單元4和正交維度B調(diào)制單元6。正交維度B調(diào)制單元O輸出光信號經(jīng)第三級的光分波器等分后，分別輸入正交維度C調(diào)制單元O和正交維度C調(diào)制單元I ;正交維度B調(diào)制單元2輸出光信號經(jīng)第三級的光分波器等分后，分別輸入正交維度C調(diào)制單元2和正交維度C調(diào)制單元3 ;正交維度B調(diào)制單元4輸出光信號經(jīng)第三級的光分波器等分后，分別輸入正交維度C調(diào)制單元4和正交維度C調(diào)制單元5 ;正交維度B調(diào)制單元6輸出光信號經(jīng)第三級的光分波器等分后，分別輸入正交維度C調(diào)制單元6和正交維度C調(diào)制單元7。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明包含這些改動和變型在內(nèi)。本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種基于正交參考符號的相干光接收方法，其特征在于包括以下步驟 51、產(chǎn)生一組強度相同、相互正交的正交參考符號； 52、將輸入光信號等分后，分別與所產(chǎn)生的正交參考符號混頻，利用光學相干特性，將輸入光信號的調(diào)制特征映射到正交參考符號所構(gòu)建的正交參考空間； 53、混頻后產(chǎn)生的各路光信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，轉(zhuǎn)換為時間離散、幅度量化的數(shù)字信號； 54、對轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號進行分析和處理，恢復和提取接收光信號中所承載的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求I所述的基于正交參考符號的相干光接收方法，其特征在于步驟SI中產(chǎn)生的一組正交參考符號中任意兩個不同的參考符號在導波空間、波長頻率、偏振態(tài)、相位中至少一個維度上不滿足相干條件或單位周期內(nèi)的卷積為零。
3.如權(quán)利要求2所述的基于正交參考符號的相干光接收方法,其特征在于所述導波空間的正交性包括同一光纖或光纖束中的不同纖芯、同一自由空間或波導中不產(chǎn)生相干的光傳播路徑；波長頻率的正交性包括光正交頻分復用系統(tǒng)的各子載波和波分復用系統(tǒng)的各波長通道；偏振態(tài)的正交性包括兩相互正交的偏振態(tài)；相位正交性包括相對同一參考頻率相差90°相位的兩個相位分量。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述的基于正交參考符號的相干光接收方法，其特征在于步驟SI中產(chǎn)生的一組正交參考符號的調(diào)制維度涵蓋輸入光信號的調(diào)制維度。
5.一種基于正交參考符號的相干光接收裝置，其特征在于包括順次相連的正交參考符號生成單元、光耦合混頻單元、光電模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和數(shù)字信號處理單元， 所述正交參考符號生成單兀用于產(chǎn)生一組N路強度相同、相互正交、維度涵蓋輸入光信號調(diào)制維度的正交參考符號，該組正交參考符號中任意兩個不同的參考符號在頻率、偏振態(tài)、相位等至少一個維度上不滿足相干條件，或單位周期內(nèi)的卷積為零； 所述光耦合混頻單元用于將輸入光信號等分后，分別與正交參考符號混頻，產(chǎn)生N組混頻光信號，通過光學相干將輸入光信號的調(diào)制信息轉(zhuǎn)換為混頻光信號的強度信息，將輸入光信號映射到正交參考符號所構(gòu)成的正交坐標系中； 所述光電模數(shù)轉(zhuǎn)換單元用于對各支路混頻光信號進行光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換，先將混頻光信號按照光功率強度比例轉(zhuǎn)換為模擬電信號，再將模擬電信號離散量化為數(shù)字信號； 所述數(shù)字信號處理單元用于對轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號進行分析和處理，補償傳輸損傷并恢復載波符號，提取所承載的數(shù)據(jù)信息。
6.如權(quán)利要求5所述的基于正交參考符號的相干光接收裝置，其特征在于所述正交參考符號生成單元包括參考光源、光分波器、多路并行的調(diào)制器以及N個第一光輸出端口，N為自然數(shù)，參考光源發(fā)出的光信號經(jīng)光分波器等分為N路，各支路上光信號由一個或多個不同維度的調(diào)制器調(diào)制為強度相同、相互正交的參考光信號，分別經(jīng)由N個第一光輸出端口輸出。
7.如權(quán)利要求6所述的基于正交參考符號的相干光接收裝置，其特征在于所述正交參考符號生成單元中的參考光源采用單一光源集中或多個光源分布式提供實現(xiàn)。
8.如權(quán)利要求6所述的基于正交參考符號的相干光接收裝置，其特征在于所述光耦合混頻單元包括至少一個第一光輸入端口、至少N個第二光輸入端口、至少一個光分波器、N個混頻器以及至少N個第二光輸出端口，光耦合混頻單元的N個第二光輸入端口分別與正交參考信號生成單元的N個第一光輸出端口相連，引入正交參考信號生成單元所產(chǎn)生的N路正交參考符號；第一光輸入端口引入接收端光輸入信號，經(jīng)光分波器等分為N路后，經(jīng)N個混頻器分別與N個第二光輸入端口引入的正交參考符號混頻，產(chǎn)生N組混頻光信號，混頻后的光信號由N個第二光輸出端口輸出。
9.如權(quán)利要求8所述的基于正交參考符號的相干光接收裝置，其特征在于所述光電模數(shù)轉(zhuǎn)換單元包括至少N個第三光輸入端口、N個由光電轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器串聯(lián)而成的并行支路、以及至少N個電輸出端口，光電模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的N個第三光輸入端口分別與光耦合混頻單元的N個第二光輸出端口相連，引入混頻后的光信號，N個并行支路依次完成光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換，光電轉(zhuǎn)換器將混頻光信號按照光功率強度比例轉(zhuǎn)換為模擬電信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬電信號離散量化為數(shù)字信號，N路數(shù)字信號經(jīng)由N個電輸出端口輸出。
10.如權(quán)利要求9所述的基于正交參考符號的相干光接收裝置，其特征在于所述數(shù)字信號處理單元包括至少N個電輸入端口和一個數(shù)據(jù)輸出端口，數(shù)字信號處理單元的N個電輸入端口分別與光電模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的N個電輸出端口相連，引入轉(zhuǎn)換來的N路數(shù)字信號，數(shù)字信號處理單元對輸入的N路數(shù)字信號進行分析和處理，將輸入光信號所承載的調(diào)制信息映射到正交參考符號所構(gòu)建的正交空間，估計傳輸通道函數(shù)及其反函數(shù)，補償光信號在傳輸過程中的各種損傷，恢復傳輸光信號的調(diào)制符號，提取輸入光信號所承載的數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求5至10中任一項所述的基于正交參考符號的相干光接收裝置，其特征在于所述正交參考符號生成單元包括N個正交參考符號支路,每個正交參考符號支路包括正交調(diào)制維度A、B、C，參考光源發(fā)出的光信號經(jīng)過一個光分波器等分為8路，分別采用標號0、1、2、3、4、5、6、7標示，每一路光信號經(jīng)過三個不同維度的光調(diào)制器后產(chǎn)生8個不同且相互正交的參考符號，各調(diào)制器和所產(chǎn)生的正交參考符號分別以對應的支路標號區(qū)分縱向上，正交維度A調(diào)制單元O、正交維度A調(diào)制單元I、……正交維度A調(diào)制單元7為同一調(diào)制維度的調(diào)制器；正交維度B調(diào)制單元O、正交維度B調(diào)制單元I、……正交維度B調(diào)制單元7為同一調(diào)制維度的調(diào)制器；正交維度C調(diào)制單元O、正交維度C調(diào)制單元I、……正交維度C調(diào)制單元7為同一調(diào)制維度的調(diào)制器；橫向上，標號為m支路上的正交維度A調(diào)制單元m、正交維度B調(diào)制單元m、正交維度C調(diào)制單元m的調(diào)制維度各不相同= 0,1,2, 3,4,5,6,7 ;正交維度A調(diào)制單元O、正交維度A調(diào)制單元I、……正交維度A調(diào)制單元7，正交維度B調(diào)制單元O、正交維度B調(diào)制單元I、……正交維度B調(diào)制單元7，交維度C調(diào)制單元O、正交維度C調(diào)制單元I、……正交維度C調(diào)制單元7構(gòu)成該正交參考符號生成單元的調(diào)制器陣列。
12.如權(quán)利要求11所述的基于正交參考符號的相干光接收裝置，其特征在于所述正交參考符號生成單元的調(diào)制器陣列中的多個調(diào)制符號支路在同一調(diào)制維度上的輸入輸出光信號相同時，所述多個調(diào)制符號支路通過光分波器共用該調(diào)制維度上的調(diào)制器單元。
13.如權(quán)利要求12所述的基于正交參考符號的相干光接收裝置,其特征在于若正交維度A調(diào)制單元0、1、2、3的輸入和輸出光信號相同，正交維度A調(diào)制單元4、5、6、7的輸入和輸出光信號相同，正交維度B調(diào)制單元O、I的輸入和輸出光信號相同，正交維度B調(diào)制單 兀2、3的輸入和輸出光信號相同，正交維度B調(diào)制單兀4、5的輸入和輸出光信號相同，正交維度B調(diào)制單兀6、7的輸入和輸出光信號相同，貝U參考光源的光信號經(jīng)第一級的光分波器等分后，分別輸入正交維度A調(diào)制單元O和正交維度A調(diào)制單元4，正交維度A調(diào)制單元O輸出光信號經(jīng)第二級的光分波器等分后，分別輸入正交維度B調(diào)制單元O和正交維度B調(diào)制單元2 ;正交維度A調(diào)制單元4輸出光信號經(jīng)第二級的光分波器等分后，分別輸入正交維度B調(diào)制單元4和正交維度B調(diào)制單元6 ;正交維度B調(diào)制單元O輸出光信號經(jīng)第三級的光分波器等分后，分別輸入正交維度C調(diào)制單元O和正交維度C調(diào)制單元I ;正交維度B調(diào)制單元2輸出光信號經(jīng)第三級的光分波器等分后，分別輸入正交維度C調(diào)制單元2和正交維度C調(diào)制單元3 ;正交維度B調(diào)制單元4輸出光信號經(jīng)第三級的光分波器等分后，分別輸入正交維度C調(diào)制單元4和正交維度C調(diào)制單元5 ;正交維度B調(diào)制單元6輸出光信號經(jīng)第三級的光分波器等分后，分別輸入正交維度C調(diào)制單元6和正交維度C調(diào)制單元7。
14.如權(quán)利要求11所述的基于正交參考符號的相干光接收裝置，其特征在于所述正 交調(diào)制維度A、B、C為光信號可調(diào)制維度中的一種，各調(diào)制維度互不相同，所述光信號可調(diào)制維度包括導波空間、功率強度、相位、頻率和偏振態(tài)。
15.如權(quán)利要求14所述的基于正交參考符號的相干光接收裝置，其特征在于所述各調(diào)制維度的調(diào)制器采用有源或無源方式實現(xiàn)。
16.如權(quán)利要求15所述的基于正交參考符號的相干光接收裝置，其特征在于所述各調(diào)制維度的調(diào)制器采用無源器件實現(xiàn)，所述無源器件內(nèi)置有用于設(shè)置無源器件參數(shù)的有源器件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于正交參考符號的相干光接收方法和裝置，涉及光通信領(lǐng)域，方法包括步驟產(chǎn)生一組強度相同、相互正交的正交參考符號；將輸入光信號等分后，分別與所產(chǎn)生的正交參考符號混頻，利用光學相干特性，將輸入光信號的調(diào)制特征映射到正交參考符號所構(gòu)建的正交參考空間；混頻后產(chǎn)生的各路光信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，轉(zhuǎn)換為時間離散、幅度量化的數(shù)字信號；對轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號進行分析和處理，恢復和提取接收光信號中所承載的數(shù)據(jù)。本發(fā)明避免了在光域?qū)λ邮盏墓庑盘栒{(diào)制維度上的多次分離處理，減小了對輸入光信號的額外損傷，提高了所接收光信號的質(zhì)量，簡化了傳輸鏈路設(shè)計，降低了系統(tǒng)成本。
文檔編號H04L27/227GK102638312SQ20121012648
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者馮勇華, 葉波, 廖原, 曹云, 陳德華 申請人:烽火通信科技股份有限公司