專利名稱：一種光信號產(chǎn)生和接收的方法、裝置和光傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種光信號產(chǎn)生和接收的方法、裝置和光傳輸系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，由于具有靈敏度高、選擇性好的優(yōu)點，相干光通信技術(shù)在大容量、長距離 的干線網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用。相干光通信中主要利用了相干調(diào)制和外差檢測技術(shù)。所謂相 干調(diào)制，就是在發(fā)送端利用要傳輸?shù)男盘杹砀淖兿喔晒獾念l率、相位和振幅，得到信號光； 所謂外差檢測，就是在接收端利用本振光源產(chǎn)生的本振光與信號光在混頻器中進行混頻， 得到與信號光的頻率、相位和振幅按相同規(guī)律變化的中頻信號；中頻信號進入解調(diào)器解調(diào) 后就得到基帶信號。若控制本振光的頻率使其與發(fā)送端調(diào)制時的光載波的頻率相同，混頻 后得到的差頻信號的頻率為零，直接得到基帶信號，這種檢測方式稱為零差檢測。在采用相位調(diào)制的相干光通信系統(tǒng)中，在發(fā)送端利用欲傳輸?shù)幕鶐盘栒{(diào)制光載 波的相位，得到信號光，在接收端采用外差探測方法將信號光轉(zhuǎn)化為中頻信號后再進行二 次解調(diào)得到基帶信號，或者采用零差探測的方法將信號光直接轉(zhuǎn)化為基帶信號。圖IA示出 了現(xiàn)有技術(shù)中的一種光發(fā)射機的結(jié)構(gòu)，激光器產(chǎn)生相干性很好的光載波，然后調(diào)制器用輸 入的基帶信號去調(diào)制光載波的相位，得到信號光并發(fā)送。圖IB示出了一種光接收機的結(jié) 構(gòu)，其采用零差探測的方法將信號光轉(zhuǎn)化為基帶信號，90度混頻器將信號光和本振光進行 混頻，然后再用平衡探測器1和平衡探測器2對90度混頻器混頻得到的光信號進行探測， 得到模擬基帶信號的I信號和Q信號，其中I信號和Q信號是模擬基帶信號的兩個分量， 再用模數(shù)轉(zhuǎn)換器模擬基帶信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號，相位計算模塊計算數(shù)字基帶信號的相 位，得到相位信號，最后用解碼器對相位信號進行解碼得到數(shù)據(jù)信號。該接收機采用零差探 測的方法，所以要求本振光和發(fā)送端的光載波嚴格同步，即頻率同步和相位同步，但是實際 中很難做到這種嚴格的同步，圖IB中需要在相位估計器中采用復(fù)雜的算法對數(shù)字基帶信 號的相位進行估計，并將估計得到的結(jié)果在平均器中作平均，平均器將得到的結(jié)果送給解 碼器，在解碼器中使數(shù)字基帶信號的相位旋轉(zhuǎn)，以消除本振光和發(fā)送端光載波的頻差和相 差的影響。本發(fā)明的發(fā)明人在研究過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題現(xiàn)有技術(shù)的 光接收機，雖能通過復(fù)雜的算法消除本振光和發(fā)送端光載波的頻差和相差所產(chǎn)生的影響， 但是其無法解決由于相位調(diào)制本身存在的相位模糊問題，導(dǎo)致在解碼時發(fā)生錯誤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種光信號的產(chǎn)生方法，包括將數(shù)據(jù)進行差分編碼，得到第一差分編碼數(shù)據(jù)；將所述第一差分編碼數(shù)據(jù)進行差分編碼，得到第二差分編碼數(shù)據(jù)；用第二差分編碼數(shù)據(jù)對光載波進行相位調(diào)制，得到調(diào)制光信號。
本發(fā)明實施例還提供一種光信號的接收方法，包括接收本振光和采用上述光信號產(chǎn)生方法產(chǎn)生的調(diào)制光信號，并將所述調(diào)制光信號 和本振光進行混頻，得到混頻后的光信號；對混頻后的光信號進行探測，得到模擬基帶信號；將所述模擬基帶信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字基帶信號；對所述數(shù)字基帶信號的相位進行判決，并將判決得到的相位信息逆映射為比特數(shù) 據(jù)；將所述比特數(shù)據(jù)進行差分解碼，得到第一解碼數(shù)據(jù)；將所述第一解碼數(shù)據(jù)進行差分解碼，得到原始數(shù)據(jù)。本發(fā)明實施例還提供一種光信號的接收方法，其特征在于，包括接收本振光和采用上述光信號產(chǎn)生方法產(chǎn)生的調(diào)制光信號，并將所述調(diào)制光信號 和本振光進行混頻，得到混頻后的光信號；對混頻后的光信號進行探測，得到模擬基帶信號；將所述模擬基帶信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字基帶信號；將當前數(shù)字基帶信號的共軛信號延時一拍后與下一拍的數(shù)字基帶信號相乘，得到 第一基帶信號；將當前第一基帶信號的共軛信號延時一拍后與下一拍的第一基帶信號相乘，得到 第二基帶信號；對所述第二基帶信號的相位進行判決，并將判決得到的相位信息逆映射為原始數(shù) 據(jù)。本發(fā)明實施例還提供一種光信號的接收方法，包括接收本振光和采用上述光信號產(chǎn)生方法產(chǎn)生的調(diào)制光信號，并將所述調(diào)制光信號 和本振光進行混頻，得到混頻后的光信號；對混頻后的光信號進行探測，得到模擬基帶信號；將所述模擬基帶信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字基帶信號；計算所述數(shù)字基帶信號的相位，得到相位信號；將當前相位信號延時一拍后與下一拍的相位信號做模2 π減法，得到第一相位信 號；將當前第一相位信號延時一拍后與下一拍的第一相位信號做模2 π減法，得到第
二相位信號。對所述第二相位信號進行判決，得到比特數(shù)據(jù)。本發(fā)明實施例還提供一種光信號的產(chǎn)生裝置，包括第一差分編碼模塊，用于對數(shù)據(jù)進行差分編碼，得到第一差分編碼數(shù)據(jù)；第二差分編碼模塊，用于對所述第一差分編碼數(shù)據(jù)進行差分編碼，得到第二差分 編碼數(shù)據(jù)；調(diào)制器，用于根據(jù)第二差分編碼數(shù)據(jù)對光載波進行相位調(diào)制，得到調(diào)制光信號。本發(fā)明實施例還提供一種光信號的接收裝置，包括混頻器，用于接收本振光和上述光信號產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的調(diào)制光信號，并將所述本 振光和所述調(diào)制光信號進行混頻，得到混頻后的光信號；
探測模塊，用于對所述混頻后的光信號進行探測，得到模擬基帶信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對所述模擬基帶信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字基帶信號；判決模塊，用于對所述數(shù)字基帶信號的相位進行判決，并將判決得到的相位信息 逆映射為比特數(shù)據(jù)；第一差分解碼模塊，用于將所述比特數(shù)據(jù)進行差分解碼，得到第一解碼數(shù)據(jù)；第二差分解碼模塊，用于將所述第一解碼數(shù)據(jù)進行差分解碼，得到原始數(shù)據(jù)。本發(fā)明實施例還提供一種光信號的接收裝置，包括混頻器，用于接收本振光和上述光信號產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的調(diào)制光信號，并將所述本 振光和所述調(diào)制光信號進行混頻，得到混頻后的光信號；探測模塊，用于對所述混頻后的光信號進行探測，得到模擬基帶信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于對所述模擬基帶信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字基帶信號；第一共軛模塊，用于計算所述數(shù)字基帶信號的共軛信號；第一延時模塊，用于將所述數(shù)字基帶信號的共軛信號延時一拍，得到第一延時信 號；第一乘法器，用于將所述第一延時信號與所述數(shù)字基帶信號相乘，得到第一基帶 信號；第二共軛模塊，用于計算所述第一基帶信號的共軛信號；第二延時模塊，用于將所述第一基帶信號的共軛信號延時一拍，得到第二延時信 號；第二乘法器，用于將所述第二延時信號與所述第一基帶信號相乘，得到第二基帶 信號；判決模塊，用于對所述第二基帶信號的相位進行判決，并將判決得到的相位信息 逆映射為原始數(shù)據(jù)。本發(fā)明實施例還提供一種光信號的接收裝置，包括混頻器，用于接收本振光和上述光信號產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的調(diào)制光信號，并將所述本 振光和所述調(diào)制光信號進行混頻，得到混頻后的光信號；探測模塊，用于對所述混頻后的光信號進行探測，得到模擬基帶信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于對所述模擬基帶信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字基帶信號；相位計算模塊，用于計算所述數(shù)字基帶信號的相位，得到相位信號；第一延時模塊，用于將所述相位信號延時一拍，得到第一延時信號；第一減法器，用于將所述相位信號與所述第一延時信號做模2 π減法，得到第一 相位信號；第二延時模塊，用于將所述第一相位信號延時一拍，得到第二延時信號；第二減法器，用于將所述第一相位信號與所述第二延時信號做模2 π減法，得到 第二相位信號；判決模塊，用于對所述第二相位信號進行判決，得到原始數(shù)據(jù)。本發(fā)明實施例還提供一種光傳輸系統(tǒng)，包括上述光信號產(chǎn)生裝置和上述任一種光 信號接收裝置。本發(fā)明實施例中，將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行兩次差分編碼，然后用兩次差分編碼后
6的數(shù)據(jù)去調(diào)制光載波的相位，最后得到的調(diào)制光信號的相位信息不是直接對應(yīng)要傳輸?shù)臄?shù) 據(jù)，而是調(diào)制光信號的相位信息經(jīng)過兩次差分解碼后得到的數(shù)據(jù)才對應(yīng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，因此 使得接收端在采用本振光與調(diào)制光信號進行混頻等處理后得到的數(shù)字基帶信號，需要進行 兩次差分解碼才能恢復(fù)出發(fā)送端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，兩次解碼的過程不僅可以消除由于本振光和 發(fā)送端光載波的相位不同步引起的相位模糊問題，還可以進一步消除由于本振光和發(fā)送端 光載波的頻率不同步引起的相位模糊問題，使得接收端接收裝置的實現(xiàn)簡單。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不 構(gòu)成對本發(fā)明的限定。圖IA示出了現(xiàn)有技術(shù)中光發(fā)射機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖IB示出了現(xiàn)有技術(shù)中光接收機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了本發(fā)明實施例中光信號產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A示出了本發(fā)明實施例中差分編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3B示出了本發(fā)明實施例中差分解碼器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出了本發(fā)明實施例中光信號接收裝置的第一結(jié)構(gòu)示意圖；圖5示出了本發(fā)明實施例中光信號接收裝置的第二結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示出了本發(fā)明實施例中光信號接收裝置的第三結(jié)構(gòu)示意圖；圖7示出了本發(fā)明實施例中光信號產(chǎn)生方法的流程示意圖；圖8示出了本發(fā)明實施例中光信號接收方法的第一流程示意圖；圖9示出了本發(fā)明實施例中光信號接收方法的第二流程示意圖；圖10示出了本發(fā)明實施例中光信號接收方法的第三流程示意圖。
具體實施例方式為了便于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員理解和實現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合附圖描繪本發(fā)明的實施 例。在此，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行描述。本發(fā)明實施例提供一種光信號的產(chǎn)生裝置，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括第一差分編 碼單元201，第二差分編碼單元202，調(diào)制器203。第一差分編碼單元201對數(shù)據(jù)進行差分編碼，得到第一差分編碼數(shù)據(jù)，然后再用 第二差分編碼單元202對第一差分編碼數(shù)據(jù)進行差分編碼，得到第二差分編碼數(shù)據(jù)，調(diào)制 器203用第二差分編碼數(shù)據(jù)對光載波進行相位調(diào)制，得到調(diào)制光信號。本發(fā)明實施例的光 信號的產(chǎn)生裝置還可以進一步包括用于產(chǎn)生光載波的激光器。相位調(diào)制是利用載波的不同相位來表征輸入的數(shù)據(jù)信息，對于一個M = 2κ(Κ = 1，
2,3......)進制的相位調(diào)制來說，其就是用載波的M種相位來表征輸入的數(shù)據(jù)信息，在進
行調(diào)制時將每K位比特數(shù)據(jù)映射成載波的一個相位。其中，K位比特數(shù)據(jù)代表了M進制的 一個符號；K位比特數(shù)據(jù)所占據(jù)的時間長度稱之為符號周期，每一符號周期稱之為一拍；載 波的M種相位稱之為主值相位。本發(fā)明實施例中，調(diào)制器203是用輸入的第二差分編碼數(shù)據(jù)對光載波的相位進行調(diào)制，其可以采用BPSK，QPSK、8PSK調(diào)制器等。在本實施例中，對于采用何種調(diào)制器不做具 體限制，只要采用的調(diào)制器具有相位調(diào)制的功能即可。本發(fā)明實施例中的第一差分編碼單元和第二編碼單元均可以采用圖3A所示結(jié)構(gòu) 的差分編碼器來實現(xiàn)。圖3A所示結(jié)構(gòu)的編碼器包括加法器和延時單元。延時單元將加法 器當前的輸出Ym延時一拍后送到加法器中與下一拍的輸入X[N+1]做模M的加法，得到下一 拍的輸出Y[N+1]，即Υ[Ν+ι尸X[N+1] Y[N]，@表示模M的加法。其中，M為調(diào)制器所采用的 相位調(diào)制的進制數(shù)，如果相位調(diào)制器采用的4進制的相位調(diào)制，這里的M就為4;模M的加法 是指將兩個數(shù)相加，然后將相加的結(jié)果除以M得到余數(shù)的過程；每一拍的輸入或輸出均是M 進制的一個符號，即每一拍的輸入(如X[N+1])均是K位比特數(shù)據(jù)，每一拍的輸出(如Y[N+1]) 也是K位比特數(shù)據(jù)。例如，當前的輸出Y[N]為兩位比特數(shù)據(jù)(10)，下一拍的輸入X[N+1]為兩 位比特數(shù)據(jù)(11)，則對它們做模4的加法，相當于(2+3)除以4，得到余數(shù)1，則下一拍的輸 出Y[N+1]為兩位比特數(shù)據(jù)(01)。在現(xiàn)有技術(shù)中，差分編碼是一種常用技術(shù)，故本實施例中的第一差分編碼單元除 了可以采用圖3A所示結(jié)構(gòu)的差分編碼器，還可以采用現(xiàn)有的各種差分編碼器，本實施例不 對其進行限制。在一具體實施例所描述的光信號產(chǎn)生裝置中，調(diào)制器采用的是QPSK調(diào)制器，第一 編碼單元和第二編碼單元采用的均是圖3A所示結(jié)構(gòu)的差分編碼器。該光信號產(chǎn)生裝置產(chǎn) 生光信號的具體示例如下若需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為“01 11 10 11 00 01 11”，第一差分編碼單元對其進行差分 編碼，得到的第一差分編碼數(shù)據(jù)為“01 00 10 01 01 10 01”，然后再用第二差分編碼單元 對其進行差分編碼，得到的第二差分編碼數(shù)據(jù)為“01 01 11 0001 11 00”，然后QPSK調(diào)制 器用第二差分編碼數(shù)據(jù)對光載波的相位進行調(diào)制，將上述第二差分編碼數(shù)據(jù)映射為光載波 的相位，分別為3 31 /4，3 31 /4，7 31/4, π /4，3 π /4，7 π /4，π /4。需要說明的是，上述QPSK調(diào)制器采用的映射關(guān)系是信號集{00，01，10，11}映射 為光載波的4種相位組成的集合{>/4，3π/4，5π/4，7π/4}，在另一實施例中，QPSK調(diào)制 器還可以采用如下的映射關(guān)系將信號集{00，01，10，11}映射為光載波的4種相位組成的 集合{0，31/2，3 31/2，31}。本實施例中，將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行兩次差分編碼，然后用兩次差分編碼后的數(shù) 據(jù)去調(diào)制光載波的相位，最后得到的調(diào)制光信號的相位信息不是直接對應(yīng)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)， 而是調(diào)制光信號的相位信息經(jīng)過兩次差分解碼后得到的數(shù)據(jù)才對應(yīng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，因此使得 接收端在采用本振光與調(diào)制光信號進行混頻等處理后得到的數(shù)字基帶信號，需要進行兩次 差分解碼才能恢復(fù)出發(fā)送端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，兩次解碼的過程不僅可以消除由于本振光和發(fā)送 端光載波的相位不同步引起的相位模糊問題，還可以進一步消除由于本振光和發(fā)送端光載 波的頻率不同步引起的相位模糊問題，使得接收端接收裝置的實現(xiàn)簡單。本發(fā)明實施例還提供了一種光信號的接收裝置，用于在接收端接收圖2所示結(jié)構(gòu) 的光信號產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的調(diào)制光信號，并對該調(diào)制光信號進行處理恢復(fù)出傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，其 結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括混頻器401、探測模塊402、模數(shù)轉(zhuǎn)換器403、判決模塊404、第一差分 解碼模塊405、第二差分解碼模塊406?；祛l器401接收本振光和光纖中傳輸?shù)恼{(diào)制光信號，并將它們進行混頻，得到混頻后的光信號。其中，本振光由接收端的本地激光器產(chǎn)生。本實施例中的混頻器可以采用 90度混頻器。探測模塊402對混頻后得光信號進行探測，得到模擬基帶信號的兩個分量I信號 和Q信號，模擬基帶信號可以表示為I+jQ。在本實施例中，探測模塊402可由平衡探測器 1和平衡探測器2組成，兩個平衡探測器對混頻后的光信號進行平衡探測，分別得到模擬基 帶信號的I信號和和Q信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器403將探測模塊402得到的模擬基帶信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字基 帶信號。數(shù)字信號基帶信號是復(fù)數(shù)信號，有兩個分量分別為Ik信號和Qk信號，復(fù)數(shù)信號可 以表示為:IK+JQkο判決模塊404對數(shù)字基帶信號的相位進行判決，并將判決得到的相位信息逆映射 為比特數(shù)據(jù)。具體的是，判決模塊404對數(shù)字基帶信號的相位進行判決，然后根據(jù)發(fā)送端采 用的調(diào)制方式，把得到的相位信息進行逆映射。例如，在發(fā)送端所采用的是QPSK調(diào)制方式， 采用的映射關(guān)系是信號集{00、01、10、11}映射成載波的相位集合{>/4，3π/4，5π/4， 7 π /4}，此處，判決模塊404則根據(jù)QPSK調(diào)制方式的這種映射關(guān)系，將判決得到的相位信息 逆映射為比特數(shù)據(jù)相位η/4逆映射為比特數(shù)據(jù)00，相位3π/4逆映射為比特數(shù)據(jù)01，相 位5 π /4逆映射為比特數(shù)據(jù)10，相位7 π /4逆映射為比特數(shù)據(jù)11。第一差分解碼模塊405對判決模塊403得到的比特數(shù)據(jù)進行差分解碼，得到第一 解碼數(shù)據(jù)。第二差分解碼模塊406對第一解碼數(shù)據(jù)進行差分解碼，得到原始數(shù)據(jù)，第二差分 解碼模塊406得到的原始數(shù)據(jù)即為發(fā)送端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。第一差分解碼單元和第二解碼單元 可以采用圖3Β所示結(jié)構(gòu)的差分解碼器，也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的差分解碼器。圖3Β所示的 差分解碼器包括一個延時單元和減法器，延時單元將當前的輸入延時一拍后送到減法器中 與下一拍的輸入做模M減法，得到下一拍的輸出，其中，模M減法是模M加法的逆運算，模M 減法是指將兩個數(shù)相減的結(jié)果除以M得到余數(shù)，具體做法是相減后判斷相減的結(jié)果是否在 0 M之間，如果不是，則將相減的結(jié)果加上M后作為模M的減法的結(jié)果，如果相減的結(jié)果在 0 M之間，則將相減的結(jié)果直接作為模M的減法的結(jié)果；M為發(fā)送端中調(diào)制器所采用的相 位調(diào)制的進制數(shù)，如果相位調(diào)制器采用4進制的相位調(diào)制，這里的M就為4 ；每一拍的輸入 或輸出均是M進制的一個符號，即每一拍的輸入均是K位比特數(shù)據(jù)，每一拍的輸出也是K位 比特數(shù)據(jù)。例如，當前的輸入為兩位比特數(shù)據(jù)(11)，下一拍的輸入為兩位比特數(shù)據(jù)(01)，則 對它們做模4的減法，相當于2-3+4，得到3，則下一拍的輸出為兩位比特數(shù)據(jù)(11)。本發(fā)明實施例提供的光信號接收裝置，由于對獲得的數(shù)字基帶信號進行兩次差分 解碼，故不僅可以消除本振光和發(fā)送端光載波之間相位不同步引起的相位模糊問題，還可 以進一步消除本振光和發(fā)送端光載波之間頻率不同步引起的相位模糊問題，并且本發(fā)明實 施例提供的光信號接收裝置不需要頻偏控制電路和相位估計模塊，卻依然可以保證光信號 接收裝置的接收性能。本發(fā)明實施例還提供了一種光信號的接收裝置，用于在接收端接收圖2所示結(jié)構(gòu) 的光信號產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的調(diào)制光信號，并對該調(diào)制光信號進行處理恢復(fù)出發(fā)送端傳輸?shù)臄?shù) 據(jù)，其結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括混頻器501、探測模塊502、模數(shù)轉(zhuǎn)換器503、第一共軛計算單 元504、第一延時單元505、第一乘法器506、第二共軛計算單元507、第二延時單元508、第二 乘法器509、判決模塊510。其中，混頻器501、探測模塊502、模數(shù)轉(zhuǎn)換器503與圖4所示裝置中的混頻器401、探測模塊402、模數(shù)轉(zhuǎn)換器403分別相同，這里不再贅述。第一共軛計算單元504，用于計算模數(shù)轉(zhuǎn)換器503得到的數(shù)字基帶信號的共軛信 號，得到第一共軛信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器得到的數(shù)字基帶信號可以表示為IK+jQK，計算其共軛信 號，得到第一共軛信號，表示為IK_jQK。需要說明的是，上述表示形式為復(fù)數(shù)信號的代數(shù)表
示形式，還可以用指數(shù)形式來表示上述復(fù)數(shù)信號，如上述數(shù)字基帶信號表示為AKei(PK ’第
一共軛信號表示為AKe_icpK ,其中，Ak表示數(shù)字基帶信號的幅度，φκ表示數(shù)字基帶信號的 相位。第一延時單元505將第一共軛信號(如延時一拍后輸入到第一乘 法器506中與下一拍的數(shù)字基帶信號(如AK+1eicpK+1)相乘，得到第一基帶信號(如
AK*AK+1ei((pK+1_(PK)) ο H翻辟隨fet胃隨如檔籠雜制誇白勺鄉(xiāng)
信號延時一拍后與下一拍的數(shù)字基帶信號相乘，實際上是實現(xiàn)了將前后兩拍的數(shù)字基帶信 號的相位相減，即實現(xiàn)了一次差分解碼。第二共軛計算單元507計算第一基帶信號的共軛信號，得到第二共軛信號。第二 延時單元508將當前的第二共軛信號延時一拍后輸入到第二乘法器509中與下一拍的第一 基帶信號相乘，得到第二基帶信號。判決模塊510對第二基帶信號的相位進行判決，并將判決得到的相位信息逆映射 為原始數(shù)據(jù)。此時判決單元得到的原始數(shù)據(jù)即為發(fā)送端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。判決模塊的具體工作 過程參考本申請其它實施例中的相關(guān)描述。本發(fā)明實施例提供的光信號接收裝置，由于對獲得的數(shù)字基帶信號進行兩次差分 解碼，故不僅可以消除本振光和發(fā)送端光載波之間相位不同步引起的相位模糊問題，還可 以進一步消除本振光和發(fā)送端光載波之間頻率不同步引起的相位模糊問題，并且本發(fā)明實 施例提供的光信號接收裝置不需要頻偏控制電路和相位估計模塊，卻依然可以保證光信號 接收裝置的接收性能。本發(fā)明實施例還提供了一種光信號的接收裝置，用于在接收端接收圖2所示結(jié)構(gòu) 的光信號產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的調(diào)制光信號，并對該調(diào)制光信號進行處理恢復(fù)出發(fā)送端傳輸?shù)?數(shù)據(jù)，其結(jié)構(gòu)如圖6所示，包括混頻器601、探測模塊602、模數(shù)轉(zhuǎn)換器603、相位計算模塊 604、第一延時單元605、第一減法器606、第二延時單元607、第二減法器608、判決模塊609。 其中，混頻器601、探測模塊602、模數(shù)轉(zhuǎn)換器603與圖4所示裝置中的混頻器401、探測模塊 402、模數(shù)轉(zhuǎn)換器403分別相同，這里不再贅述。相位計算模塊604計算模數(shù)轉(zhuǎn)換器603得到的數(shù)字基帶信號的相位，得到相位信 號。第一延時單元605將當前的相位信號延時一拍后輸入到第一減法器606中與下一拍的 相位信號做模2 π的減法，得到第一相位信號。第二延時單元607將當前的第一相位信號延 時一拍后輸入到第二減法器608中與下一拍的第一相位信號做模2 π的減法，得到第二相 位信號。判決模塊609對第二相位信號進行判決，得到原始數(shù)據(jù)。由于第二相位信號本身 就是相位信息，故判決模塊609對第二相位信號進行判決的過程，實際上是識別相位的過 程，然后再根據(jù)發(fā)送端在生成調(diào)制光信號時所采用的調(diào)制方式，將識別的相位進行逆映射， 得到原始數(shù)據(jù)，判決模塊609最終得到的原始數(shù)據(jù)即為發(fā)送端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
本發(fā)明實施例提供的光信號接收裝置，由于對獲得的數(shù)字基帶信號進行兩次差分 解碼，故不僅可以消除本振光和發(fā)送端光載波之間相位不同步引起的相位模糊問題，還可 以進一步消除本振光和發(fā)送端光載波之間頻率不同步引起的相位模糊問題，并且本發(fā)明實 施例提供的光信號接收裝置不需要頻偏控制電路和相位估計模塊，卻依然可以保證光信號 接收裝置的接收性能。本發(fā)明實施例還提供一種光傳輸系統(tǒng)，包括圖2所示結(jié)構(gòu)的光信號產(chǎn)生裝置和圖 4、圖5、圖6所示結(jié)構(gòu)中的任一種光信號接收裝置。在該光傳輸系統(tǒng)中，在發(fā)送端，利用圖2 所示結(jié)構(gòu)的光信號裝置將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行兩次差分編碼，然后用兩次差分編碼后的數(shù) 據(jù)對光載波進行相位調(diào)制，得到調(diào)制光信號，將調(diào)制光信號耦合到光纖中，向接收端傳輸； 在接收端，圖4、圖5、圖6中任意一種結(jié)構(gòu)的光信號接收裝置接收光纖中傳輸?shù)恼{(diào)制光信 號，然后將調(diào)制光信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字基帶信號，再對數(shù)字基帶信號進行兩次差分解碼，得到發(fā) 送端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。本發(fā)明實施例提供的光傳輸系統(tǒng)，在發(fā)送端將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行兩次差分編 碼，然后再用兩次差分編碼后的數(shù)據(jù)對光載波進行相位調(diào)制；在接收端對數(shù)字基帶信號進 行兩次差分解碼恢復(fù)出發(fā)送端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，使得接收端的光信號接收裝置不需要頻偏控制 電路和相位估計模塊，卻依然可以使得整個系統(tǒng)保持一個較好的誤碼性能。本發(fā)明提供一種產(chǎn)生光信號的方法，在將其方法流程如圖7所示，包括步驟S701 將數(shù)據(jù)進行差分編碼，得到第一次差分編碼數(shù)據(jù)。步驟S702 將第一差分編碼數(shù)據(jù)進行差分編碼，得到第二差分編碼數(shù)據(jù)。步驟S703 用第二差分編碼數(shù)據(jù)對光載波進行相位調(diào)制，得到調(diào)制光信號。本實施例中，將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行兩次差分編碼，然后用兩次差分編碼后的數(shù) 據(jù)去調(diào)制光載波的相位，最后得到的調(diào)制光信號的相位信息不是直接對應(yīng)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)， 而是調(diào)制光信號的相位信息經(jīng)過兩次差分解碼后得到的數(shù)據(jù)才對應(yīng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，因此使得 接收端在采用本振光與調(diào)制光信號進行混頻等處理后得到的數(shù)字基帶信號，需要進行兩次 差分解碼才能恢復(fù)出發(fā)送端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，兩次解碼的過程不僅可以消除由于本振光和發(fā)送 端光載波的相位不同步引起的相位模糊問題，還可以進一步消除由于本振光和發(fā)送端光載 波的頻率不同步引起的相位模糊問題，使得接收端接收裝置的實現(xiàn)簡單。本發(fā)明實施例還提供了一種光信號的接收方法，用于接收采用圖7所示方法產(chǎn)生 的調(diào)制光信號，并進行處理后恢復(fù)出發(fā)送端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，其方法流程示意圖如圖8所示，包 括步驟S801 接收本振光和調(diào)制光信號，并將調(diào)制光信號和本振光進行混頻，得到 混頻后的光信號。本振光是由接收端的本地激光器產(chǎn)生的，調(diào)制光信號是采用圖7所示方法所產(chǎn)生 的。步驟S802 對混頻后的光信號進行探測，得到模擬基帶信號。具體的，可以采用平衡探測的方法對混頻后的光信號進行探測，分別得到模擬基 帶信號的兩個分量1信號和Q信號，而模擬基帶信號可以表示為I+jQ。步驟S803 將模擬基帶信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字基帶信號。將上一步驟得到的模擬基帶信號的I信號和Q信號分別轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，得到數(shù)字基帶信號的兩個分量Ik信號和Qk信號，數(shù)字基帶信號可以表示為IK+jQK。步驟S804 對數(shù)字基帶信號的相位進行判決，并將判決得到的相位信息逆映射為 比特數(shù)據(jù)。由于本振光的頻率、相位很難與發(fā)送端的光載波的頻率、相位同步，導(dǎo)致得到的數(shù) 字基帶信號的相位不是集中在主值相位上，而是分散在主值相位附近，在對數(shù)字基帶信號 的相位進行判決時，將其相位判決為最接近的主值相位。例如調(diào)制光信號是采用QPSK調(diào) 制生成的，利用的四種相位分別為π /4，3 π /4，5 π /4，7 π /4，而在接收端得到的某一時刻 的數(shù)字基帶信號的相位為47°，將這一相位值上述四種主值相位進行比較，η/4是其最接 近的主值相位，就該時刻的數(shù)字基帶信號的相位判決為η/4。然后根據(jù)發(fā)送端采用的調(diào) 制方式，將上述得到的相位信息逆映射為比特數(shù)據(jù)，如發(fā)送端采用的調(diào)制方式為QPSK調(diào)制 方式，其利用的映射關(guān)系為信號集{00、01、10、11}映射為相位集合{>/4，3π/4，5π/4， 7 π /4},根據(jù)QPSK調(diào)制方式的這種映射關(guān)系，將判決得到的相位信息進行逆映射，如將上 述判決的相位η/4逆映射為比特數(shù)據(jù)00。步驟S805 將比特數(shù)據(jù)進行差分解碼，得到第一解碼數(shù)據(jù)。步驟S806 將第一解碼數(shù)據(jù)進行差分解碼，得到原始數(shù)據(jù)。本實施例中的原始數(shù) 據(jù)指發(fā)送端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。步驟S805和步驟S806中的差分解碼的過程，參考本申請其它實施例的相關(guān)描述， 這里不再贅述。本發(fā)明實施例提供的光信號接收方法，由于對獲得的數(shù)字基帶信號進行兩次差分 解碼，故不僅可以消除本振光和發(fā)送端光載波之間相位不同步引起的相位模糊問題，還可 以進一步消除本振光和發(fā)送端光載波之間頻率不同步引起的相位模糊問題，并且本發(fā)明實 施例提供的光信號接收方法不需要對本振光進行頻偏控制以及相位估計，卻依然可以保證 最后恢復(fù)出的數(shù)據(jù)有較低的誤碼率。本發(fā)明實施例還提供了一種光信號的接收方法，用于接收采用圖7所示方法產(chǎn)生 的調(diào)制光信號，并進行處理后恢復(fù)出發(fā)送端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，其方法流程示意圖如圖9所示。其 中，步驟S901、S902、S903與圖8所示方法中的步驟S801、S802、S803分別相同，這里不再 對其進行詳述。步驟S904:將當前數(shù)字基帶信號的共軛信號延時一拍后與下一拍的數(shù)字基帶信 號相乘，得到第一基帶信號。本步驟中，將當前數(shù)字基帶信號的共軛信號延時一拍后與下一拍的數(shù)字基帶信號 相乘，實際上相當于將前后兩拍(或者前后兩個時刻)的數(shù)字基帶信號的相位相減，也相當 于實現(xiàn)了一次差分解碼。需要說明的是，本步驟中的第一基帶信號依然是復(fù)數(shù)信號。步驟S905:將當前第一基帶信號的共軛信號延時一拍后與下一拍的第一基帶信 號進行相乘，得到第二基帶信號。步驟S906 對第二基帶信號的相位進行判決，并將判決得到的相位信息逆映射為 原始數(shù)據(jù)，該原始數(shù)據(jù)即為發(fā)送端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。具體的，對第二基帶信號的相位進行判決， 得到相位信息，然后根據(jù)發(fā)送端在生成調(diào)制光信號時采取的調(diào)制方式，將相位信息逆映射 為比特數(shù)據(jù)。如發(fā)送端采取的是M進制的相位調(diào)制方式，則將每一拍的第二基帶信號的相 位信息逆映射為K比特數(shù)據(jù)，其中，M = 2κ(Κ = 1，2，3......)。
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本發(fā)明實施例提供的光信號接收方法，由于對獲得的數(shù)字基帶信號進行兩次差分 解碼，故不僅可以消除本振光和發(fā)送端光載波之間相位不同步引起的相位模糊問題，還可 以進一步消除本振光和發(fā)送端光載波之間頻率不同步引起的相位模糊問題，并且本發(fā)明實 施例提供的光信號接收方法不需要對本振光進行頻偏控制和以及相位估計，卻依然可以保 證最后恢復(fù)出的數(shù)據(jù)有較低的誤碼率。本發(fā)明實施例還提供了一種光信號的接收方法，用于接收采用圖7所示方法產(chǎn)生 的調(diào)制光信號，并進行處理后恢復(fù)出發(fā)送端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，其方法流程示意圖如圖10所示。 其中，步驟S1001、S1002、S1003與圖8所示方法中的步驟S801、S802、S803分別相同，這里 不再對其進行詳述。步驟S1004 計算數(shù)字基帶信號的相位，得到相位信號。本步驟中，具體的可以采用ArgO函數(shù)計算數(shù)字基帶信號的相位，得到相位信號。步驟S1005 將當前相位信號延時一拍后與下一拍的相位信號做模2 π減法，得到
第一相位信號。本步驟中的模模2 π的減法類似于模M的減法，當前相位信號延時一拍后與下一 拍的相位信號相減，如果相減的結(jié)果不在0 2 π的范圍之內(nèi)，則將相減的結(jié)果加上或者減 去η個2 π后得到的值作為模2 π減法的結(jié)果，其中，η的取值必須使得相減的結(jié)果加上或 者減去η個2 π后得到的值一定要在0 2 π之內(nèi)；如果相減的結(jié)果在0 2 π的范圍之 內(nèi)，則將該結(jié)果作為模2 π減法的結(jié)果。步驟S1006 將當前第一信號的相位延時一拍后與下一拍的相位信號做模2 π減
法，得到第二相位信號。步驟S1007 對第二相位信號進行判決，得到原始數(shù)據(jù)。第二相位信號本身就是相位信息，本步驟中對第二相位信號進行判決，實際上是 識別相位的過程，然后再根據(jù)發(fā)送端在生成調(diào)制光信號時所采用的調(diào)制方式，將識別的相 位進行逆映射，得到原始數(shù)據(jù)。本步驟中得到的原始數(shù)據(jù)即為發(fā)送端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。本發(fā)明實施例提供的光信號接收方法，由于對獲得的數(shù)字基帶信號進行兩次差分 解碼，故不僅可以消除本振光和發(fā)送端光載波之間相位不同步引起的相位模糊問題，還可 以進一步消除本振光和發(fā)送端光載波之間頻率不同步引起的相位模糊問題，并且本發(fā)明實 施例提供的光信號接收方法不需要對本振光進行頻偏控制和以及相位估計，卻依然可以保 證最后恢復(fù)出的數(shù)據(jù)有較低的誤碼率。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范 圍為準。
權(quán)利要求
一種光信號的產(chǎn)生方法，其特征在于，包括將數(shù)據(jù)進行差分編碼，得到第一差分編碼數(shù)據(jù)；將所述第一差分編碼數(shù)據(jù)進行差分編碼，得到第二差分編碼數(shù)據(jù)；用第二差分編碼數(shù)據(jù)對光載波進行相位調(diào)制，得到調(diào)制光信號。
2.一種光信號的接收方法，其特征在于，包括接收本振光和采用權(quán)利要求1所述方法產(chǎn)生的調(diào)制光信號，并將所述調(diào)制光信號和本 振光進行混頻，得到混頻后的光信號；對混頻后的光信號進行探測，得到模擬基帶信號； 將所述模擬基帶信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字基帶信號；對所述數(shù)字基帶信號的相位進行判決，并將判決得到的相位信息逆映射為比特數(shù)據(jù)； 將所述比特數(shù)據(jù)進行差分解碼，得到第一解碼數(shù)據(jù)； 將所述第一解碼數(shù)據(jù)進行差分解碼，得到原始數(shù)據(jù)。
3.一種光信號的接收方法，其特征在于，包括接收本振光和采用權(quán)利要求1所述方法產(chǎn)生的調(diào)制光信號，并將所述調(diào)制光信號和本 振光進行混頻，得到混頻后的光信號；對混頻后的光信號進行探測，得到模擬基帶信號； 將所述模擬基帶信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字基帶信號；將當前數(shù)字基帶信號的共軛信號延時一拍后與下一拍的數(shù)字基帶信號相乘，得到第一 基帶信號；將當前第一基帶信號的共軛信號延時一拍后與下一拍的第一基帶信號相乘，得到第二 基帶信號；對所述第二基帶信號的相位進行判決，并將判決得到的相位信息逆映射為原始數(shù)據(jù)。
4.一種光信號的接收方法，其特征在于，包括接收本振光和采用權(quán)利要求1所述方法產(chǎn)生的調(diào)制光信號，并將所述調(diào)制光信號和本 振光進行混頻，得到混頻后的光信號；對混頻后的光信號進行探測，得到模擬基帶信號； 將所述模擬基帶信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字基帶信號； 計算所述數(shù)字基帶信號的相位，得到相位信號；將當前相位信號延時一拍后與下一拍的相位信號做模2π減法，得到第一相位信號； 將當前第一相位信號延時一拍后與下一拍的第一相位信號做模2 π減法，得到第二相 位信號。對所述第二相位信號進行判決，得到原始數(shù)據(jù)。
5.一種光信號產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括第一差分編碼模塊，用于對數(shù)據(jù)進行差分編碼，得到第一差分編碼數(shù)據(jù)；第二差分編碼模塊，用于對所述第一差分編碼數(shù)據(jù)進行差分編碼，得到第二差分編碼；調(diào)制器，用于根據(jù)第二差分編碼數(shù)據(jù)對光載波進行相位調(diào)制，得到調(diào)制光信號。
6.一種光信號接收裝置，其特征在于，包括混頻器，用于接收本振光和權(quán)利要求5所述裝置產(chǎn)生的調(diào)制光信號，并將所述本振光和所述調(diào)制光信號進行混頻，得到混頻后的光信號；探測模塊，用于對所述混頻后的光信號進行探測，得到模擬基帶信號； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對所述模擬基帶信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字基帶信號； 判決模塊，用于對所述數(shù)字基帶信號的相位進行判決，并將判決得到的相位信息逆映 射為比特數(shù)據(jù)；第一差分解碼模塊，用于將所述比特數(shù)據(jù)進行差分解碼，得到第一解碼數(shù)據(jù)； 第二差分解碼模塊，用于將所述第一解碼數(shù)據(jù)進行差分解碼，得到原始數(shù)據(jù)。
7.一種光信號接收裝置，其特征在于，包括混頻器，用于接收本振光和權(quán)利要求5所述裝置產(chǎn)生的調(diào)制光信號，并將所述本振光 和所述調(diào)制光信號進行混頻，得到混頻后的光信號；探測模塊，用于對所述混頻后的光信號進行探測，得到模擬基帶信號； 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于對所述模擬基帶信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字基帶信號； 第一共軛模塊，用于計算所述數(shù)字基帶信號的共軛信號；第一延時模塊，用于將所述數(shù)字基帶信號的共軛信號延時一拍，得到第一延時信號； 第一乘法器，用于將所述第一延時信號與所述數(shù)字基帶信號相乘，得到第一基帶信號；第二共軛模塊，用于計算所述第一基帶信號的共軛信號；第二延時模塊，用于將所述第一基帶信號的共軛信號延時一拍，得到第二延時信號； 第二乘法器，用于將所述第二延時信號與所述第一基帶信號相乘，得到第二基帶信號；判決模塊，用于對所述第二基帶信號的相位進行判決，并將判決得到的相位信息逆映 射為原始數(shù)據(jù)。
8.一種光信號接收裝置，其特征在于，包括混頻器，用于接收本振光和權(quán)利要求5所述裝置產(chǎn)生的調(diào)制光信號，并將所述本振光 和所述調(diào)制光信號進行混頻，得到混頻后的光信號；探測模塊，用于對所述混頻后的光信號進行探測，得到模擬基帶信號； 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于對所述模擬基帶信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字基帶信號； 相位計算模塊，用于計算所述數(shù)字基帶信號的相位，得到相位信號； 第一延時模塊，用于將所述相位信號延時一拍，得到第一延時信號； 第一減法器，用于將所述相位信號與所述第一延時信號做模2 π減法，得到第一相位 信號；第二延時模塊，用于將所述第一相位信號延時一拍，得到第二延時信號； 第二減法器，用于將所述第一相位信號與所述第二延時信號做模2 π減法，得到第二 相位信號；判決模塊，用于對所述第二相位信號進行判決，得到原始數(shù)據(jù)。
9.一種光傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求5所述的光信號產(chǎn)生裝置和權(quán)利要 求6-8任一項所述的光信號接收裝置。
全文摘要
本發(fā)明實施例涉及通信領(lǐng)域，特別公開了一種光信號的產(chǎn)生方法、接收方法、產(chǎn)生裝置、接收裝置和光傳輸系統(tǒng)。所述光信號的產(chǎn)生方法包括將數(shù)據(jù)進行差分編碼，得到第一差分編碼數(shù)據(jù)；將所述第一差分編碼數(shù)據(jù)進行差分編碼，得到第二差分編碼數(shù)據(jù)；用第二差分編碼數(shù)據(jù)對光載波進行相位調(diào)制，得到調(diào)制光信號。本發(fā)明實施例提供的光信號產(chǎn)生方法和接收方法，使得在接收端接收調(diào)制光信號時，省去了繁瑣的頻偏控制電路和相位估計模塊，卻依然可以較好的從調(diào)制光信號中恢復(fù)出發(fā)送端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
文檔編號H04L25/03GK101938438SQ20091010854
公開日2011年1月5日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者解長松, 黃遠達 申請人:華為技術(shù)有限公司