包含数据的光信号的发送设备和接收设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种发送包含数据的光信号的发送设备、接收设备、发送方法和接收方法。该发送设备包括：多个子发送设备，用于在多个不同的子频带上发送数据的各个部分；其中，每个子发送设备包括：偏振光生成器，被配置为生成具有特定频率的相互正交的偏振方向的两个光子载波；第一OFDM/OQAM调制器，被配置为将第一子数据信号调制为第一OFDM/OQAM电信号；第二OFDM/OQAM调制器，被配置为将第二子数据信号调制为第二OFDM/OQAM电信号；第一光载波制器，被配置为用所述第一OFDM/OQAM电信号对所述两个光子载波之一进行调制以形成第一子光信号；以及第二光载波制器，被配置为用所述第二OFDM/OQAM电信号对所述两个光子载波中的另一个进行调制以形成第二子光信号。

【技术实现步骤摘要】
传输包含数据的光信号的方法、设备和系统
本公开涉及发送包含数据的光信号的发送设备和接收包含数据的光信号的接收设备及其方法，且更具体地，涉及利用基于偏置正交幅度调制的正交频分复用(Orthogonalfrequency-divisionmultiplexing/OffsetQuadrateAmplitudeModulation，OFDM/OQAM)调制和解调来频带复用地进行发送和接收包含数据的光信号的技术。
技术介绍
随着光通信需求的不断增长，1T/s级别以及更高速率的超级信道传输技术越来越受到重视。通过进行频带复用，并使得各个子频带之间的保护间隔足够小，可以比较低成本地增加信道容量，从而实现高速的光通信系统设计。其中，单载波和正交频分复用技术(OFDM)是当前大容量高速相干光通信系统的两种主要的调制技术。对于单载波系统，奈奎斯特(Nyquist)波分复用技术通过将信号经过频域的矩形滤波器，从而获得较好的旁瓣抑制比，可以使得各个光频带间的保护间隔很小，从而提高了频谱效率，但是对于时钟抖动(Jitter)的设计要求很高，光信噪比会有损失。对于光OFDM，由于其旁瓣抑制比相对较高，因此如果不能保证频带之间的时域频域同步，就需要设置比较大的频带间保护间隔来防止频带间干扰。在保证各个频带之间时域频域同步的条件下，由于其本身的正交性的原因，可以使用正交频带复用(Orthogonal-Band-Multiplexed，OBM)来在不引入防护频带的情况下无缝地构造O-OFDM的超宽频带。但是这种解决方案有以下的严格的实现限制：(1)每个频带上的子载波间隔必须严格相同，意味着每个频带上的射频器件，比如数字模拟转换器(DigitaltoAnalogConverter,DAC)都必须工作在相同频率；(2)为了保证各个频带之间的正交性，频带间保护间隔必须是子载波间隔的整数倍；(3)每个频带上发送的数据必须保证时域同步，防止相邻频带之间的码间串扰(InterSymbolInterference，ISI)。经过实验验证，任何一个条件不满足，都会对系统性能造成较大影响。这无疑增加了实现成本，并且不利用各频带间资源的灵活分配。因此，如何以较低的实现要求，使得频带间保护间隔尽可能小即较高的频谱效率，且有较好光信噪比性能，就成了高速相干光系统的一个重要问题。
技术实现思路
作为OFDM的替代方案，OFDM/OQAM系统是无线通信领域中目前研究的热点。由于OFDM/OQAM具有较高的旁瓣抑制比，因此我们可以将该技术用于频带复用的高速相干光通信系统设计中。在设计好对应的数字信号处理算法，使得单频带下光信噪比性能和OFDM接近，而在时频非同步的多频带复用系统中，OFDM/OQAM由于旁瓣抑制比高，就可以大大减小频带间的保护间隔而不引入频带间干扰，从而以较高的频谱效率和较低的实现要求实现高质量的高速传输。因而本申请创新性地将OFDM/OQAM技术应用于多频带复用相干光双偏振(CoherentOpticalDual-Polarization)信号传输系统中，通过实验得出，这样的OFDM/OQAM传输系统可以实现较高的旁瓣抑制比(>35dB)，且能够得到“完美”的矩形频谱形状。而OFDM信号的旁瓣抑制比只有约等于15dB。在多子频带复用系统中，这样的OFDM/OQAM传输系统可以不需要像传统的正交频带复用的OFDM(Orthogonal-Band-MultiplexedOFDM，OBM-OFDM)系统那样要求子频带之间严格的时域频域同步来保证正交性，就可以让相邻子频带之间的保护间隔很小(例如，<20MHz)，而不会引入子频带间干扰(InterblockInterference，IBI)，且对字符间干扰(InterSymbolInterference，ISI)和载波间干扰(InterCarrierInterference，ICI)有较强的鲁棒性，既降低了实现难度，又使得频谱利用效率大大提高，使得频谱资源分配更加灵活。根据本公开的一个方面，提供一种发送包含数据的光信号的发送设备，包括：多个子发送设备，用于在多个不同的子频带上发送数据的各个部分；其中，每个子发送设备包括：偏振光生成器，被配置为生成具有特定频率的相互正交的偏振方向的两个光子载波；第一OFDM/OQAM调制器，被配置为将第一子数据信号调制为第一OFDM/OQAM电信号；第二OFDM/OQAM调制器，被配置为将第二子数据信号调制为第二OFDM/OQAM电信号；第一光载波制器，被配置为用所述第一OFDM/OQAM电信号对所述两个光子载波之一进行调制以形成第一子光信号；以及第二光载波制器，被配置为用所述第二OFDM/OQAM电信号对所述两个光子载波中的另一个进行调制以形成第二子光信号。根据本公开的另一个方面，提供一种接收包含数据的光信号的接收设备，包括：多个子接收设备，每个子接收设备包括：光混频器，被配置为用具有某一频率的光载波来对接收到的光信号中的具有该频率的光信号进行混频，得到混频的光信号；光电二极管，被配置为将混频的光信号转换成电模拟信号；模数转换器，被配置为将所述电模拟信号转换为数字信号；OFDM/OQAM解调器，被配置为将所述数字信号进行OFDM/OQAM解调以恢复数据。根据本公开的一个方面，提供一种发送包含数据的光信号的发送方法，包括：在多个不同的子频带上发送数据的各个部分的多个子发送步骤；其中，所述多个子发送步骤中的每个子发送步骤包括：生成具有特定频率的相互正交偏振方向的两个光子载波；将第一子数据信号调制为第一OFDM/OQAM电信号；将第二子数据信号调制为第二OFDM/OQAM电信号；用所述第一OFDM/OQAM电信号对所述两个光子载波之一进行调制以形成第一子光信号；以及用所述第二OFDM/OQAM电信号对所述两个光子载波中的另一个进行调制以形成第二子光信号。根据本公开的另一方面，提供一种接收包含数据的光信号的接收方法，包括：多个子接收步骤，每个子接收步骤包括：用具有某一频率的光载波来对接收到的光信号中的具有该频率的光信号进行混频，得到混频的光信号；将混频的光信号转换成电模拟信号；将所述电模拟信号转换为数字信号；将所述数字信号进行OFDM/OQAM解调以恢复数据。附图说明图1是示出根据本专利技术的一个实施例的发送包含数据的光信号的发送设备的方框图。图2是示出根据本专利技术的另一个实施例的发送包含数据的光信号的发送设备的方框图。图3A是示出根据本专利技术的一个实施例的发送设备中使用的OFDM/OQAM调制解调结构的原理示意图。图3B是示出该实施例中使用的OFDM/OQAM和传统OFDM在时域和频域以及频谱上的差别图。图3C是示出根据本专利技术的实施例的发送设备利用N个子频带来传送数据的示意图。图4是示出根据本专利技术的另一个实施例的接收包含数据的光信号的接收设备的方框图。图5是示出根据本专利技术的再一个实施例的接收包含数据的光信号的接收设备的方框图。图6A到C是为说明OFDM/OQAM与传统OFDM相比的优点而进行的若干实验的系统框图。图7A是背靠背的误码率(BitErrorRate，BER)vs.光信噪比(OpticalSignalNoiseRatio，OSNR)比较示意图。图7B是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发送包含数据的光信号的发送设备，包括：多个子发送设备，用于在多个不同的子频带上发送数据的各个部分；其中，每个子发送设备包括：偏振光生成器，被配置为生成具有特定频率的相互正交的偏振方向的两个光子载波；第一OFDM/OQAM调制器，被配置为将第一子数据信号调制为第一OFDM/OQAM电信号；第二OFDM/OQAM调制器，被配置为将第二子数据信号调制为第二OFDM/OQAM电信号；第一光载波制器，被配置为用所述第一OFDM/OQAM电信号对所述两个光子载波之一进行调制以形成第一子光信号；以及第二光载波制器，被配置为用所述第二OFDM/OQAM电信号对所述两个光子载波中的另一个进行调制以形成第二子光信号。

【技术特征摘要】
1.一种发送包含数据的光信号的发送设备，包括：多个子发送设备，用于在多个不同的子频带上发送数据的各个部分；其中，每个子发送设备包括：偏振光生成器，被配置为生成具有特定频率的相互正交的偏振方向的两个光子载波；第一OFDM/OQAM调制器，被配置为将第一子数据信号调制为第一OFDM/OQAM电信号；第二OFDM/OQAM调制器，被配置为将第二子数据信号调制为第二OFDM/OQAM电信号；第一光载波制器，被配置为用所述第一OFDM/OQAM电信号对所述两个光子载波之一进行调制以形成第一子光信号；以及第二光载波制器，被配置为用所述第二OFDM/OQAM电信号对所述两个光子载波中的另一个进行调制以形成第二子光信号。2.根据权利要求1所述的发送设备，其中，每个子发送设备中的所述偏振光生成器包括：外腔调制激光器，被配置为生成具有所述特定频率的光载波；以及偏振分束器，被配置为将生成的光载波进行偏振分束以生成所述相互正交偏振方向的两个光子载波。3.根据权利要求1所述的发送设备，其中，所述子发送设备还包括：掺铒光纤放大器，被配置为将所述第一子光信号和所述第二子光信号进行功率放大；偏振合束器，被配置为将进行了功率放大的所述第一子光信号和所述第二子光信号合成一个OFDM/OQAM子光信号。4.根据权利要求1所述的发送设备，其中，一个子发送设备包括的偏振光生成器生成的两个光子载波的频率与另一个子发送设备包括的偏振光生成器生成的两个光子载波的频率不同。5.根据权利要求1所述的发送设备，其中，所述第一子数据信号和所述第二子数据信号是不同的数据信号，且所述第一子数据信号和所述第二子数据信号构成要发送的数据的一部分。6.根据权利要求1所述的发送设备，还包括：耦合器，被配置为耦合从所述多个子发送设备输出的各个子光信号以生成要发送的光信号。7.一种包含数据的光信号传输系统，包括发送包含数据的光信号的发送设备和接收包含数据的光信号的接收设备：所述发送设备包括：多个子发送设备，用于在多个不同的子频带上发送数据的各个部分；其中，每个子发送设备包括：偏振光生成器，被配置为生成具有特定频率的相互正交的偏振方向的两个光子载波；第一OFDM/OQAM调制器，被配置为将第一子数据信号调制为第一OFDM/OQAM电信号；第二OFDM/OQAM调制器，被配置为将第二子数据信号调制为第二OFDM/OQAM电信号；第一光载波制器，被配置为用所述第一OFDM/OQAM电信号对所述两个光子载波之一进行调制以形成第一子光信号；以及第二光载波制器，被配置为用所述第二OFDM/OQAM电信号对所述两个光子载波中的另一个进行调制以形成第二子光信号；所述接收设备包括：多个子接收设备，每个子接收设备包括：光混频器，被配置为用具有某一频率的光载波来对接收到的光信号中的具有该频率的光信号进行混频，得到混频的光信号；光电二极管，被配置为将混频的光信号转换成电模拟信号；模数转换器，被配置为将所述电模拟信号转换为数字信号；OFDM/OQAM解调器，被配置为将所述数字信号进行OFDM/OQ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海波，黎偲，杨奇，杨铸，余少华，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院，
类型：发明
国别省市：