相干無源光網絡系統(tǒng)及信號的發(fā)送、接收方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種相干無源光網絡系統(tǒng)及信號的發(fā)送、接收方法，涉及光接入網絡，該方法包括以下步驟：下行方向，OLT中k個多載波信號收發(fā)裝置都具有高速DAC，每個多載波信號收發(fā)裝置通過數(shù)字方法產生N個下行數(shù)字信號，k個多載波信號收發(fā)裝置和一個k路的波分復用與解復器聯(lián)合產生密集/超密集波分復用信號，該密集/超密集波分復用信號經過功率分配器后，由相干ONU進行選擇性接收：相干ONU通過調節(jié)相干檢測的LO波長，來實現(xiàn)通道的選擇。本發(fā)明中相干無源光網絡系統(tǒng)成本低、結構簡單、靈敏度高，適合于超密集波分復用網絡。
【專利說明】相干無源光網絡系統(tǒng)及信號的發(fā)送、接收方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光接入網絡，具體是涉及一種相干無源光網絡系統(tǒng)及信號的發(fā)送、接收方法。

【背景技術】
[0002]隨著光通信產業(yè)的技術升級，相干光檢測技術正逐步取代傳統(tǒng)的直接檢測技術。從技術角度來講，相干光檢測技術相比直接檢測技術具有更高的頻譜效率、更高的接收靈敏度、更強的線性失真補償能力。因此，在光骨干網傳輸應用中，基于相干檢測的100-Gb/sDP-QPSK (Duel Polarizat1n Quadratic Phase Shift Keying,雙偏振 4 相移鍵控)方案已經受到業(yè)界一致認可。但是，在其它應用場合，例如在光接入網的應用中，該技術方案的成本代價偏高，因此亟待一種低成本的相干解決方案來實現(xiàn)光接入網產業(yè)的升級換代。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術】的不足，提供一種相干無源光網絡系統(tǒng)及信號的發(fā)送、接收方法，能夠減少OLT端的光源數(shù)量、減少ONU端的光源數(shù)量、降低相干接收機對激光器的性能要求，從而降低整個相干無源光網絡系統(tǒng)的實現(xiàn)成本，簡化系統(tǒng)結構，提高接收靈敏度。
[0004]本發(fā)明提供一種相干無源光網絡系統(tǒng)，包括光線路終端0LT、干線光纖、功率分配器、分布式光纖以及M個相干光網絡單元0NU，M為正整數(shù)，所述OLT包括k個多載波信號收發(fā)裝置和一個k路的波分復用與解復用器，每個多載波信號收發(fā)裝置都具有高速數(shù)模轉換器DAC，通過數(shù)字方法產生N路下行數(shù)字信號，多載波信號收發(fā)裝置用于同時接收N路上行光載波信號，M = k*N，k、N均為正整數(shù)；每個相干ONU均包括相干信號收發(fā)裝置，每個多載波信號收發(fā)裝置均與波分復用與解復用器相連，波分復用與解復用器通過干線光纖與功率分配器的輸入端相連，功率分配器的輸出端通過分布式光纖與M個相干ONU相連,每個多載波信號收發(fā)裝置至少支持N個相干0NU，相干ONU中的相干信號收發(fā)裝置一次只接收一個上行光子載波上的數(shù)據(jù)；
[0005]下行方向，OLT中的k個多載波信號收發(fā)裝置和一個k路的波分復用與解復器聯(lián)合產生密集/超密集波分復用信號，該密集/超密集波分復用信號經過功率分配器后，由相干ONU進行選擇性接收:下行方向，相干ONU通過調節(jié)相干檢測的本地振蕩器LO波長，來實現(xiàn)通道的選擇；上行方向，各ONU產生的上行光載波信號經過功率分配器后產生密集/超密集波分復用信號，該密集/超密集波分復用信號由OLT中k路的波分復用與解復器解復用后，分別由OLT中的k個多載波信號收發(fā)裝置進行接收。
[0006]在上述技術方案的基礎上，所述多載波信號收發(fā)裝置包括第一光環(huán)形器、第一信號源、IQ調制器、第一 3dB光稱合器、激光源、第一相干接收機、第一模數(shù)轉換器和第一數(shù)字處理模塊，第一光環(huán)形器的上行輸出端口與第一相干接收機的信號端口相連，激光源、第一3dB光耦合器、IQ調制器順次相連，IQ調制器的光輸出端口與第一光環(huán)形器的下行輸入端口相連，第一 3dB光稱合器還與第一相干接收機的LO端口相連,第一相干接收機的輸出端口與第一模數(shù)轉換器相連，第一模數(shù)轉換器與第一數(shù)字處理模塊相連；
[0007]下行方向，激光源首先由第一 3dB光耦合器分成2路，其中一路作為下行光載波，另一路作為上行相干檢測的LO ;下行光載波經IQ調制器后加載由高速DAC產生的第一信號源，即:下行多載波信號由數(shù)字方法產生，且每個子載波均采用幅移鍵控ASK調制格式；調制后的光信號經第一光環(huán)形器和波分復用與解復用器后接入下行鏈路；
[0008]上行方向，光信號經波分復用與解復用器和第一光環(huán)形器后由多載波信號收發(fā)裝置進行檢測，波分復用與解復用器的每個輸出端口對應一個多載波信號收發(fā)裝置；波分復用與解復用器的每個輸出端口含多路相鄰的子載波信號，多路相鄰的子載波信號與LO進行相干檢測后由第一模數(shù)轉換器采樣，最后發(fā)送到第一數(shù)字處理模塊進行信號解調和恢復。
[0009]在上述技術方案的基礎上，所述第一數(shù)字處理模塊包括4個循環(huán)濾波器組、N個第一包絡檢測器和N個第一多級均衡器，每個循環(huán)濾波器組包括N個輸出端口，第I個循環(huán)濾波器組的第i路輸出端口分別接第i個包絡檢測器的第I個輸入端口，i = 1，2…N，N是正整數(shù)，第2個循環(huán)濾波器組的第i路輸出端口分別接第i個包絡檢測器的第2個輸入端口，第3個循環(huán)濾波器組的第i路輸出端口分別接第i個包絡檢測器的第3個輸入端口，第4個循環(huán)濾波器組的第i路輸出端口分別接第i個包絡檢測器的第4個輸入端口，每個第一包絡檢測器均包括4個第一平方器和I個第一加法器，N個第一包絡檢測器中的第一加法器與N個第一多級均衡器一一對應連接；
[0010]所述多載波信號收發(fā)裝置同時檢測N個相鄰的上行子載波:第一相干接收機的4路輸出首先經第一模數(shù)轉換器采樣生成數(shù)字信號，每一路數(shù)字信號分別由一個循環(huán)濾波器組進行濾波，每個循環(huán)濾波器組輸出N路中頻信號，其中每一路中頻信號對應一個上行子載波；然后，對4個循環(huán)濾波器組的第i路輸出信號進行平方求和，即包絡檢測，從而將第i路子載波由中頻信號下變頻至基帶；最后，每一路子載波所對應的基帶信號經過對應的第一多級均衡器實現(xiàn)該路子載波的數(shù)字信號恢復。
[0011]在上述技術方案的基礎上，所述相干ONU中的相干信號收發(fā)裝置包括第二光環(huán)形器、第二信號源、強度調制器、第二 3dB光耦合器、可調激光源、第二相干接收機、第二模數(shù)轉換器和第二數(shù)字處理模塊，第二光環(huán)形器的下行輸出端口與第二相干接收機的信號端口相連，可調激光源、第二 3dB光耦合器、強度調制器順次相連，強度調制器的光輸出端口與第二光環(huán)形器的上行輸入端口相連，第二 3dB光耦合器還與第二相干接收機的LO端口相連，第二相干接收機的輸出端口與第二模數(shù)轉換器相連，第二模數(shù)轉換器與第二數(shù)字處理模塊相連；
[0012]相干ONU接收的光信號通過第二光環(huán)形器連接第二相干接收機的信號輸入端口，接收光信號的每個子載波均采用ASK調制格式；可調激光源經過第二 3dB光耦合器后，其中一路輸出送往第二相干接收機的LO端口，另一路則送往強度調制器作為上行傳輸?shù)墓廨d波；第二相干接收機相干探測所得到的4路輸出信號，分別經第二模數(shù)轉換器采樣，然后送往第二數(shù)字處理模塊進行信號解調；第二信號源經強度調制器調制后所產生的上行光信號通過第二光環(huán)形器送入上行鏈路，第二信號源同樣采用ASK調制。
[0013]在上述技術方案的基礎上，所述第二數(shù)字處理模塊包括4個帶通濾波器、I個第二包絡檢測器和I個第二多級均衡器，第二包絡檢測器包括4個第二平方器和I個第二加法器，第二模數(shù)轉換器的4個輸出端口分別與4個帶通濾波器的輸入端口一一對應連接，4個帶通濾波器的輸出端口分別與4個第二平方器的輸入端口一一對應連接，4個第二平方器的輸出端口與第二加法器的輸入端口相連，第二加法器的輸出端口與第二多級均衡器相連；
[0014]第二相干接收機的4路輸出首先經第二模數(shù)轉換器采樣生成4路數(shù)字信號，每一路數(shù)字信號分別由帶通濾波器濾波，以消除相鄰子載波與反射噪音的干擾；然后，通過第二包絡檢測器中的第二平方器、第二加法器進行平方求和，將中頻信號下變頻至基帶；最后，基帶信號經過第二多級均衡器實現(xiàn)信號恢復。
[0015]在上述技術方案的基礎上，所述帶通濾波器用于去除相鄰子載波造成的串擾。
[0016]在上述技術方案的基礎上，所述LO與下行光載波之間的頻差>每個下行光載波的調制信號帶寬，受限于相干接收機的帶寬，LO只能和相鄰的下行子載波進行相干外差探測，從而實現(xiàn)波長選擇。
[0017]本發(fā)明還提供一種基于上述相干無源光網絡系統(tǒng)的信號的發(fā)送、接收方法，包括以下步驟:
[0018]下行方向，OLT中k個多載波信號收發(fā)裝置都具有高速數(shù)模轉換器DAC，每個多載波信號收發(fā)裝置通過數(shù)字方法產生N個下行數(shù)字信號，k個多載波信號收發(fā)裝置和一個k路的波分復用與解復器聯(lián)合產生密集/超密集波分復用信號，該密集/超密集波分復用信號經過功率分配器后，由相干ONU進行選擇性接收:相干ONU通過調節(jié)相干檢測的LO波長，來實現(xiàn)通道的選擇；
[0019]上行方向，各ONU產生的上行光載波信號經過功率分配器后產生密集/超密集波分復用信號，該密集/超密集波分復用信號由OLT中k路的波分復用與解復器解復用后，分別由OLT中的k個多載波信號收發(fā)裝置進行接收。
[0020]在上述技術方案的基礎上，下行方向，激光源首先由第一 3dB光I禹合器分成2路，其中一路作為下行光載波，另一路作為上行相干檢測的LO ;下行光載波經IQ調制器后加載由高速DAC產生的第一信號源，S卩:下行多載波信號由數(shù)字方法產生，其中每個子載波均采用ASK調制格式；調制后的光信號經第一光環(huán)形器和波分復用與解復用器后接入下行鏈路；第二相干接收機相干探測所得到的4路輸出信號，分別經第二模數(shù)轉換器采樣，然后送往第二數(shù)字處理模塊進行信號解調；第二信號源經強度調制器調制后所產生的上行光信號通過第二光環(huán)形器送入上行鏈路，第二信號源同樣采用ASK調制；第二相干接收機的4路輸出首先經第二模數(shù)轉換器采樣生成4路數(shù)字信號，每一路數(shù)字信號分別由帶通濾波器濾波，以消除相鄰子載波與反射噪音的干擾；然后，通過第二包絡檢測器中的第二平方器、第二加法器進行平方求和，將中頻信號下變頻至基帶；最后，基帶信號經過第二多級均衡器實現(xiàn)信號恢復。
[0021]在上述技術方案的基礎上，上行方向，所述相干ONU接收的光信號通過第二光環(huán)形器連接第二相干接收機的信號輸入端口，接收光信號的每個子載波均采用ASK調制格式；可調激光源經過第二 3dB光耦合器后，其中一路輸出送往第二相干接收機的LO端口，另一路則送往強度調制器作為上行傳輸?shù)墓廨d波；
[0022]接收光信號經波分復用與解復用器和第一光環(huán)形器后由多載波信號收發(fā)裝置進行檢測，多載波信號收發(fā)裝置同時檢測N個相鄰的上行子載波；波分復用與解復用器的每個輸出端口含多路相鄰的光子載波信號，多路相鄰的光子載波信號與LO進行相干檢測后由第一模數(shù)轉換器采樣，最后發(fā)送到第一數(shù)字處理模塊進行信號解調和恢復:第一相干接收機的4路輸出首先經第一模數(shù)轉換器采樣生成數(shù)字信號；每一路數(shù)字信號分別由一個循環(huán)濾波器組進行濾波，每個循環(huán)濾波器組輸出N路中頻信號，其中每一路中頻信號對應一個上行子載波；然后，對4個循環(huán)濾波器組的第i路輸出信號進行平方求和，即包絡檢測，從而將第i路子載波由中頻信號下變頻至基帶；最后，每一路子載波所對應的基帶信號經過對應的第一多級均衡器實現(xiàn)該路子載波的數(shù)字信號恢復。
[0023]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下:
[0024](I)本發(fā)明在OLT端可以通過一個IQ調制器同時實現(xiàn)多個下行子載波的信號調制，因此減少了 OLT端的光源數(shù)量。OLT端的每個多載波信號收發(fā)裝置通過較大的接收帶寬同時檢測多個上行子載波，然后通過數(shù)字信號處理對這多個上行子載波進行解調，能夠有效降低OLT端的光電器件數(shù)量與系統(tǒng)復雜度，從而有效降低OLT端的成本。
[0025](2)本發(fā)明ONU端的LO光源同時也作為上行信號的光載波，能夠在避免上/下行信號產生串擾的同時減少ONU端的光源數(shù)量，因此能夠有效降低ONU端的成本，簡化系統(tǒng)結構。
[0026](3)本發(fā)明所提出的數(shù)字信號處理算法結構簡單，同時還能夠降低相干接收機對激光器的線寬要求，從而降低整個相干無源光網絡系統(tǒng)的實現(xiàn)成本，簡化系統(tǒng)結構，而且還保留了相干接收技術在ONU端的頻率選擇特性、高靈敏度優(yōu)點和線性失真補償能力，是未來基于相干檢測技術的UDWDM_PON(Ultra Dense Wavelength Divis1nMultiplexing-Passive Optical Network,超密集波分復用-無源光網絡)有力備選方案。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明實施例中相干無源光網絡系統(tǒng)的結構框圖。
[0028]圖2是本發(fā)明實施例中下行方向的信號產生與接收原理示意圖。
[0029]圖3是本發(fā)明實施例中上行方向的信號產生與接收原理示意圖。
[0030]圖4是本發(fā)明實施例中多載波信號收發(fā)裝置的結構框圖。
[0031]圖5是本發(fā)明實施例中第一數(shù)字處理模塊的結構框圖。
[0032]圖6是本發(fā)明實施例中相干信號收發(fā)裝置的結構框圖。
[0033]圖7是本發(fā)明實施例中第二數(shù)字處理模塊的結構框圖。

【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0035]參見圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種相干無源光網絡系統(tǒng)，包括0LT(0pticalLine Terminal，光線路終端)、干線光纖、功率分配器、分布式光纖以及M個相干ONU(Optical Network Unit，光網絡單元)，M為正整數(shù)。其中，OLT包括k個多載波信號收發(fā)裝置和一個k路的波分復用與解復用器，每個多載波信號收發(fā)裝置都具有高速DAC(Digital-Analog Converter,數(shù)模轉換器)，通過數(shù)字方法產生N路下行數(shù)字信號。同時，多載波信號收發(fā)裝置能夠同時接收N路上行光載波信號，這里M = k*N，k、N均為正整數(shù)。每個相干ONU均包括相干信號收發(fā)裝置，每個多載波信號收發(fā)裝置均與波分復用與解復用器相連，波分復用與解復用器通過干線光纖與功率分配器的輸入端相連，功率分配器的輸出端通過分布式光纖與M個相干ONU相連，每個多載波信號收發(fā)裝置至少支持N個相干0NU。相干ONU中的相干信號收發(fā)裝置一次只能接收一個上行光子載波上的數(shù)據(jù)。
[0036]下行方向，OLT中的k個多載波信號收發(fā)裝置和一個k路的波分復用與解復器聯(lián)合產生密集/超密集波分復用信號，該密集/超密集波分復用信號經過功率分配器后，由相干ONU進行選擇性接收:參見圖2所示，下行方向，相干ONU通過調節(jié)相干檢測的L0(LocalOscillator，本地振蕩器)波長，來實現(xiàn)通道的選擇。
[0037]參見圖3所示，上行方向，各ONU產生的上行光載波信號經過功率分配器后產生密集/超密集波分復用信號，該密集/超密集波分復用信號由OLT中k路的波分復用與解復器解復用后，分別由OLT中的k個多載波信號收發(fā)裝置進行接收。
[0038]參見圖4所示，多載波信號收發(fā)裝置包括第一光環(huán)形器、第一信號源、IQ調制器、第一 3dB光耦合器、激光源、第一相干接收機、第一模數(shù)轉換器和第一數(shù)字處理模塊，第一光環(huán)形器的上行輸出端口與第一相干接收機的信號端口相連，激光源、第一 3dB光稱合器、IQ調制器順次相連，IQ調制器的光輸出端口與第一光環(huán)形器的下行輸入端口相連，第一3dB光稱合器還與第一相干接收機的LO端口相連,第一相干接收機的輸出端口與第一模數(shù)轉換器相連，第一模數(shù)轉換器與第一數(shù)字處理模塊相連。
[0039]下行方向，激光源首先由第一 3dB光耦合器分成2路，其中一路作為下行光載波，另一路作為上行相干檢測的L0。下行光載波經IQ調制器后加載由高速DAC產生的第一信號源，即:下行多載波信號由數(shù)字方法產生，且每個子載波均采用ASK (Amplitude ShiftKeying，幅移鍵控)調制格式。調制后的光信號經第一光環(huán)形器和波分復用與解復用器后接入下行鏈路。上行方向，光信號經波分復用與解復用器和第一光環(huán)形器后由多載波信號收發(fā)裝置進行檢測，波分復用與解復用器的每個輸出端口對應一個多載波信號收發(fā)裝置。波分復用與解復用器的每個輸出端口含多路相鄰的子載波信號，多路相鄰的子載波信號與LO進行相干檢測后由第一模數(shù)轉換器采樣，最后發(fā)送到第一數(shù)字處理模塊進行信號解調和恢復。
[0040]參見圖5所示，第一數(shù)字處理模塊包括4個循環(huán)濾波器組、N個第一包絡檢測器和N個第一多級均衡器。每個循環(huán)濾波器組包括N個輸出端口，第I個循環(huán)濾波器組的第i路輸出端口分別接第i個包絡檢測器的第I個輸入端口，i = 1，2…N，N是正整數(shù)，第2個循環(huán)濾波器組的第i路輸出端口分別接第i個包絡檢測器的第2個輸入端口，第3個循環(huán)濾波器組的第i路輸出端口分別接第i個包絡檢測器的第3個輸入端口，第4個循環(huán)濾波器組的第i路輸出端口分別接第i個包絡檢測器的第4個輸入端口，每個第一包絡檢測器均包括4個第一平方器和I個第一加法器，N個第一包絡檢測器中的第一加法器與N個第一多級均衡器對應連接。
[0041]多載波信號收發(fā)裝置同時檢測N個相鄰的上行子載波。第一相干接收機的4路輸出首先經第一模數(shù)轉換器采樣生成數(shù)字信號。每一路數(shù)字信號分別由一個循環(huán)濾波器組進行濾波。每個循環(huán)濾波器組輸出N路中頻信號，其中每一路中頻信號對應一個上行子載波。然后，對4個循環(huán)濾波器組的第i路輸出信號進行平方求和，即包絡檢測，從而將第i路子載波由中頻信號下變頻至基帶。最后，每一路子載波所對應的基帶信號經過對應的第一多級均衡器實現(xiàn)該路子載波的數(shù)字信號恢復。
[0042]參見圖6所示，相干ONU中的相干信號收發(fā)裝置包括第二光環(huán)形器、第二信號源、強度調制器、第二 3dB光耦合器、可調激光源、第二相干接收機、第二模數(shù)轉換器和第二數(shù)字處理模塊，第二光環(huán)形器的下行輸出端口與第二相干接收機的信號端口相連，可調激光源、第二 3dB光耦合器、強度調制器順次相連，強度調制器的光輸出端口與第二光環(huán)形器的上行輸入端口相連，第二 3dB光耦合器還與第二相干接收機的LO端口相連，第二相干接收機的輸出端口與第二模數(shù)轉換器相連，第二模數(shù)轉換器與第二數(shù)字處理模塊相連。
[0043]相干ONU接收的光信號通過第二光環(huán)形器連接第二相干接收機的信號輸入端口，接收光信號的每個子載波均采用ASK調制格式；可調激光源經過第二 3dB光耦合器后，其中一路輸出送往第二相干接收機的LO端口，另一路則送往強度調制器作為上行傳輸?shù)墓廨d波。第二相干接收機相干探測所得到的4路輸出信號，分別經第二模數(shù)轉換器采樣，然后送往第二數(shù)字處理模塊進行信號解調。第二信號源經強度調制器調制后所產生的上行光信號通過第二光環(huán)形器送入上行鏈路，第二信號源同樣采用ASK調制。
[0044]參見圖7所示，第二數(shù)字處理模塊包括4個帶通濾波器、I個第二包絡檢測器和I個第二多級均衡器，第二包絡檢測器包括4個第二平方器和I個第二加法器，第二模數(shù)轉換器的4個輸出端口分別與4個帶通濾波器的輸入端口一一對應連接，4個帶通濾波器的輸出端口分別與4個第二平方器的輸入端口一一對應連接，4個第二平方器的輸出端口與第二加法器的輸入端口相連，第二加法器的輸出端口與第二多級均衡器相連。帶通濾波器用于去除相鄰子載波造成的串擾。
[0045]第二相干接收機的4路輸出首先經第二模數(shù)轉換器采樣生成4路數(shù)字信號，每一路數(shù)字信號分別由帶通濾波器濾波，以消除相鄰子載波與反射噪音的干擾；然后，通過第二包絡檢測器中的第二平方器、第二加法器進行平方求和，將中頻信號下變頻至基帶；最后，基帶信號經過第二多級均衡器實現(xiàn)信號恢復。
[0046]ONU采用相干外差檢測手段，LO波長與下行光載波波長存在頻差。為了避免反射噪音對信號檢測產生的影響，LO與下行光載波之間的頻差>每個下行光載波的調制信號帶寬。受限于相干接收機的帶寬，LO只能和相鄰的下行子載波進行相干外差探測，從而實現(xiàn)波長選擇。
[0047]本發(fā)明實施例還提供一種基于上述相干無源光網絡系統(tǒng)的信號的發(fā)送、接收方法，包括以下步驟:
[0048]下行方向，OLT中k個多載波信號收發(fā)裝置都具有高速數(shù)模轉換器(DAC)，每個多載波信號收發(fā)裝置通過數(shù)字方法產生N個下行數(shù)字信號。k個多載波信號收發(fā)裝置和一個k路的波分復用與解復器聯(lián)合產生密集/超密集波分復用信號，該密集/超密集波分復用信號經過功率分配器后，由相干ONU進行選擇性接收:相干ONU通過調節(jié)相干檢測的LO波長，來實現(xiàn)通道的選擇。
[0049]上行方向，各ONU產生的上行光載波信號經過功率分配器后產生密集/超密集波分復用信號，該密集/超密集波分復用信號由OLT中k路的波分復用與解復器解復用后，分別由OLT中的k個多載波信號收發(fā)裝置進行接收。
[0050]下面分別對下行方向、上行方向進行詳細描述。
[0051]下行方向，激光源首先由第一 3dB光耦合器分成2路，其中一路作為下行光載波，另一路作為上行相干檢測的L0。下行光載波經IQ調制器后加載由高速DAC產生的第一信號源，即:下行多載波信號由數(shù)字方法產生，其中每個子載波均采用ASK調制格式。調制后的光信號經第一光環(huán)形器和波分復用與解復用器后接入下行鏈路。第二相干接收機相干探測所得到的4路輸出信號，分別經第二模數(shù)轉換器采樣，然后送往第二數(shù)字處理模塊進行信號解調。第二信號源經強度調制器調制后所產生的上行光信號通過第二光環(huán)形器送入上行鏈路，第二信號源同樣采用ASK調制。第二相干接收機的4路輸出首先經第二模數(shù)轉換器采樣生成4路數(shù)字信號，每一路數(shù)字信號分別由帶通濾波器濾波，以消除相鄰子載波與反射噪音的干擾；然后，通過第二包絡檢測器中的第二平方器、第二加法器進行平方求和，將中頻信號下變頻至基帶；最后，基帶信號經過第二多級均衡器實現(xiàn)信號恢復。
[0052]上行方向，相干ONU接收的光信號通過第二光環(huán)形器連接第二相干接收機的信號輸入端口，接收光信號的每個子載波均采用ASK調制格式；可調激光源經過第二 3dB光耦合器后，其中一路輸出送往第二相干接收機的LO端口，另一路則送往強度調制器作為上行傳輸?shù)墓廨d波。
[0053]接收光信號經波分復用與解復用器和第一光環(huán)形器后由多載波信號收發(fā)裝置進行檢測，多載波信號收發(fā)裝置同時檢測N個相鄰的上行子載波。波分復用與解復用器的每個輸出端口含多路相鄰的光子載波信號，多路相鄰的光子載波信號與LO進行相干檢測后由第一模數(shù)轉換器采樣，最后發(fā)送到第一數(shù)字處理模塊進行信號解調和恢復:第一相干接收機的4路輸出首先經第一模數(shù)轉換器采樣生成數(shù)字信號。每一路數(shù)字信號分別由一個循環(huán)濾波器組進行濾波。每個循環(huán)濾波器組輸出N路中頻信號，其中每一路中頻信號對應一個上行子載波。然后，對4個循環(huán)濾波器組的第i路輸出信號進行平方求和，即包絡檢測，從而將第i路子載波由中頻信號下變頻至基帶。最后，每一路子載波所對應的基帶信號經過對應的第一多級均衡器實現(xiàn)該路子載波的數(shù)字信號恢復。
[0054]本發(fā)明實施例的原理詳細闡述如下:
[0055]首先，通過數(shù)字方法產生寬頻譜的下行數(shù)字信號。采用一個高帶寬的IQ調制器，將下行數(shù)字信號調制到下行光載波上。不同于傳輸多載波信號產生方法，該方法僅需要一個高帶寬的IQ調制器和一個光載波即可實現(xiàn)下行多載波光信號(指加載了下行數(shù)字信號以后的光信號)的產生，其結構簡單。在ONU端，通過調節(jié)本地激光源的波長來選擇需要探測的下行光載波。ONU進行相干探測后，所得的4路輸出分別經過帶通濾波器、第二平方器、第二加法器和第二多級均衡器，恢復出所需的下行數(shù)字信號。這里，數(shù)字信號調制方法僅針對ASK調制格式，可以簡化接收端的數(shù)字處理復雜度，降低成本。
[0056]上行方向，將單路ASK信號調制到上行光載波(指沒有經過調制的光)。這里，ONU的上行光載波和下行檢測LO屬于同一個光源。在OLT端，采用多載波接收裝置對N個相鄰的上行光載波同時進行檢測。相關數(shù)字信號處理包含:循環(huán)濾波器組、第一平方器、第一加法器和第一多級均衡器。
[0057]傳統(tǒng)的多載波發(fā)送裝置需要多個IQ調制器和光源，結構復雜。本發(fā)明實施例中OLT的多載波信號收發(fā)裝置都具有高速DAC，多載波信號由數(shù)字方法產生，由IQ調制器實現(xiàn)，通過高速DAC產生多個子載波，每個子載波均采用ASK調制格式。通過一個IQ調制器同時實現(xiàn)多個子載波的調制，能夠減少OLT端的光源數(shù)量。
[0058]LO光源同時也作為上行光載波，該設置在避免上下行信號產生串擾的同時，還能夠減少ONU的光源數(shù)量，因此有效的降低了 ONU端成本。
[0059]上行電信號同樣采用ASK調制和相干接收方式。但是由于上行光子載波信號帶寬較小并且間隔較密，在OLT端，每個多載波信號收發(fā)裝置通過較大的接收帶寬同時檢測多個上行光載波，然后通過數(shù)字信號處理對多個子載波進行解調制。該方法可以有效降低OLT端的光電器件數(shù)量與系統(tǒng)復雜度。
[0060]本領域的技術人員可以對本發(fā)明實施例進行各種修改和變型，倘若這些修改和變型在本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則這些修改和變型也在本發(fā)明的保護范圍之內。
[0061]說明書中未詳細描述的內容為本領域技術人員公知的現(xiàn)有技術。
【權利要求】
1.一種相干無源光網絡系統(tǒng)，包括光線路終端OLT、干線光纖、功率分配器、分布式光纖以及M個相干光網絡單元ONU，M為正整數(shù)，其特征在于:所述OLT包括k個多載波信號收發(fā)裝置和一個k路的波分復用與解復用器，每個多載波信號收發(fā)裝置都具有高速數(shù)模轉換器DAC，通過數(shù)字方法產生N路下行數(shù)字信號，多載波信號收發(fā)裝置用于同時接收N路上行光載波信號，M = k*N，k、N均為正整數(shù)；每個相干ONU均包括相干信號收發(fā)裝置，每個多載波信號收發(fā)裝置均與波分復用與解復用器相連，波分復用與解復用器通過干線光纖與功率分配器的輸入端相連，功率分配器的輸出端通過分布式光纖與M個相干ONU相連,每個多載波信號收發(fā)裝置至少支持N個相干0NU，相干ONU中的相干信號收發(fā)裝置一次只接收一個上行光子載波上的數(shù)據(jù)； 下行方向，OLT中的k個多載波信號收發(fā)裝置和一個k路的波分復用與解復器聯(lián)合產生密集/超密集波分復用信號，該密集/超密集波分復用信號經過功率分配器后，由相干ONU進行選擇性接收:下行方向，相干ONU通過調節(jié)相干檢測的本地振蕩器LO波長，來實現(xiàn)通道的選擇；上行方向，各ONU產生的上行光載波信號經過功率分配器后產生密集/超密集波分復用信號，該密集/超密集波分復用信號由OLT中k路的波分復用與解復器解復用后，分別由OLT中的k個多載波信號收發(fā)裝置進行接收。
2.如權利要求1所述的相干無源光網絡系統(tǒng)，其特征在于:所述多載波信號收發(fā)裝置包括第一光環(huán)形器、第一信號源、IQ調制器、第一 3dB光稱合器、激光源、第一相干接收機、第一模數(shù)轉換器和第一數(shù)字處理模塊，第一光環(huán)形器的上行輸出端口與第一相干接收機的信號端口相連，激光源、第一 3dB光耦合器、IQ調制器順次相連，IQ調制器的光輸出端口與第一光環(huán)形器的下行輸入端口相連，第一 3dB光耦合器還與第一相干接收機的LO端口相連，第一相干接收機的輸出端口與第一模數(shù)轉換器相連，第一模數(shù)轉換器與第一數(shù)字處理模塊相連； 下行方向，激光源首先由第一 3dB光耦合器分成2路，其中一路作為下行光載波，另一路作為上行相干檢測的LO ;下行光載波經IQ調制器后加載由高速DAC產生的第一信號源，即:下行多載波信號由數(shù)字方法產生，且每個子載波均采用幅移鍵控ASK調制格式；調制后的光信號經第一光環(huán)形器和波分復用與解復用器后接入下行鏈路； 上行方向，光信號經波分復用與解復用器和第一光環(huán)形器后由多載波信號收發(fā)裝置進行檢測，波分復用與解復用器的每個輸出端口對應一個多載波信號收發(fā)裝置；波分復用與解復用器的每個輸出端口含多路相鄰的子載波信號，多路相鄰的子載波信號與LO進行相干檢測后由第一模數(shù)轉換器采樣，最后發(fā)送到第一數(shù)字處理模塊進行信號解調和恢復。
3.如權利要求2所述的相干無源光網絡系統(tǒng)，其特征在于:所述第一數(shù)字處理模塊包括4個循環(huán)濾波器組、N個第一包絡檢測器和N個第一多級均衡器，每個循環(huán)濾波器組包括N個輸出端口，第I個循環(huán)濾波器組的第i路輸出端口分別接第i個包絡檢測器的第I個輸入端口，i = 1，2…N，N是正整數(shù)，第2個循環(huán)濾波器組的第i路輸出端口分別接第i個包絡檢測器的第2個輸入端口，第3個循環(huán)濾波器組的第i路輸出端口分別接第i個包絡檢測器的第3個輸入端口，第4個循環(huán)濾波器組的第i路輸出端口分別接第i個包絡檢測器的第4個輸入端口，每個第一包絡檢測器均包括4個第一平方器和I個第一加法器，N個第一包絡檢測器中的第一加法器與N個第一多級均衡器一一對應連接； 所述多載波信號收發(fā)裝置同時檢測N個相鄰的上行子載波:第一相干接收機的4路輸出首先經第一模數(shù)轉換器采樣生成數(shù)字信號，每一路數(shù)字信號分別由一個循環(huán)濾波器組進行濾波，每個循環(huán)濾波器組輸出N路中頻信號，其中每一路中頻信號對應一個上行子載波；然后，對4個循環(huán)濾波器組的第i路輸出信號進行平方求和，即包絡檢測，從而將第i路子載波由中頻信號下變頻至基帶；最后，每一路子載波所對應的基帶信號經過對應的第一多級均衡器實現(xiàn)該路子載波的數(shù)字信號恢復。
4.如權利要求1所述的相干無源光網絡系統(tǒng)，其特征在于:所述相干ONU中的相干信號收發(fā)裝置包括第二光環(huán)形器、第二信號源、強度調制器、第二 3dB光耦合器、可調激光源、第二相干接收機、第二模數(shù)轉換器和第二數(shù)字處理模塊，第二光環(huán)形器的下行輸出端口與第二相干接收機的信號端口相連，可調激光源、第二 3dB光耦合器、強度調制器順次相連，強度調制器的光輸出端口與第二光環(huán)形器的上行輸入端口相連，第二 3dB光耦合器還與第二相干接收機的LO端口相連，第二相干接收機的輸出端口與第二模數(shù)轉換器相連，第二模數(shù)轉換器與第二數(shù)字處理模塊相連； 相干ONU接收的光信號通過第二光環(huán)形器連接第二相干接收機的信號輸入端口，接收光信號的每個子載波均采用ASK調制格式；可調激光源經過第二3dB光耦合器后，其中一路輸出送往第二相干接收機的LO端口，另一路則送往強度調制器作為上行傳輸?shù)墓廨d波；第二相干接收機相干探測所得到的4路輸出信號，分別經第二模數(shù)轉換器采樣，然后送往第二數(shù)字處理模塊進行信號解調；第二信號源經強度調制器調制后所產生的上行光信號通過第二光環(huán)形器送入上行鏈路，第二信號源同樣采用ASK調制。
5.如權利要求4所述的相干無源光網絡系統(tǒng)，其特征在于:所述第二數(shù)字處理模塊包括4個帶通濾波器、I個第二包絡檢測器和I個第二多級均衡器，第二包絡檢測器包括4個第二平方器和I個第二加法器，第二模數(shù)轉換器的4個輸出端口分別與4個帶通濾波器的輸入端口一一對應連接，4個帶通濾波器的輸出端口分別與4個第二平方器的輸入端口 對應連接，4個第二平方器的輸出端口與第二加法器的輸入端口相連，第二加法器的輸出端口與第二多級均衡器相連； 第二相干接收機的4路輸出首先經第二模數(shù)轉換器采樣生成4路數(shù)字信號，每一路數(shù)字信號分別由帶通濾波器濾波，以消除相鄰子載波與反射噪音的干擾；然后，通過第二包絡檢測器中的第二平方器、第二加法器進行平方求和，將中頻信號下變頻至基帶；最后，基帶信號經過第二多級均衡器實現(xiàn)信號恢復。
6.如權利要求5所述的相干無源光網絡系統(tǒng)，其特征在于:所述帶通濾波器用于去除相鄰子載波造成的串擾。
7.如權利要求1至6中任一項所述的相干無源光網絡系統(tǒng)，其特征在于:所述LO與下行光載波之間的頻差>每個下行光載波的調制信號帶寬，受限于相干接收機的帶寬，LO只能和相鄰的下行子載波進行相干外差探測，從而實現(xiàn)波長選擇。
8.基于權利要求1至7中任一項所述相干無源光網絡系統(tǒng)的信號的發(fā)送、接收方法，其特征在于，包括以下步驟: 下行方向，OLT中k個多載波信號收發(fā)裝置都具有高速數(shù)模轉換器DAC，每個多載波信號收發(fā)裝置通過數(shù)字方法產生N個下行數(shù)字信號，k個多載波信號收發(fā)裝置和一個k路的波分復用與解復器聯(lián)合產生密集/超密集波分復用信號，該密集/超密集波分復用信號經過功率分配器后，由相干ONU進行選擇性接收:相干ONU通過調節(jié)相干檢測的LO波長，來實現(xiàn)通道的選擇； 上行方向，各ONU產生的上行光載波信號經過功率分配器后產生密集/超密集波分復用信號，該密集/超密集波分復用信號由OLT中k路的波分復用與解復器解復用后，分別由OLT中的k個多載波信號收發(fā)裝置進行接收。
9.如權利要求8所述的信號的發(fā)送、接收方法，其特征在于:下行方向，激光源首先由第一 3dB光耦合器分成2路，其中一路作為下行光載波，另一路作為上行相干檢測的LO ;下行光載波經IQ調制器后加載由高速DAC產生的第一信號源，即:下行多載波信號由數(shù)字方法產生，其中每個子載波均采用ASK調制格式；調制后的光信號經第一光環(huán)形器和波分復用與解復用器后接入下行鏈路；第二相干接收機相干探測所得到的4路輸出信號，分別經第二模數(shù)轉換器采樣，然后送往第二數(shù)字處理模塊進行信號解調；第二信號源經強度調制器調制后所產生的上行光信號通過第二光環(huán)形器送入上行鏈路，第二信號源同樣采用ASK調制；第二相干接收機的4路輸出首先經第二模數(shù)轉換器采樣生成4路數(shù)字信號，每一路數(shù)字信號分別由帶通濾波器濾波，以消除相鄰子載波與反射噪音的干擾；然后，通過第二包絡檢測器中的第二平方器、第二加法器進行平方求和，將中頻信號下變頻至基帶；最后，基帶信號經過第二多級均衡器實現(xiàn)信號恢復。
10.如權利要求8或9所述的信號的發(fā)送、接收方法，其特征在于:上行方向，所述相干ONU接收的光信號通過第二光環(huán)形器連接第二相干接收機的信號輸入端口，接收光信號的每個子載波均采用ASK調制格式；可調激光源經過第二 3dB光耦合器后，其中一路輸出送往第二相干接收機的LO端口，另一路則送往強度調制器作為上行傳輸?shù)墓廨d波； 接收光信號經波分復用與解復用器和第一光環(huán)形器后由多載波信號收發(fā)裝置進行檢測，多載波信號收發(fā)裝置同時檢測N個相鄰的上行子載波；波分復用與解復用器的每個輸出端口含多路相鄰的光子載波信號，多路相鄰的光子載波信號與LO進行相干檢測后由第一模數(shù)轉換器采樣，最后發(fā)送到第一數(shù)字處理模塊進行信號解調和恢復:第一相干接收機的4路輸出首先經第一模數(shù)轉換器采樣生成數(shù)字信號；每一路數(shù)字信號分別由一個循環(huán)濾波器組進行濾波，每個循環(huán)濾波器組輸出N路中頻信號，其中每一路中頻信號對應一個上行子載波；然后，對4個循環(huán)濾波器組的第i路輸出信號進行平方求和，即包絡檢測，從而將第i路子載波由中頻信號下變頻至基帶；最后，每一路子載波所對應的基帶信號經過對應的第一多級均衡器實現(xiàn)該路子載波的數(shù)字信號恢復。
【文檔編號】H04J14/02GK104301811SQ201410416035
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權日:2014年8月22日
【發(fā)明者】胡榮, 楊奇, 余少華 申請人:武漢郵電科學研究院