專利名稱：光調(diào)頂傳輸方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。進(jìn)入90年代以來，伴隨著WDM(波分復(fù)用)技術(shù)的飛速發(fā)展，與其應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)如信道監(jiān)測技術(shù)的研究也已展開。傳送網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控信息的方法有三種，即采用特定波長的監(jiān)控信道、調(diào)頂和段開銷。調(diào)頂(Pilot Tone)是指在發(fā)射機(jī)端的信號(hào)(主業(yè)務(wù))上，疊加一小幅度的模擬或者數(shù)字信號(hào)作為調(diào)頂業(yè)務(wù)，在光傳輸通道上傳輸，完成光監(jiān)控通道的功能。調(diào)頂業(yè)務(wù)的信息主要包括波長標(biāo)識(shí)ID、狀態(tài)信息、光通道連接、光通道質(zhì)量等，通過它可以實(shí)現(xiàn)各信道狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，在保證系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行中具有重要的意義。
調(diào)頂技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)省了光傳輸通道，在同一個(gè)光傳輸通道上同時(shí)承載著主業(yè)務(wù)和調(diào)頂業(yè)務(wù)兩種業(yè)務(wù)。但因?yàn)橹鳂I(yè)務(wù)和調(diào)頂信號(hào)的頻譜相互重疊，調(diào)頂信號(hào)相對主業(yè)務(wù)信號(hào)來說，就是噪聲，調(diào)頂信號(hào)的加入，必然導(dǎo)致主業(yè)務(wù)信噪比的下降；主業(yè)務(wù)信號(hào)相對調(diào)頂來說，也是噪聲，而且是無法抑制的噪聲。怎樣既提高調(diào)頂信號(hào)的信噪比，又減小對主業(yè)務(wù)靈敏度的影響，一直是調(diào)頂技術(shù)面臨的難題。
目前，調(diào)頂數(shù)字信號(hào)的傳輸主要用到編碼技術(shù)。其原理框圖如

圖1所示。在發(fā)送端，用某種編碼序列對原始監(jiān)控信息進(jìn)行編碼。編碼生成的數(shù)字序列調(diào)制激光器，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，送上光纖線路。在接收端，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，用濾波器提取調(diào)頂信號(hào)，并進(jìn)行解碼，恢復(fù)原始監(jiān)控信息。
采用數(shù)字編碼調(diào)頂?shù)姆桨?，其缺點(diǎn)在于編碼序列的長度有限。調(diào)頂業(yè)務(wù)有效接收時(shí)，對主業(yè)務(wù)影響較大。如果編碼序列很長的話，在對主業(yè)務(wù)影響不大的情況下，調(diào)頂業(yè)務(wù)信息量將會(huì)很?。蝗绻幋a序列比較短的話，則會(huì)增加調(diào)頂業(yè)務(wù)的誤碼率，不利于調(diào)頂業(yè)務(wù)的有效接收。本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種新型的光調(diào)頂傳輸方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的構(gòu)建一種光調(diào)頂傳輸方法，在發(fā)送端通過對包含監(jiān)控信息的原始調(diào)頂信號(hào)進(jìn)行物理特征的變換處理后，生成調(diào)頂信號(hào)再進(jìn)行傳輸；在接收端通過與發(fā)送端相反的物理特征變換處理后恢復(fù)監(jiān)控調(diào)頂信號(hào)。
根據(jù)上述方法，構(gòu)建一種光調(diào)頂傳輸系統(tǒng)，包括信源裝置，用于提供監(jiān)控信息信號(hào)；信宿裝置，用于接收監(jiān)控信息信號(hào)；調(diào)制裝置，用于將其接收的監(jiān)控信息信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)頂信號(hào)；電/光轉(zhuǎn)換裝置，用于將其接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)；光纖，用于傳輸光信號(hào)；光/電轉(zhuǎn)換裝置，用于將其接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；信號(hào)提取裝置，用于提取調(diào)頂信號(hào)；解調(diào)裝置，用于將調(diào)頂信號(hào)解調(diào)成監(jiān)控信息信號(hào)。
根據(jù)上述方法，構(gòu)建另一種光調(diào)頂傳輸系統(tǒng)，包括信源裝置，用于提供監(jiān)控信息信號(hào)；信宿裝置，用于接收監(jiān)控信息信號(hào)；擴(kuò)頻裝置，用于將其接收的監(jiān)控信息信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻得到調(diào)頂信號(hào)；電/光轉(zhuǎn)換裝置，用于將其接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)；光纖，用于傳輸光信號(hào)；光/電轉(zhuǎn)換裝置，用于將其接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；信號(hào)提取裝置，用于提取調(diào)頂信號(hào)，并進(jìn)行放大、濾波等處理；解擴(kuò)裝置，用于將調(diào)頂信號(hào)解擴(kuò)，得到監(jiān)控信息信號(hào)。
本發(fā)明因?yàn)椴捎昧松鲜龇桨?，與現(xiàn)有調(diào)頂技術(shù)相比，使得在給定的主業(yè)務(wù)上疊加調(diào)頂業(yè)務(wù)后，在主業(yè)務(wù)接收靈敏度下降相同的情況下，提高調(diào)頂業(yè)務(wù)的誤碼率性能指標(biāo)，有效克服了載噪比的限制。在比較惡劣的信噪比條件下，仍然可以有效恢復(fù)調(diào)頂信息。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中基于數(shù)字編碼調(diào)頂技術(shù)原理圖。
圖2是本發(fā)明基于數(shù)字調(diào)制的調(diào)頂技術(shù)原理圖。
圖3是本發(fā)明基于信號(hào)擴(kuò)頻的調(diào)頂技術(shù)原理圖。
圖4是本發(fā)明基于數(shù)字調(diào)制與擴(kuò)頻相結(jié)合的調(diào)頂技術(shù)原理圖。
圖5是本發(fā)明另一基于數(shù)字調(diào)制與信號(hào)擴(kuò)頻結(jié)合的調(diào)頂技術(shù)原理圖。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
任何載波信號(hào)都有三個(gè)特征振幅(A)、頻率(f)和相位(P)。相應(yīng)地，數(shù)字調(diào)制就有三種基本技術(shù)振幅調(diào)制(ASK)、頻率調(diào)制(FSK)和相位調(diào)制(PSK)。數(shù)字調(diào)制的基本作用是一種波形變換技術(shù)，把原來不適宜在給定信道傳輸?shù)幕鶐Рㄐ巫儞Q為另一種適合于信道傳輸?shù)牟ㄐ?，并通過帶寬和信噪比的可互換性提高信號(hào)的抗干擾性能。
如圖2所示，在發(fā)送端，由FSK調(diào)制器對需要傳輸?shù)谋O(jiān)控信息進(jìn)行FSK調(diào)制，將其調(diào)制到一個(gè)合適的載波(10MHz左右)上。然后用FSK調(diào)制信號(hào)調(diào)制激光器，進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。在該激光器上還要實(shí)現(xiàn)主業(yè)務(wù)信號(hào)的電/光轉(zhuǎn)換。光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)中既有主業(yè)務(wù)信息，又有調(diào)頂業(yè)務(wù)信息。在接收端，輸入的光信號(hào)由一只光探測器(如光電二極管PD或雪崩光電二極管APD)實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)中含有主業(yè)務(wù)信號(hào)和調(diào)頂業(yè)務(wù)信號(hào)。調(diào)頂信號(hào)提取裝置將調(diào)頂信號(hào)提取、放大后，由FSK解調(diào)器進(jìn)行FSK解調(diào)后，即可恢復(fù)出監(jiān)控信息。
如前所述，調(diào)制器和解調(diào)器所采用的調(diào)制方式，可以是振幅調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制以及其他改進(jìn)的數(shù)據(jù)調(diào)制方式中的一種或者若干種的結(jié)合。
如圖3所示，在發(fā)送端，由擴(kuò)頻電路對需要傳輸?shù)谋O(jiān)控信息進(jìn)行擴(kuò)頻及其它相關(guān)處理，然后用擴(kuò)頻過的信號(hào)調(diào)制激光器，進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。在該激光器上還要實(shí)現(xiàn)主業(yè)務(wù)信號(hào)的電/光轉(zhuǎn)換。光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)中既有主業(yè)務(wù)信息，又有調(diào)頂業(yè)務(wù)信息。在接收端，輸入的光信號(hào)由一只光探測器(如光電二極管PD或雪崩光電二極管APD)實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)中含有主業(yè)務(wù)信號(hào)和調(diào)頂信號(hào)。調(diào)頂信號(hào)提取裝置將調(diào)頂信號(hào)提取、放大后，由解擴(kuò)及相關(guān)電路進(jìn)行解擴(kuò)及其它相關(guān)處理后，即可恢復(fù)出監(jiān)控信息。
擴(kuò)頻通信技術(shù)，是把信息的頻譜展寬進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。其特征在于傳輸信息使用的射頻帶寬是信息帶寬的幾十倍甚至幾千倍以上，其直接效果是帶來了處理增益。由于擴(kuò)頻處理帶來的處理增益，對傳輸線路上信號(hào)的信噪比的要求就可以適當(dāng)降低，甚至允許傳輸線路上信號(hào)的信噪比小于1。例如，假設(shè)接收端調(diào)頂信號(hào)最小信噪比要求為20dB。我們用擴(kuò)頻技術(shù)對調(diào)頂信號(hào)進(jìn)行處理，我們擴(kuò)頻系統(tǒng)處理增益為30dB。在線路上傳輸?shù)恼{(diào)頂信號(hào)信噪比為-10dB時(shí)，接收端調(diào)頂信號(hào)信噪比就可以滿足要求。也就是說，線路上信號(hào)功率比噪聲功率還小10倍，在傳輸線路上調(diào)頂信號(hào)相對主業(yè)務(wù)信號(hào)的干擾大大減小了。同樣道理，在傳輸線路上調(diào)頂信號(hào)相對主業(yè)務(wù)信號(hào)的干擾一定的情況下，接收端調(diào)頂信號(hào)信噪比就明顯增大，信號(hào)接收誤碼率指標(biāo)大大改善。
圖4是調(diào)制與擴(kuò)頻技術(shù)并用的調(diào)頂方案，是圖2與圖3的結(jié)合。具體來說，是在圖2的基礎(chǔ)上增添了一道擴(kuò)頻與解擴(kuò)的處理步驟。在發(fā)送端，由調(diào)制器對需要傳輸?shù)谋O(jiān)控信息進(jìn)行調(diào)制，然后對該調(diào)制信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻、成形濾波等處理；載有監(jiān)控信息的擴(kuò)頻信號(hào)即可作為調(diào)頂信號(hào)加在激光器上，進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換。在該激光器上還要實(shí)現(xiàn)主業(yè)務(wù)信號(hào)的電/光轉(zhuǎn)換。光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)中既有主業(yè)務(wù)信息，又有調(diào)頂業(yè)務(wù)信息。在接收端，輸入的光信號(hào)由一只光探測器(如光電二極管PD或雪崩光電二極管APD)實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)中含有主業(yè)務(wù)信號(hào)和調(diào)頂信號(hào)。調(diào)頂信號(hào)提取裝置將調(diào)頂信號(hào)提取、放大后，由解擴(kuò)電路和解調(diào)器分別進(jìn)行解擴(kuò)和解調(diào)后，即可恢復(fù)出監(jiān)控信息。
所述電/光轉(zhuǎn)換裝置包括激光器和阻容網(wǎng)絡(luò)，所述調(diào)頂信號(hào)通過所述阻容網(wǎng)絡(luò)加在激光器上。所述信號(hào)提取裝置由一個(gè)阻容網(wǎng)絡(luò)組成。所述信號(hào)提取裝置還可以是一個(gè)電耦合(中周)裝置。
圖5與圖4基本相同，只是把圖4中的調(diào)制(解調(diào))與擴(kuò)頻(解擴(kuò))步驟前后顛倒而已。
經(jīng)過調(diào)制與擴(kuò)頻兩個(gè)步驟的結(jié)合，可以在較低調(diào)頂深度的情況下，實(shí)現(xiàn)調(diào)頂信號(hào)的有效恢復(fù)，提高傳輸信號(hào)的抗干擾能力。在相同調(diào)頂深度的情況下，可以實(shí)現(xiàn)更高的誤碼率性能指標(biāo)；并且可以不受現(xiàn)有專用集成電路芯片的性能限制。
除了上述的調(diào)制和擴(kuò)頻技術(shù)外，也可以通過軟件編程，在光調(diào)頂系統(tǒng)中增加一些糾錯(cuò)、檢錯(cuò)技術(shù)(如前向校正技術(shù)FEC、交織、擾碼等)，進(jìn)一步改善光調(diào)頂?shù)男阅苤笜?biāo)，其步驟與基于調(diào)制和擴(kuò)頻技術(shù)的調(diào)頂方法相類似。
權(quán)利要求
1.一種光調(diào)頂傳輸方法，在發(fā)送端通過對包含監(jiān)控信息的原始調(diào)頂信號(hào)進(jìn)行物理特征的變換處理后，生成調(diào)頂信號(hào)再進(jìn)行傳輸；在接收端通過與發(fā)送端相反的物理特征變換處理后恢復(fù)調(diào)頂信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光調(diào)頂傳輸方法，其特征在于所述發(fā)送端物理特征變換處理步驟為對原始調(diào)頂信號(hào)進(jìn)行數(shù)字調(diào)制處理；所述接收端相反的物理特征變換處理步驟為對接收的調(diào)頂信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的解調(diào)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光調(diào)頂傳輸方法，其特征在于所述發(fā)送端物理特征變換處理步驟為對原始調(diào)頂信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻處理；所述接收端相反的物理特征變換處理步驟為對接收的調(diào)頂信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的解擴(kuò)處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光調(diào)頂傳輸方法，其特征在于所述發(fā)送端物理特征變換處理步驟為對原始調(diào)頂信號(hào)進(jìn)行數(shù)字調(diào)制和擴(kuò)頻處理；所述接收端相反的物理特征變換處理步驟為對接收的調(diào)頂信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的解調(diào)和解擴(kuò)處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的光調(diào)頂傳輸方法，其特征在于所述數(shù)字調(diào)制包括頻率調(diào)制、幅度調(diào)制或者相位調(diào)制。
6.一種光調(diào)頂傳輸系統(tǒng)，包括信源裝置，用于提供監(jiān)控信息信號(hào)；信宿裝置，用于接收監(jiān)控信息信號(hào)；其特征在于，還包括調(diào)制裝置，用于將其接收的監(jiān)控信息信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)頂信號(hào)；電/光轉(zhuǎn)換裝置，用于將其接收的調(diào)頂信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)；光纖，用于傳輸光信號(hào)；光/電轉(zhuǎn)換裝置，用于將其接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；信號(hào)提取裝置，用于提取調(diào)頂信號(hào)；解調(diào)裝置，用于將調(diào)頂信號(hào)解調(diào)恢復(fù)監(jiān)控信息。
7.一種光調(diào)頂傳輸系統(tǒng)，包括信源裝置，用于提供監(jiān)控信息信號(hào)；信宿裝置，用于接收監(jiān)控信息信號(hào)；其特征在于，還包括擴(kuò)頻裝置，用于將其接收的監(jiān)控信息信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻處理，得到調(diào)頂信號(hào)；電/光轉(zhuǎn)換裝置，用于將接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)；光纖，用于傳輸光信號(hào)；光/電轉(zhuǎn)換裝置，用于將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；信號(hào)提取裝置，用于提取調(diào)頂信號(hào)；解擴(kuò)裝置，用于將調(diào)頂信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)處理，恢復(fù)監(jiān)控信息信號(hào)。
8.一種光調(diào)頂傳輸系統(tǒng)，包括信源裝置，用于提供監(jiān)控信息信號(hào)；信宿裝置，用于接收監(jiān)控信息信號(hào)；調(diào)制裝置，用于將其接收的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理；擴(kuò)頻裝置，用于將其接收的信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻處理；電/光轉(zhuǎn)換裝置，用于將接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)；光纖，用于傳輸光信號(hào)；光/電轉(zhuǎn)換裝置，用于將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；信號(hào)提取裝置，用于提取調(diào)頂信號(hào)；解擴(kuò)裝置，用于將其接收的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)處理。解調(diào)裝置，用于將其接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的光調(diào)頂傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述調(diào)制裝置是頻率調(diào)制裝置、幅度調(diào)制裝置、相位調(diào)制裝置以及其他改進(jìn)的數(shù)據(jù)調(diào)制裝置中的一種或者若干種的結(jié)合；所述的解調(diào)裝置對應(yīng)地是頻率解調(diào)裝置、幅度解調(diào)裝置、相位解調(diào)裝置以及其他改進(jìn)的數(shù)據(jù)解調(diào)裝置中的一種或者若干種的結(jié)合。
10.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的光調(diào)頂傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述電/光轉(zhuǎn)換裝置包括激光器和阻容網(wǎng)絡(luò)，所述調(diào)頂信號(hào)通過所述阻容網(wǎng)絡(luò)加在激光器上。
11.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的光調(diào)頂傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)提取裝置由一個(gè)阻容網(wǎng)絡(luò)組成。
12.據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的光調(diào)頂傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)提取裝置是一個(gè)電耦合裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光調(diào)頂傳輸方法和系統(tǒng)。其方法包括在發(fā)送端通過對包含原始調(diào)頂信號(hào)的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行物理特征的變換處理后，生成調(diào)頂信號(hào)再進(jìn)行傳輸；在接收端通過與發(fā)送端相反的物理特征變換處理后恢復(fù)原始調(diào)頂信號(hào)。其系統(tǒng)包括信源裝置，信宿裝置，調(diào)制裝置，擴(kuò)頻裝置，電/光轉(zhuǎn)換裝置，光纖，光/電轉(zhuǎn)換裝置，信號(hào)提取裝置，解擴(kuò)裝置及解調(diào)裝置。本發(fā)明因?yàn)椴捎昧松鲜龇桨?，提高了調(diào)頂業(yè)務(wù)的誤碼率性能指標(biāo)，有效克服了載噪比的限制，在比較惡劣的信噪比條件下，仍然可以有效恢復(fù)調(diào)頂信號(hào)。
文檔編號(hào)H04B10/00GK1581756SQ0314396
公開日2005年2月16日 申請日期2003年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者武永軍, 沙興躍 申請人:華為技術(shù)有限公司