專利名稱：無反饋回路的光差分正交移相鍵控調(diào)制器的預(yù)編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光通信技術(shù)領(lǐng)域的調(diào)制器，具體的說，涉及的是一種無反 饋回路的光差分正交移相鍵控調(diào)制器的預(yù)編碼器。
背景技術(shù)：
近年來，隨著光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展，除了非歸零(NRZ)和歸零(RZ)碼型 的開關(guān)鍵控(00K)等已實(shí)用化的調(diào)制技術(shù)之外，雙二進(jìn)制(duo binary),載 波抑制歸零(CSRZ)，差分移相鍵控(DPSK)等調(diào)制方式也逐步應(yīng)用于系統(tǒng)之中。 光差分正交移相鍵控(光DQPSK)中，信息由相鄰碼元的相位差表示，分別用O, 兀/2， i， 3n/2 (或者i/4， 3ji/4， 5 jt/4， 7n/4)來表示不同信號。由于 傳輸?shù)氖撬倪M(jìn)制碼元，其頻譜利用率加倍，并放寬了對光電器件速率、色散容 納能力、偏振模色散容納能力等的要求，因此光DQPSK調(diào)制的應(yīng)用前景可觀。
光DQPSK采用兩個并聯(lián)的馬赫一曾德相位調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，光載波的相位 變化由加載在兩個支路上的調(diào)制信號控制，"Q"支路經(jīng)過兀/4移相后與"I" 支路耦合為一路傳輸。接收機(jī)檢測相鄰比特之間的相位差，輸出2位二進(jìn)制碼 元。調(diào)制碼元和接收碼元之間需要進(jìn)行差分預(yù)編碼，傳統(tǒng)的差分預(yù)編碼方式包 含反饋回路，在高速系統(tǒng)中受到電信號傳輸速率的限制，無法實(shí)現(xiàn)。因此，在 目前的光DQPSK傳輸實(shí)驗中，極少加入實(shí)際的預(yù)編碼模塊，這也是限制光DQPSK 實(shí)用化的重要因素之一。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索的發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有解決方案有兩種。 一種為使用多路預(yù)編 碼器復(fù)用，以增加反饋回路延時。美國專利申請?zhí)朥S20050074245A1 ，名為 "Differential Encoder for an Optical DQPSK Modulator (光DQPSK調(diào)制器 的差分預(yù)編碼器)"中所公開的技術(shù)，通過對四路低速預(yù)編碼器的復(fù)用，實(shí)現(xiàn)四 倍速的光DPQSK預(yù)編碼，放寬對反饋延時的限制。這并沒有從本質(zhì)上解決反饋 延時的問題，且引入數(shù)據(jù)分路，復(fù)用等其它技術(shù)問題。另一種方案采用兩個串 聯(lián)的馬赫一曾德相位調(diào)制器進(jìn)行DQPSK調(diào)制。專利申請?zhí)枮閃02005069490A1，名為"Circuit Arrangement for Pre-Coding Digital Signals for Message Transmission by Means of Optical DQPSK Modulation (光DQPSK數(shù)字傳輸?shù)?預(yù)編碼電路方案)"中所公開的技術(shù)，使用串聯(lián)馬赫一曾德相位調(diào)制器對光信號 進(jìn)行調(diào)制，使用串聯(lián)預(yù)編碼方法。此方法的"1"、 "Q"支路采用非對稱編碼， 調(diào)制將時引入較長的光信號延時和光電信號對齊等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無反饋回路的光差分正 交移相鍵控調(diào)制器的預(yù)編碼器，解決了光DQPSK預(yù)編碼信號速率受電反饋延時 限制的問題，使其滿足高速光DQPSK調(diào)制中的預(yù)編碼需求。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括四個差分編碼單元，兩個數(shù) 據(jù)延時單元， 一個異或門， 一個交叉開關(guān)。輸入調(diào)制器的兩路數(shù)據(jù)信號各一分 為二，得到四路信號，其中兩路信號輸入兩個差分編碼單元，這兩個差分編碼 單元的輸出端連接到異或門的輸入端，異或門的輸出端連接到交叉開關(guān)的輸入 端，這兩路信號通過差分編碼單元差分編碼后，通過異或門進(jìn)行異或運(yùn)算，產(chǎn) 生交叉開關(guān)的控制信號。另外兩路信號分別輸入兩個數(shù)據(jù)延時單元，兩個數(shù)據(jù) 延時單元的輸出端分別連接到交叉開關(guān)的輸入端，交叉開關(guān)的輸出端分別連接 到另外兩個差分編碼單元，這兩路信號經(jīng)過數(shù)據(jù)延時單元延時一個比特后，用 交叉開關(guān)選擇交換路徑，并分別通過差分編碼單元進(jìn)行差分編碼，生成同相位 和正交相位的光DQPSK調(diào)制信號。
所述的交叉開關(guān)，有兩個輸入端，對應(yīng)兩個輸出端。當(dāng)控制信號為"0"時， 輸出端與輸入端直接連接，信號路徑不變；當(dāng)控制信號為"1"時，輸出端與輸 出端交叉連接，兩路信號的路徑互換。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的電路采用前向生成的控制信號代替反饋控制信 號，避免了由于運(yùn)算和傳輸所帶來的電延時，解除了該延時對光DQPSK預(yù)編碼 速率的限制，使其能應(yīng)用于高速光DQPSK調(diào)制中。另外，編碼過程中的兩路信 號完全對稱，易于后級的處理及調(diào)制。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例所用的光DQPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 圖2為本發(fā)明實(shí)施例所用的光DQPSK調(diào)制解調(diào)的編碼星座圖； 其中，(a)為調(diào)制系統(tǒng)的編碼星座圖，(b)為解調(diào)系統(tǒng)的編碼星座圖。圖3為傳統(tǒng)光DQPSK預(yù)編碼器結(jié)構(gòu)框圖。 圖4為本發(fā)明實(shí)施例預(yù)編碼器結(jié)構(gòu)框圖。 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中交叉開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖。 圖6為本發(fā)明實(shí)施例實(shí)施效果圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方 案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的 保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖1所示，為光DQPSK調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
光DQPSK調(diào)制系統(tǒng)由預(yù)編碼器，光源，移相器和兩個馬赫-曾德調(diào)制器組成。 預(yù)編碼器將兩路數(shù)據(jù)信號仏和K轉(zhuǎn)換為DQPSK調(diào)制信號/ 和"，分別通過調(diào)制 器對兩路光信號進(jìn)行調(diào)制，其中I為同相位支路，Q為正交相位支路。Q支路光 信號經(jīng)過Tt/4移相后與I支路光信號重新耦合，產(chǎn)生光叫PSK信號，信號的相 位與調(diào)制信號厶和G的關(guān)系為
ft光DQPSK信號相位
00Jt/4
103n/4
115n/4
017:t/4
對應(yīng)的星座圖如圖2(a)所示。
光DQPSK解調(diào)系統(tǒng)由延時器，移相器，平衡接收機(jī)和非門構(gòu)成。光DQPSK信 號平均分為兩路，經(jīng)過延時，移相后由平衡接收機(jī)進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果仏和^ 與光信號相鄰比特之間相位差的關(guān)系為
光DQPSK信號相鄰比特間的相位差〃"
000
ji/210
ox11
3 Ji/201
對應(yīng)的星座圖如圖2(b)所示。
調(diào)制器中的預(yù)編碼器，其功能在于完成數(shù)據(jù)信號和差分調(diào)制信號之間的轉(zhuǎn) 換，根據(jù)調(diào)制解調(diào)信號與光DQPSK相位之間的關(guān)系，預(yù)編碼的編碼邏輯關(guān)系為a=(/ — v )+(/ —e a—, , " )
式中""和K,為輸入數(shù)據(jù)，厶和ft為經(jīng)預(yù)編碼后的輸出的調(diào)制信號，厶—7和ft -,表示前一比特預(yù)編碼的輸出信號，④表示異或運(yùn)算。
如圖3所示，傳統(tǒng)的光DQPSK預(yù)編碼器中，仏和^由交叉開關(guān)經(jīng)過路徑選擇 后差分編碼輸出；交差開關(guān)的控制信號由前一比特兩路輸出信號的異或運(yùn)算給 出，即(/^④込—0。為了確保準(zhǔn)確控制，數(shù)據(jù)信號的周期必須大于電路運(yùn)算以
及傳輸?shù)难訒r，因此，預(yù)編碼的速率受到限制，無法滿足高速光DQPSK調(diào)制的 要求。
如圖4所示，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)，包括四個差分編碼單元，兩個數(shù)據(jù)延時單元， 一個異或門， 一個交叉開關(guān)。輸入調(diào)制器的兩路數(shù)據(jù)信號各一分為二，得到四 路信號，其中兩路信號輸入兩個差分編碼單元，這兩個差分編碼單元的輸出端 連接到異或門的輸入端，異或門的輸出端連接到交叉開關(guān)的輸入端，這兩路信 號通過差分編碼單元差分編碼后，通過異或門進(jìn)行異或運(yùn)算，產(chǎn)生交叉開關(guān)的 控制信號。另外兩路信號分別輸入兩個數(shù)據(jù)延時單元，兩個數(shù)據(jù)延時單元的輸 出端分別連接到交叉開關(guān)的輸入端，交叉開關(guān)的輸出端分別連接到另外兩個差 分編碼單元，這兩路信號經(jīng)過數(shù)據(jù)延時單元延時一個比特后，用交叉開關(guān)選擇 交換路徑，并分別通過差分編碼單元進(jìn)行差分編碼，生成同相位和正交相位的 DQPSK調(diào)制信號。
圖4中，"J口^為輸入數(shù)據(jù)，仏分路得到的信號為4、仏,，K分路得到的信號 為^、 &。將^和^分別進(jìn)行差分編碼后做異或運(yùn)算，用于產(chǎn)生交叉開關(guān)控制 信號c。。 ^和^經(jīng)過延時后，由交叉開關(guān)控制其路徑，差分編碼后輸出為厶，" 調(diào)制信號。
在本實(shí)施例中，交叉開關(guān)的控制信號由" 和^分別經(jīng)過差分編碼后作異或 運(yùn)算產(chǎn)生，假設(shè)仏和^經(jīng)過差分編碼后的信號分別為Z 。和,。，那么控制信 號可以表示為
而傳統(tǒng)方式中的控制信號為<formula>formula see original document page 7</formula>
可見，二者的表達(dá)式一致，因此，用(《—i④d)代替(；^"—J作為交叉開
關(guān)的控制信號，可以避開反饋控制的電延時限制，實(shí)現(xiàn)高速的光DQPSK預(yù)編碼。 如圖5所示，本實(shí)施例的交叉開關(guān)的實(shí)施方式，由兩個2:1選擇器構(gòu)成，分別
由控制信號c"和和^的反向信號5控制，每個2:1選擇器的輸入為力，厶，兩個
選擇器的輸出分別為ft， a。當(dāng)G為"0"時，ft和ft分別與力，A連通，信號路徑 不變；當(dāng)G為"1"時，ft和a分別與/,， i";連通，信號路徑交換。
如圖6所示，本實(shí)施例的實(shí)施效果"。和r。為兩路隨機(jī)的輸入信號，Ap"為輸 入信號所代表的光DQPSK信號相鄰比特之間的相位差。厶和"為預(yù)編碼器的輸出 信號，W,為使用輸出信號進(jìn)行叫PSK調(diào)制的光信號的絕對相位。從圖6中的相位
關(guān)系可以看到，光信號的絕對相位和相位差滿足以下關(guān)系 P" U化
符合光DQPSK預(yù)編碼的邏輯要求。
權(quán)利要求
1、一種無反饋回路的光差分正交移相鍵控調(diào)制器的預(yù)編碼器，包括四個差分編碼單元、兩個數(shù)據(jù)延時單元、一個異或門、一個交叉開關(guān)，其特征在于輸入調(diào)制器的兩路數(shù)據(jù)信號各一分為二，得到四路信號，其中兩路信號輸入兩個差分編碼單元，這兩個差分編碼單元的輸出端連接到異或門的輸入端，異或門的輸出端連接到交叉開關(guān)的輸入端，這兩路信號通過差分編碼單元差分編碼后，通過異或門進(jìn)行異或運(yùn)算，產(chǎn)生交叉開關(guān)的控制信號；另外兩路信號分別輸入兩個數(shù)據(jù)延時單元，兩個數(shù)據(jù)延時單元的輸出端分別連接到交叉開關(guān)的輸入端，交叉開關(guān)的輸出端分別連接到另外兩個差分編碼單元，這兩路信號經(jīng)過數(shù)據(jù)延時單元延時一個比特后，用交叉開關(guān)選擇交換路徑，并分別通過差分編碼單元進(jìn)行差分編碼，生成同相位和正交相位的DQPSK調(diào)制信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無反饋回路的光差分正交移相鍵控調(diào)制器的預(yù)編 碼器，其特征是，所述的交叉開關(guān)有兩個輸入端，對應(yīng)兩個輸出端，當(dāng)控制信 號為"0"時，輸出端與輸入端直接連接，信號路徑不變；當(dāng)控制信號為"1"時，輸出端與輸出端交叉連接，兩路信號的路徑互換。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無反饋回路的光差分正交移相鍵控調(diào)制器的預(yù)編 碼器，其特征是，所述的交叉開關(guān)由兩個2:1選擇器構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光通信技術(shù)領(lǐng)域的無反饋回路的光差分正交移相鍵控調(diào)制器的預(yù)編碼器，包括四個差分編碼單元，兩個數(shù)據(jù)延時單元，一個異或門，一個交叉開關(guān)。輸入的兩路原始信號，各一分為二，得到四路信號。取其中的兩路數(shù)據(jù)信號，經(jīng)過兩個數(shù)據(jù)延時單元延時一個比特后，用交叉開關(guān)選擇交換路徑，分別通過差分編碼單元進(jìn)行差分編碼，生成同相位和正交相位的DQPSK調(diào)制信號。同時，另兩路數(shù)據(jù)信號通過兩個差分編碼單元后，通過異或門進(jìn)行異或運(yùn)算，產(chǎn)生交叉開關(guān)的控制信號。本發(fā)明提供了一種無反饋回路的DQPSK預(yù)編碼的實(shí)現(xiàn)，解決了光DQPSK預(yù)編碼信號速率受電反饋延時限制的問題。
文檔編號H04B10/158GK101478347SQ200910045049
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者章璐敏, 胡衛(wèi)生, 毅 董 申請人:上海交通大學(xué)