專利名稱：光通信系統(tǒng)、光通信方法和光通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信系統(tǒng)，具體涉及使用DQPSK (差分正交相移鍵控)作為調(diào)制/解 調(diào)方案的光通信方法和光通信設(shè)備，以及使用所述方法和設(shè)備的光通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
如在 R. A. Griffin 等的“Optical Differential Quadrature Phase-Shift Key(oDQPSK)for High Capacity Optical Transmission " , Optical Fiber Communication Conference and Exhibit, USA. March 2003, WX6, pp. 367-368 巾白勺， DQPSK方案是一種在波長(zhǎng)使用效率、波長(zhǎng)色散容限以及極化波長(zhǎng)色散容限方面卓越的調(diào)制 方案，提出了對(duì)需要這些優(yōu)點(diǎn)的多種光通信系統(tǒng)的應(yīng)用(例如，JP2004-516743A)。以下將 參考

圖1至3來描述一般DQPSK光通信系統(tǒng)的配置和操作，其中，例如如在專利文獻(xiàn)1中描 述的，DQPSK光通信系統(tǒng)具有使用DQPSK調(diào)制方案的光發(fā)送設(shè)備和光接收設(shè)備。圖1是示出了一般光發(fā)送設(shè)備的調(diào)制部分以及一般光接收設(shè)備的解調(diào)部分的配 置示例的框圖。圖2Α是示出了一般DQPSK光發(fā)送信號(hào)Es (t)的相位狀態(tài)的信號(hào)星座圖。圖 3是示出了 DQPSK光發(fā)送信號(hào)Es (t)和解調(diào)信號(hào)Rx的時(shí)序圖。在圖1中，光發(fā)送設(shè)備900具有DQPSK編碼部分901、光載波產(chǎn)生部分902和DQPSK 調(diào)制部分903。在光載波產(chǎn)生部分902中，通常將激光二極管用作CW(連續(xù)波)光源。光接收設(shè)備920具有分光器923、延遲干涉計(jì)921和922以及平衡性光電轉(zhuǎn)換器 924和925。延遲干涉計(jì)921具有臂921a和臂921b，臂921a具有用于實(shí)現(xiàn)延遲時(shí)間τ的 光傳輸路徑，臂921b用于固定地給出π /4相移以及在必要時(shí)用于固定地給出精細(xì)調(diào)節(jié)相 位Φ。。延遲干涉計(jì)922具有臂922a和臂922b，臂922a具有用于實(shí)現(xiàn)延遲時(shí)間τ的光傳 輸路徑，臂922b用于固定地給出-π/4相移以及在必要時(shí)用于固定地給出精細(xì)調(diào)節(jié)相位 Φ0。在光發(fā)送設(shè)備900中，光載波產(chǎn)生部分902產(chǎn)生具有頻率％的光載波并將該光 載波輸出至DQPSK調(diào)制部分903。DQPSK調(diào)制部分903利用如圖2Α所示以π /4間隔定位 的四個(gè)值中的任何一個(gè)值對(duì)頻率為Vtl的光載波進(jìn)行相位調(diào)制，根據(jù)信號(hào)ETl和ΕΤ2產(chǎn)生 DQPSK信號(hào)Es (t)。DQPSK編碼部分901執(zhí)行對(duì)與DQPSK調(diào)制相對(duì)應(yīng)的發(fā)送數(shù)據(jù)dl和d2的 編碼，并將編碼信號(hào)ETl和ET2輸出至DQPSK調(diào)制部分903。如圖2A和2B所示，對(duì)于每個(gè)符號(hào)，光信號(hào)的相位θ是[ji/4，3JI/4，5JI/4， 7 π/4]中的任何一個(gè)。光信號(hào)已被DQPSK編碼部分901編碼并且被映射到Δ θ，Δ θ是 信號(hào)與前一信號(hào)之間的相位差。Δ θ是四個(gè)值
中的任何一個(gè)。由于 發(fā)送信號(hào)Es(t)是通過以相位信息θ (t)調(diào)制光載波頻率Vtl而得到的信號(hào)，所以可以由 以下表達(dá)式(1)來表示發(fā)送信號(hào)Es (t)。[表達(dá)式1]Es (t) = exp {i[2 π ν 0t+ θ (t) ]} · · · (1)這里，θ (t)采用值[π/4，3 π/4，5 π/4，7 π/4]中的任何一個(gè)。由于每個(gè)符號(hào)具有四個(gè)值，即，2比特信息，所以對(duì)于傳輸容量B [bits/s]，符號(hào)速率是B/2 [符號(hào)/秒]，符號(hào) 間隔是τ = 2/Β[秒]。當(dāng)上述表達(dá)式(1)所表達(dá)的光信號(hào)Es(t)到達(dá)時(shí)，光接收設(shè)備920的分光器923 將該光信號(hào)Es(t)分成兩個(gè)光信號(hào)。將一個(gè)光信號(hào)發(fā)送至延遲干涉計(jì)921，將另一個(gè)光信號(hào) 發(fā)送至延遲干涉計(jì)922。以下將作為示例描述延遲干涉計(jì)921的操作。延遲干涉計(jì)921還將輸入的光信號(hào)分成兩個(gè)信號(hào)，在臂921a處將一個(gè)光信號(hào)延遲 τ，在臂921b處將另一個(gè)光信號(hào)相移π/4。通過將一個(gè)光信號(hào)延遲τ，可以使另一個(gè)光信 號(hào)與信號(hào)前一個(gè)符號(hào)間隔的光信號(hào)干涉，并提取相位差δ θ (t) = θ α)-θ α-τ)。干涉 之前的兩個(gè)光信號(hào)El (t)和E2(t)可以由以下表達(dá)式(2)來表示。[表達(dá)式2]￡1( ) = e'~2 exp{i[2jz V0(t-π) + θ( -τ)]}E2(0 = εχρ{/[2πν0(/) + φ0+ θ( ) + }…(2)
4這里，(K是精細(xì)調(diào)節(jié)相位項(xiàng)，當(dāng)使具有頻率Vtl的光載波與前一個(gè)載波進(jìn)行干涉 τ時(shí)，使兩個(gè)載波的相位對(duì)齊?？梢葬槍?duì)η/4移位利用相位調(diào)制器來執(zhí)行調(diào)節(jié)。當(dāng)使兩個(gè)光信號(hào)El(t)和E2(t)相互干涉時(shí)，從延遲干涉計(jì)921輸出的光信號(hào)的 強(qiáng)度Il(t)和I2(t)可以由以下表達(dá)式(3)來表示。[表達(dá)式3]
271 = E\{t)-^e2Elit) ocl+cos(2^-v0 +φ0 +Δθ + -^·)
2/2= e2￡1(0+ ￡2(0 xl-cos(2^vo+0o+A0 + -)…(3)
4因此，Il(t)與I2(t)之間的差信號(hào)可以由以下表達(dá)式⑷來表示。[表達(dá)式4]/1 -/2 2cos(2^rv0r + φ0 + Δ θ + —) ■■· (4)
4當(dāng)調(diào)節(jié)(K以使相位與信號(hào)前一個(gè)符號(hào)間隔的載波的相位對(duì)準(zhǔn)時(shí)，滿足以下表達(dá) 式(5)。[表達(dá)式5]2 π ν0τ+φ0 = 23 Ν(Ν is an integer. ). . . (5)因此，從表達(dá)式(4)和(5)得到以下表達(dá)式(6)。[表達(dá)式6]/1(0-/2(0 oc cos(A^(i) + -)…(6)
4因此，通過利用平衡型光電轉(zhuǎn)換器924對(duì)兩個(gè)光信號(hào)Il和12進(jìn)行二乘法檢測(cè)，得 到由以下表達(dá)式(7)表示的電信號(hào)x(t)。[表達(dá)式7]
權(quán)利要求
一種使用差分正交相移鍵控DQPSK方案的光通信系統(tǒng)，包括發(fā)送側(cè)通信設(shè)備，產(chǎn)生光載波并以符號(hào)周期為間隔根據(jù)調(diào)制信號(hào)對(duì)光載波進(jìn)行DQPSK調(diào)制，其中光載波的頻率在一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)在多個(gè)不同頻率之間切換；以及接收側(cè)通信設(shè)備，接收被發(fā)送側(cè)通信設(shè)備DQPSK調(diào)制的光信號(hào)，使接收光信號(hào)和相對(duì)于光信號(hào)延遲預(yù)定時(shí)間的延遲光信號(hào)相互干涉，以及將相互干涉的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光通信系統(tǒng)，其中，當(dāng)以τ來指示一個(gè)符號(hào)周期時(shí)，發(fā)送側(cè)通 信設(shè)備產(chǎn)生在兩個(gè)頻率之間切換的光載波，所述兩個(gè)頻率彼此相差1/4 τ。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光通信系統(tǒng)，其中，接收側(cè)通信設(shè)備使光信號(hào)和相對(duì)于光信 號(hào)延遲一個(gè)符號(hào)周期的延遲信號(hào)相互干涉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光通信系統(tǒng)，其中，發(fā)送側(cè)通信設(shè)備產(chǎn)生彼此頻率相差1/4τ 的兩個(gè)連續(xù)波，周期性地以反相執(zhí)行對(duì)連續(xù)波的發(fā)送和遮蔽，并通過復(fù)用所發(fā)送的連續(xù)波 來產(chǎn)生光載波。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光通信系統(tǒng)，其中，發(fā)送側(cè)通信設(shè)備具有兩個(gè)電吸收EA調(diào)制 器，分別用于執(zhí)行對(duì)連續(xù)波的發(fā)送和遮蔽。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光通信系統(tǒng)，其中，發(fā)送側(cè)通信設(shè)備還包括用于產(chǎn)生具有 預(yù)定頻率的連續(xù)波的光源，通過線性增大或減小所產(chǎn)生的連續(xù)波的相位變化量，來產(chǎn)生在 兩個(gè)不同頻率之間切換的光載波。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或2所述的光通信系統(tǒng)，其中，發(fā)送側(cè)通信設(shè)備還包括分別用于產(chǎn)生 具有不同頻率的連續(xù)波的兩個(gè)連續(xù)波光源，通過選擇性地發(fā)送由兩個(gè)連續(xù)波光源產(chǎn)生的連 續(xù)波并輸出所發(fā)送的連續(xù)波，來產(chǎn)生在不同的兩個(gè)頻率之間切換的光載波。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光通信系統(tǒng)，其中，發(fā)送側(cè)通信設(shè)備以 間隔τ/2切換光載波的頻率。
9.一種在使用差分正交相移鍵控DQPSK方案的光通信系統(tǒng)中的光通信方法，其中，發(fā)送側(cè)通信設(shè)備產(chǎn)生光載波并以符號(hào)周期為間隔根據(jù)調(diào)制信號(hào)對(duì)光載波進(jìn)行DQPSK調(diào)制，其中光載波的頻率在一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)在多個(gè)不同頻率之間切換；以及接收側(cè)通信設(shè)備接收被發(fā)送側(cè)通信設(shè)備DQPSK調(diào)制的光信號(hào)，使接收光信號(hào)和相對(duì)于 光信號(hào)延遲預(yù)定時(shí)間的延遲光信號(hào)相互干涉，以及將相互干涉的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光通信方法，其中，當(dāng)以τ來指示一個(gè)符號(hào)周期時(shí)，發(fā)送側(cè) 通信設(shè)備產(chǎn)生在兩個(gè)頻率之間切換的光載波，所述兩個(gè)頻率彼此相差1/4 τ。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光通信方法，其中，接收側(cè)通信設(shè)備使光信號(hào)和相對(duì)于光 信號(hào)延遲一個(gè)符號(hào)周期的延遲信號(hào)相互干涉。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的光通信方法，其中，發(fā)送側(cè)通信設(shè)備產(chǎn)生頻率以間隔 τ/2切換的光載波。
13.一種使用差分正交相移鍵控DQPSK方案的光通信設(shè)備，包括光載波產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生光載波，所述光載波的頻率在一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)在多個(gè)不同 頻率之間切換；以及調(diào)制裝置，用于以符號(hào)周期為間隔根據(jù)調(diào)制信號(hào)對(duì)光載波產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的光載波進(jìn) 行DQPSK調(diào)制。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光通信設(shè)備，其中，當(dāng)以τ來指示符號(hào)周期時(shí)，光載波產(chǎn)生裝置產(chǎn)生在彼此相差1/4 τ的兩個(gè)頻率之間切換的光載波。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的光通信設(shè)備，其中，光載波產(chǎn)生裝置包括兩個(gè)連續(xù)波光源，用于產(chǎn)生分別具有兩個(gè)頻率的連續(xù)波；發(fā)送/遮蔽控制裝置，用于以反相對(duì)兩個(gè)連續(xù)波光源所產(chǎn)生的連續(xù)波周期性地執(zhí)行發(fā) 送和遮蔽；以及復(fù)用裝置，用于對(duì)來自發(fā)送/遮蔽控制裝置的輸出光進(jìn)行復(fù)用以輸出光載波。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光通信設(shè)備，其中，發(fā)送/遮蔽控制裝置包括分別與兩個(gè)連 續(xù)波光源相連的兩個(gè)電吸收EA調(diào)制器。
17.根據(jù)權(quán)利要求13或15所述的光通信設(shè)備，其中，光載波產(chǎn)生裝置包括連續(xù)波光源，用于產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的連續(xù)波；以及相位調(diào)制裝置，用于通過線性地增大或減小連續(xù)波光源所產(chǎn)生的連續(xù)波的相位變化來 輸出具有兩個(gè)頻率的連續(xù)波。
18.根據(jù)權(quán)利要求13或15所述的光通信設(shè)備，其中，光載波產(chǎn)生裝置包括兩個(gè)連續(xù)波光源，用于產(chǎn)生分別具有所述兩個(gè)頻率的兩個(gè)連續(xù)波；以及光切換裝置，用于選擇性地發(fā)送由兩個(gè)連續(xù)波光源產(chǎn)生的兩個(gè)連續(xù)波并將所發(fā)送的連 續(xù)波作為光載波而輸出。
19.根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光通信設(shè)備，其中，光載波產(chǎn)生裝 置產(chǎn)生頻率以間隔τ/2切換的光載波。
20.一種使用差分正交相移鍵控DQPSK方案的光通信設(shè)備，包括單個(gè)延遲干涉裝置，用于接收通過對(duì)頻率在一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)在多個(gè)不同頻率之間切換 的光載波進(jìn)行DQPSK調(diào)制而得到的光信號(hào)，以及輸出通過使光信號(hào)與所述光信號(hào)的延遲光 信號(hào)相互干涉而得到的輸出光；以及光電轉(zhuǎn)換裝置，用于將延遲干涉裝置所輸出的輸出光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的光通信設(shè)備，其中，延遲干涉裝置包括延遲裝置，用于使 延遲光信號(hào)相對(duì)光信號(hào)被延遲所述一個(gè)符號(hào)周期，所述延遲光信號(hào)與光信號(hào)干涉。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的光通信設(shè)備，其中，當(dāng)以τ來指示符號(hào)周期時(shí)，光載 波的頻率以間隔τ/2切換。
23.一種光通信設(shè)備，包括使用差分正交相移鍵控DQPSK方案的發(fā)送系統(tǒng)電路和接收 系統(tǒng)電路，所述光通信設(shè)備的特征在于發(fā)送系統(tǒng)電路，產(chǎn)生光載波并以符號(hào)周期為間隔根據(jù)調(diào)制信號(hào)對(duì)光載波進(jìn)行DQPSK調(diào) 制，其中光載波的頻率在一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)在多個(gè)不同頻率之間切換；以及接收系統(tǒng)電路，輸出通過使接收到的DQPSK調(diào)制光信號(hào)與所述接收到的DQPSK調(diào)制光 信號(hào)的延遲光信號(hào)相互干涉而得到的輸出光，并且包括用于將輸出光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光電 轉(zhuǎn)換裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的光通信設(shè)備，其中，接收系統(tǒng)電路產(chǎn)生在彼此相差1/4τ的 兩個(gè)頻率之間切換的光載波。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的光通信設(shè)備，其中，接收系統(tǒng)電路產(chǎn)生頻率以間隔τ/2切換的光載波 。
全文摘要
一種使用差分正交相移鍵控DQPSK方案的發(fā)送側(cè)通信設(shè)備100，包括光載波產(chǎn)生部分102，產(chǎn)生光載波，其中光載波的頻率在一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)在多個(gè)不同頻率之間切換；以及調(diào)制部分，以符號(hào)周期為間隔根據(jù)調(diào)制信號(hào)對(duì)光載波產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的光載波進(jìn)行DQPSK調(diào)制。提供了單個(gè)延遲干涉部分121，接收通過對(duì)頻率在一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)在多個(gè)不同頻率之間切換的光載波進(jìn)行DQPSK調(diào)制而得到的光信號(hào)，并輸出通過使光信號(hào)104和光信號(hào)104的延遲光信號(hào)相互干擾而得到的輸出光；以及光電轉(zhuǎn)換部分124，將延遲干涉裝置輸出的輸出光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
文檔編號(hào)H04B10/50GK101946428SQ200980105808
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2009年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
發(fā)明者伊東俊治, 鹽入智美, 福知清 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社