專利名稱：一種超長跨距光傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，特別涉及一種超長跨距光傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
超長跨距屬于點對點傳輸系統(tǒng)，無任何中繼設(shè)備，運營維護成本低。解決眾多特殊場合的建網(wǎng)需求，如國家電力系統(tǒng)通信，石油勘探通信，島嶼間組網(wǎng)等。由于采取無電中繼 的傳輸方案，線路中無電功率注入，故無須為高電壓而采取特別的安全措施，最大限度提高 了系統(tǒng)的可靠性。同時在跨距之間傳輸僅增加光纖，使得帶寬建設(shè)成本大幅降低。超長跨 距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，減小了安裝的難度以及技術(shù)培訓(xùn)和設(shè)備維護的成本。對于超長跨距光傳輸系統(tǒng)，國際上已有較多研究，但尚存在諸多問題有待解決長 距離傳輸損耗補償；傳輸中色度色散以及偏振模色散的控制；高入纖功率引起的強非線性 效應(yīng)；傳輸碼型的選擇等。目前國外大部分研究多是基于跨距結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與光放大器的配 置，且大多是針對海纜系統(tǒng)。其產(chǎn)品不但價格高昂，而且不太適合國內(nèi)應(yīng)用，尤其是不適合 在國家電力系統(tǒng)通信組網(wǎng)建設(shè)中應(yīng)用。已有技術(shù)[1](參見 Journal of Lightwave Technology, Jean Armstrong, vol. 27,2009 189-204)描述的是一種基于光正交頻分復(fù)用(00FDM)的超長距離光傳輸系 統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較強的抗色散性能，且頻譜效率較高。但是，該系統(tǒng)除了需要傅里葉變換模 塊之外，還需數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換、上變頻、信號偏置、均衡等復(fù)雜的信號處理技術(shù)，對硬件要求 極高。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種超長跨距光傳輸系統(tǒng)，該 超長跨距光傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低，在光傳輸時，能降低光纖中傳輸數(shù)據(jù)的比特率，有 效抑制傳輸過程中的色散效應(yīng)和非線性效應(yīng)，延長光傳輸跨度。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是—種超長跨距光傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括信號處理模塊、光調(diào)制模塊、光纖、光接收 模塊、解調(diào)模塊，其特征在于信號處理模塊，用于將高速電信號反向復(fù)用，生成12路低速率電信號，并將所述 12路低速率電信號輸出給光調(diào)制模塊；光調(diào)制模塊，用于使用所述信號處理模塊輸出的12路低速率電信號對連續(xù)光進(jìn) 行調(diào)制，產(chǎn)生12路具有歸零碼型的光信號，并將所述12路光信號復(fù)用，輸出到光纖進(jìn)行傳 輸；光接收模塊，用于將光纖送來的1路光信號解復(fù)用為12路光信號并轉(zhuǎn)換成電信 號，輸出12路電信號給解調(diào)模塊；解調(diào)模塊，用于對所述光接收模塊輸出的12路電信號進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)出信號處理 模塊輸入端的高速電信號。
本發(fā)明的一種超長跨距光傳輸系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點和效果該系統(tǒng)采用IFFT模塊對輸入信號進(jìn)行處理，實現(xiàn)了對待傳輸信號的反向復(fù)用；由于光纖中傳輸信號 的比特率低于系統(tǒng)實際比特率，可抵抗因高速光通信帶來的色散效應(yīng)，亦能有效抑制光纖 非線性效應(yīng)；該系統(tǒng)僅通過在發(fā)射端設(shè)置IFFT模塊，在接收端相應(yīng)地設(shè)置FFT模塊實現(xiàn)反 向復(fù)用，技術(shù)復(fù)雜度遠(yuǎn)小于已有技術(shù)[1]；該系統(tǒng)設(shè)備簡單、成本低、可靠性高。


圖1為本發(fā)明的一種超長跨距光傳輸系統(tǒng)的示意框圖。圖2為圖中信號處理模塊(1)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖中光調(diào)制模塊(2)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖中光接收模塊(4)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖中解調(diào)模塊(5)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明參見圖1，本發(fā)明的一種超長跨距光傳輸系統(tǒng)，它包括信號處理模塊1、光調(diào)制模 塊2、光纖3、光接收模塊4、解調(diào)模塊5，所述的信號處理模塊1，用于將高速電信號反向復(fù) 用，生成12路低速率電信號，并將12路低速率電信號輸出給光調(diào)制模塊2 ；所述的光調(diào)制 模塊2，用于使用信號處理模塊1輸出的12路低速率電信號對連續(xù)光進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生12路 具有歸零碼型的光信號，并將I2路具有歸零碼型的光信號復(fù)用成1路信號，輸出到光纖3 進(jìn)行傳輸；所述的光接收模塊4，用于將光纖3送來的1路光信號進(jìn)行解復(fù)用為12路光信 號，12路光信號轉(zhuǎn)換成12路電信號，輸出給解調(diào)模塊5 ；所述的解調(diào)模塊5，用于對光接收 模塊4輸出的12路電信號進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)出原高速電信號。上述信號處理模塊1，參見圖2，其具體包括4_QAM調(diào)制器11，用于對輸入信號進(jìn) 行調(diào)制，4-QAM調(diào)制器(11)輸出端口 0*分別與共軛運算器陣列12中共軛運算器#0的輸入 端口、8-IFFT模塊13輸入端口 1*相連，4-QAM調(diào)制器11輸出端口 1*分別與共軛運算器陣 列12中共軛運算器#1的輸入端口、8-IFFT模塊13輸入端口 3*相連；共軛運算器陣列12，由2個共軛運算器組成，用于對4-QAM調(diào)制器11產(chǎn)生的信號 進(jìn)行共軛運算，共軛運算陣列12中共軛運算器#0、#1的輸出端口分別連接到8-IFFT模塊 13 的端口 5*、7* ；8-IFFT模塊13，用于對4-QAM調(diào)制器11和共軛運算器陣列12產(chǎn)生的信號進(jìn)行反 向快速傅里葉變換，8-IFFT模塊13的輸入端口 0*、2*、4*、6*置零，8-IFFT模塊13的輸出 端口 0* 7*分別連接到整形器陣列14中整形器#0 #7的輸入端口 ；整形器陣列14，由8個整形器組成，用于對8-IFFT模塊13輸出信號進(jìn)行整形，整 形器陣列14中整形器#0、#2、#4、#6的輸出端口分別連接到判決器陣列15中判決器#0 #3的輸入端口，整形器#1的輸出端口分別連接到判決器#4、#8的輸入端口，整形器#3的輸 出端口分別連接到判決器#5、#9的輸入端口，整形器#5的輸出端口分別連接到判決器#6、 #10的輸入端口，整形器#7的輸出端口分別連接到判決器#7、#11的輸入端口 ；判決器陣列15，由12個判決器組成，用于對所述整形器陣列14輸出信號進(jìn)行門限判決，并輸出歸零碼型的電信號。一個信號處理模塊1的實施實例如下4_QAM調(diào)制器11的輸入端口為一單通道總 容量40Gbps的信號，經(jīng)4-QAM調(diào)制后的符號速率變?yōu)?0Gbps，共軛運算器陣列12中的兩個 共軛運算器對一次4-QAM調(diào)制得到的兩個符號進(jìn)行共軛運算，設(shè)8-IFFT模塊13的輸入端 口數(shù)據(jù)可表示為X =
Τ，其中X廣和X/分別為X1和X3的共軛信號， 每次僅兩個符號參與8-IFFT運算，即8-IFFT模塊13輸出信號的速率為lOGbps，且輸出信 號為實信號。整形器陣列14將輸入負(fù)信號置零，設(shè)整形器陣列14中每個整形器的輸入信 號為xm，輸出信號乂^可表示為x。m = xm(ifxm彡0),xcm = 0(ifxm ( 0)。判決器陣列15中 判決器#0、#1、#2、#3的判決門限設(shè)置為1/2，當(dāng)輸入信號等于1/2時判為“1”，小于1/2時 判為“0”。判決器陣列15中判決器#4、#5、#6、#7的判決門限設(shè)置為v^/2，當(dāng)輸入信號等 于V^/2時判為“1”，小于v^/2時判為“0”。判決器陣列15中判決器#8、#9、#10、#11的判 決門限設(shè)置為力/4，當(dāng)輸入信號大于力/4時判為“1”，小于力/4時判為“0”。判決器陣列15 輸出12路歸零碼型電信號，每路信號速率為lOGbps。上述光調(diào)制模塊2，參見圖3，其具體包括光發(fā)射機陣列21，由12個光發(fā)射機組 成，用于將判決器陣列15的輸出信號進(jìn)行連續(xù)光調(diào)制，輸出12路歸零碼型的光脈沖信號；光復(fù)用器22，用于將光發(fā)射機陣列21產(chǎn)生的12路光信號復(fù)用成1路信號，輸出到 光纖3進(jìn)行傳輸。上述光接收模塊4，圖參見圖4，其具體包括光解復(fù)用器41，用于對光纖3送來的 1路光信號進(jìn)行解復(fù)用，輸出12路光信號；光接收機陣列42，由12個光接收機組成，用于對光解復(fù)用器41輸出的12路光信 號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并采樣，輸出12路電信號，光接收機陣列42中光接收機#0 #3的輸出端 口與乘法器陣列52中乘法器#0、#2、#4、#6的輸入端口相連，光接收機#4、#8的輸出端口 分別與加法器陣列51中加法器#0的兩個輸入端口相連，光接收機#5、#9的輸出端口與加 法器51的兩個輸入端口相連，光接收機#6、#10的輸出端口與加法器#2的兩個輸入端口相 連，光接收機#7、#11的輸出端口與加法器#3的兩個輸入端口相連。上述解調(diào)模塊5，圖參見圖5，其具體包括加法器陣列51，由4個加法器組成，用 于對光接收機陣列42中接收機#4和#8、#5和#9、#6和#10、#7和#11的輸出信號進(jìn)行相 力口，加法器#0 #3的輸出端口分別連接到乘法器陣列52中乘法器#1、#3、#5、#7的輸入 端□；乘法器陣列52，由8個乘法器組成，用于將光接收機陣列42中光接收機#0 #3 的輸出信號和加法器陣列51的輸出信號乘上相應(yīng)的系數(shù)，其中乘法器#0、#2、#4、#6的系 數(shù)設(shè)置為1/2，乘法器#1、#3、#5、#7的乘法系數(shù)設(shè)置為/^/4，乘法器陣列52輸出8路信號 連接到8-FFT模塊53的輸入端口 0*-7* ；8-FFT模塊53，用于對乘法器陣列52的輸出信號進(jìn)行快速傅里葉變換，8-FFT模塊 53的輸出端口 1*、3*連接到4-QAM解調(diào)器54的兩個輸入端口 ；4-QAM解調(diào)器54，用于對8-FFT模塊(53)輸出端口 1*和3*的信號進(jìn)行解調(diào)，輸 出串行的高速電信號。本發(fā)明對高速傳輸信號的處理通過在發(fā)射端對發(fā)送信號進(jìn)行預(yù)處理，將發(fā)送信號轉(zhuǎn)換為符號的形式，并經(jīng)過運算處理形成12路可在線路中傳輸?shù)拇a型進(jìn)行 傳輸，由上述信 號處理模塊(1)的一個實施實例可見，12路信號每路的碼率為系統(tǒng)有效信息速率的四分之一
權(quán)利要求
一種超長跨距光傳輸系統(tǒng)，它包括信號處理模塊(1)、光調(diào)制模塊(2)、光纖(3)、光接收模塊(4)、解調(diào)模塊(5)，其特征在于信號處理模塊(1)，用于將高速電信號反向復(fù)用，生成12路低速率電信號，并將12路低速率電信號輸出給光調(diào)制模塊(2)；光調(diào)制模塊(2)，用于使用信號處理模塊(1)輸出的12路低速率電信號對連續(xù)光進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生12路具有歸零碼型的光信號，并將12路光具有歸零碼型的信號復(fù)用成1路光信號，輸出到光纖(3)進(jìn)行傳輸；光接收模塊(4)，用于將光纖(3)送來的1路光信號進(jìn)行解復(fù)用為12路光信號，12路光信號轉(zhuǎn)換成12路電信號，輸出給解調(diào)模塊(5)；解調(diào)模塊(5)，用于對光接收模塊(4)輸出的12路電信號進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)出信號處理模塊(1)輸入端的高速電信號。
2.如權(quán)利要求1所述的一種超長跨距光傳輸系統(tǒng)，其特征在于，上述信號處理模塊(1) 具體包括4-QAM調(diào)制器(11)，用于對輸入信號進(jìn)行調(diào)制，4-QAM調(diào)制器(11)輸出端口 O*分別與 共軛運算器陣列(12)中共軛運算器#0的輸入端口、8-IFFT模塊(13)輸入端口 1*相連， 4-QAM調(diào)制器(11)輸出端口 1*分別與共軛運算器陣列(12)中共軛運算器#1的輸入端口、 8-IFFT模塊(13)輸入端口 3*相連；共軛運算器陣列(12)，所述共軛運算器陣列(12)由2個共軛運算器組成，用于對 4-QAM調(diào)制器(11)產(chǎn)生的信號進(jìn)行共軛運算，共軛運算陣列(12)中共軛運算器#0、#1的 輸出端口分別連接到8-IFFT模塊(13)的5*、7*端口 ；8-IFFT模塊(13)，用于對4-QAM調(diào)制器(11)和共軛運算器陣列(12)產(chǎn)生的信號進(jìn)行 反向快速傅里葉變換，8-IFFT模塊(13)的輸入端口 0*、2*、4*、6*置零，8-IFFT模塊(13) 的輸出端口 0* 7*分別連接到整形器陣列(14)中整形器#0 #7的輸入端口 ；整形器陣列(14)，所述整形器陣列(14)由8個整形器組成，用于對8-IFFT模塊(13) 輸出信號進(jìn)行整形，整形器陣列(14)中整形器#0、#2、#4、#6的輸出端口分別連接到判決 器陣列(15)中判決器#0 #3的輸入端口，整形器#1的輸出端口分別連接到判決器#4、 #8的輸入端口，整形器#3的輸出端口分別連接到判決器#5、#9的輸入端口，整形器#5的 輸出端口分別連接到判決器#6、#10的輸入端口，整形器#7的輸出端口分別連接到判決器 #7、#11的輸入端口 ；判決器陣列(15)，所述判決器陣列(15)由12個判決器組成，用于對所述整形器陣列(14)輸出信號進(jìn)行門限判決，并輸出歸零碼型的電信號。
3.如權(quán)利要求2所述的一種超長跨距光傳輸系統(tǒng)，其特征在于，上述光調(diào)制模塊(2)具 體包括光發(fā)射機陣列(21)，所述光發(fā)射機陣列(21)由12個光發(fā)射機組成，用于將判決器陣列(15)的輸出信號進(jìn)行連續(xù)光調(diào)制，輸出12路歸零碼型的光脈沖信號；光復(fù)用器(22)，用于將光發(fā)射機陣列(21)產(chǎn)生的12路光信號復(fù)用成1路信號，并輸出 到光纖(3)進(jìn)行傳輸。
4.如權(quán)利要求3所述的一種超長跨距光傳輸系統(tǒng)，其特征在于，上述光接收模塊(4)具 體包括光解復(fù)用器(41)，用于對光纖(3)送來的1路光信號進(jìn)行解復(fù)用，輸出12路光信號； 光接收機陣列(42)，所述光接收機陣列(42)由12個光接收機組成，用于對光解復(fù)用器 (41)輸出的12路光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并采樣，輸出12路電信號，光接收機陣列(42)中光 接收機#0 #3的輸出端口與乘法器陣列(52)中乘法器#0、#2、#4、#6的輸入端口相連， 光接收機#4、#8的輸出端口分別與加法器陣列(51)中加法器#0的兩個輸入端口相連，光 接收機#5、#9的輸出端口與加法器(51)的兩個輸入端口相連，光接收機#6、#10的輸出端 口與加法器#2的兩個輸入端口相連，光接收機#7、#11的輸出端口與加法器#3的兩個輸入 端口相連。
5.如權(quán)利要求4所述的一種超長跨距光傳輸系統(tǒng)，其特征在于，上述解調(diào)模塊(5)具體 包括加法器陣列(51)，所述加法器陣列(51)由4個加法器組成，用于對光接收機陣列(42) 中接收機#4和#8、#5和#9、#6和#10、#7和#11的輸出信號進(jìn)行相加，加法器#0 #3的 輸出端口分別連接到乘法器陣列(52)中乘法器#1、#3、#5、#7的輸入端口 ；乘法器陣列(52)，所述乘法器陣列(52)由8個乘法器組成，用于將光接收機陣列(42) 中光接收機#0 #3的輸出信號和加法器陣列(51)的輸出信號乘上相應(yīng)的系數(shù)，乘法器陣 列(52)輸出8路信號連接到8-FFT模塊(53)的輸入端口 0* 7* ；8-FFT模塊(53)，用于對乘法器陣列(52)的輸出信號進(jìn)行快速傅里葉變換，8-FFT模塊 (53)的輸出端口 1*、3*連接到4-QAM解調(diào)器(54)的兩個輸入端口 ；4-QAM解調(diào)器(54)，用于對8-FFT模塊(53)輸出端口 1*和3*的信號進(jìn)行解調(diào)，輸出 串行的高速電信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超長跨距光傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括信號處理模塊，用于將高速電信號反向復(fù)用，生成12路低速率電信號，將所述12路低速率電信號輸出給光調(diào)制模塊；光調(diào)制模塊，用于使用所述信號處理模塊輸出的12路低速率電信號對連續(xù)光進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生12路具有歸零碼型的光信號，將12路光信號復(fù)用成1路信號，輸出到光纖進(jìn)行傳輸；光接收模塊，用于將光纖送來的1路光信號進(jìn)行解復(fù)用為12路光信號并轉(zhuǎn)換成電信號，輸出12路電信號給解調(diào)模塊；解調(diào)模塊，用于對所述光接收模塊輸出的12路電信號進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)出原高速電信號。該系統(tǒng)采用IFFT模塊對輸入信號進(jìn)行處理，實現(xiàn)了對待傳輸信號的反向復(fù)用，且設(shè)備簡單成本低、可靠性高。
文檔編號H04B10/02GK101807957SQ201010126278
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者曹婭楠, 李凡帆, 楊登峰, 甘朝欽, 阮浩 申請人:上海大學(xué)