專利名稱：一種基于調(diào)相器的光msk調(diào)制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高速光纖通信領(lǐng)域的數(shù)字調(diào)制領(lǐng)域，具體涉及一種基于調(diào)相器的光 最小頻移鍵控(MSK)調(diào)制方法及裝置。
背景技術(shù)：
信號調(diào)制格式的研究是當(dāng)前光通信領(lǐng)域的一大熱點，新的調(diào)制格式對傳輸性能 的改善引起了人們的關(guān)注，尤其是在抑制非線性效應(yīng)、提高色散容限和PMD容限等方面取 得了良好的效果。在光纖通信系統(tǒng)中，光源發(fā)出的連續(xù)光波或光脈沖串不攜帶信息，只能 作為信息的載體。光載波信號是與偏振方向、信號幅度、載波頻率、載波相位有關(guān)的信號， 若選擇四個量中的任意一個作為調(diào)制參量，就可以形成四種調(diào)制信號，分別是偏振調(diào)制 (PolSK)，幅度調(diào)制(ASK)，頻率調(diào)制(FSK)和相位調(diào)制(PSK)。將信號加載到光載波上以形成光信號就是光調(diào)制器的主要功能。構(gòu)成光頻調(diào)制器 的方式多種多樣，但就調(diào)制器與光源之間的關(guān)系而言，調(diào)制技術(shù)可以分為內(nèi)調(diào)制技術(shù)和外 調(diào)制技術(shù)兩大類。內(nèi)調(diào)制技術(shù)又稱為直接調(diào)制技術(shù)，就是將要傳送的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘査腿牍?源，獲得相應(yīng)的光信號輸出。常用的方法是改變激光器的偏置電流，從而得到光頻的幅度調(diào) 制。這種調(diào)制方式結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，是低速光纖通信系統(tǒng)中的常用技術(shù)。但是，這種內(nèi) 調(diào)制方式難以實現(xiàn)高速調(diào)制，一是由于半導(dǎo)體激光器本身的響應(yīng)速度限制，二是這種調(diào)制 方式附帶有頻率啁啾，使得輸出信號光譜增寬，限制了系統(tǒng)的傳輸容量。外調(diào)制技術(shù)是指光載波在外調(diào)制器中受到信息信號的調(diào)制。因為這類調(diào)制在光 源之外實現(xiàn)，故稱為外調(diào)制。實用的外調(diào)制器大多是基于晶體的電光效應(yīng)做成的電光調(diào)制 器。可以分為兩類一類是基于電吸收效應(yīng)的調(diào)制器，稱為EA調(diào)制器；另一類是基于鈮酸 鋰( 膽叫)的干涉型調(diào)制器，稱為 馬赫-曾德(Mach-Zehnder)調(diào)制器。其中使用Mach-Zehnder調(diào)制器已經(jīng)實現(xiàn)了多種數(shù)字 方式的調(diào)制，比如差分相移鍵控(DPSK)、差分四相位相移鍵控(DQPSK)、非連續(xù)相位的頻移 鍵控(FSK)以及連續(xù)相位的FSK調(diào)制中的MSK調(diào)制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可有效節(jié)省光器件使用的基于調(diào)相器的 光MSK調(diào)制方法及裝置，與傳統(tǒng)實現(xiàn)方式不同，但同樣能夠?qū)崿F(xiàn)包絡(luò)恒定、相位連續(xù)、帶寬 最小并且嚴(yán)格正交的2FSK信號。為解決上述技術(shù)問題，一種可有效節(jié)省光器件使用的基于調(diào)相器的 光MSK調(diào)制方法，其特征在于，第nT時間的雙極性碼元\彼調(diào)制得到光信號
，對調(diào)制結(jié)果解調(diào)得到可表征碼元
3
Γ -jiaπ "'1 、
Smic(I) = Acosl 2nfet+-^[t-nT)+-
Lu \2-0 J^信息的電信號
其中，
ψ為碼元傳輸時間， 為自然數(shù)，I為圓周率，A為光載波的振幅 力光
載波的頻率，4是在時間
Τ內(nèi)使得總相位連續(xù)的附加項。一種實現(xiàn)上述的基于調(diào)相器的光MSK調(diào)制方法的裝置，包括調(diào)制器和解調(diào)器，其 特征在于，所述調(diào)制器包括依次相接的第一延遲器、第一加法器、寄存器、模四運算器、第二 加法器和光調(diào)相器，寄存器的輸出端通過第二延遲器連接第一加法器的輸入端，第二加法 器還連接鋸齒波發(fā)生器；所述解調(diào)器包括第一干涉儀，第一干涉儀的第一輸出端通過第三 延遲器連接第二干涉儀的第一輸入端，第一干涉儀的第二輸出端通過移相器連接第二干涉 儀的第二輸入端；第二干涉儀的第一和二輸出端分別經(jīng)過一個光電二極管連接第三加法器。 本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在光MSK的連續(xù)相位分成與當(dāng)前碼元相關(guān)的周期信號和 與過去碼元相關(guān)的累加信號兩個部分，然后通過加法器完成子編碼構(gòu)成了調(diào)相器中的被調(diào) 制信號，對調(diào)相器的輸出作光平衡接收得到可表征當(dāng)前碼元信息的電流信號。本發(fā)明利用 連續(xù)電信號產(chǎn)生連續(xù)的光相位，根據(jù)MSK信號的具體表達(dá)形式來確定要產(chǎn)生的連續(xù)電信號 的具體形式，目的是將無線通信的技術(shù)更多地用于光通信中，節(jié)省光器件的使用。本發(fā)明能 夠?qū)崿F(xiàn)包絡(luò)恒定、相位連續(xù)、帶寬最小并且嚴(yán)格正交的2FSK信號，適用于光纖通信中連續(xù) 相位的FSK調(diào)制。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體說明。圖1為MSK調(diào)制模塊結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為MSK信號的接收框圖。
具體實施例方式下面參照附圖，從光MSK信號的表達(dá)形式對本發(fā)明進一步說明。本發(fā)明包括MSK調(diào)制器和解調(diào)器兩部分
第一部分是位于發(fā)送端的MSK調(diào)制器，如圖1所示，該調(diào)制器的主要作用是從信號發(fā)送 端輸出光MSK信號。在無線通信中的MSK信號的表達(dá)式同時也是光MSK信號的實部為 以上表達(dá)式是時間處于
階段的MSK信號，MSK信號在其余時段也 有，《表示一個時間變量，取自然數(shù)，在不同的時間段取得不同的值。其中A為光載波的振幅-丄為光載波的頻率；相位為⑴是MSK信號的總相位減去 隨時間增長的載波相位后得到的剩余相位，稱作附加相位函數(shù)，是時間的連續(xù)函數(shù)；T為碼
元傳輸時間，是比特率即傳輸速率的倒數(shù)，為圓周率。其中
。
之是在時間+ 內(nèi)使得總相位連續(xù)的附加項，在不同的時間段這個值不 相同，
是第ηΤ時間的雙極性碼元值，即“+1”表示碼元中的“1”碼，“-1”表示碼元中的“0”碼。根據(jù)相位連續(xù)的邊界條件,在時間 = Γ時刻，有
于是，有
于是MSK信號可以進一步表達(dá)為
從式(1)可以看出，MSK信號由與當(dāng)前碼元和過去碼元相關(guān)的信號組成與當(dāng)前 碼元相關(guān)的信號，是固定斜率的鋸齒波信號與雙極性碼元的乘積。固定斜率的鋸齒
波信號為
,則鋸齒波信號與當(dāng)前雙極性碼元的乘積為
;與過去碼元相關(guān)的信號，是雙極性碼在過去時候累加的
矩形波信號，其表達(dá)式為 累加信號在連續(xù)發(fā)送相同碼元時，會產(chǎn)生很大的幅度，由相位的周期性的特點， 可以對累加信號進行模運算，模運算后的信號并不影響最終的相位值，模運算后的電信號 為
圖1給出了本發(fā)明MSK調(diào)制模塊結(jié)構(gòu)框圖，待發(fā)送的當(dāng)前碼元碼元101分兩路 一路經(jīng)過產(chǎn)生鋸齒波的系統(tǒng)108后，得到的電信號的值為
作為加法器 109 的一個輸入；
另一路經(jīng)過一個碼元持續(xù)時間的延遲器102后，變成了先前碼元 103并作為加法器 104的輸入。加法器104的輸出通過寄存器105、延遲器106后反饋給加法器104，再與先前 碼元^V1同時作用在加法器104上，形成了一個累加器，此累加器的功能是完成對過去碼元 的累加。累加后的碼元值經(jīng)過模四運算器107運算，可以使最后進入調(diào)相器111的相位保 持正確，而且保證輸入調(diào)相器中的電壓幅度在可能出現(xiàn)信號值不斷增加的情況下不至于過 大。模四運算器107的輸出作為加法器109的另一個輸入。加法器109對兩路輸入相加后就是加載到的調(diào)相器111調(diào)制端口的電信號 調(diào)相器的輸入與輸出的光信號的相位關(guān)系為『的線性關(guān)系，即每單位的調(diào)制信 號值經(jīng)過了調(diào)相器后的輸出相位為。加上光載波110后從調(diào)相器111中出來的信號就是 Λ , ^ 112, S Φ .(f)= ^iCf-- η+-(Tia.mod^ ,.表示復(fù)數(shù)中的
虛部。由于光信號是一個復(fù)信號，其實部是無線通信中的MSK信號的表達(dá)式，由歐拉公式 exft'P)= cosa+jaina , Q是相位,用MSK信號中的2W/ +^⑦代替歐拉公式中的0就得到了調(diào) 相器輸出的光MSK信號的表達(dá)式。第二部分是位于接收端的解調(diào)器，如圖2所示，該解調(diào)器器的主要采用光的平衡 接收。主要由兩個干涉儀和兩個光電二極管構(gòu)成。在兩個干涉儀中間的兩臂上分別引入一
個碼元持續(xù)時間的延遲204和一個相位延遲 干涉儀203的兩個輸入
這里
干涉儀203和206的傳輸矩陣為
兩臂的傳輸矩陣矩陣為
這樣從干涉儀206輸出的光信號的光場為 ^lt
由于上臂延遲一個碼元時間Γ后204，由載波引起的相位變化可以表示為
貝為整數(shù)，下臂引入的相位延遲205,由于fvsrg,于是可以得
到,通過合理調(diào)整相位 ，使得滿足Q ,這樣就保證了上下兩臂的相位一致 性。根據(jù)平衡解調(diào)框圖，上臂和下臂的光電二極管207輸出信號經(jīng)過加法器208相減， 輸出的電流209為
這里
如果發(fā)送的碼元是
,表現(xiàn)為“ + ”極性，如果發(fā)送的碼元是“0”，
,表現(xiàn)為“-”極性。由解調(diào)器輸出的電流在時刻 = Γ時候的極性就 能判斷出此時刻所發(fā)送的碼元值。最后所應(yīng)說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對 本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種基于調(diào)相器的光MSK調(diào)制方法，其特征在于，第nT時間的雙極性碼元 被調(diào)制得到光信號 ，對調(diào)制結(jié)果解調(diào)得到可表征碼元信息的電信號，，，其中， ，為碼元傳輸時間，為自然數(shù)，為圓周率，A為光載波的振幅，為光載波的頻率，是在時間內(nèi)使得總相位連續(xù)的附加項。2010102430843100001dest_path_image002.jpg,2010102430843100001dest_path_image004.jpg,151043dest_path_image002.jpg,2010102430843100001dest_path_image006.jpg,2010102430843100001dest_path_image008.jpg,2010102430843100001dest_path_image010.jpg,2010102430843100001dest_path_image012.jpg,2010102430843100001dest_path_image014.jpg,2010102430843100001dest_path_image016.jpg,2010102430843100001dest_path_image018.jpg,2010102430843100001dest_path_image020.jpg,2010102430843100001dest_path_image022.jpg,2010102430843100001dest_path_image024.jpg
2. 一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的基于調(diào)相器的光MSK調(diào)制方法的裝置，包括調(diào)制器和解 調(diào)器，其特征在于，所述調(diào)制器包括依次相接的第一延遲器、第一加法器、寄存器、模四運算 器、第二加法器和光調(diào)相器，寄存器的輸出端通過第二延遲器連接第一加法器的輸入端，第 二加法器還連接鋸齒波發(fā)生器；所述解調(diào)器包括第一干涉儀，第一干涉儀的第一輸出端通 過第三延遲器連接第二干涉儀的第一輸入端，第一干涉儀的第二輸出端通過移相器連接第 二干涉儀的第二輸入端；第二干涉儀的第一和二輸出端分別經(jīng)過一個光電二極管連接第三 加法器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于調(diào)相器的光MSK調(diào)制方法及裝置，第nT時間的雙極性碼元被調(diào)制得到光信號，對調(diào)制結(jié)果解調(diào)得到可表征碼元信息的電信號，，，其中，，為碼元傳輸時間，為自然數(shù)，為圓周率，A為光載波的振幅，為光載波的頻率，是在時間內(nèi)使得總相位連續(xù)的附加項。本發(fā)明提供一種可有效節(jié)省光器件使用的基于調(diào)相器的光MSK調(diào)制方法及裝置，與傳統(tǒng)實現(xiàn)方式不同，但同樣能夠?qū)崿F(xiàn)包絡(luò)恒定、相位連續(xù)、帶寬最小并且嚴(yán)格正交的2FSK信號。
文檔編號H04L27/20GK101902421SQ20101024308
公開日2010年12月1日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者徐書華, 徐爭光, 鄒寧, 馬欣, 黃本雄 申請人:華中科技大學(xué)