專利名稱：高靈敏度的光發(fā)射接收裝置及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光發(fā)送和接收技術(shù)，具體涉及高靈敏度的光發(fā)射接收裝置及實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
在一些特殊場(chǎng)合(沿海、島嶼、沙漠等)建設(shè)通信系統(tǒng)，由于某些特殊原因，站點(diǎn)之間必須建立端到端的直達(dá)通路，中間沒(méi)有任何中繼設(shè)備，于是光信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)極大衰減，因此，需要在接收端進(jìn)行高增益的放大，從而能夠使光電探測(cè)器檢測(cè)出信號(hào)。然而，這樣會(huì)引入大量的噪聲，劣化了信號(hào)的信噪比，從而降低了通信系統(tǒng)性能。在光空間通信領(lǐng)域，接收端信號(hào)也面臨同樣的問(wèn)題。目前的主要作法是提高接收端的信噪比，如提高發(fā)射端功率、改進(jìn)放大器的噪音指數(shù)、采用高級(jí)的調(diào)制格式等。但是，這種方式的實(shí)現(xiàn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決如何降低高靈敏度的光發(fā)射接收裝置實(shí)現(xiàn)成本的問(wèn)題。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種高靈敏度的光發(fā)射接收裝置，包括通過(guò)光信道連接的發(fā)射端和接收端，所述發(fā)射端包括信號(hào)源、第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器、電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元和光波復(fù)用器，由所述信號(hào)源產(chǎn)生的電信號(hào)，依次經(jīng)所述第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器和所述電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元調(diào)制為具有重復(fù)碼特征的多路光信號(hào)，最后經(jīng)光波復(fù)用器復(fù)用后形成光波信號(hào)發(fā)出，所述電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元的路數(shù)為N，所述具有重復(fù)碼特征的電信號(hào)的編碼負(fù)載為(N-1)/N，N大于等于2 ；所述接收端包括光波解復(fù)用器、多路光電探測(cè)器、第二交織單元、第二級(jí)級(jí)聯(lián)解碼器和第一級(jí)級(jí)聯(lián)解碼器，經(jīng)光信道傳來(lái)的光波信號(hào)由所述光波解復(fù)用器解復(fù)用得到多路分波信號(hào)，再由多路光電探測(cè)器恢復(fù)為相應(yīng)的電信號(hào)，最后由所述第二交織單元組合并依次經(jīng)所述第二級(jí)聯(lián)解碼器和第一級(jí)級(jí)聯(lián)解碼器解碼得到相應(yīng)的電信號(hào)。在上述裝置中，所述電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元包括第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器、第一交織單元和多路光調(diào)制單元，由所述信號(hào)源產(chǎn)生的電信號(hào)，經(jīng)所述第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器完成編碼形成具有重復(fù)碼特征的電信號(hào)，再由所述第一交織單元交織送給所述多路光調(diào)制單元調(diào)制為具有重復(fù)碼特征的多路光信號(hào)，所述第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器的編碼負(fù)載率高于所述第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器的編碼負(fù)載率。在上述裝置中，所述第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器選擇重復(fù)碼、RS碼、BCH碼或LDPC碼進(jìn)行編碼。在上述裝置中，所述電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元為外部調(diào)制器和寬帶光放大器的組
口 O
本發(fā)明還提供了一種高靈敏度的光發(fā)射接收方法，包括以下步驟:由信號(hào)源產(chǎn)生的電信號(hào)，經(jīng)第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器完成編碼形成具有重復(fù)碼特征的電信號(hào)，然后由電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元調(diào)制為具有重復(fù)碼特征的多路光信號(hào)，最后經(jīng)光波復(fù)用器復(fù)用后形成光波信號(hào)發(fā)出，電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元的路數(shù)為N，具有重復(fù)碼特征的電信號(hào)的編碼負(fù)載為(N-1) /N，N大于等于2 ；經(jīng)光信道傳來(lái)的光波信號(hào)由光波解復(fù)用器解復(fù)用得到多路分波信號(hào)，再由多路光電探測(cè)器恢復(fù)為相應(yīng)的電信號(hào)，最后由交織組合并經(jīng)級(jí)聯(lián)解碼器解碼得到相應(yīng)的電信號(hào)。在上述方法中，所述電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元包括第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器、第一交織單元和多路光調(diào)制單元，由所述信號(hào)源產(chǎn)生的電信號(hào)，經(jīng)所述第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器完成編碼形成具有重復(fù)碼特征的電信號(hào)，再由所述第一交織單元交織送給所述多路光調(diào)制單元調(diào)制為具有重復(fù)碼特征的多路光信號(hào)，所述第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器的編碼負(fù)載率高于所述第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器的碼負(fù)載率。在上述方法中，由外部調(diào)制器和寬帶光放大器將具有重復(fù)碼特征的電信號(hào)調(diào)制為具有重復(fù)碼特征的多路光信號(hào)。在上述方法中，所述第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器選擇重復(fù)碼、RS碼、BCH碼或LDPC碼進(jìn)行編碼。本發(fā)明，采用波分復(fù)用的方式，通過(guò)將發(fā)射端發(fā)出的寬帶信號(hào)分割為數(shù)個(gè)窄帶寬信號(hào)，使得每個(gè)通道的獨(dú)立誤碼率均遠(yuǎn)小于整個(gè)寬帶信號(hào)的誤碼率，從而可以充分利用高編碼負(fù)載帶來(lái)的編碼增益，能夠容忍接收端光放大器有較高的增益和噪音指數(shù)，進(jìn)而在光信噪比較低的環(huán)境下正常工作。


圖1是本發(fā)明提供的高靈敏度的光發(fā)射接收裝置實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明提供的高靈敏度的光發(fā)射接收裝置實(shí)施例2發(fā)射端結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是應(yīng)用本發(fā)明提供的方法編碼負(fù)載為90%時(shí)的重復(fù)碼誤碼率曲線；圖4是應(yīng)用本發(fā)明提供的方法編碼負(fù)載為97.5%時(shí)的重復(fù)碼誤碼率曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例1:如圖1所示，本發(fā)明提供的高靈敏度的光發(fā)射接收裝置包括通過(guò)光信道連接的發(fā)射端和接收端，發(fā)射端包括信號(hào)源101、第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器102、電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元和光波復(fù)用器107，其中，級(jí)聯(lián)編碼器包括第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器102和第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器103。電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元包括第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器103、第一交織單元104、多路光調(diào)制單元105和光放大器106。信號(hào)源101產(chǎn)生的電信號(hào)(數(shù)據(jù)信號(hào))，經(jīng)第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器102和第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器103完成編碼形成具有重復(fù)碼特征的電信號(hào)，其中，第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器103的編碼負(fù)載遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器102的編碼負(fù)載。第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器103的碼可以選擇重復(fù)碼、RS碼、BCH碼和LDPC碼等，這些碼的共同特點(diǎn)是可以根據(jù)實(shí)際情況選擇編碼負(fù)載，并且編碼負(fù)載越大，糾錯(cuò)能力越強(qiáng)。編碼后的電信號(hào)再由第一交織單元104進(jìn)行交織處理后送給多路光調(diào)制單元105調(diào)制為具有重復(fù)碼特征的多路光信號(hào)，調(diào)制后的各路光信號(hào)由光放大器106放大(各路光放大器工作在相應(yīng)頻率)，最后經(jīng)光波復(fù)用器107復(fù)用后形成光波信號(hào)發(fā)送到光信道上，光調(diào)整單元的路數(shù)為N，每一路的碼率為B，則輸出光波信號(hào)的碼率為NXB，其中IXB為實(shí)際發(fā)送數(shù)據(jù)，(N-1) XB為碼信息，編碼負(fù)載為(N-1)/N，N大于等于2。接收端包括光波解復(fù)用器108、多路光電探測(cè)器109、數(shù)字處理模塊110、同步模塊111、第二交織單元112、第二級(jí)級(jí)聯(lián)解碼器113和第一級(jí)級(jí)聯(lián)解碼器114。光波信號(hào)經(jīng)信道抵達(dá)接收端，首先由光波解復(fù)用器(AWG) 108分波形成多路分波信號(hào)，然后每一路分波信號(hào)經(jīng)光電探測(cè)器109恢復(fù)為相應(yīng)的電信號(hào)，并由數(shù)字處理模塊110進(jìn)行相應(yīng)的處理，各路數(shù)字信號(hào)經(jīng)同步(通道間)模塊111進(jìn)行同步后，由第二交織單元112進(jìn)行組合，最后依次經(jīng)第二級(jí)級(jí)聯(lián)解碼器113和第一級(jí)級(jí)聯(lián)解碼器114進(jìn)行解碼。如果第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器采用重復(fù)碼，那么可以在一定程度上簡(jiǎn)化收發(fā)端的結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2:本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，由外部調(diào)制器和寬帶光放大器將具有重復(fù)碼特征的電信號(hào)調(diào)制為具有重復(fù)碼特征的多路光信號(hào)，外部調(diào)制器可以采用基于MZM的強(qiáng)度調(diào)制器或IQ調(diào)制器，采用外部調(diào)制器的方式通常效果更好，但是需要與獨(dú)立光源配對(duì)使用。如圖2所示，多光源201經(jīng)光波復(fù)用器108合波后，送往外部調(diào)制器202，信號(hào)源101首先由第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器102進(jìn)行編碼，然后直接驅(qū)動(dòng)外部調(diào)制器202調(diào)制為具有重復(fù)碼特征的多路光信號(hào)，多路光信號(hào)經(jīng)寬帶光放大器203后送入信道。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，只需采用一個(gè)外部調(diào)制器即可實(shí)現(xiàn)重復(fù)碼編碼，同時(shí)還能夠減小實(shí)現(xiàn)成本。圖3和圖4分別給出了編碼負(fù)載為90%和97.5%時(shí)的重復(fù)碼誤碼率曲線，圖中下方的曲線為解碼后的誤碼率，而上方的曲線為解碼前誤碼率，可以看到，對(duì)于編碼負(fù)載為90%的重復(fù)碼，其編碼增益在SdB左右，而對(duì)于編碼負(fù)載為97.5%的重復(fù)碼，其編碼增益約為14dB。該數(shù)值是在第一級(jí)級(jí)聯(lián)碼解碼門限為3xl0_3情況下的得到的，實(shí)際的編碼增益取決于具體的第一級(jí)級(jí)聯(lián)碼解碼門限。本發(fā)明還提供了一種高靈敏度的光發(fā)射接收方法，包括以下步驟:由信號(hào)源產(chǎn)生的電信號(hào)，經(jīng)第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器完成編碼形成具有重復(fù)碼特征的電信號(hào)，然后由電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元調(diào)制為具有重復(fù)碼特征的多路光信號(hào)，最后經(jīng)光波復(fù)用器復(fù)用后形成光波信號(hào)發(fā)出，電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元的路數(shù)為N，具有重復(fù)碼特征的電信號(hào)的編碼負(fù)載為(N-1) /N，N大于等于2 ；經(jīng)光信道傳來(lái)的光波信號(hào)由光波解復(fù)用器解復(fù)用得到多路分波信號(hào)，再由多路光電探測(cè)器恢復(fù)為相應(yīng)的電信號(hào)，最后由交織組合并經(jīng)級(jí)聯(lián)解碼器解碼得到相應(yīng)的電信號(hào)。本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下作出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.高靈敏度的光發(fā)射接收裝置，包括通過(guò)光信道連接的發(fā)射端和接收端，其特征在于， 所述發(fā)射端包括信號(hào)源、第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器、電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元和光波復(fù)用器，由所述信號(hào)源產(chǎn)生的電信號(hào)，依次經(jīng)所述第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器和所述電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元調(diào)制為具有重復(fù)碼特征的多路光信號(hào)，最后經(jīng)光波復(fù)用器復(fù)用后形成光波信號(hào)發(fā)出，所述電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元的路數(shù)為N，所述具有重復(fù)碼特征的電信號(hào)的編碼負(fù)載為(N-1)/N，N大于等于2 ； 所述接收端包括光波解復(fù)用器、多路光電探測(cè)器、第二交織單元、第二級(jí)級(jí)聯(lián)解碼器和第一級(jí)級(jí)聯(lián)解碼器，經(jīng)光信道傳來(lái)的光波信號(hào)由所述光波解復(fù)用器解復(fù)用得到多路分波信號(hào)，再由多路光電探測(cè)器恢復(fù)為相應(yīng)的電信號(hào)，最后由所述第二交織單元組合并依次經(jīng)所述第二級(jí)聯(lián)解碼器和第一級(jí)級(jí)聯(lián)解碼器解碼得到相應(yīng)的電信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的高靈敏度的光發(fā)射接收裝置，其特征在于， 所述電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元包括第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器、第一交織單元和多路光調(diào)制單元，由所述信號(hào)源產(chǎn)生的電信號(hào)，經(jīng)所述第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器完成編碼形成具有重復(fù)碼特征的電信號(hào)，再由所述第一交織單元交織送給所述多路光調(diào)制單元調(diào)制為具有重復(fù)碼特征的多路光信號(hào)，所述第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器的編碼負(fù)載率高于所述第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器的編碼負(fù)載率。
3.如權(quán)利要求1所述的高靈敏度的光發(fā)射接收裝置，其特征在于， 所述第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器選擇重復(fù)碼、RS碼、BCH碼或LDPC碼進(jìn)行編碼。
4.如權(quán)利要求1所述的高靈敏度的光發(fā)射接收裝置，其特征在于，所述電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元為外部調(diào)制器和寬帶光放大器的組合。
5.高靈敏度的光發(fā)射接收方法，其特征在于，包括以下步驟: 由信號(hào)源產(chǎn)生的電信號(hào)，經(jīng)第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器完成編碼形成具有重復(fù)碼特征的電信號(hào)，然后由電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元調(diào)制為具有重復(fù)碼特征的多路光信號(hào)，最后經(jīng)光波復(fù)用器復(fù)用后形成光波信號(hào)發(fā)出，電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元的路數(shù)為N，具有重復(fù)碼特征的電信號(hào)的編碼負(fù)載為(N-1) /N，N大于等于2 ； 經(jīng)光信道傳來(lái)的光波信號(hào)由光波解復(fù)用器解復(fù)用得到多路分波信號(hào)，再由多路光電探測(cè)器恢復(fù)為相應(yīng)的電信號(hào)，最后由交織組合并經(jīng)級(jí)聯(lián)解碼器解碼得到相應(yīng)的電信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元包括第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器、第一交織單元和多路光調(diào)制單元，由所述信號(hào)源產(chǎn)生的電信號(hào)，經(jīng)所述第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器完成編碼形成具有重復(fù)碼特征的電信號(hào)，再由所述第一交織單元交織送給所述多路光調(diào)制單元調(diào)制為具有重復(fù)碼特征的多路光信號(hào)，所述第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器的編碼負(fù)載率高于所述第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器的碼負(fù)載率。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于， 由外部調(diào)制器和寬帶光放大器將具有重復(fù)碼特征的電信號(hào)調(diào)制為具有重復(fù)碼特征的多路光信號(hào)。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器選擇重復(fù)碼、RS碼、BCH碼或LDPC碼進(jìn)行編碼。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高靈敏度的光發(fā)射接收裝置及實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括以下步驟信號(hào)源產(chǎn)生的電信號(hào)，經(jīng)第一級(jí)級(jí)聯(lián)編碼器完成編碼并由電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元調(diào)制為具有重復(fù)碼特征的多路光信號(hào)，最后復(fù)用為光波信號(hào)發(fā)出，電光調(diào)制及重復(fù)編碼單元的路數(shù)為N，編碼負(fù)載為(N-1)/N；經(jīng)光信道傳來(lái)的光波信號(hào)解復(fù)用得到多路分波信號(hào)，再由多路光電探測(cè)器恢復(fù)為相應(yīng)的電信號(hào)，最后由交織組合并經(jīng)級(jí)聯(lián)解碼器解碼得到相應(yīng)的電信號(hào)。本發(fā)明，采用波分復(fù)用的方式，通過(guò)將發(fā)射端發(fā)出的寬帶信號(hào)分割為數(shù)個(gè)窄帶寬信號(hào)，使得每個(gè)通道的獨(dú)立誤碼率均遠(yuǎn)小于整個(gè)寬帶信號(hào)的誤碼率，從而可以充分利用高編碼負(fù)載帶來(lái)的編碼增益，在光信噪比較低的環(huán)境下正常工作。
文檔編號(hào)H04B10/40GK103199937SQ20131011411
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者胡榮, 楊奇, 肖瀟, 楊鑄 申請(qǐng)人:武漢郵電科學(xué)研究院