偏振无关自相干正交频分复用光纤传输系统以及传输方法

摘要

本发明涉及光纤通信领域，具体是涉及偏振无关自相干正交频分复用光纤传输系统以及传输方法。本发明的系统包括发送端和接收端，发送端正交调制的方式生成正交频分复用信号。对于正交频分复用信号而言，将零频率处左右的频谱空出来用来传载波；接收端用滤波器将载波和信号分开，将载波通过1/4波片使其变成圆偏振光；最后将载波和信号输入相干接收机并进行后续数字信号处理。本发明能提高光正交频分复用信号的传输距离和传输性能，并降低系统器件的要求，同时降低系统的成本和接收端信号处理的复杂度。

权利要求

1.一种偏振无关自相干正交频分复用光纤传输系统，包括发送端、接收端，以及连接发送端和接收端的单模光纤，所述的发送端包括激光器、偏振分束器、调制器1、调制器2、偏振耦合器，偏振分束器分别与调制器1和调制器2连接；偏振耦合器分别与调制器1和调制器2连接；偏振分束器将激光器的非偏振光分成两束正交的线偏振光，调制器1、调制器2分别对信号进行调制后，由偏振耦合器耦合后由单模光纤发送到接收端；其特征在于：所述的接收端包括光环形器、1/4波片、光纤光栅、偏振复用相干接收器和MIMO数字信号处理器件，偏振复用相干接收器与MIMO数字信号处理器件连接，其中光环形器输出端分别接1/4波片、光纤光栅的输入端，1/4波片、光纤光栅输出端连接偏振复用相干接收器输入端，偏振复用相干接收器输出端连接MIMO数字信号处理器件的输入端。

2.根据权利要求1所述的偏振无关自相干正交频分复用光纤传输系统，其特征在于：所述的光环形器共有3个端口，其中端口1连接单模光纤，端口2连接光纤光栅；端口3连接1/4波片。

3.根据权利要求1或2所述的偏振无关自相干正交频分复用光纤传输系统，其特征在于：所述的调制器1和调制器2调制信号时，在光载波附近留下频谱间隔。

4.一种偏振无关自相干正交频分复用光纤传输方法，其特征在于：包括以下步骤：

A. 发送端在发送OFDM信号的时候，在光载波附近留下频谱间隔；

B. 信号经过单模光纤传输后，首先用一个光纤光栅作为光滤波器将光载波和OFDM信号分开，其中光载波信号通过一个光环形器后输入一个1/4波片；

C.将分离出的光载波与光OFDM信号再进入偏振复用相干接收器，并进行信号处理。

5.根据权利要求4所述的偏振无关自相干正交频分复用光纤传输方法，其特征在于：所述的在光载波附近留下频谱间隔的方法为：在低频段附近将子载波的信号设为0。

说明书

偏振无关自相干正交频分复用光纤传输系统以及传输方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光纤通信领域，具体是涉及偏振无关自相干正交频分复用光纤传输系统以及传输方法。

背景技术

[0002] 目前的中长距离的光纤通信系统一般采用相干接收的方式，即在接收端用一个本征光源与传输的信号拍频后得到基带信号并进行后续处理。然而这种方法需要额外的激光光源，同时信号会受到频率偏移和激光器相位噪声的影响，过多的数字信号处理也会给系统增加额外的成本。因此，低成本的相干接收技术是目前很需要的。

发明内容

[0003] 针对现有技术的不足，本发明采用在偏振复用的光OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)格式的系统中采用偏振无关的自相干接收技术，并在接收端用低复杂度的2×2MIMO(Multiple Input Multiple Output，多进多出)数字信号处理方法进行恢复。该发明的重点是偏振无关的自相干接收技术，这里偏振无关是通过1/4波片实现的，即光载波经过1/4波片后会从线偏振光变成圆偏振光，从而实现在相干接收机中的偏振无关接收。

[0004] 本发明的技术方案是：偏振无关自相干正交频分复用光纤传输系统，包括发送端、接收端，以及连接发送端和接收端的单模光纤，所述的发送端包括激光器、偏振分束器、调制器1、调制器2、偏振耦合器，偏振分束器将激光器的非偏振光分成两束正交的线偏振光，调制器1、调制器2分别对信号进行调制后，由偏振耦合器耦合后由单模光纤发送到接收端；其特征在于：

[0005] 所述的接收端包括光环形器、1/4波片、光纤光栅、偏振复用相干接收器和MIMO数字信号处理器件，其中光环形器输出端分别接1/4波片、光纤光栅的输入端，1/4波片、光纤光栅输出端连接偏振复用相干接收器输入端，偏振复用相干接收器输出端连接的输入端。

[0006] 根据如上所述的偏振无关自相干正交频分复用光纤传输系统，其特征在于：所述的光环形器共有3个端口，其中端口1连接单模光纤，端口连接光纤光栅；端口3连接1/4波片[0007] 根据如上所述的偏振无关自相干正交频分复用光纤传输系统，其特征在于：所述的调制器1和调制器2调制信号时，在光载波附近留下频谱间隔。

[0008] 一种偏振无关自相干正交频分复用光纤传输方法，其特征在于：包括以下步骤：

[0009] A.发送端在发送OFDM信号的时候，在光载波附近留下频谱间隔；

[0010] B.信号经过单模光纤传输后，首先用一个光纤光栅作为光滤波器将光载波和OFDM信号分开，其中光载波信号通过一个光环形器后输入一个1/4波片；

[0011] C.将分离出的光载波与光OFDM信号再进入偏振复用相干接收器，并进行信号处理。

[0012] 根据如上所述的偏振无关自相干正交频分复用光纤传输方法，其特征在于：所述的在光载波附近留下频谱间隔的方法为：在低频段附近将子载波的信号设为0。

[0013] 与现有技术相比，本发明的优点如下：

[0014] 本发明提出了偏振复用的光OFDM信号的偏振无关自相干接收，相比于传统的基于接收端本征激光器的相干接收，本发明可以降低系统的成本和接收端信号处理的复杂度，而且还会提高系统的传输性能。

附图说明

[0015] 图1为本发明发送端的频谱图；

[0016] 图2为本发明实施例的系统结构图。

具体实施方式

[0017] 名词解释：OFDM：英文全称为Orthogonal Frequency Division Multiplexing,即正交频分复用。

[0018] MIMO：英文全称为Multiple Input Multiple Output，即多进多出的信号处理方法。

[0019] 四分之一波片为一定厚度的双折射单晶薄片，当光法向入射透过时，寻常光和非常光之间的位相差等于π/2或其奇数倍。

[0020] 零频：零频就是直流信号。这里留出一部分信号，是指这部分信号不进行信号传输。可以举例说明，比如-5GHz到+5GHz范围内不传输信号。留出的方法是在进行正交频分复用调制的时候，这部分频段的子载波上的信号设为0。

[0021] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进步的详细描述。

[0022] 本发明实施例提供一种偏振无关自相干正交频分复用光纤传输系统。为了实现相干接收，接收端需要将载波和信号分开，因此在发送端的时候，本发明在分配OFDM信号的子载波时需要将零频处留出一部分使得接收端可以方便的分离信号与载波，如图1所示。经过上述处理后，可以发现经过光调制后的光OFDM频谱上，光载波和信号间存在一定的间隔。这样就可以在接收端用滤波器分离光载波和OFDM信号。

[0023] 本发明的系统传输结构图如图2所示。其重点在于用一个1/4波片将线偏振光转为圆偏振光，从而实现偏振无关的接收。

[0024] 如图2所述，本发明的一种基于光正交频分复用格式的偏振无关自相干光纤传输系统包括发送端、接收端，以及连接发送端和接收端的单模光纤，其中发送端包括激光器、偏振分束器、调制器1、调制器2、偏振耦合器，偏振分束器将激光器的非偏振光分成两束正交的线偏振光，调制器1、调制器2分别对信号进行调制后，由偏振耦合器耦合后由单模光纤发送到接收端。本发明的发送端调制器1和调制器2调制信号时，在光载波附近留下一部分频谱间隔。

[0025] 如图2所述，接收端包括光环形器、1/4波片、光纤光栅、偏振复用相干接收器和MIMO数字信号处理等器件，其中光环形器输出端分别接1/4波片、光纤光栅的输入端，1/4波片、光纤光栅输出端连接偏振复用相干接收器输入端，偏振复用相干接收器输出端连接的输入端。

[0026] 本发明的光环形器一共有3个端口，一般的顺序是光从端口1进入，然后从端口2出来。光从端口2进入，然后从端口3出来。本发明的光纤光栅的作用是将传输信号的光载波与带有信息的光信号分开。光纤光栅可以使带有信息的光信号透射穿过光纤光栅，而光载波反射后进入环形器的端口2，并从环形器的端口3输出。

[0027] 本发明还公开了一种偏振无关自相干正交频分复用光纤传输方法，如图2所示，本发明的方法包括以下步骤：

[0028] A.发送端在发送OFDM信号的时候，在光载波附近留下一部分频谱间隔，以方便在接收端将载波和OFDM信号分开。现在将整个过程再描述这里：

[0029] 在发射端，激光器首先通过光耦合器1，一分为二。一部分光进行OFDM信号调制。另一部分光和调制后的带有信号的光通过耦合器2合在一起。在对光进行调制的时候，需要对加载到调制器上的OFDM信号的子载波进行分配。在低频段附近(比如-5GHz到5GHz)，将子载波的信号设为0.

[0030] B.信号经过单模光纤传输后，首先用一个光纤光栅作为光滤波器将光载波和OFDM信号分开，其中光载波信号通过一个光环形器后输入一个1/4波片，这样光载波信号就从一束线偏振光变成了圆偏振光。这里的信号是先从光环形器端口1输入，然后从端口2输出，并进入光纤光栅。光纤光栅是一个具有频率选择性的光带通滤波器，光信号中带有信号部分的光穿过光纤光栅而不带有信号的那部分光(光载波)则反射回来进入光环形器的端口2，并从光环形器的端口3输出。

[0031] C.然后分离出的光载波与光OFDM信号再进入偏振复用相干接收器，并进行信号处理。值得指出的是，由于采用的是自相干的接收方式，接收端不需要对OFDM信号进行频率偏移估计。同时由于只采用了一个激光器，信号收到的相位噪声也会比传统的两个激光器的结构要小。

[0032] 本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。