[发明专利]光纤通信中层次多维频率的传输方法

说明书

本发明是一种利用层次多维频率在光纤中传输多路信号的方法，即将经过重复的层次调制将多个待调制的数据(信号频率)分别调制到指定的频率轴、频率层次和指定频率上，经过线性叠加，构成层次多维频率调制波，经过光纤双向传输，再经过线性分支，选放、检波滤波，将各个数据分离出来。

光纤通信系统的发展已经经历了几个时代，速率从1976年的44Mbps，传输距离约10km，发展到目前的数十到数百Gbps，传输距离达数千km。光纤传输业已成为当前通信，特别是干线通信的主要手段。目前，世界各国都十分重视这一领域的发展，我国正在启动武汉和广州的光纤通信系统的研发基地，准备投资数十亿到数百亿元建设我国的光谷。

光纤具有巨大的有效带宽，有着低损耗、低色散和宽导波等特性，他有两个损耗极小值，一个在1.3μm附近，一个在1.5μm附近。在1.5μm波段，他大约提供了25THz的带宽。然而，当前的光器件的比特率还比较低，激光器、外调制器、开关和检测器的带宽充其量不超过100GHz，事实上当前实际数据链路的比特率对每个信道不超过10Gbps。为了充分利用光纤提供的有效带宽，人们设计了多种复用方法增加对光纤带宽的使用，常用的复用方法有时分复用(TDM)、波分复用(WDM)、副载波复用(SCM)、码分复用(CDM)和空分复用(SDM)等。特别是WDM和SCM与本项发明有着密切的联系，WDM是指将光纤损耗较低的波段再进行分段，成为多个基带调制的信道，N个不同波长的激光器均工作在较低的Gb/s速率上，整个系统的传输速率则是单个激光器传输速率的N倍，列于单个的基带调制信道还可以包括一组更低的时分复用的信道。波分复用对解决数字光通信有着很好的前景。对模拟光通信也具有非常良好的前景，特别是对解决CATV信息传输、视频分配和每路信道速率远大于1Gb/s的局域网(LAN)以及个人通信系统的接口。SCM的本质就是将原来用光来实现的所有调制(解调)、复用(解复用)和路由选择功能，改为用电来实现。他不是将每秒百兆比特的基带数据直接调制到大约THz的光载波上，而是将基带信号首先调制到GHz副载波上，再把副载波调制到THz的光载波上。副载波复用的强大优势是用激光器传输多路信道，每个信道在各自的副载波频率上传输，即频分复用(FDM)。这种频分复用方式的优点是一个昂贵的光学器件能够让多信道同时使用。而缺点是共享激光器的所有信道必须很接近，另外，由于激光器发射机和接收机的带宽有限，单个信道的传输速率和总信道数目存在很大的限制。目前，价格适中的光电子器件带宽还没有超过100MHz的，因此很难有许多100MHz信道共享一个激光器，对每个信道实施GHz的传输是不现实的。虽然，我们在100MHz带宽上可以划分出若干个信道，但是信道划分得越多，信道带宽就越窄，传输速率越低。

本发明的目的就是提供一种对单信道而言利用层次多维频率(信道)技术，在保持高带宽和高传输速率的前提下，大幅度提高信息的传输能力，充分利用光纤的带宽的光纤通信中层次多维频率的传输方法。