[发明专利]调制设备和方法以及解调设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域，并且具体涉及光通信系统中的调制设备和调制方法以及解调设备和解调方法。

背景技术

今天的光通信已由传统的强度调制向相干光通信发展。在相干光通信中，在接收端采用相干光解调与DSP技术，其中，平衡接收机接收与本征激光器产生的光混频的光信号，并且对其进行相干解调以输出电信号，该电信号由模数转换器(ADC)采样量化以得到多比特精度的数字信号，该数字信号被送往后端的数字信号处理设备处理。ADC的采样速率成为设计高速相干光接收机的主要瓶颈。另外，如果在通信中采用了高阶QAM调制或光相干正交频分复用(OFDM)技术，则不但要在接收端使用高速ADC，在发送端也必须相应地采用高速数模转换器(DAC)。高速DAC同样成为设计高速相干光发射机的主要瓶颈。

为了克服DAC与ADC采样速率的瓶颈，在谢伟等人发表的“107Gb/scoherent optical OFDM transmission over 1000-km SSMF fiber using orthogonalband multiplexing”(Optics Express，2008；16：63 78-86)中提出了正交频带复用OFDM(OBM-OFDM)，其使用多个正交的光载波来发送数据。例如，如果使用一个光载波发送100G OFDM光信号，在采用QPSK调制与偏振复用的情况下，需发送25G波特率的信号，所以需要25G采样率的ADC与DAC。但如果用环路频域再生(RFS)产生5个相互正交的光载波，则只需要发送接收5G波特率的光信号，对ADC与DAC采样率的要求也降到了5G。这种方法的一个缺点是大大增加了所用光器件的数量，而这些光器件都价格昂贵。在上例中，必须使用5套光IQ调制设备与5套光平衡接收设备。而且，在使用多个光载波的情况下，不同光载波需要用光滤波器分开，而光滤波器的成熟程度与陡峭程度不如电滤波器。

此外，在Jansen，Sander Lars等人发表的“121.9-Gb/s PDM-OFDMTransmission With 2-b/s/Hz Spectral Efficiency Over 1000km of SSMF”(Journalof Lightwave Technology，Vol.27Issue 3，pp.177-188(2009))中提出了通过RF方法实现交叉信道OFDM(cross-channel (XC)-OFDM)的方式，并且具体使用了两种调制方式：(1)先将各路基带信号用IQ混频器调到不同中频，再通过双边带调制将其调制到光载波上，这种方式需要使用光滤波器滤除调制中产生的镜像信道(image channel)，否则将占用双倍带宽；(2)先将两路基带信号用IQ混频器调制到同一中频，再将两路中频信号通过4端口90度定向耦合器混合，然后将该耦合器的两路输出分别连接到光IQ调制器的I端与Q端以进行光调制，这一方式的问题是所述4端口90度定向耦合器要对整个中频信号频段进行90度相移，而在实际应用中，90度相移器有带宽限制，并且无法对带宽较宽的模拟信号进行准确相移，而光通信中的信号带宽远大于模拟信号。

因此，需要一种能够对基带信号进行调制和解调，同时降低对DAC与ADC采样速率的要求的调制设备和调制方法以及解调设备和解调方法。

发明内容

考虑到以上问题而提出了本发明。本发明的目的是提供一种能够对基带信号进行调制和解调，同时降低对DAC与ADC采样速率的要求的调制设备和调制方法以及解调设备和解调方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种调制设备，用于调制多个基带信号以生成光信号，该调制设备包括：多个电调制单元，用于分别利用所述多个基带信号调制具有不同频率的多个电载波以产生相应的电调制信号；合成器，合成所述多个电调制信号，以生成单个电合成信号；光调制单元，利用所述电合成信号调制单个光载波，以生成所述光信号，其中，所述光信号中对应于各个基带信号的信号分量以预定频率间隔分布于该光载波的载波频率两侧。

根据本发明的另一方面，提供了一种调制方法，用于调制多个基带信号以生成光信号，该调制方法包括：分别利用所述多个基带信号调制具有不同频率的多个电载波以产生相应的电调制信号；合成所述多个电调制信号，以生成单个电合成信号；利用所述电合成信号调制单个光载波，以生成所述光信号，其中，所述光信号中对应于各个基带信号的信号分量以预定频率间隔分布于该光载波的载波频率两侧。