Dpsk調制-解調方法及使用該方法的光通信設備和系統的制作方法

專利名稱：Dpsk調制-解調方法及使用該方法的光通信設備和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及DPSK (差分相移鍵控)調制-解調方法、光通信設備和光 通信系統，更具體地，涉及以低成本對超高速光通信系統應用DPSK調制-解調方法的DPSK調制-解調方法，以及使用該方法的光通信設備和光通信 系統。
背景技術：
作為在光通信系統中使用的調制-解調方法，DPSK調制-解調方法是 接收靈敏度優異的通信方法。因此，尤其期望在長距離光通信系統中的使 用(例如參考文獻2)。將參考圖14和圖15來描述使用DPSK調制-解調方法的普通光通信系 統的結構和操作。圖14所示的光通信系統包括發送設備1301，用于發 出R (R:與G (吉比特)類似的數)bps (比特每秒)的超高速光信號； 接收設備1302，用于接收經長距離傳輸的Rbps光信號；以及光纖103， 用于在這些設備之間傳輸光信號。發送設備1301包括N:1復用器1141、 DPSK調制編碼單元1322和電-光信號轉換器(電-相位調制光信號轉換器)1143，其中，DPSK調制編碼 單元1322用于從N:l復用器1141接收Rbps復用信號1321的輸入以執行 編碼。接收設備1302包括Rbps l位(bit)延遲干涉儀1332、光-電信號轉 換器1334和1:4解復用器1336。圖15是示出在圖14所示的光通信系統中的輸入/輸出信號串的一個示 例的時序圖。N:l復用器1141以數目為N的、相互同步的R/Nbps信號 D1 DN作為輸入，對所述信號逐位地進行復用，以輸出Rbps輸出信號 D。 DPSK調制編碼單元1322以N:l復用器1141的輸出信號D作為輸 入，執行用于DPSK調制的編碼，以輸出編碼后的Rbps信號(電信號) F。電信號-相位調制光信號轉換器1143以Rbps電信號F作為輸入，輸出 具有相位信息的Rbps光信號Q。在圖15中，Dij、 Fij和D'ij表示在信號 Di (i二l， 2， ...， N) 、 Fi和D'i中的第j個信號(指示數據)。1位延遲干涉儀1332以已經通過光纖103傳輸的Rbps相位調制光信 號Q'作為輸入，檢測與1位在前信號的相位差，從而輸出與相位差相對應 的強度調制光信號F。光-電信號轉換器1334以Rbps強度調制光信號F'作 為輸入，并輸出Rbps電信號D'。文獻1公開了一種涉及雙二進制調制(duobinary modulation)的方 法，該方法對發送側的N個低速信號中的每一個進行編碼，從而在編碼之 后時分復用所獲得的信號。這個文獻沒有敘及在接收側的DPSK解調方 法。文獻1:日本專利早期公開No.11-122205 (圖1，段落0033 0(B8， 段落0058)。文獻 2 : Christian Rasmussen et al,， DWDM40G Transmission Over Trans-Pacific Distance (10000km) Using CSRZ-DPSK, Enhanced FEC， and All-Raman-Amplified 100-km Ultra Wave Fiber Spans, Journal of Lightwave Technology, U.S.A., January 2004, vol. 22, No. 4， pp. 203-207。相關技術中使用DPSK調制-解調方法的光通信系統具有以下問題。 第一個問題是DPSK調制-解調方法使得發送設備成為需要大功耗的高 成本設備。原因在于在DPSK調制中使用的、可超高速工作的DPSK調 制編碼單元被設計成通過使用高成本、先進的半導體處理技術來向晶體管 流入大量電流，從而致使得到最佳性能。特別地，可超高速工作的DPSK 調制編碼單元主要用于長距離傳輸，對于這種應用不期望有大量生產，因 此，也不可能期望通過大量生產效應來降低成本。第二個問題是系統結構不適于縮小設備的尺寸。原因在于在例如圖 14所示的結構中，超高速信號作為DPSK調制編碼單元1322的輸入/輸出 信號而被處理。超高速信號需要高質量的用于連接的連接器和用于連接的 電纜，以防止信號質量惡化導致信號錯誤。因此，需要布圖設計空間以阻 止密集型封裝。 第三個問題是利用例如圖14所示的結構，速度不同的系統的同時存在使得整個設備非常昂貴。原因在于例如當10Gbps系統和40Gbps系統 同時存在時，無法共同使用DPSK調制-解調所需要的編碼單元，并且對于 10Gbps和40Gbps無法共享1位延遲單元，于是需要針對10Gbps和 40Gbps來分別準備這些設備。在這些情況下，本發明的一個目的是提供利用低功耗的DPSK調制 的、低成本小尺寸光通信設備和光通信系統。本發明的另一個目的是輔助從10Gbps系統到40Gbps系統的速度的提 高，并提供低成本和小尺寸的光通信設備和光通信系統，即使當具有兩個 速度的系統共存時也是如此。發明內容本發明的一個示例方面，在使用DPSK調制-解調方法的光通信系統中 使用的光通信設備包括編碼單元，用于對N (N:正整數)個并行的輸 入電信號執行DPSK調制編碼；復用單元，用于逐位地時分復用經編碼單 元編碼的并行信號，從而生成串行信號；電-相位調制光信號轉換單元，用 于將由復用單元生成的串行信號轉換為相位調制光信號；解碼單元，用于 通過與N位在前的光信號進行比較來對所述相位調制光信號執行DPSK解 碼；光-電信號轉換單元，用于將經解碼單元解碼的強度調制光信號轉換為 電信號；以及解復用單元，用于將經光-電信號轉換單元轉換的電信號逐位 地時分解復用為N個信號。 (本發明的效果)本發明的第一個效果是降低了使用DPSK調制-解調的超高速光通信設 備和光通信系統的成本。第二個效果是降低了使用DPSK調制的超高速光通信設備和光通信系 統的功耗。


圖1是示出根據本發明第一示例性實施例的結構的框圖2是示出第一示例性實施例的操作的流程圖；圖3是示出第一示例性實施例的操作的時序圖；圖4是示出根據本發明第二示例性實施例的結構的框圖；圖5是示出第二示例性實施例的操作的時序圖；圖6是示出本發明的第一示例的框圖；圖7是用于說明第一示例的流程圖；圖8是用于說明第一示例的時序圖；圖9是示出在第一示例和第二示例中使用的用于40Gbps的4位延遲 干涉儀的結構的框圖；圖IO是示出在第一示例中使用的具有信道識別功能的FEC解碼器的 結構的框圖；圖11是示出本發明的第二示例的框圖；圖12是示出本發明的第三示例的框圖；圖13是示出本發明的第四示例的框圖；圖14是普通光通信系統的結構的框圖；以及圖15是示出普通光通信系統的操作的時序圖。
具體實施方式
(第一示例性實施例)接下來，將參考附圖來詳細描述本發明的示例性實施例。圖1是示出根據本發明的光通信系統的第一示例性實施例的框圖。如圖1所示，根據第一示例性實施例的光通信系統包括發送設備101，用于發出速率為Rbps的相位調制光信號；接收設備102，用于接收經長距離 傳輸的Rbps相位調制光信號；以及光纖103，用于傳輸光信號。發送設備101包括N (N是正整數)個DPSK調制編碼單元115 117、 N:l復用器125和電-相位調制光信號轉換器127。接收設備102包括 作為相位調制光信號-強度調制光信號轉換器的N位延遲干涉儀132、用于 將光強度轉換為電的光-電信號轉換器134、以及1:N解復用器136。N個DPSK調制編碼單元115 117分別接收速率為R/Nbps的信號輸
入D1 DN，從而輸出編碼后的R/Nbps信號E1 EN。 N:l復用器125以從 DPSK調制編碼單元115 117輸出的N個R/Nbps信號E1 EN作為輸入， 逐位地將這些信號進行時分復用，從而生成并輸出電信號E，作為一個 Rbps串行信號。電-相位調制光信號轉換器127將從N:l復用器125輸出 的Rbps電信號E轉換為Rbps相位調制光信號P，并輸出所獲得的信號。N位延遲干涉儀132以Rbps相位調制光信號P'作為輸入，檢測與N 位(更具體地是，相當于N位的時間段)在前光信號的相位差，從而根據 該相位差來輸出強度調制光信號I。光-電信號轉換器134以從N位延遲干 涉儀132輸出的Rbps強度調制光信號I作為輸入，并輸出與信號光強度相 對應的Rbps電信號D'。 1:N解復用器136從電信號D'分離出信號 D'1 D'N。換而言之，經光-電信號轉換器134轉換的電信號被逐位地時分 解復用為N個信號。接下來，將參考圖1到圖3來描述本發明第一示例性實施例的操作。 當各個輸入信號D1 DN的輸入為"1"時，DPSK調制編碼單元115 117 根據1位在前的輸出信號來反轉輸出信號E1 EN。如圖2所示，輸入信號 D1 DN分別被轉換為N個并行的DPSK調制碼(步驟A1)。接下來，N:l復用器125逐位地順序地復用經DPSK調制編碼的N個 信號E1 EN。換而言之，該復用器執行時間域復用。然后，生成Rbps串 行信號(電信號E)(步驟A2)。因此，逐位地復用的方式在圖3的時序 圖中示出。更具體地，并行輸入的N個信號E1 EN被逐位地順序復用， 從而生成復用后的電信號E。如圖3所示，在復用后的電信號E中，在步 驟Al中生成的各個DPSK調制碼每隔N位地出現。在圖3中，Dij、 Eij、 Pij、 P'ij和D'ij分別表示信號Di (i=l,2，...,N) 、 Ei、 Pi、 P'i和D'i中的第j個信號(指示數據)。Rbps串行信號(電信號E)被輸入到電-相位調制光信號轉換器127。 電-相位調制光信號轉換器127將電信號E轉換為具有與電信號E相對應 的相位信息的光信號P，即，相位調制光信號，并將所獲得的信號輸出到 光纖(傳輸路徑)103 (步驟A3)。光纖103將從發送設備101輸出的相 位調制光信號P傳輸至接收設備102 (步驟A4)。 在光纖103上經長距離傳輸的光信號P'被輸入到N位延遲干涉儀132。所接收的信號是每N位獨立的DPSK調制碼。因此，接收側對輸入 光信號的相位與N位在前的光信號的相位進行比較以執行DPSK解調，并 輸出強度調制光信號I (步驟B1)。然后，從N位延遲干涉儀132輸出的 強度調制光信號I被輸入到光-電信號轉換器134，從而光-電信號轉換器 134將該強度調制光信號I轉換為電信號D'(步驟B2) 。 1:N解復用器 136逐位地將信號D'分割成N個，從而獲得D'1 D'N。換而言之，執行了 時間域的解復用。電信號D'1 D'N對應于輸入信號D1 DN。將描述本示例性實施例的效果。在本示例性實施例中，以相關方法的 1/N的速率來并行地執行用于DPSK調制的編碼。因此，由于不需要高速 可操作的編碼單元，所以可以實現比相關方法更大的成本降低。另外，由 于可以容易地利用密集型設計來實現R/Nbps的信號連接，所以可以減小 設備的尺寸。雖然可以使用任意正整數作為N，但是由于N取值太大會使得其后將 并行執行太大量的處理，所以過程只好被復雜化。N優選地是2的倍數(2， 4,8,16,32...)，以便于構造高速N:1復用器和1:N解復用器。此外，在本示例性實施例中，使用設置成數目為N的、工作速率為 1/N的編碼單元來取代工作于超高速的編碼單元使得可以降低成本、尺寸 和功耗。當通過增大N來降低速度時，在特定速度以下的速度處，用于制 造一個編碼單元所必須的成本、尺寸和功耗將沒有任何差異。其結果是， 通過增加并行數目而導致的復雜化問題將變得更加嚴峻。另外，當在1/N 的速率處執行編碼時，雖然接收設備102需要N位延遲干涉儀132，但是 因為N很大的干涉儀將具有很長的延遲時間，所以這種干涉儀的制造非常 困難。因此，假設光纖103上的傳輸速率是高級處理的工作速率，則在該 速率的1/2到1/16處的編碼最能享有本結構的優點。由于在光通信系統 中，傳統使用的N:1復用器125中的N是4或16，因此鑒于與現有系統的 密切關系，N最優選的是4或16。(第二示例性實施例) 接下來，將參考附圖來描述根據本發明的光通信系統的第二示例性實 施例。圖4是示出根據本發明的光通信系統的第二示例性實施例的框圖。如 圖4所示，根據第二示例性實施例的光通信系統與第一示例性實施例的不 同之處在于信號源的信號速率為Rbps，并且在接收側的解碼后的信號相應 地為Rbps。在本示例性實施例中，在發送設備371處，來自信號源的信號D被用 于基于時間分割來將信號逐位地分割成N個并行信號的1:N解復用器373 逐位地分割，從而生成N個并行信號D1 DN。在接收設備372處，取代 圖l所示的1:N解復用器136，可操作于Rbps的、用于識別和再現電信號 以再現原始信號的數據再現器(CDR) 374被用于將接收信號恢復成等效 于原始信號D的信號D'。在接收側的數據再現器374處再現的信號D'的可能排列(alig腿ent) 具有N個式樣(pattern)。這是因為在發送側的1:N解復用器373的N個 輸出信道中，D1 DN的出現順序有N個式樣。此外，當信號被N:1復用 器125復用成串行信號時，由于輸出信號E的可能排列具有N個式樣，所 以接收側的輸出信號D'的排列就很可能具有N個式樣。排列的N個式樣 的一個示例由圖5所示的與信號D'相關的dl dN示出。為了將信號排列成 與原始信號D相同的式樣，應當通過隨后階段的信號處理來改變配置。光通信系統中的其它組件的操作與第一示例性實施例的那些相同。本 示例性實施例所獲得的效果與第一示例性實施例的相同。(第一示例)接下來，將參考圖6到圖8、圖9和圖IO來描述本發明的第一示例。 圖6是示出本發明第一示例的框圖。圖6所示的結構等效于在圖1所示的 第一示例性實施例中Rbps和N分別具體設置為40Gbps和4的示例。相當 于圖l所示的光通信系統中的發送側的并行輸入信號，來自FEC (前向糾 錯)編碼器405的4個10Gbps信號Dl D4被并行地使用，FEC編碼器 405接收輸入信號404的輸入。
發送設備401包括FEC編碼器405、 4個DPSK調制編碼單元411 414、 4:1復用器421、光源(CW (連續波)光源)428、 LN (Litium Niobate，鈮酸鋰)調制器429和430、數據驅動器423和時鐘驅動器 426。接收設備402包括4位延遲干涉儀442、光電探測器(PD) 445、 1:4 解復用器447和FEC解碼器452。如圖7流程圖所示，來自FEC編碼器405的信號D1 D4被輸入到4 個獨立的DPSK調制編碼單元411 414。當輸入為"1"時，DPSK調制 編碼單元411 414根據1位在前的輸出信號來反轉輸出信號E1 E4。如圖 7所示，輸入信號D1 D4被轉換成DPSK調制碼信號E1 E4 (步驟 All)。圖8的流程圖示出了所述信號是如何被轉換成DPSK調制碼的。4:1復用器421逐位地復用信號E1 E4 (步驟A12)。數據驅動器423 將作為4:1復用器421的輸出的電信號E放大到LN調制器429進行相位 調制所必須的幅度(LN調制器429的v7t的近似兩倍)。從FEC編碼器405輸出的時鐘信號與4個輸出信號D1 D4同步。4:1 復用器421加載有時鐘加倍功能，并且4:1復用器421將時鐘信號的頻率 加倍成20GHz。時鐘驅動器426將來自4:1復用器421的時鐘信號放大到 具有LN調制器430執行RZ調制所必須的信號幅度(LN調制器430的v7t的近似兩倍)。LN調制器429通過來自數據驅動器423的電壓信號來調制從光源428 輸出的光的相位，從而輸出相位為0或7t的光信號。當從數據驅動器423 輸入到LN調制器429的電壓信號輸入處在高電平時，來自LN調制器429 的輸出光信號的相位得到O (或7t)，而當從數據驅動器423輸入到LN調 制器429的電壓信號處在低電平時，來自LN調制器429的輸出光信號的 相位得到tt (或0)。在LN調制器429中受到數據調制的光信號進一步被輸入到LN調制 器430。 LN調制器430使該輸入光經受頻率為40GHz (來自時鐘驅動器 426的時鐘信號的頻率的兩倍)的光信號的時鐘調制，從而將所獲得的光 轉換為具有RZ包絡的RZ-DPSK調制光，并輸出轉換后的光。在接收設備402中，4位延遲干涉儀是圖9所示那樣的馬赫-曾德 (Mach-Zehnder)干涉儀。更具體地，其包括光分支部分661，用于將 輸入光分支為兩個；傳輸路徑662，用于在兩個信號之間施加時間差；以 及定向耦合器663，用于干涉兩個分支信號，以將它們轉換成光強度信 號。在傳輸路徑662上，在兩個分支光信號到達干涉儀663之前產生了時 間差，該時間差與4位信號相當，即，產生了 100ps (皮秒)的延遲。由 于100ps是1位10Gbps信號的時間跨度，所以可以使用與10Gbps 1位干 涉儀相同的干涉儀來作為4位延遲干涉儀442。在圖9所示的4位延遲干涉儀中，當信號相位與4位(更具體而言， 是4位的時間)在前的信號的相位相同時，從其輸出(定向耦合器663的 一個輸出)中獲得的是光分支部分661的輸出和來自傳輸路徑662的信號 相互增強的信號。而從另一個輸出獲得的是來自光分支部分661的輸出和 來自傳輸路徑662的信號相互抵消的信號。相反，當信號具有不同的相位 時，從定向耦合器663的一個輸出中獲得的是來自光分支部分661的輸出 和來自傳輸路徑662的信號相互抵消的信號，而從另一個輸出獲得的是來 自光分支部分661的輸出和來自傳輸路徑662的信號相互增強的信號。因此，當輸入光信號P'和4位在前的信號之間的相位差是7T時，4位延遲干涉儀442將輸入光信號P'轉換成具有一個高電平的光信號I和另一 個低電平的光信號I'，而當相位差為0時，將輸入光信號P'轉換成相反的 差分信號。從4位延遲干涉儀442輸出的光差分信號I和r被輸入到平衡式PD 445。光信號I被輸入到PD454，而I'被輸入到PD455。當光信號I處在高 電平而光信號r處在低電平時，有電流流入PD454，而沒有電流流入PD 455。因此，電信號D'獲得高電平。當光信號I處在低電平而光信號輸入r 處在高電平時，沒有電流流入PD454而有電流流入PD455。因此，電信號D'獲得了低電平。因此，光差分信號i和r被轉換為電壓信號。從平衡式PD 445輸出的電信號D'被輸入到具有時鐘提取功能 (CDR)的1:4解復用器447。 1:4解復用器447將40Gbps串行信號按逐 位地分成信號D'1 D'4，從而輸出10Gbps并行信號D'l D'4。
器405輸出的4個信號D1 D4。對于從1:4解復用器447輸出的信號出現 在4個輸出信道中的哪個中，以四分之一的概率可能呈現4個式樣。因 此，使用如圖10所示的具有信道識別功能的FEC解碼器452。在圖10所 示的FEC解碼器452中，在輸入階段設有用于切換路徑的路徑切換開關 722。在隨后階段的FEC解碼單元723向路徑切換控制單元724發送監測 得到的頭(header)或信道標識符信息。路徑切換控制單元724基于所接 收到的信息來切換路徑切換開關722的路徑。因此，輸入到FEC解碼單元 723的4信道的信號被重新排列成期望的數據串。通過使用l位延遲單元和異或電路、或者通過使用與(AND)電路和 TFF (T觸發)電路可以按各種形式來構造DPSK調制編碼單元411 414。在本發明中，可以使用任何結構來作為DPSK調制編碼單元411 414的結構。在第一示例中，雖然示出了使用RZ-DPSK作為光調制方法的結構， 但是并不限于這種結構。任何可以向光信號加載相位信息的調制方法都可 以使用，例如CSRZ-DPSK或DPSK的NRZ調制。另外，雖然示出了發送側的信號源是FEC編碼器405的情況，但是信 號源并不限于這種。當信號源的輸出接口速度為低時，可以復用到編碼單 元的速率。例如在FEC編碼器405的輸出信號是625MbpsX 64的情況 下，在通過使用4個16:l復用器來將它們復用成10GbpsX4之后，可以對 該10Gbps信號進行編碼，并進一步通過4:1復用器將編碼后的信號復用成 40Gbps ，從而執行40Gbps光傳輸。(第二示例)接下來，將參考圖ll來描述本發明的第二示例。圖ll是示出本發明 第二示例的框圖。第二示例對應于第二示例性實施例。圖ll所示的結構 等效于在圖4所示的第二示例性實施例中Rbps和N分別被具體設置為 40Gbps和4的示例。本示例與第一示例的不同之處在于來自信號源的信號 是40Gbps串行信號，而在接收側恢復的信號也是40Gbps信號。在圖11所示的發送設備558中，用作圖4所示的發送設備371中的
電-相位調制光信號轉換器127的是光調制器429，光調制器429通過數據 驅動器423來調制來自光源428的光的相位，數據驅動器423對來自4:1 復用器421的信號進行放大。與第一示例的情況類似，用作圖4所示的發 送設備371中的光-電信號轉換器134的是平衡式PD445。與第一示例的 情況類似，用作N位延遲干涉儀132的是4位延遲干涉儀442。在本示例中，來自信號源的信號D按逐位地被l:4解復用器542解復 用，從而生成4個并行信號D1 D4。在接收側，通過使用可操作于Rbps 的數據再現器(CDR) 453來將信號恢復成原始信號。適用作為在第一和第二示例中使用的4位延遲干涉儀442的100ps延 遲方法(參見圖9)的是包括使用光纖作為傳輸路徑662和使用PLC (平 面光波電路)在內的各種方法。在本發明中，可以使用能夠將關于與延遲 信號的相位差的信息轉換為光強度信息的任何方法來作為延遲干涉儀的延 遲方法。(第三示例)接下來將參考圖12來描述本發明的第三示例。本示例是WDM光通信 系統的一個示例，該系統對來自使用10GbpsDPSK調制方法的通信系統 (10Gbps發送設備701)的信號和來自使用40GbpsDPSK調制方法的通 信系統(40Gbps發送設備703)的信號進行波長復用，從而將所獲得的信 號發送到光纖103。在圖12所示的結構中，在接收側的DPSK解調時，在 沒有執行基于波長的解調的情況下，使用一個10Gbpsl位(100ps)延遲 干涉儀(下文中稱為l位延遲干涉儀)443。換而言之，在將不同波長的 兩個光信號一起進行解調之后，再執行波長分離。因為對于波長為入l和 X2的兩個波長信號，可以使用共同的10Gbpsl位延遲干涉儀443，因此不必針對各個接收設備來準備延遲干涉儀。根據本示例的WDM光通信系統包括發送設備701，作為用于發送 波長為入l的10Gbps信號的第二相位調制光信號發送單元；發送設備 703，作為用于發送波長為X2的40Gbps信號的第一相位調制光信號發送 單元；AWG (陣列波導)709，用于波長復用這兩個波長的信號；光纖 (用于傳輸光信號的單模光纖)103; 10Gbpsl位延遲干涉儀443; AWG 710和711，用于執行波長分離；10Gbps接收設備705;以及40Gbps接收 設備707。10Gbps發送設備701包括10Gbps DPSK調制編碼單元712和電-相位 調制光信號轉換器713，電-相位調制光信號轉換器713用于將經DPSK調 制編碼單元712編碼的電信號轉換為相位調制光信號。40Gbps發送設備 703是這樣的40Gbps發送設備，其包括如第一示例和第二示例所示的那 樣的4個10GbpsDPSK調制編碼單元731 734 (在第一示例和第二示例 中的DPSK調制編碼單元411 414)、用于逐位地時分復用經DPSK調制 編碼單元731 734編碼的并行信號從而生成Rbps信號的復用器735、以 及電-相位調制光信號轉換器736。在圖12所示的示例中，發送設備701 設有16:1復用器711，用于復用16個625Mbps的信號。此外，接收設備 705設有1:16解復用器774，用于將10Gbps串行信號分成16個信號。在接收側，通過光纖103傳輸的光信號被輸入到10Gbps 1位延遲干涉 儀443。 1位延遲干涉儀443 —起對復用的兩個波長光信號的相位與100ps 在前的信號的相位進行比較。因此，對于波長為Xl的10Gbps信號，相位 比較是與l位(更具體而言，是相當于l位的時間段)在前的信號進行 的，而對于波長為X2的40Gbps信號，相位比較是與4位(更具體而言， 是相當于4位的時間段)在前的信號進行的。1位延遲干涉儀443基于這 些比較結果來輸出差分強度調制光信號。因為所述輸出差分強度調制光信號分別包括XI和X2的波長成分，所 以它們被輸入到用于將光信號分離各個波長的強度調制光信號的AWG 710 和711，并且分別被分離成波長為XI的強度調制光信號和波長為X2的強 度調制光信號，并且輸出這些信號。來自AWG710和711的各個輸出作 為一對具有相同波長的差分信號而被輸入到接收設備705和707并被處 理。這里，為了維持來自l位延遲干涉儀443的輸出中的差分信息，波長 為XI的信號從1位延遲干涉儀443通過AWG 710輸入到接收設備705的 信號路徑的傳輸路徑特性(損耗或延遲時間特性)與波長為入l的信號從l 位延遲干涉儀443通過AWG711輸入到接收設備705的信號路徑的傳輸路
徑特性應當相同。類似地，波長為X2的信號的兩個信號路徑也應當具有 相同的傳輸路徑特性。經AWG710或711分離的波長為入l的強度調制光信號被接收設備 705的PD 772轉換為電信號。經AWG 710或711分離的波長為X2的強度 調制光信號被接收設備707的PD 773轉換為電信號，然后被l:4解復用器 775恢復成4個原始信號。(第四示例)接下來，將參考圖13來描述本發明的第四示例。在本示例中，發送設 備751被設計成使得所有的DPSK調制編碼單元763、 781、 782和783可 以共享電-相位調制光信號轉換器769，從而使得可以輸出10Gbps信號和 40Gbps信號中的任意一個。另外，通過使用多速率CDR771作為識別和 再現電信號的CDR從而再現原始信號，接收設備752可以接收10Gbps信 號和40Gbps信號中的任意一個。發送設備751接收10Gbps電信號(電壓信號)或40Gbps電信號的輸 入。當接收到10Gbps信號的輸入時，選擇器762被設置成輸出該信號。 選擇器768也被設置成從DPSK調制編碼單元763選擇信號。這樣的設置 使得來自10Gbps信號源的信號可以被電-相位調制光信號轉換器769轉 換，并作為DPSK調制光信號而被輸出到光纖103。當接收到40Gbps信號輸入時，首先，1:4解復用器761將該信號分成 4個10Gbps信號。選擇器762被設置成選擇來自l:4解復用器761的輸出 信號。此外，選擇器768被設置成選擇從復用器767輸出的40Gbps信 號，復用器767通過時分復用來生成串行信號。這樣的設置使得來自 40Gbps信號源的信號可以被電-相位調制光信號轉換器769轉換，并作為 DPSK調制光而被輸出到光纖103。因此，在本示例中，發送設備751具 有以10Gbps信號和40Gbps信號中的任意一個作為輸入來發送DPSK相位調制光信號的功能。接收設備752包括10Gbps 1位延遲干涉儀443、作為光-電信號轉換器 的平衡式PD 770、以及多速率CDR 771。 1位延遲干涉儀443能夠對由圖 11所示的發送設備558、圖12所示的發送設備701和703、以及圖13所 示的發送設備751生成的10Gbps和40Gbps DPSK調制信號中的任意一個 進行解碼。這里，PD 770是用于40Gbps的寬帶基帶信號的設備，其也能 夠接收10Gbps信號。用作多速率CDR 771的是兼容速度10Gbps和 40Gbps中的任意一個的CDR。前述結構使得接收設備752可以接收 10Gbps DPSK調制光和40Gbps DPSK調制光中的任意一個，從而再現原 始信號。因此，所述結構使得本發明可以實現使用DPSK調制、而不需可超高 速工作的編碼單元的光通信系統。此外，通過僅使用發送側的N個編碼單元和例如在接收側的僅一個N 位延遲干涉儀就可以執行解碼。采用這樣的結構實現了本發明的目的。根據本發明的示例性實施例的第一個效果是降低了使用DPSK調制-解 調的超高速光通信設備和光通信系統的成本。原因在于可超高速工作的 編碼單元對于DPSK調制編碼不再是必須的，并且僅僅需要使用速率為 1/N的編碼單元。因為速率為1/N的這樣的編碼單元可以通過使用成本低 于可超高速工作的編碼單元的處理來制造，所以可以降低使用該編碼單元 的光通信設備和光通信系統的成本。另外，接收設備所需要的Rbps解碼單元是用于通過延遲1/RXN位二 N/Rsec (秒)來與干涉儀內的光路徑中的一條進行干涉的。因為N/R秒等 于R/Nbps的1位延遲時間，所以可以使用速率為1/N的1位延遲干涉儀， 而不用進行修改。因此，因為對于DPSK編碼單元和解碼單元兩者，都可 以使用開發用于速率為1/N的系統的共用設備，所以可以擴展這些設備所 適用的市場，從而可以指望通過大量生產效應來降低成本。其結果是，可 以預期使用這些設備的光通信設備和光通信系統的成本降低。用于DPSK、也用于速率為1/N的系統的編碼單元和解碼單元的普遍 使用使得可以以低成本來構造也可操作于1/N的多速率光通信設備。另外，由于在WDM光通信系統中，解碼單元可以與波長鄰近的1/N 系統共享，所以系統可以很容易地從1/N的速率升級，從而預期系統在總 體上的成本降低。
第二個效果是降低了使用DPSK調制的超高速光通信設備和光通信系 統的功耗。原因在于本發明所使用的工作速率為1/N的編碼單元消耗的 功率比相關結構所需的超高速編碼單元所消耗的功率有急劇地減少。相關 結構所需的超高速編碼單元是通過使用先進的高速半導體處理來制造的。 因為為了獲得晶體管的最佳性能，這樣的超高速設備被設計成具有很高的 電源電壓并流過大量的電流，所以其功率消耗很大。通過將設備的工作速 率從需要先進的半導體處理的速率降低到1/N，本發明使得可以使用能夠 由低電壓和小電流驅動的較低功耗處理來制造編碼單元。另外，即使當使用與超高速設備相同的處理來制造時，對1/N的速率的優化也使得可以進行這樣的設計，該設計降低了流經晶體管的電流，從而使得可以預期功耗 的急劇降低。第三個效果是提供了用于DPSK調制的穩定且高度可靠的光通信設備 和光通信系統。原因在于可以減少易受ESD (靜電放電)影響的超高速 設備的數目。許多超高速設備都會包括易受ESD影響的電路架構，以完全 展現其高速性能。易受ESD影響的超高速工作部分的數目的減少使得減少 了錯誤并改進了設備的生產。第四個效果是提供了用于DPSK調制的小型光通信設備和光通信系 統。原因在于與如其原樣的超高速信號的連接相比，速率為1/N的編碼 單元的輸入/輸出信號的連接適于使用密集型連接方法。將信號速率降低到 1/N使得可以不使用兼容超高速信號的同軸電纜連接器，而使用表面封裝 BGA (ball grid array,球柵陣列)等，用于信號的輸入/輸出部分。因此， 連接器的空間將不必在封裝中，從而使得可以降低編碼單元的封裝尺寸。此外，由于也可以使用基底(substrate)上的布線來連接輸入/輸出信 號，所以可以降低連接器的布圖設計所必須的空間，從而允許更密集的排 列。此外，可以預期，編碼功能與其它預處理功能IC (例如，FECIC)的 集成將有助于通過集成來進一步減小尺寸。雖然已經參考示例性實施例來具體示出和描述了本發明，但是本發明 并不限于這些實施例。本領域普通技術人員將會了解，在不脫離權利要求 所限定的、發明的精神和范圍的情況下，可以在其中進行各種形式上的和 細節上的改變。通過引用的并入本發明是基于申請日為2005年6月28日、申請號為No.2005-188807 的日本專利申請的，并要求該申請的優先權，該申請的內容通過引用而全 部結合于此。
權利要求
1.一種在使用DPSK調制-解調方法的光通信系統中使用的光通信設備，包括編碼單元，用于對N個并行的輸入電信號執行DPSK調制編碼，其中N是正整數；復用單元，用于逐位地時分復用經所述編碼單元編碼的并行信號，從而生成串行信號；電-相位調制光信號轉換單元，用于將由所述復用單元生成的串行信號轉換為相位調制光信號；解碼單元，用于通過與N位在前的光信號進行比較來對所述相位調制光信號執行DPSK解碼；光-電信號轉換單元，用于將經所述解碼單元解碼的強度調制光信號轉換為電信號；以及解復用單元，用于將經所述光-電信號轉換單元轉換的電信號逐位地時分解復用為N個信號。
2. —種在使用DPSK調制-解調方法的光通信系統中使用的光通信設 備，包括解復用單元，用于將輸入電信號逐位地時分解復用為N個并行信號， 其中N是正整數；編碼單元，用于并行地對經所述解復用單元解復用的所述N個信號執 行DPSK調制編碼；復用單元，用于逐位地時分復用經所述編碼單元編碼的并行信號，從 而生成串行信號；電-相位調制光信號轉換單元，用于將由所述復用單元生成的串行信號 轉換為相位調制光信號；解碼單元，用于通過與N位在前的光信號進行比較來對所述相位調制 光信號執行DPSK解碼；以及光-電信號轉換單元，用于將經所述解碼單元解碼的強度調制光信號轉 換為電信號。
3. —種在使用DPSK調制-解調方法的WDM光通信系統中使用的光通信設備，包括第一相位調制光信號發送單元，用于發送Rbps相位調制光信號；第二相位調制光信號發送單元，用于發送波長與所述相位調制光信號的波長不同的R/Nbps相位調制光信號，其中N是正整數；復用單元，用于將兩個波長的光信號復用在一根光纖上；解碼單元，用于對已經通過所述光纖傳輸的兩個波長的光信號一起執行DPSK解碼；分離單元，用于將經所述解碼單元解碼的光信號分離成各個波長的強度調制光信號；以及光-電信號轉換單元，用于將經所述分離單元分離的每個波長的強度調 制光信號轉換成電信號，其中所述第一相位調制光信號發送單元包括編碼單元和復用單元，其中，所述編碼單元用于執行N個并行的、速率為R/Nbps的DPSK調制編碼， 所述復用單元用于逐位地時分復用經所述編碼單元編碼的并行信號，從而 生成Rbps信號，并且所述第二相位調制光信號發送單元包括用于執行速率為R/Nbps的 DPSK調制編碼的編碼單元。
4. 一種在使用DPSK調制-編碼方法的光通信系統中使用的光通信設 備，包括編碼單元，用于執行N個并行的DPSK調制編碼，其中N是正整數； 復用單元，用于逐位地時分復用所述編碼單元的輸出信號，從而生成 串行信號；選擇單元，用于選擇所述編碼單元的一個輸出信號或者由所述復用單 元生成的串行信號；電-相位調制光信號轉換單元，用于將由所述選擇單元選擇的信號轉換 為相位調制光信號；解碼單元，用于通過與N位在前的光信號進行比較來對所述相位調制 光信號執行DPSK解碼； 光-電信號轉換單元，用于將經所述解碼單元解碼的強度調制光信號轉 換為電信號；以及再現單元，用于識別和再現經所述光-電信號轉換單元轉換的電信號，射所述光-電信號轉換單元和所述再現單元可以用于所述串行信號的速率 和將輸入到所述編碼單元的信號的速率中的任意一個速率。
5. 如權利要求1到4中任意一項所述的光通信設備，其中，所述解 碼單元是馬赫-曾德型N位延遲干涉儀。
6. 如權利要求1到5中任意一項所述的光通信設備，其中，所述整 數N是2、 4、 8或16。
7. —種使用DPSK調制-解調方法的光通信系統，包括 發送設備，該發送設備包括編碼單元，用于對N個并行的輸入電信號執行DPSK調制編碼，其中N是正整數；復用單元，用于逐位地時分復用 經所述編碼單元編碼的并行信號，從而生成串行信號；以及電-相位調制光 信號轉換單元，用于將由所述復用單元生成的串行信號轉換為相位調制光 信號，發送單元，用于發送所述相位調制光信號，以及接收單元，該接收單元包括解碼單元，用于通過與N位在前的光信號 進行比較，對經所述發送單元發送的相位調制光信號執行DPSK解碼；光-電信號轉換單元，用于將經所述解碼單元解碼的強度調制光信號轉換為電 信號；以及解復用單元，用于逐位地將經所述光-電信號轉換單元轉換的電 信號時分解復用為N個信號。
8. —種使用DPSK調制-解調方法的光通信系統，包括 發送設備，該發送設備包括解復用單元，用于逐位地將輸入電信號時分解復用為N個并行信號，其中N是正整數；編碼單元，用于并行地對經 所述解復用單元解復用的N個信號執行DPSK調制編碼；復用單元，用于 逐位地時分復用經所述編碼單元編碼的并行信號，從而生成串行信號；以 及電-相位調制光信號轉換單元，用于將由所述復用單元生成的串行信號轉 換為相位調制光信號，發送單元，用于發送所述相位調制光信號，以及 接收設備，該接收設備包括解碼單元，用于通過與N位在前的光信號 進行比較，對經所述發送單元發送的相位調制光信號執行DPSK解碼；和 光-電信號轉換單元，用于將經所述解碼單元解碼的強度調制光信號轉換為 電信號。
9. 一種在使用DPSK調制-解調方法的WDM光通信系統中的光通信 系統，包括發送設備，該發送設備包括第一相位調制光信號發送單元，用于發送Rbps相位調制光信號；第二相位調制光信號發送單元，用于發送波長與所述相位調制光信號的波長不同的R/Nbps相位調制光信號，其中N是正整 數；以及復用單元，用于復用兩個波長的光信號，發送單元，用于發送經所述復用單元復用的光信號，以及 接收設備，該接收設備包括解碼單元，用于對經所述發送單元發送 的、兩個波長的光信號一起執行DPSK解碼；分離單元，用于將經所述解 碼單元解碼的光信號分離成各個波長的強度調制光信號；以及光-電信號轉 換單元，用于將經所述分離單元分離的每個波長的強度調制光信號轉換為 電信號，其中所述第一相位調制光信號發送單元包括編碼單元和復用單元，其中， 所述編碼單元用于執行N個并行的、速率為R/Nbps的DPSK調制編碼， 所述復用單元用于逐位地時分復用經所述編碼單元編碼的并行信號，從而 生成Rbps信號，并且所述第二相位調制光信號發送單元包括用于執行速率為R/Nbps的 DPSK調制編碼的編碼單元。
10. —種使用DPSK調制-解調方法的光通信系統，包括 發送設備，該發送設備包括編碼單元，用于執行N個并行的DPSK調制編碼，其中N是正整數；復用單元，用于逐位地時分復用所述編碼單元 的輸出信號，從而生成串行信號；選擇單元，用于選擇所述編碼單元的一 個輸出信號或者由所述復用單元生成的串行信號；以及電-相位調制光信號 轉換單元，用于將由所述選擇單元選擇的信號轉換為相位調制光信號，發送單元，用于發送所述相位調制光信號，以及接收設備，該接收設備包括解碼單元，用于通過與N位在前的光信號 進行比較來對由所述發送單元發送的所述相位調制光信號執行DPSK解 碼；光-電信號轉換單元，用于將經所述解碼單元解碼的強度調制光信號轉 換為電信號；以及再現單元，用于識別和再現經所述光-電信號轉換單元轉 換的電信號，其中所述光-電信號轉換單元和所述再現單元可以用于所述串行信號的速率 和將輸入到所述編碼單元的信號的速率中的任意一個速率。
11. 如權利要求7到10中的任意一項所述的光通信設備，其中，所 述解碼單元是馬赫-曾德型N位延遲干涉儀。
12. 如權利要求7到11中的任意一項所述的光通信設備，其中，所 述整數N是2、 4、 8或16。
13. —種DPSK調制-解調方法，包括對N個并行的輸入電信號執行DPSK調制編碼，其中N是正整數； 逐位地時分復用編碼后的并行信號，從而生成串行信號； 將所生成的串行信號轉換為相位調制光信號； 發送相位調制光信號；通過與N位在前的光信號進行比較來對經發送的相位調制光信號執行 DPSK解碼；將解碼后的強度調制光信號轉換為電信號；以及 將轉換后的電信號逐位地時分解復用為N個信號。
14. 一種DPSK調制-解調方法，包括將輸入電信號逐位地時分解復用為N個并行信號，其中N是正整數； 并行地對解復用后的所述N個信號執行DPSK調制編碼； 逐位地時分復用編碼后的并行信號，從而生成串行信號； 將所生成的串行信號轉換為相位調制光信號； 發送相位調制光信號；通過與N位在前的光信號進行比較來對經發送的相位調制光信號執行 DPSK解碼；以及將解碼后的強度調制光信號轉換為電信號。
15. —種在WDM光通信系統中的DPSK調制-解調方法，包括 發送Rbps相位調制光信號和波長與所述相位調制光信號的波長不同 的R/Nbps相位調制光信號，其中N是正整數； 復用兩個波長的光信號； 發送復用后的光信號；對經發送的兩個波長的光信號一起執行DPSK解碼； 將解碼后的光信號分離成各個波長的強度調制光信號；以及 將分離后的每個波長的強度調制光信號轉換成電信號，其中 在發送Rbps相位調制光信號時，執行了N個并行的、速率為R/Nbps的DPSK調制編碼，并且編碼后的并行信號被逐位地時分復用，并且在發送R/Nbps相位調制光信號時，執行了速率為R/Nbps的DPSK調制編碼，從而將編碼后的信號轉換為相位調制光信號。
16. —種DPSK調制-解調方法，包括 執行N個并行的DPSK調制編碼，其中N是正整數； 逐位地時分復用編碼后的信號，從而生成串行信號； 選擇經并行DPSK編碼后的信號中的一個或者所述串行信號； 將所選擇的信號轉換為相位調制光信號； 發送相位調制光信號；通過與N位在前的光信號進行比較來對經發送的相位調制光信號執行 DPSK解碼；利用光-電信號轉換單元來將解碼后的強度調制光信號轉換為電信號；以及利用再現單元來識別和再現經轉換的電信號，其中 所述光-電信號轉換單元和所述再現單元可以用于所述串行信號的速率 和將被并行DPSK編碼的信號的速率中的任意一個速率。
17. 如權利要求13到16中的任意一項所述的DPSK調制-解調方法， 其中，在DPSK解碼時，使用的是馬赫-曾德型N位延遲干涉儀。
18. 如權利要求13到17中的任意一項所述的DPSK調制-解調方法， 其中，所述整數是2、 4、 8或16。
全文摘要
在便宜、小型、低功耗的使用DPSK調制的光通信設備和光通信系統中，N:1復用器(125)通過對經DPSK調制編碼器(115～117)編碼的并行信號逐位地進行時分復用來生成串行信號。電-相位調制光信號轉換器(127)將該串行信號轉換為相位調制光。N位延遲干涉儀(132)通過對相位調制光與N位在前的光信號進行比較對該相位調制光進行DPSK解碼。光-電信號轉換器(134)將解碼后的強度調制光轉換為電信號。1:N解復用器(136)逐位地將經光-電信號轉換器(134)轉換的電信號時分解復用為N個信號。
文檔編號H04B10/04GK101213775SQ20068002351
公開日2008年7月2日 申請日期2006年6月28日 優先權日2005年6月28日
發明者伊東俊治, 鹽入智美, 福知清, 竹下仁士 申請人:日本電氣株式會社