專利名稱：信號發送方法、接收方法、無源光網絡pon設備和系統的制作方法
技術領域：
本發明實施例涉及通信技術領域，特別涉及一種信號發送方法、接收方法、無源光網絡PON設備和系統。
背景技術：
目前，無源光網絡(Passive Optical Network, PON)在寬帶接入領域中已逐漸成為主流技術，隨著各種寬帶業務視頻會議、三維(ThreeDimensi0nal，3D)電視、移動回傳、 互動游戲的快速發展，對接入寬帶的需求越來越高。光通信網絡中，尤其是功率預算非常緊張的PON系統，接收機的靈敏度起決定性作用。相干接收技術，通過引入一個功率較高的本振光，將接收信號進行放大，同時光電接收機工作在散彈噪聲主導狀態，能夠達到接收機的散彈噪聲極限，大大提高接收機的靈敏度與頻譜效率。現有技術中，局端設備光線路終端(Optical Line Terminate，0LT)產生C波段波長間隔3GHz的密集波分復用信號(UWDM)，通過基于光分路器(splitter)的光分配網絡 (Optical Distribution Network, 0DN)(Optical Network Unit, 0NU) 接收，每個ONU上設置可調激光器產生本振光信號，通過調節本振光信號的波長到與目標波長相差IGHz的位置，可以在接收到的UWDM信號中任意選擇一個信號進行相干接收。然而，現有技術中，ONU需要成本很高的可調激光器產生本振光信號，并且需要采用復雜的偏振分集接收結構對本振光和接收的下行信號進行相干接收。
發明內容
本發明實施例提供一種信號發送方法、接收方法、無源光網絡PON設備和系統，以降低設備和系統復雜度、節約成本。一方面，本發明實施例提供了一種發射機，包括信號源、偏振分束器、調制器、偏振合束器；所述信號源用于產生光信號，并將所述光信號輸入至所述偏振分束器中；所述偏振分束器用于將所述光信號分成相互垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號，并將所述第一偏振態光信號輸入至所述調制器，將所述第二偏振態光信號輸入至所述偏振合束器；所述調制器用于對所述第一偏振態光信號進行調制，將第一數據加載在所述第一偏振態光信號中，并將調制后的第一偏振態光信號輸入至所述偏振合束器中；所述偏振合束器用于將所述調制后的第一偏振態光信號和所述第二偏振態光信號合成為第一發射信號發送給接收端。本發明實施例還提供了一種接收機，包括第一功分器、第一光信號的定向器、光的偏振態旋轉器和相干接收器；所述第一功分器用于將發送端發送的第一發射信號按功率分成第一信號和第二信號，并用于將所述第一信號輸入至所述相干接收器中，將所述第二信號輸入至所述第一光信號的定向器中，所述第一發射信號包括互相垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號，所述第一偏振態光信號上加載有第一數據；所述第一光信號的定向器與所述光的偏振態旋轉器連接，所述第一光信號的定向器用于將所述第二信號輸入至所述光的偏振態旋轉器中；所述光的偏振態旋轉器用于將所述第二信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號分別旋轉90度，并將旋轉后的第二信號輸入至所述第一光信號的定向器中；所述第一光信號的定向器還用于將旋轉后的第二信號輸入至所述相干接收器中；所述相干接收器用于將旋轉后的第二信號與所述第一信號進行相干混頻，獲取所述第一數據。另一方面，本發明實施例提供了一種無源光網絡PON局端設備，包括第一發射機，所述第一發射機包括信號源、偏振分束器、調制器、偏振合束器；所述信號源用于產生光信號，并將所述光信號輸入至所述偏振分束器中；所述偏振分束器用于將所述光信號分成相互垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號，并將所述第一偏振態光信號輸入至所述調制器，將所述第二偏振態光信號輸入至所述偏振合束器；所述調制器用于對所述第一偏振態光信號進行調制，將第一數據加載在所述第一偏振態光信號中，并將調制后的第一偏振態光信號輸入至所述偏振合束器中；所述偏振合束器用于將所述調制后的第一偏振態光信號和所述第二偏振態光信號合成為第一發射信號發送給接收端；其中，所述第一數據為下行數據，所述第一發射信號為下行信號，所述接收端為 PON終端設備。本發明實施例還提供了一種無源光網絡PON終端設備，包括第二接收機，所述第二接收機包括第一功分器、第一光信號的定向器、光的偏振態旋轉器和相干接收器；所述第一功分器用于將發送端發送的第一發射信號按功率分成第一信號和第二信號，并用于將所述第一信號輸入至所述相干接收器中，將所述第二信號輸入至所述第一光信號的定向器中，所述第一發射信號包括互相垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號，所述第一偏振態光信號上加載有第一數據；所述第一光信號的定向器與所述光的偏振態旋轉器連接，所述第一光信號的定向器用于將所述第二信號輸入至所述光的偏振態旋轉器中；所述光的偏振態旋轉器用于將所述第二信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號分別旋轉90度，并將旋轉后的第二信號輸入至所述第一光信號的定向器中；所述第一光信號的定向器還用于將旋轉后的第二信號輸入至所述相干接收器中；所述相干接收器用于將旋轉后的第二信號與所述第一信號進行相干混頻，獲取所述第一數據；其中，所述第一數據為下行數據，所述第一發射信號為下行信號，所述發送端為 PON局端設備。本發明實施例還提供了一種無源光網絡PON終端設備，包括第三發射機，所述第三發射機包括信號源、偏振分束器、調制器、偏振合束器；所述信號源用于產生光信號，并將所述光信號輸入至所述偏振分束器中；
所述偏振分束器用于將所述光信號分成相互垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號，并將所述第一偏振態光信號輸入至所述調制器，將所述第二偏振態光信號輸入至所述偏振合束器；所述調制器用于對所述第一偏振態光信號進行調制，將第一數據加載在所述第一偏振態光信號中，并將調制后的第一偏振態光信號輸入至所述偏振合束器中；所述偏振合束器用于將所述調制后的第一偏振態光信號和所述第二偏振態光信號合成為第一發射信號發送給接收端。其中，所述第一數據為上行數據，所述第一發射信號為上行信號，所述接收端為 PON局端設備。本發明實施例還提供了一種無源光網絡PON局端設備，包括第四接收機，所述第四接收機包括第一功分器、第一光信號的定向器、光的偏振態旋轉器和相干接收器；所述第一功分器用于將發送端發送的第一發射信號按功率分成第一信號和第二信號，并用于將所述第一信號輸入至所述相干接收器中，將所述第二信號輸入至所述第一光信號的定向器中，所述第一發射信號包括互相垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號，所述第一偏振態光信號上加載有第一數據；所述第一光信號的定向器與所述光的偏振態旋轉器連接，所述第一光信號的定向器用于將所述第二信號輸入至所述光的偏振態旋轉器中；所述光的偏振態旋轉器用于將所述第二信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號分別旋轉90度，并將旋轉后的第二信號輸入至所述第一光信號的定向器中；所述第一光信號的定向器還用于將旋轉后的第二信號輸入至所述相干接收器中；所述相干接收器用于將旋轉后的第二信號與所述第一信號進行相干混頻，獲取所述第一數據；其中，所述第一數據為上行數據，所述第一發射信號為上行信號，所述發送端為 PON終端設備。再一方面，本發明實施例還提供一種無源光網絡PON系統，包括本發明實施例提供的至少一個PON局端設備和本發明實施例提供的至少一個PON終端設備。再一方面，本發明實施例還提供一種信號發送方法，包括將光信號分成相互垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號；對所述第一偏振態光信號進行調制，將第一數據加載在所述第一偏振態光信號上；將調制后的第一偏振態光信號與所述第二偏振態光信號合成為第一發射信號，并將所述第一發射信號發送至接收端，所述第一數據為上行數據，所述第一發射信號為上行信號，或者，所述第二數據為下行數據，所述第一發射信號為下行信號。本發明實施例還提供一種信號接收方法，包括接收第一發射信號，所述第一發射信號包括相互垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號，所述第一偏振態光信號上加載有第一數據，所述第一發射信號為上行信號， 所述第一數據為上行數據，或者，所述第一發射信號為下行信號，所述第一數據為下行數據；將所述第一發射信號按功率分成第一信號和第二信號；
將所述第二信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號分別旋轉90度；將旋轉后的第二信號與所述第一信號進行相干混頻，獲取所述第一數據。本發明實施例提供的信號發送方法、接收方法、無源光網絡PON設備和系統，發送端將數據調制到發射信號的一個偏振態上，另一個偏振態為直流光信號；接收端將接收到的信號按功率分成兩個信號，并將其中一個信號的兩個偏振態分別旋轉90度，從而使接收到的信號分成的一個信號中加載數據的偏振態光信號與另一信號中的直流光信號平行，從而使接收到的信號分成的兩個信號中的直流光信號作為本振光信號，與加載數據的偏振態光信號進行相干混頻，從而節約了局端設備或終端設備上使用激光器和偏振分集結構，降低了設備和系統復雜度、節約成本。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明提供的發射機一個實施例的結構示意圖；圖2為本發明提供的接收機一個實施例的結構示意圖；圖3為本發明實施例提供的接收機中相干接收機的結構示意圖；圖4為本發明實施例提供的接收機中FRM的結構示意圖；圖5為本發明提供的PON局端設備一個實施例的結構示意圖；圖6為本發明提供的PON終端設備一個實施例的結構示意圖；圖7為本發明提供的PON終端設備又一個實施例的結構示意圖；圖8為本發明提供的PON局端設備又一個實施例的結構示意圖；圖9為本發明提供的碟型均衡器的結構示意圖；圖10為本發明提供的PON終端設備另一個實施例的結構示意圖；圖11為本發明提供的PON終端設備再一個實施例的結構示意圖；圖12為本發明提供的PON局端設備另一個實施例的結構示意圖；圖13為本發明提供的PON局端設備另一個實施例的結構示意圖；圖1 和圖14b為無源光網絡PON系統一個實施例的結構示意圖；圖1 和圖15b為無源光網絡PON系統又一個實施例的結構示意圖；圖16為本發明提供的信號發送方法一個實施例的流程圖；圖17為本發明提供的信號接收方法一個實施例的流程圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。圖1為本發明提供的發射機一個實施例的結構示意圖，如圖1所示，該發射機包括信號源11、偏振分束器12、調制器13、偏振合束器14 ；其中信號源11用于產生光信號，并將光信號輸入至偏振分束器12中；偏振分束器12用于將光信號分成相互垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號，并將第一偏振態光信號輸入至調制器13，將第二偏振態光信號輸入至偏振合束器 14 ；調制器13用于對第一偏振態光信號進行調制，將第一數據加載在第一偏振態光信號中，并將調制后的第一偏振態光信號輸入至偏振合束器14中；偏振合束器14用于將調制后的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號合成為第一發射信號發送給接收端。本實施例提供的發射機，可以設置于PON局端設備上，例如中心局(Central Office, CO)或OLT等上，則發射的第一發射信號為下行信號，第一數據為下行數據，接收端為PON終端設備；或者，本實施例提供的發射機，還可以設置于PON終端設備上，例如0NU 上，則發射的第一發射信號為上行信號，第一數據為上行數據，接收端為PON局端設備。其中，信號源11作為下行光源，用于產生光信號，信號源11可以是各種類型的激光器，例如分布反饋激光器(Distributed Feed Back, DFB)等。信號源11產生的光信號在偏振分束器12中被分成相互垂直的兩個偏振態光信號，即，第一偏振態光信號和第二偏振態光信號。偏振分束器12為具有對光信號進行偏振分束功能的器件，例如偏振分束器 (Polarization Beam Splitter, PBS)等器件。本發明實施例中，將下行第一數據加載在光信號分成的兩個偏振態光信號中的任意一個偏振態光信號(第一偏振態信號光)中，因此，偏振分束器12只將第一偏振態光信號輸入至調制器13中，而將第二偏振態光信號直接輸入到偏振合束器14中。調制器13可以是具有調制功能的器件，例如馬赫-曾德調制器(Mach-Zehnder Modulator, MZM)等。調制器13對第一偏振態光信號進行調制，將需要向終端設備發送的下行第一數據加載在該第一偏振態光信號上。偏振合束器14可以是具有偏振合束功能的器件，例如偏振合束器 (Polarization Beam Combination,PBC)等器件。由于第二偏振態光信號沒有經過調制器 13的調制，因此，偏振合束器14接收到的第二偏振態光信號為直流光信號。偏振合束器14 將調制后的第一偏振態信號光與第二偏振態光信號合成下行第一發射信號，并通過光信號的定向器15后發送給PON終端設備接收端。其中，光信號的定向器15為具有定向發送/ 接收光信號功能的器件，例如環形器等。需要說明的是，下行第一發射信號光在光纖中傳輸時，由于環境溫度、應力、適度等因素的影響，下行第一發射信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號會發生隨機的旋轉。如果光纖中的偏振模色散(Polarization Mode Dispersion,PMD)足夠小，那么第一偏振態光信號和第二偏振態光信號的旋轉則為同時且同速度的。目前廣泛使用的各種類型的光纖，例如G. 652光纖等，PMD < 0. 06ps/km°_5，能夠在傳輸過程中保持一偏振態光信號和第二偏振態光信號的正交性。接收端將接收到的第一發射信號按功率分成兩個信號，并將其中一個信號的兩個偏振態分別旋轉90度，從而可以將接收到的信號分成的一個信號中加載數據的偏振態光信號與另一信號中的直流光信號平行，使接收到的信號分成的兩個信號中的直流光信號作為本振光信號，與加載數據的偏振態光信號進行相干混頻。本發明實施例提供的發射機，將數據調制到發射信號的一個偏振態上，另一個偏振態為直流光信號；接收端將接收到的信號按功率分成兩個信號，并將其中一個信號的兩個偏振態分別旋轉90度，從而使接收到的信號分成的一個信號中加載數據的偏振態光信號與另一信號中的直流光信號平行，從而使接收到的信號分成的兩個信號中的直流光信號作為本振光信號，與加載數據的偏振態光信號進行相干混頻，從而節約了局端設備或終端設備上使用激光器和偏振分集結構，降低了設備和系統復雜度、節約成本。圖2為本發明提供的接收機一個實施例的結構示意圖，如圖2所示，該接收機包括第一功分器21、第一光信號的定向器22、光的偏振態旋轉器23和相干接收器M ；其中第一功分器21用于將發送端發送的第一發射信號按功率分成第一信號和第二信號，并用于將第一信號輸入至相干接收器M中，將第二信號輸入至第一光信號的定向器22 中，第一發射信號包括互相垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號，第一偏振態光信號上加載有第一數據；第一光信號的定向器22與光的偏振態旋轉器23連接，第一光信號的定向器22用于將第二信號輸入至光的偏振態旋轉器23中；光的偏振態旋轉器23用于將第二信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號分別旋轉90度，并將旋轉后的第二信號輸入至第一光信號的定向器22中；第一光信號的定向器22還用于將旋轉后的第二信號輸入至相干接收器M中；相干接收器M用于將旋轉后的第二信號與第一信號進行相干混頻，獲取第一數據。本實施例提供的接收機，可以設置于PON局端設備上，例如⑶或OLT等上，則接收的第一發射信號為上行信號，第一數據為上行數據，發送端為PON終端設備；或者，本實施例提供的發射機，還可以設置于PON終端設備上，例如0NU上，則接收的第一發射信號為下行信號，第一數據為下行數據，發送端為PON局端設備。其中，第一功分器21為具有功率分配功能的器件，可以將發送端PON局端設備發送的下行第一發射信號按照功率分配成第一下行信號和第二下行信號，并將第一下行信號第一信號直接輸入至相干接收器M中，將第二下行信號第二信號輸入至第一光信號的定向器22中。第一下行信號第一信號和第二下行信號第二信號的功率并不做出限制，第一下行信號第一信號和第二下行信號第二信號的功率可以相同也可以不同。第一光信號的定向器22可以為具有定向發送/接收光信號功能的器件，例如環形器等。第一光信號的定向器22與光的偏振態旋轉器23連接，將第二下行信號第二信號輸入至光的偏振態旋轉器23中。光的偏振態旋轉器23可以為具有將光信號的角度進行旋轉功能的器件，例如法拉第旋轉鏡(Faraday Rotation Mirror, FRM)等器件。光的偏振態旋轉器23接收到第二下行信號第二信號后，可以將第二下行信號第二信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號分別旋轉90度，并將旋轉后的第二光信號通過光信號的定向器22輸入至相干接收器 24中。相干接收器M接收到兩路光信號，一路光信號為從下行第一發射信號中按功率分出來的第一下行信號第一信號，該第一下行信號第一信號兩個偏振態方向與下行第一發射信號的兩個偏振態方向一致，并且第一下行信號第一信號的第一偏振態光信號上加載有下行第一數據；另一路光信號為經過光的偏振態旋轉器23旋轉90度的第二下行信號第二信號，由于未經旋轉的第二下行信號第二信號中的第一偏振態光信號與第一下行信號第一信號中的第一偏振態光信號平行，未經旋轉的第二下行信號第二信號中的第二偏振態光信號與第一下行信號第一信號中的第二偏振態光信號平行，因此，經過旋轉后的第二下行信號第二信號中的第一偏振態光信號與第一下行信號第一信號中的第二偏振態光信號平行， 經過旋轉后的第二下行信號第二信號中的第二偏振態光信號與第一下行信號第一信號中的第一偏振態光信號平行。而第一下行信號第一信號和經過旋轉的第二下行信號第二信號中均是第一偏振態光信號上加載有下行第一數據，而第二偏振態光信號為直流光信號。因此，相干接收器M接收到旋轉后的第二下行信號第二信號與第一下行信號第一信號后，可以將旋轉后的第二下行信號第二信號中沒有被調制的第二偏振態光信號作為本振光，與第一下行信號第一信號中的加載下行第一數據的第一偏振態光信號進行相干混頻；同樣，相干接收器M還可以將第一下行信號第一信號中沒有被調制的第二偏振態光信號作為本振光，與旋轉后的第二下行信號第二信號中的加載下行第一數據的第一偏振態光信號進行相干混頻。從而獲得PON局端設備發送端發送的下行第一數據。本實施例中，由于進行相干混頻的兩個偏振態光信號來自同一個激光器產生的光信號，因此，本振光與加載數據的光信號波長一致，滿足零差相干接收條件，從而相干混頻后能夠直接解調出基帶信號，降低了相干接收器M中各部件的工作帶寬，降低了功耗。本發明實施例提供的無源光網絡PON終端設備接收機，發送端將數據調制到發射信號的一個偏振態上，另一個偏振態為直流光信號；接收機將接收到的信號按功率分成兩個信號，并將其中一個信號的兩個偏振態分別旋轉90度，從而使接收到的信號分成的一個信號中加載數據的偏振態光信號與另一信號中的直流光信號平行，從而使接收到的信號分成的兩個信號中的直流光信號作為本振光信號，與加載數據的偏振態光信號進行相干混頻，從而節約了局端設備或終端設備上使用激光器和偏振分集結構，降低了設備和系統復雜度、節約成本。可選的，由于本實施例提供的接收機中采用第一信號和第二下行中沒有被PON局端設備調制的第二偏振態光信號作為本振光，因此，相干接收器M中不必再采用偏振分集結構，如圖3所示，本實施例提供了相干接收器M的一種可行結構，可以包括光學混頻器 Ml、光電轉換器對2、模數轉換器243和數字信號處理器M4 ；光學混頻器M1，用于將旋轉后的第二信號和第一信號進行相干混頻，輸出四路光信號；光電轉換器M2，用于將四路光信號進行光電轉換，輸出兩路電信號；模數轉換器M3，用于對兩路電信號進行模數轉換；數字信號處理器對4，用于將經過模數轉換后輸出的兩路電信號進行數字處理，獲取第一數據。本實施例中提供的相干接收器M的結構中，各器件的功能以及執行的操作均為現有技術，在此不再贅述。旋轉90度后的第二信號與沒有經過旋轉的第一信號進入到相干接收器M后，加載了下行數據的偏振態光信號與沒有加載第一數據的偏振態光信號是相互平行的，滿足光的相干條件，因此，可以準確進行相干接收，如圖3所示的相干接收器M，避免了使用復雜的偏振分集結構，節省了光學器件與電子器件，成本大幅下降。可選的，第一光信號的定向器22可以為環形器，環形器包括第一輸入端口、第二輸入端口、第一輸出端口和第二輸出端口 ；第一輸入端口用于接收第一發射信號，并通過第一輸出端口將第一發射信號輸入至光的偏振態旋轉器中；第二輸入端口用于接收旋轉后的第二信號，并通過第二輸出端口將旋轉后的第二信號輸入至第一相干接收器中。可選的，本實施例提供的光的偏振態旋轉器23可以為法拉第旋轉鏡FRM，如圖4所示，該光的偏振態旋轉器為法拉第旋轉鏡FRM，FRM包括法拉第旋轉器(Faraday Rotator, FR)和反射鏡；FR用于將第二信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號分別旋轉45度，旋轉45度后的第二信號被反射鏡反射回FR，FR將旋轉45度后的第二信號中的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號再次分別旋轉45度。圖5為本發明提供的PON局端設備一個實施例的結構示意圖，如圖5所示，該局端設備可以是0LT、C0等PON側設備。該局端設備可以包括本發明實施例提供的發射機，該發射機在此命名為第一發射機，該第一發射機的結構可以參見圖1，具體包括信號源11、偏振分束器12、調制器13和偏振合束器14。其中，第一發射機發射的第一數據為下行數據，第一發射信號為下行信號，第一發射信號的接收端為PON終端設備。其中，信號源11作為下行光源，用于產生光信號，信號源11可以是各種類型的激光器，信號源11產生的光信號在偏振分束器12中被分成相互垂直的兩個偏振態光信號， 即，第一偏振態光信號和第二偏振態光信號。偏振分束器12只將第一偏振態光信號輸入至調制器13中，而將第二偏振態光信號直接輸入到偏振合束器14中。調制器13對第一偏振態光信號進行調制，將需要向終端設備發送的下行數據加載在該第一偏振態光信號上。由于第二偏振態光信號沒有經過調制器13的調制，因此，偏振合束器14接收到的第二偏振態光信號為直流光信號。偏振合束器14將調制后的第一偏振態信號光與第二偏振態光信號合成下行信號并發送給PON終端設備。PON終端設備接收到下行信號后，將下行信號按功率分成兩個信號，并將其中一個信號的兩個偏振態分別旋轉90度，從而可以將接收到的信號分成的一個信號中加載數據的偏振態光信號與另一信號中的直流光信號平行，使接收到的信號分成的兩個信號中的直流光信號作為本振光信號，與加載數據的偏振態光信號進行相干混頻。本發明實施例提供的無源光網絡PON局端設備，將數據調制到發射信號的一個偏振態上，另一個偏振態為直流光信號；PON終端舍額比將接收到的信號按功率分成兩個信號，并將其中一個信號的兩個偏振態分別旋轉90度，從而使接收到的信號分成的一個信號中加載數據的偏振態光信號與另一信號中的直流光信號平行，從而使接收到的信號分成的兩個信號中的直流光信號作為本振光信號，與加載數據的偏振態光信號進行相干混頻，從而節約了終端設備上使用激光器和偏振分集結構，降低了設備和系統復雜度、節約成本。圖6為本發明提供的PON終端設備一個實施例的結構示意圖，如圖6所示，該終端設備可以是ONU等設備。該終端設備可以包括本發明實施例提供的接收機，該接收機命名為第二接收機，該第二接收機的結構可參見圖2所示，具體包括第一功分器21、光信號的定向器22、光的偏振態旋轉器23和相干接收器M，其中，所述第一數據為下行數據，所述第一發射信號為下行信號，所述發送端為PON局端設備。其中，第一功分器21可以將PON局端設備發送的下行信號按照功率分配成第一信號和第二信號，并將第一信號直接輸入至相干接收器M中，將第二信號輸入至光信號的定向器22中。第一信號和第二信號的功率并不做出限制，第一信號和第二信號的功率可以相同也可以不同。第一光信號的定向器22與光的偏振態旋轉器23連接，將第二信號輸入至光的偏振態旋轉器23中。光的偏振態旋轉器接收到第二信號后，可以將第二信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號分別旋轉90度，并將旋轉后的第二光信號通過光信號的定向器 22輸入至相干接收器M中。相干接收器M接收到兩路光信號，一路光信號為從下行信號中按功率分出來的第一信號，該第一信號兩個偏振態方向與下行信號的兩個偏振態方向一致，并且第一信號的第一偏振態光信號上加載有下行數據；另一路光信號為經過光的偏振態旋轉器23旋轉 90度的第二信號，由于未經旋轉的第二信號中的第一偏振態光信號與第一信號中的第一偏振態光信號平行，未經旋轉的第二信號中的第二偏振態光信號與第一信號中的第二偏振態光信號平行，因此，經過旋轉后的第二信號中的第一偏振態光信號與第一信號中的第二偏振態光信號平行，經過旋轉后的第二信號中的第二偏振態光信號與第一信號中的第一偏振態光信號平行。而第一信號和經過旋轉的第二信號中均是第一偏振態光信號上加載有下行數據，而第二偏振態光信號為直流光信號。因此，相干接收器M接收到旋轉后的第二信號與第一信號后，可以將旋轉后的第二信號中沒有被調制的第二偏振態光信號作為本振光，與第一信號中的加載下行數據的第一偏振態光信號進行相干混頻；同樣，相干接收器M還可以將第一信號中沒有被調制的第二偏振態光信號作為本振光，與旋轉后的第二信號中的加載下行數據的第一偏振態光信號進行相干混頻。從而獲得PON局端設備發送的下行數據。本實施例中，由于進行相干混頻的兩個偏振態光信號來自同一個激光器產生的光信號，因此，本振光與加載數據的光信號波長一致，滿足零差相干接收條件，從而相干混頻后能夠直接解調出基帶信號，降低了相干接收器M中各部件的工作帶寬，降低了功耗。本發明實施例提供的無源光網絡PON終端設備，PON局端設備將下行數據調制到下行信號的一個偏振態上，下行信號的另一個偏振態為直流光信號，以使PON終端設備將接收到下行信號按功率分成兩個信號，并將其中一個信號的兩個偏振態分別旋轉90度，終端設備將下行信號分成的一個信號中加載下行數據的偏振態光信號與另一信號中的直流光信號平行，從而使下行信號分成的兩個信號中的直流光信號作為本振光信號，與加載下行數據的偏振態光信號進行相干混頻，從而避免在終端設備上使用激光器和偏振分集結構，降低了設備和系統復雜度、節約成本。圖7為本發明提供的PON終端設備又一個實施例的結構示意圖，如圖7所示，在圖 6所示的PON終端設備一個實施例的基礎上，可選的，PON終端設備還可以包括第二功分器 25和第二發射機沈；其中第二功分器25用于將PON局端設備發送的下行信號按功率分成第三信號和第四信號，并將第三信號輸入至第一功分器21中用于相干接收，將第四信號輸入第二發射機沈中；第二發射機沈用于對第四信號進行調制，將上行數據加載在第四信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號上，并將經過調制的第四信號作為上行信號發送給PON局端設備。本實施例中，PON終端設備在接收到下行信號后，還可以從接收的下行信號中分出一部分功率的下行信號來加載上行數據，將加載數據后的部分功率的下行信號作為上行信號發送給PON局端設備，從而使PON局端設備發送的下行信號和PON終端設備發送的上行信號具有相同的波長。其中，第二功分器25為具有功率分配功能的器件，可以將PON局端設備發送的下行信號按照功率分配成第三信號和第四信號，并將第三信號輸入至第一功分器21中，用于執行上述的相干混頻操作。而將第四信號輸入至第二發射機26中，用于加載上行數據。第三信號和第四信號的功率并不做出具體限制，第三信號和第四信號的功率可以相等也可以不等。第二發射機沈可以為具有發射和調制功能的器件，例如反射式半導體光放大器件(Reflective Semiconductor Optical Amplifier, RSOA)等器件。第二發射機洸對第四信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號同時進行調制。由于在PON局端設備中， 將下行數據調制到第一偏振態光信號上，因此，經過第二發射機26的調制后，第四信號的第一偏振態光信號相當于在PON局端設備側和PON終端設備側一共被調制了兩次，其上加載的數據成為了無效數據；而第四信號的第二偏振態光信號由于在PON局端設備中沒有被加載下行信號，因此，經過第二發射機26的調制后，其上加載了有效的上行數據。第二發射機26對第四信號進行調制后，將加載了上行數據的第四信號作為上行信號發送給PON局端設備。可選的，本實施例提供的PON終端設備的相干接收器M還可以采用圖3所示的結構。旋轉90度后的第二信號與沒有經過旋轉的第一信號進入到相干接收器M后，加載了下行數據的偏振態光信號與沒有加載下行數據的偏振態光信號是相互平行的，滿足光的相干條件，因此，可以準確進行相干接收，避免使用復雜的偏振分集結構，節省了光學器件與電子器件，成本大幅下降。可選的，本實施例中，PON終端設備中的接收器包括的第一光信號的定向器22可以為環形器，環形器包括第一輸入端口、第二輸入端口、第一輸出端口和第二輸出端口 ；第一輸入端口用于接收第二信號，并通過第一輸出端口將下行信號輸入至光的偏振態旋轉器23中；第二輸入端口用于接收旋轉后的第二信號，并通過第二輸出端口將旋轉后的第二信號輸入至相干接收器M中。可選的，本實施例提供的光的偏振態旋轉器23可以采用圖4所示的法拉第旋轉鏡 FRM。圖8為本發明提供的PON局端設備又一個實施例的結構示意圖，如圖8所示，在圖 5所示的PON局端設備的基礎上，還可以包括第二光信號的定向器15和第一接收機16 ；其中第二光信號的定向器15用于將偏振合束器14合成的下行信號發送至PON終端設備，并用于接收PON終端設備發送的上行信號，將上行信號輸入至第一接收機16，上行信號包括相互垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號，第一偏振態光信號和第二偏振態光信號上加載有上行數據；信號源11還可以用于將產生的光信號輸入至第一接收機16 ；相應的，第一接收機16用于對第二發射信號和光信號進行相干混頻，獲取上行數據。本實施例中，如果PON終端設備側從接收到的下行信號中分出部分功率的下行信號用于加載上行數據，則在PON局端設備中，進行相干混頻的上行信號和本振光來自同一個激光器產生的光信號，因此，本振光與上行信號的波長一致，滿足零差相干接收條件，從而相干混頻后能夠直接解調出基帶信號，降低了第一接收機16中各部件的工作帶寬，降低了功耗。進一步的，圖7所示的PON終端設備的實施例中，PON終端設備的第二發射機沈分別在從下行信號分出來的第四信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號上加載了上行數據，而由于第一偏振態光信號上已經加載了下行數據，因此，PON局端設備接收的上行信號的第一偏振態光信號上相當于進行了兩次調制，其上加載的數據為無效數據，而上行信號的第二偏振態光信號上只在PON終端設備上進行了一次調制，其上加載的為有效的上行數據。因此，PON局端設備上的相干接收器M可以采用各種算法解調出上行信號第二偏振態光信號上加載的上行數據。作為一種可行的實施方式，本實施例中，第一接收機16可以采用連續模量算法 (Constant Modulus Algorithm, CMA)，對上行信號中相互垂直且加載有上行數據的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號進行解調，以獲取出上行信號中第二偏振態光信號上加載的上行數據，并將上行信號中第二偏振態光信號上加載的無效數據舍棄。CMA作為有效的偏振態解復用算法，可以將上行信號的兩個偏振態光虛擬號正確解調出來。具體的，在偏振復用系統中，發送端發射的信號可以以下面的公式表示(只考慮光纖色散(Chromatic Dispersion, CD)和一階偏振模色散(Polarization Mode Dispersion, PMD)的情況)
權利要求
1.一種發射機，其特征在于，包括信號源、偏振分束器、調制器、偏振合束器；所述信號源用于產生光信號，并將所述光信號輸入至所述偏振分束器中；所述偏振分束器用于將所述光信號分成相互垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號，并將所述第一偏振態光信號輸入至所述調制器，將所述第二偏振態光信號輸入至所述偏振合束器；所述調制器用于對所述第一偏振態光信號進行調制，將第一數據加載在所述第一偏振態光信號中，并將調制后的第一偏振態光信號輸入至所述偏振合束器中；所述偏振合束器用于將所述調制后的第一偏振態光信號和所述第二偏振態光信號合成為第一發射信號發送給接收端。
2.一種接收機，其特征在于，包括第一功分器、第一光信號的定向器、光的偏振態旋轉器和相干接收器；所述第一功分器用于將發送端發送的第一發射信號按功率分成第一信號和第二信號， 并用于將所述第一信號輸入至所述相干接收器中，將所述第二信號輸入至所述第一光信號的定向器中，所述第一發射信號包括互相垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號， 所述第一偏振態光信號上加載有第一數據；所述第一光信號的定向器與所述光的偏振態旋轉器連接，所述第一光信號的定向器用于將所述第二信號輸入至所述光的偏振態旋轉器中；所述光的偏振態旋轉器用于將所述第二信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號分別旋轉90度，并將旋轉后的第二信號輸入至所述第一光信號的定向器中；所述第一光信號的定向器還用于將旋轉后的第二信號輸入至所述相干接收器中；所述相干接收器用于將旋轉后的第二信號與所述第一信號進行相干混頻，獲取所述第一數據。
3.根據權利要求2所述的接收機，其特征在于，所述相干接收器包括光學混頻器、光電轉換器、模數轉換器和數字信號處理器；所述光學混頻器，用于將旋轉后的第二信號和所述第一信號進行相干混頻，輸出四路光信號；所述光電轉換器，用于將所述四路光信號進行光電轉換，輸出兩路電信號；所述模數轉換器，用于對所述兩路電信號進行模數轉換；所述數字信號處理器，用于將經過模數轉換后輸出的兩路電信號進行數字處理，獲取所述第一數據。
4.根據權利要求2或3所述的接收機，其特征在于，所述第一光信號的定向器為環形器，所述環形器包括第一輸入端口、第二輸入端口、第一輸出端口和第二輸出端口 ；所述第一輸入端口用于接收所述第一發射信號，并通過所述第一輸出端口將所述第一發射信號輸入至所述光的偏振態旋轉器中；所述第二輸入端口用于接收旋轉后的第二信號，并通過所述第二輸出端口將旋轉后的第二信號輸入至所述第一相干接收器中。
5.根據權利要求2-3任一項所述的接收機，其特征在于，所述光的偏振態旋轉器為法拉第旋轉鏡FRM，所述FRM包括法拉第旋轉器FR和反射鏡；所述FR用于將所述第二信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號分別旋轉45 度，旋轉45度后的第二信號被所述反射鏡反射回所述FR，所述FR將旋轉45度后的第二信號中的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號再次分別旋轉45度。
6.一種無源光網絡PON局端設備，其特征在于，包括如權利要求1所述的第一發射機， 其中，所述第一數據為下行數據，所述第一發射信號為下行信號，所述接收端為PON終端設備。
7.根據權利要求6所述的PON局端設備，其特征在于，還包括第二光信號的定向器和第一接收機；所述第二光信號的定向器用于將所述偏振合束器合成的所述下行信號發送至PON終端設備，并用于接收所述PON終端設備發送的上行信號，將所述上行信號輸入至所述第一接收機，所述上行信號包括相互垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號，所述第一偏振態光信號和第二偏振態光信號上加載有上行數據；所述信號源還用于將產生的所述光信號輸入至所述第一接收機；所述第一接收機用于對所述第二發射信號和所述光信號進行相干混頻，獲取所述上行數據。
8.根據權利要求6所述的PON局端設備，其特征在于，所述第一接收機具體用于采用連續模量算法CMA，對所述上行信號中的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號進行解調， 以獲取出所述上行信號中第二偏振態光信號上加載的所述上行數據，并將所述上行信號中第二偏振態光信號上加載的無效數據舍棄，所述上行信號由所述PON終端設備從所述下行信號中按功率分出的第四信號加載所述上行數據獲得。
9.根據權利要求7或8所述的PON局端設備，其特征在于，所述第二光信號的定向器為環形器，所述環形器包括第一輸入端口、第二輸入端口、第一輸出端口和第二輸出端口 ；所述第一輸入端口用于接收所述下行信號，并將所述下行信號通過所述第一輸出端口發送至所述PON終端設備；所述第二輸入端口用于接收所述上行信號，并將所述上行信號通過所述第二輸出端口輸入至所述第一接收機。
10.一種無源光網絡PON終端設備，其特征在于，包括如權利要求2-5任一項所述的第二接收機，其中，所述第一數據為下行數據，所述第一發射信號為下行信號，所述發送端為 PON局端設備。
11.根據權利要求10所述的PON終端設備，其特征在于，還包括第二功分器和第二發射機；所述第二功分器用于將所述PON局端設備發送的的所述下行信號按功率分成第三信號和第四信號，并將所述第三信號輸入至所述第一功分器中用于相干接收，將所述第四信號輸入所述第二發射機中；所述第二發射機用于對所述第四信號進行調制，將上行數據加載在所述第四信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號上，并將經過調制的第四信號作為上行信號發送給 PON局端設備。
12.一種無源光網絡PON終端設備，其特征在于，包括如權利要求1所述的第三發射機， 其中，所述第一數據為上行數據，所述第一發射信號為上行信號，所述接收端為PON局端設備。
13.根據權利要求12所述的PON終端設備，其特征在于，還包括第三光信號的定向器和第三接收機；所述第三光信號的定向器用于將所述偏振合束器合成的所述上行信號發送至PON局端設備，并用于接收所述PON局端設備發送的下行信號，并將所述下行信號輸入至所述第三接收機，所述下行信號包括第一偏振態光信號和第二偏振態光信號，所述第一偏振態光信號和第二偏振態光信號上加載有下行數據；所述信號源還用于將產生的所述光信號輸入至所述第三接收機；所述第三接收機用于對所述第二發射信號和所述光信號進行相干混頻，獲取所述下行數據。
14.根據權利要求13所述的PON終端設備，其特征在于，所述第三接收機具體用于采用連續模量算法CMA，對所述下行信號中的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號進行解調，以獲取出所述下行信號中第二偏振態光信號上加載的所述下行數據，并將所述下行信號中第二偏振態光信號上加載的無效數據舍棄，所述下行信號由所述PON局端設備從所述上行信號中按功率分出的第四信號加載所述下行數據獲得。
15.根據權利要求13或14所述的PON終端設備，其特征在于，所述第三光信號的定向器為環形器，所述環形器包括第一輸入端口、第二輸入端口、第一輸出端口和第二輸出端 Π ；所述第一輸入端口用于接收所述上行信號，并將所述上行信號通過所述第一輸出端口發送至所述PON局端設備；所述第二輸入端口用于接收所述下行信號，并將所述下行信號通過所述第二輸出端口輸入至所述第三接收機。
16.一種無源光網絡PON局端設備，其特征在于，包括如權利要求2-5任一項所述的第四接收機，其中，所述第一數據為上行數據，所述第一發射信號為上行信號，所述發送端為 PON終端設備。
17.根據權利要求16所述的PON局端設備，其特征在于，還包括第二功分器和第四發射機；所述第二功分器用于將所述PON局端設備發送的的所述下行信號按功率分成第三信號和第四信號，并將所述第三信號輸入至所述第一功分器中用于相干接收，將所述第四信號輸入所述第四發射機中；所述第四發射機用于對所述第四信號進行調制，將下行數據加載在所述第四信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號上，并將經過調制的第四信號作為下行信號發送給 PON終端設備。
18.一種無源光網絡PON系統，其特征在于，包括至少一個如權利要求6-9任一項所述的PON局端設備和至少一個如權利要求10-11任一項所述的PON終端設備；或者，包括至少一個如權利要求12-15任一項所述的PON終端設備和至少一個如權利要求 16-17任一項所述的PON局端設備。
19.根據權利要求18所述的PON系統，其特征在于，所述PON局端設備和所述PON終端設備通過波分復用WDM器件連接，采用WDM方式通信；或者，所述PON局端設備和所述PON 終端設備通過光分路器連接，采用時分復用TDMA方式通信。
20.一種信號發送方法，其特征在于，包括將光信號分成相互垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號；對所述第一偏振態光信號進行調制，將第一數據加載在所述第一偏振態光信號上；將調制后的第一偏振態光信號與所述第二偏振態光信號合成為第一發射信號，并將所述第一發射信號發送至接收端，所述第一數據為上行數據，所述第一發射信號為上行信號， 或者，所述第二數據為下行數據，所述第一發射信號為下行信號。
21. 一種信號接收方法，其特征在于，包括接收第一發射信號，所述第一發射信號包括相互垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號，所述第一偏振態光信號上加載有第一數據，所述第一發射信號為上行信號，所述第一數據為上行數據，或者，所述第一發射信號為下行信號，所述第一數據為下行數據； 將所述第一發射信號按功率分成第一信號和第二信號； 將所述第二信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號分別旋轉90度； 將旋轉后的第二信號與所述第一信號進行相干混頻，獲取所述第一數據。
全文摘要
本發明實施例涉及一種信號發送方法、接收方法、無源光網絡PON設備和系統，信號接收方法包括接收第一發射信號，第一發射信號包括相互垂直的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號，第一偏振態光信號上加載有第一數據，第一發射信號為上行信號，第一數據為上行數據，或者，第一發射信號為下行信號，第一數據為下行數據；將第一發射信號按功率分成第一信號和第二信號；將第二信號的第一偏振態光信號和第二偏振態光信號分別旋轉90度；將旋轉后的第二信號與第一信號進行相干混頻，獲取第一數據。本發明實施例，節省了終端設備或局端設備上的激光器和偏振分集結構，降低了設備和系統復雜度、節約成本。
文檔編號H04B10/14GK102439876SQ201180001825
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月15日 優先權日2011年9月15日
發明者劉伯濤, 衛國, 呂超, 周雷, 王大偉 申請人:華為技術有限公司, 香港理工大學