CN103004111B - 一种相干接收信号方法、设备及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种相干接收信号方法，该方法通过光滤波器提取直流无信号调制的下行光信号，将其作为下行光信号的本振光对下行光信号进行相干接收；通过反射型光电器件完成上行光信号的调制并放大。从而使得终端在无偏振分集结构和相干接收的本振激光器的条件下，能够实现低成本相干接收。
Description
技术领域
本发明属于通信领域，尤其涉及一种相干接收信号方法、设备及系统。
背景技术
无源光网络（Passive Optical Network，POS）在宽带接入领域逐渐成为主流技术，典型的POS系统是由多个光线路终端（Optical Network Unit，ONU）通过光纤连接到光分束器（Splitter），汇聚之后通过主干光纤连接到局端（Optical Line Terminate，OLT）。在网络升级过程中，光分配网络（OpticalDistribution Network，ODN）需要保持不变，即基于Splitter的ODN结构不变。
子载波复用（Subcarrier Mulitplexing，SCM）/正交频分复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）中，每个ONU对应一个通道，每个通道对应一个子载波频率SC1，SC2，SC3，…SCN，各个ONU的数据分别调制到对应的子载波上，调制格式可以采用灵活的高阶调制16/64/128正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation,QAM）达到压缩信号带宽的目的。所有的通道在电域上合在一起，调制到光信号后，经过光纤传输，在接收端进行光电转换，每个终端利用电滤波器来选择属于自己的子载波。SCM的另一个优点是带宽在ONU间可以从子载波层面进行调度，同时这个架构可以基于Splitter，兼容现有的ODN网络。
现有技术中，超密集波分复用正交频分复用技术（Ultra Dense WavelengthDivision Multiplexing Orthogonal Frequency Division Multiplexing，UDWDM-OFDM）的混合PON系统，能够实现在保证UDWDMPON的光电器件带宽不变，利用OFDM的频谱压缩特点，来传输更多数据，提高终端用户带宽，同时利用OFDM带宽灵活调度的特点，来动态分配、调整终端用户带宽。同时，相干接收技术能够大幅提高接收机灵敏度，客服OFDM接收灵敏低的不足，满足系统具有足够的功率预算。但其缺点在于，ONU需要偏振分集结构，器件复杂度上升2倍；同时ONU需要成本很高的高精度可调激光器作为相干接收的本振激光器，上述两种情况导致终端成本过高，无法工程应用。
因此，如何使得终端在无偏振分集结构和相干接收的本振激光器的条件下，能够实现低成本相干接收是一个目前急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种相干接收信号方法、设备及系统，使得终端在无偏振分集结构和相干接收的本振激光器的条件下，能够实现低成本相干接收。
第一方面，一种相干接收信号方法，包括：
接收局端设备向终端设备发送的第一下行光信号，将所述第一下行光信号分为两路，其中，将一路作为信号光，将另一路用于产生所述信号光的本振光，将所述信号光和本振光进行相干接收。
在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
产生所述终端设备向所述局端设备发送的上行光信号。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述将所述第一下行光信号分为两路，其中，将一路作为信号光，将另一路用于产生所述信号光的本振光具体包括：
将第一下行光信号分为两路，其中，将一路作为第二下行光信号输入耦合器；将另一路进行滤波处理，以获得直流无信号调制的第三下行光信号；
将第一上行光信号直接加载到所述直流无信号调制的第三下行光信号上，将调制后的第三下行光信号作为第二上行光信号；
将所述第二上行光信号分为两路，其中，将一路输出给局端设备，将另一路进行滤波处理以获得直流无信号调制的第三上行光信号，并将所述直流无信号调制的第三上行光信号作为所述第二下行光信号的本振光输入所述耦合器。
结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式或者第一方面的第二种可能的实现方式，第三种可能的实现方式中，将所述第二上行光信号进行偏转处理后输入所述的局端设备，使得偏转后的第二上行光信号的偏转态与所述第一下行光信号的偏转态垂直。
结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式、第一方面的第二种可能的实现方式或者第一方面的第三种可能的实现方式，第四种可能的实现方式中，所述将所述第一下行光信号分为两路，其中，将一路作为信号光，将另一路用于产生所述信号光的本振光具体包括：
将第一下行光信号分为两路，其中，将一路作为第二下行光信号输入耦合器；将另一路进行滤波处理获取直流无信号调制的第三下行光信号，并获取放大的直流无信号调制的第三下行光信号；
将所述放大的直流无信号调制的第三下行光信号按一定比例分为两路，其中，将一路作为第二下行光信号的本振光输入耦合器；通过另一路获取第二上行光信号；
将第一上行光信号直接加载到所述放大的直流无信号调制的第三下行信号分出的另一路上，获取所述第二上行光信号输出给局端设备。
结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式、第一方面的第二种可能的实现方式、第一方面的第三种可能的实现方式或者第一方面的第四种可能的实现方式中，所述方法还包括：
将所述第二上行光信号进行偏转处理后输入所述的局端设备，使得偏转后的第二上行光信号的偏转态与所述第一下行光信号的偏转态垂直。
第二方面，一种相干接收信号设备，包括：
接收单元，用于接收局端输入的下行光信号；
第一处理单元，用于将所述第一下行光信号分为两路，其中，将一路作为信号光，将另一路用于产生所述信号光的本振光；
耦合器，用于对所述信号光和本振光进行相干接收。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式，所述设备还包括：
第二处理单元，用于产生终端设备向局端设备发送的上行光信号；
结合第二方面或者第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述第一处理单元具体包括：
第一环形器，用于输出第一下行光信号给第一分光器；
所述第一分光器，用于将所述第一下行光信号分为两路，其中，一路作为第二下行光信号输入耦合器；另一路输入第二环形器；
所述第二环形器，用于将所述第一下行光信号分成的另一路传输给光滤波器；
所述光滤波器，用于对所述第一下行光信号分成的另一路进行处理，以获得直流无信号调制的第三下行光信号；
反射式半导体光放大器，用于将第一上行光信号直接加载到所述直流无信号调制的第三下行光信号上，将调制后的所述直流无信号第三下行光信号作为第二上行光信号；
第二分光器，用于将所述第二上行光信号分为两路，其中，一路输入所述第一环形器，另一路输入所述光滤波器；
所述第一环形器，还用于将所述第二上行光信号分成的一路输出给局端设备；
所述光滤波器，还用于将所述第二上行光信号分成的另一路进行处理，以获得直流无信号调制的第三上行光信号；
所述第二环形器，还用于将所述直流无信号调制的第三上行光信号作为所述第二下行光信号的本振光输入所述耦合器。
结合第二方面、第二方面的第一种可能的实现方式或者第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述第一处理单元具体包括：
第一环形器，用于输出第一下行光信号给第一分光器；
所述第一分光器，用于将所述第一下行光信号分为两路，其中，一路作为第二下行光信号输入耦合器；另一路输入第二环形器；
所述第二环形器，用于将所述第一下行光信号分成的另一路传输给光滤波器；
所述光滤波器，用于对所述第一下行光信号分成的另一路进行处理，以获得直流无信号调制的第三下行光信号；
反射式半导体光放大器，用于将第一上行光信号直接加载到所述直流无信号调制的第三下行光信号上，将调制后的所述直流无信号第三下行光信号作为第二上行光信号；
第二分光器，用于将所述第二上行光信号分为两路，其中，一路输入所述第一环形器，另一路输入所述光滤波器；
所述第一环形器，还用于将所述第二上行光信号分成的一路输出给局端设备；
所述光滤波器，还用于将所述第二上行光信号分成的另一路进行处理，以获得直流无信号调制的第三上行光信号；
所述第二环形器，还用于将所述直流无信号调制的第三上行光信号作为所述第二下行光信号的本振光输入所述耦合器。
结合第二方面、第二方面的第一种可能的实现方式、第二方面的第二种可能的实现方式或者在第二方面的第三种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述设备还包括偏振旋转器，所述偏振旋转器用于将所述第二上行光信号进行偏转处理后输入所述的局端设备，使得偏转后的第二上行光信号的偏转态与所述第一下行光信号的偏转态垂直。
结合第二方面、第二方面的第一种可能的实现方式、第二方面的第二种可能的实现方式、在第二方面的第三种可能的实现方式或者第二方面的第四种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述第一处理单元具体包括：
环形器：用于输出第一下行光信号给第一分光器；
所述第一分光器，用于将所述第一下行光信号分为两路，其中，一路作为第二下行光信号输入耦合器；另一路输入光滤波器；
所述光滤波器，用于对所述第一下行光信号分出的另一路进行处理，以获取直流无信号调制的第三下行光信号；
半导体光放大器，用于将所述直流无信号调制的第三下行光信号进行放大，以获取放大的直流无信号调制的第三下行光信号；
第二分光器，用于将所述放大的直流无信号调制的第三下行光信号分为两路，其中，一路作为所述第二下行光信号的本振光输入所述耦合器，另一路输入调制器；
所述调制器，用于将第一上行光信号直接加载到所述放大的直流无信号调制的第三下行光信号分出的另一路上，以获取第二上行光信号；
所述环形器还用于，将所述第二上行光信号输出给局端设备。
结合第二方面、第二方面的第一种可能的实现方式、第二方面的第二种可能的实现方式、在第二方面的第三种可能的实现方式、第二方面的第四种可能的实现方式或者第二方面的第五种可能的实现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，所述设备还包括偏振旋转器，所述偏振旋转器用于将所述第二上行光信号进行偏转处理后输入所述的局端设备，使得偏转后的第二上行光信号的偏转态与所述第一下行光信号的偏转态垂直。
第三方面，一种局端设备，包括上述第二方面所述的一种相干接收信号设备的各种特征以及各种特征的组合。
第四方面，一种终端设备，包括上述第二方面所述的一种相干接收信号设备的各种特征以及各种特征的组合。
第五方面，一种无源光网络系统，包括如第三方面所述的局端设备和/或如第四方面所述的终端设备。
本发明实施例中，作为与下行光信号相干接收的本振光由终端从下行光信号中产生，无需成本昂贵、波长精确可调的激光器作为本振激光器；本振光信号波长即为下行光信号波长，因为是由下行光信号中心波长注入到反射型光电器得到的，与第二下行光信号相干后，中频光信号为0Hz，自然达到了最小化后续电器所需带宽的目的，无需任何波长控制机制；下行光信号的偏振态通过ODN传输、到达终端后，其偏振态是随机的，通常的相干接收结构为偏振分集方式，用两套相同的结构来分别接收光信号的两个偏振态，本发明中，本振光信号是在下行光信号中提取的，其偏振态与下行光信号保持一致，无需偏振分集结构即可完成正确的相干接收，器件复杂度降低一倍；反射型光电器件通常是运行在饱和状态，在反射型光电器件擦除下行光信号后，再将上行数据调制到反射型光电器件上，这里因为注入到反射型光电器件的光信号已经是无调制的直流光，无需要求反射型光电器件饱和（饱和需要较高的注入光功率），直接将上行数据调制到光上即可，降低了注入反射型光电器件对光信号功率的要求，明显提高了下行光功率预算；一个反射型光电器件+光滤波器结构，同时完成下行本振直流光的产生、放大和上行信号的调制发送功能。无需额外的激光器作为上行光源，将终端侧所需光器件降低到最小，极具有成本优势。
本发明实施例中，作为与下行光信号相干接收的本振光由终端从下行光信号中产生，无需成本昂贵、波长精确可调的激光器作为本振激光器；本振光信号波长即为下行光信号波长，因为是由下行光信号中心波长注入到半导体光放大器得到的，与第二下行光信号相干后，中频光信号为0Hz，自然达到了最小化后续电器所需带宽的目的，无需任何波长控制机制；下行光信号的偏振态通过ODN传输、到达终端后，其偏振态是随机的，通常的相干接收结构为偏振分集方式，用两套相同的结构来分别接收光信号的两个偏振态，本发明中，本振光信号是在下行光信号中提取的，其偏振态与下行光信号保持一致，无需偏振分集结构即可完成正确的相干接收，器件复杂度降低一倍；一个半导体光放大器+光滤波器+调制器结构，同时完成下行本振直流光的产生、放大和上行信号的调制发送功能，无需额外的激光器作为上行光源，将终端侧所需光器件降低到最小，极具有成本优势；ONU侧在光滤波器之后，用半导体光放大器只对直流光进行放大后，分为2路，其中一路进入到2×2耦合器作为下行光信号的本振光，另一路通过一个调制器后，上行信号通过这个调制器调制到光上，这样可以避免上行光信号再被光滤波器过滤，频谱利用率会更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种相干接收信号方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种相干接收信号设备的结构图；
图3是本发明实施例提供的一种OFDM无源光网络系统的结构图；
图4是本发明实施例提供的另一种OFDM无源光网络系统的结构图；
图5是本发明实施例提供的另一种OFDM无源光网络系统的结构图；
图6是本发明实施例提供的一种相干接收信号方法的流程图；
图7是本发明实施例提供的一种相干接收信号设备的结构图；
图8是本发明实施例提供的一种OFDM无源光网络系统的结构图；
图9是本发明实施例提供的另一种OFDM无源光网络系统的结构图；
图10是本发明实施例提供的另一种OFDM无源光网络系统的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明实施例提供的一种相干接收信号方法及系统、相干设备，使得终端在无偏振分集结构和相干接收的本振激光器的条件下，能够实现低成本相干接收。下面通过具体实施例进行说明。
实施例一：
请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种相干接收信号方法的流程图。如图1所示，该相干接收信号方法可以包括以下步骤：
接收局端设备向终端设备发送的第一下行光信号，将所述第一下行光信号分为两路，其中，将一路作为信号光，将另一路用于产生所述信号光的本振光，将所述信号光和本振光进行相干接收。
作为一种可优选的实施例，所述方法还包括：
产生所述终端设备向所述局端设备发送的上行光信号。
101、接收局端设备向终端设备发送的第一下行光信号；
102，将第一下行光信号分为两路，其中，将一路作为第二下行光信号输入耦合器；将另一路进行滤波处理，以获得直流无信号调制的第三下行光信号；
本步骤中，将通过第一环形器的第一下行光信号分为两路，其中，将一路作为第二下行光信号输入2×2耦合器；将另一路通过第二环形器后输入光滤波器进行处理，以获得直流无信号调制的第三下行光信号。
本发明实施例中，局端第一下行光信号是局端向终端发送的光信号。局端产生多带的OFDM电信号，下行数据信息都调制在通带，与基带（直流）之间设置一定的频率间隔。这里每一个子带都可以对应一个终端，也可以是多个终端共享一个子带，利用子带内的子载波调度来完成宽带分配。OFDM电信号通过调制器将信号调制在光上，调制后的光谱，信号光波长与激光器中心波长存在一定的频率间隔，且这个频率间隔与电域的通带与基带之间频率间隔相同。被调制后的光信号经过环形器，下发到ODN，经过splitter后到达每一个ONU。
在ONU处，第一下行光信号通过第一环形器后，分为两路，其中一路直接进入2×2耦合器，另一路通过第二环形器后输入光滤波器，该滤波器是光带通滤波器，中心波长是下行激光器中心波长，带宽只允许通过基带直流分量。因为第一下行光信号的一部分能量分布在无信号调制的中心波长上（中心无调制直流光载波与信号频段比25dB），通过光滤波器之后，信号频谱成分被滤除，得到了直流（即连续）无信号调制的光信号。这样的光信号符合作为相干接收的本振光条件。
103，将第一上行光信号直接加载到所述直流无信号调制的第三下行光信号上，将调制后的第三下行光信号作为第二上行光信号；
本步骤中，将第一上行光信号通过反射型光电器件直接加载到所述直流无信号调制的第三下行光信号上，以获得第二上行光信号。
本发明实施例中，第一下行光信号通过第一环形器后分成两路，其中，一路作为第二下行光信号输入2×2耦合器；另一路通过第二环形器后输入光滤波器进行处理，从而获得直流无信号调制的第三下行光信号。被滤波后得到的直流光注入到反射型光电器件。这里的反射型光电器件有两个功能：第一，直流光注入反射型光电器件后，反射型光电器件输出的中心波长与第一下行光信号的中心光波长保持一致；第二，上行OFDM数据信息通过反射型光电器件调制到光上，同时反射型光电器件对上行信号进行放大。这里的上行光信号的调制思路与下行光信号一致，信号调制到通带，与基带设置一定的频率间隔。同样，输出得到的上行光信号调制光谱，中心波长仍为无信号调制的直流光，功率得到明显的放大。
104，将所述第二上行光信号分为两路，其中，将一路输出给局端设备，将另一路进行滤波处理以获得直流无信号调制的第三上行光信号，并将所述直流无信号调制的第三上行光信号作为所述第二下行光信号的本振光输入所述耦合器；
本步骤中，将所述第二上行光信号分为两路，其中，将一路通过所述第一环形器输出给OLT，将另一路通过所述光滤波器以获得直流无信号调制的第三上行光信号，并将所述直流无信号调制的第三上行光信号作为所述第二下行光信号的本振光通过所述第二环形器后输入所述2×2耦合器，由所述2×2耦合器对所述第二下行光信号和所述第二下行光信号的本振光进行相干接收。
本发明实施例中，从反射型光电器件输出的光信号，分为两路，其中一路输入第一环形器，作为上行光信号向OLT发送；另一路再次通过光滤波器，上行信号数据信息正好被光滤波器滤除，得到放大的直流光信号，通过第二环形器输入2×2耦合器，作为第二下行光信号的本振光，对第二下行光信号进行相干接收。
105，将所述第二下行信号光和所述第二下行光信号的本振光进行相干接收。
本发明实施例的优势有以下几点：第一，终端侧无需成本昂贵、波长精确可调的激光器作为本振激光器；第二，本振光信号波长即为下行光信号波长，因为是由下行光信号中心波长注入到反射型光电器件得到的。与第二下行光信号相干后，中频光信号为0Hz，自然达到了最小化后续电器所需带宽的目的，无需任何波长控制机制；第三，下行光信号的偏振态通过ODN传输、到达终端后，其偏振态是随机的。通常的相干接收结构为偏振分集方式，用两套相同的结构来分别接收光信号的两个偏振态。本发明中，本振光信号是在下行光信号中提取的，其偏振态与下行光信号保持一致，无需偏振分集结构即可完成正确的相干接收。器件复杂度降低一倍；第四，反射型光电器件通常是运行在饱和状态，在反射型光电器件擦除下行光信号后，再将上行数据调制到反射型光电器件上。这里因为诸如到反射型光电器件的光信号已经是无调制的直流光，无需要求反射型光电器件饱和（饱和需要较高的注入光功率），直接将上行数据调制到光上即可。降低了注入反射型光电器件对光信号功率的要求，明显提高了下行光功率预算；第五，一个反射型光电器件+光滤波器结构，同时完成下行本振直流光的产生、放大和上行信号的调制发送功能。无需额外的激光器作为上行光源。将终端侧所需光器件降低到最小，极具有成本优势。
实施例二：
请参阅图2，图2是本发明实施例提供的一种相干接收信号设备的结构图。如图2所示，该相干接收信号设备可以包括以下设备：
第一环形器201，用于输出第一下行光信号给第一分光器202；
所述第一分光器202，用于将所述第一下行光信号分为两路，其中，一路作为第二下行光信号输入耦合器203；另一路输入第二环形器204，其中所述耦合器可以为2×2耦合器；
所述第二环形器204，用于将所述第一下行光信号分成的另一路传输给光滤波器205；
本发明实施例中，局端第一下行光信号是局端向终端发送的光信号。局端产生多带的OFDM电信号，下行数据信息都调制在通带，与基带（直流）之间设置一定的频率间隔。这里每一个子带都可以对应一个终端，也可以是多个终端共享一个子带，利用子带内的子载波调度来完成宽带分配。OFDM电信号通过调制器将信号调制在光上，调制后的光谱，信号光波长与激光器中心波长存在一定的频率间隔，且这个频率间隔与电域的通带与基带之间频率间隔相同。被调制后的光信号经过环形器，下发到ODN，经过splitter后到达每一个ONU。
在ONU处，第一下行光信号通过第一环形器201后，分为两路，其中一路直接进入2×2耦合器203，另一路通过第二环形器204后输入光滤波器205，该滤波器205是光带通滤波器，中心波长是下行激光器中心波长，带宽只允许通过基带直流分量。因为第一下行光信号的一部分能量分布在无信号调制的中心波长上（中心无调制直流光载波与信号频段比25dB），通过光滤波器205之后，信号频谱成分被滤除，得到了直流（即连续）无信号调制的光信号。这样的光信号符合作为相干接收的本振光条件。
所述光滤波器205，用于对所述第一下行光信号分成的另一路进行处理，以获得直流无信号调制的第三下行光信号；
反射型光电器件207，用于将第一上行光信号直接加载到所述直流无信号调制的第三下行光信号上，以获取所述第二上行光信号；
本发明实施例中，第一下行光信号通过第一环形器201后分成两路，其中，一路作为第二下行光信号输入2×2耦合器203；另一路通过第二环形器204后输入光滤波器205进行处理，从而获得直流无信号调制的第三下行光信号。被滤波后得到的直流光注入到反射型光电器件207。这里的反射型光电器件207有两个功能：第一，直流光注入反射型光电器件207后，反射型光电器件207输出的中心波长与第一下行光信号的中心光波长保持一致；第二，上行OFDM数据信息通过反射型光电器件207调制到光上，同时反射型光电器件207对上行信号进行放大。这里的上行光信号的调制思路与下行光信号一致，信号调制到通带，与基带设置一定的频率间隔。同样，输出得到的上行光信号调制光谱，中心波长仍为无信号调制的直流光，功率得到明显的放大。
本实施例中，光滤波器205包括第一光滤波子模块和第二光滤波子模块。上述第一光滤波子模块，用于将另一路通过第二环形器后输入光滤波器以过滤掉信号频谱，以获得直流无信号调制的第三下行光信号。上述第二光滤波子模块，用于将所述第二上行光信号分成的另一路通过所述光滤波器以过滤掉信号频谱，从而获得直流无信号调制的第三上行光信号，将所述直流无信号调制的第三上行光信号作为所述第二下行光信号的本振光通过第二环形器输入所述2×2耦合器。
第二分光器206，用于将所述第二上行光信号分为两路，其中，一路输入所述第一环形器201，另一路输入所述光滤波器205；
所述第一环形器201，还用于将所述第二上行光信号分成的一路输出给OLT；
所述光滤波器205，还用于将所述第二上行光信号分成的另一路进行处理，以获得直流无信号调制的第三上行光信号；
所述第二环形器204，还用于将所述直流无信号调制的第三上行光信号作为所述第二下行光信号的本振光输入所述2×2耦合器203；
所述2×2耦合器203，用于对所述第二下行光信号和所述第二下行光信号的本振光进行相干接收。
本发明实施例中，从反射型光电器件207输出的光信号，分为两路，其中一路输入第一环形器201，作为上行光信号向OLT发送；另一路再次通过光滤波器205，上行信号数据信息正好被光滤波器滤除，得到放大的直流光信号，通过第二环形器204输入2×2耦合器203，作为第二下行光信号的本振光，对第二下行光信号进行相干接收。
本发明实施例的优势有以下几点：第一，终端侧无需成本昂贵、波长精确可调的激光器作为本振激光器；第二，本振光信号波长即为下行光信号波长，因为是由下行光信号中心波长注入到反射型光电器件得到的。与第二下行光信号相干后，中频光信号为0Hz，自然达到了最小化后续电器所需带宽的目的，无需任何波长控制机制；第三，下行光信号的偏振态通过ODN传输、到达终端后，其偏振态是随机的。通常的相干接收结构为偏振分集方式，用两套相同的结构来分别接收光信号的两个偏振态。本发明中，本振光信号是在下行光信号中提取的，其偏振态与下行光信号保持一致，无需偏振分集结构即可完成正确的相干接收。器件复杂度降低一倍；第四，反射型光电器件通常是运行在饱和状态，在反射型光电器件擦除下行光信号后，再将上行数据调制到反射型光电器件上。这里因为诸如到反射型光电器件的光信号已经是无调制的直流光，无需要求反射型光电器件饱和（饱和需要较高的注入光功率），直接将上行数据调制到光上即可。降低了注入反射型光电器件对光信号功率的要求，明显提高了下行光功率预算；第五，一个反射型光电器件+光滤波器结构，同时完成下行本振直流光的产生、放大和上行信号的调制发送功能。无需额外的激光器作为上行光源。将终端侧所需光器件降低到最小，极具有成本优势。
实施例三：
请参阅图3，图3是本发明实施例提供的一种OFDM无源光网络系统的结构图。如图3所示，该OFDM无源光网络系统可以包括以下设备：
一种终端，包括图2的设备和光电转换器、模拟混合器、正弦波产生器、数模转换器、正交频分复用解码器；
其中，图2的设备在实施例二中已作过详细的描述，本实施例三中将不予追述。
所述光电转换器301，用于将2×2耦合器203输出的光信号转换成模拟电信号输出给模拟混合器302；
所述模拟混合器302，用于将所述模拟电信号和正弦波产生器303产生的正弦波进行处理；
所述正弦波产生器303，用于产生正弦波输出给所述模拟混合器302；
所述数模转换器304,用于将模拟混合器302输出的模拟电信号转换成数字电信号并输出给正交频分复用解码器305；
所述正交频分复用解码器305，用于选择某一特定频谱的数字电信号波。
一种局端，用于产生多带OFDM电信号，所述多带OFDM电信号的通带频率与基带频率之间存在预设的第一频率间隔；将所述多带OFDM电信号通过调制器调制成下行光信号，所述下行光信号的光波长与激光器中心波长之间存在预设的第二频率间隔，所述第一频率间隔与所述第二频率间隔相等；将所述下行光信号通过环形器输出给所述终端，并从所述终端接收上行光信号；将下行激光器分出一部分作为所述上行光信号的本振激光对所述上行光信号进行相干接收。
同时，局端侧还包括偏振分集结构、光电转换器、数模转换器、正交频分复用解码器。
上述偏振分集结构用来调制激光分出一部分作为本振光的偏振态和上行光信号的偏振态，以使得本振激光的偏振态和上行光信号的偏振态一致，从而实现相干接收。
本发明实施例中，局端产生多带的OFDM电信号，下行数据信息都调制在通带，与基带（直流）之间设置一定的频率间隔。这里每一个子带都可以对应一个终端，也可以是多个终端共享一个子带，利用子带内的子载波调度来完成宽带分配。OFDM电信号通过调制器将信号调制在光上，调制后的光谱，信号光波长与激光器中心波长存在一定的频率间隔，且这个频率间隔与电域的通带与基带之间频率间隔相同。被调制后的光信号经过环形器，下发到ODN，经过splitter后到达每一个ONU。
在ONU处，第一下行光信号通过第一环形器201后，分为两路，其中一路直接进入2×2耦合器203，另一路通过第二环形器204后输入光滤波器205，该滤波器205是光带通滤波器，中心波长是下行激光器中心波长，带宽只允许通过基带直流分量。因为第一下行光信号的一部分能量分布在无信号调制的中心波长上（中心无调制直流光载波与信号频段比25dB），通过光滤波器205之后，信号频谱成分被滤除，得到了直流（即连续）无信号调制的光信号。这样的光信号符合作为相干接收的本振光条件。
第一下行光信号通过第一环形器201后分成两路，其中，一路作为第二下行光信号输入2×2耦合器203；另一路通过第二环形器204后输入光滤波器205进行处理，从而获得直流无信号调制的第三下行光信号。被滤波后得到的直流光注入到反射型光电器件207。这里的反射型光电器件207有两个功能：第一，直流光注入反射型光电器件207后，反射型光电器件207输出的中心波长与第一下行光信号的中心光波长保持一致；第二，上行OFDM数据信息通过反射型光电器件207调制到光上，同时反射型光电器件207对上行信号进行放大。这里的上行光信号的调制思路与下行光信号一致，信号调制到通带，与基带设置一定的频率间隔。同样，输出得到的上行光信号调制光谱，中心波长仍为无信号调制的直流光，功率得到明显的放大。
从反射型光电器件207输出的光信号，分为两路，其中一路输入第一环形器201，作为上行光信号向OLT发送；另一路再次通过光滤波器205，上行信号数据信息正好被光滤波器滤除，得到放大的直流光信号，通过第二环形器204输入2×2耦合器203，作为第二下行光信号的本振光，对第二下行光信号进行相干接收。
本实施例中，上行光信号到达OLT后，经过环形器，因为其偏振态是随机的，需要偏振分集结构，下行Laser分出一部分来作为上行光信号的本振激光器，对上行数据进行相干接收。
本实施例中，在终端侧有以下几点优势：第一，终端侧无需成本昂贵、波长精确可调的激光器作为本振激光器；第二，本振光信号波长即为下行光信号波长，因为是由下行光信号中心波长注入到反射型光电器件得到的。与第二下行光信号相干后，中频光信号为0Hz，自然达到了最小化后续电器所需带宽的目的，无需任何波长控制机制；第三，下行光信号的偏振态通过ODN传输、到达终端后，其偏振态是随机的。通常的相干接收结构为偏振分集方式，用两套相同的结构来分别接收光信号的两个偏振态。本发明中，本振光信号是在下行光信号中提取的，其偏振态与下行光信号保持一致，无需偏振分集结构即可完成正确的相干接收。器件复杂度降低一倍；第四，反射型光电器件通常是运行在饱和状态，在反射型光电器件擦除下行光信号后，再将上行数据调制到反射型光电器件上。这里因为诸如到反射型光电器件的光信号已经是无调制的直流光，无需要求反射型光电器件饱和（饱和需要较高的注入光功率），直接将上行数据调制到光上即可。降低了注入反射型光电器件对光信号功率的要求，明显提高了下行光功率预算；第五，一个反射型光电器件+光滤波器结构，同时完成下行本振直流光的产生、放大和上行信号的调制发送功能。无需额外的激光器作为上行光源。将终端侧所需光器件降低到最小，极具有成本优势。
实施例四：
请参阅图4，图4是本发明实施例提供的另一种OFDM无源光网络系统的结构图。如图4所示，该相干接收信号系统可以包括以下设备：
一种终端，包括图2的设备和光电转换器、模拟混合器、正弦波产生器、数模转换器、正交频分复用解码器；
其中，图2的设备在实施例二中已作过详细的描述，本实施例四中将不予追述。
所述光电转换器301，用于将2×2耦合器203输出的光信号转换成模拟电信号输出给模拟混合器302；
所述模拟混合器302，用于将所述模拟电信号和正弦波产生器303产生的正弦波进行处理；
所述正弦波产生器303，用于产生正弦波输出给所述模拟混合器302；
所述数模转换器304,用于将模拟混合器302输出的模拟电信号转换成数字电信号并输出给正交频分复用解码器305；
所述正交频分复用解码器305，用于选择某一特定频谱的数字电信号波。
一种局端，用于产生多带OFDM电信号，所述多带OFDM电信号的通带频率与基带频率之间存在预设的第一频率间隔；将所述多带OFDM电信号通过调制器调制成下行光信号，所述下行光信号的光波长与激光器中心波长之间存在预设的第二频率间隔，所述第一频率间隔与所述第二频率间隔相等；将所述下行光信号通过环形器输出给所述终端，并从所述终端接收上行光信号；将下行激光器分出一部分作为所述上行光信号的本振激光对所述上行光信号进行相干接收。
同时，局端侧还包括光电转换器、数模转换器、正交频分复用解码器。
一种相干OFDM无源光网络系统中局端还包括：将上述下行光信号通过环形器输出给终端之前，将上述下行光信号调制成下行激光器的一个偏振态，通过偏振合束器发送下去；将下行激光器分出一部分作为上述上行光信号的本振激光对所述上行光信号进行相干接收之前，将上述下行激光器分出一部分作为上行光信号的本振激光通过第一90度偏振旋转器第一进入局端的2×2耦合器；
终端还包括：在上述反射型光电器件和环形器1之间加入第二90度偏振旋转器，以使得上述上行光信号到达所述偏振合束器时，上述上行光信号的偏振态与上述下行光信号的偏振态垂直，从而使得上述上行光信号从上述偏振合束器的另一端口输出给局端的2×2耦合器。
本实施例中，下行数据调制到激光器的一个偏振态上（如水平偏振方向），通过偏振合束器发送下去。在终端侧，反射型光电器件与第一环形器201之间加入90度偏振旋转器，这样，上行光信号到达局端偏振合束器时，偏振态与下行数据垂直，从偏振合束器的另一端口输出。下行激光同样经过一个90度偏振旋转器后进入2×2耦合器与上行光信号进行相干接收。此时本振光与信号光偏振态已知，且振动方向已知。无需再采用偏振分集结构，降低了局端侧器件复杂度。
实施例五：
请参阅图5，图5是本发明实施例提供的另一种相干OFDM无源光网络系统的结构图。该系统可以包括以下设备：
一种终端，包括图2的设备和光电转换器、模拟混合器、正弦波产生器、数模转换器、正交频分复用解码器；
其中，图2的设备在实施例二中已作过详细的描述，本实施例三中将不予追述。
所述光电转换器301，用于将2×2耦合器203输出的光信号转换成模拟电信号输出给模拟混合器302；
所述模拟混合器302，用于将所述模拟电信号和正弦波产生器303产生的正弦波进行处理；
所述正弦波产生器303，用于产生正弦波输出给所述模拟混合器302；
所述数模转换器304,用于将模拟混合器302输出的模拟电信号转换成数字电信号并输出给正交频分复用解码器305；
所述正交频分复用解码器305，用于选择某一特定频谱的数字电信号波。
一种局端，用于产生多带OFDM电信号，所述多带OFDM电信号的通带频率与基带频率之间存在预设的第一频率间隔；将所述多带OFDM电信号通过调制器调制成下行光信号，所述下行光信号的光波长与激光器中心波长之间存在预设的第二频率间隔，所述第一频率间隔与所述第二频率间隔相等；将所述下行光信号通过环形器输出给所述终端，并从所述终端接收上行光信号；将下行激光器分出一部分作为所述上行光信号的本振激光对所述上行光信号进行相干接收。
同时，局端侧还包括光电转换器、数模转换器、正交频分复用解码器。
一种相干OFDM无源光网络系统，还包括分路器，所述局端和分路器通过光分配网络连接，所述终端和分路器连接。
作为一种可优选的实施例，一种相干OFDM无源光网络系统，上述终端和局端通过波分复用无源光网络（Wavelength Division Multiplexing PON，WDM-PON）、Hybird TDM-WDM PON或Coherent PON连接。
基于Splitter的PON网络已经得到了规模部署，任何对网络的升级最好都基于这个网络架构，进行平滑升级。电域高阶调制如M-QAM/OFDM技术非常成熟，在规模化量产之后，由ASIC实现，成本极具有竞争力。这些高阶调制技术可以有效的压缩信号频谱，将高带宽信号进行压缩后，通过低带宽光学器件进行发送和接收，减少占PON成本最高的光学成本。如用2.5G光学系统来传输10Gbps。
实施例六：
请参阅图6，图6是本发明实施例提供的一种相干接收信号方法的流程图。如图6所示，该相干接收信号方法可以包括以下步骤：
601、将通过环形器的第一下行光信号分为两路，其中，将一路作为第二下行光信号输入2×2耦合器；将另一路通过光滤波器以获取直流无信号调制的第三下行光信号，并通过半导体光放大器以获取放大的直流无信号调制的第三下行光信号。
本发明实施例中，第一下行光信号是局端向终端发送的光信号。局端产生多带的OFDM电信号，下行数据信息都调制在通带，与基带（直流）之间设置一定的频率间隔。这里每一个子带都可以对应一个终端，也可以是多个终端共享一个子带，利用子带内的子载波调度来完成宽带分配。OFDM电信号通过调制器将信号调制在光上，调制后的光谱，信号光波长与激光器中心波长存在一定的频率间隔，且这个频率间隔与电域的通带与基带之间频率间隔相同。被调制后的光信号经过环形器，下发到ODN，经过splitter后到达每一个ONU。
在ONU处，第一下行光信号通过环形器后，分为两路，其中，将一路作为第二下行光信号输入2×2耦合器；将另一路通过光滤波器以获取直流无信号调制的第三下行光信号，并通过半导体光放大器以获取放大的直流无信号调制的第三下行光信号。该滤波器是光带通滤波器，中心波长是下行激光器中心波长，带宽只允许通过基带直流分量。因为第一下行光信号的一部分能量分布在无信号调制的中心波长上（中心无调制直流光载波与信号频段比25dB），通过光滤波器之后，信号频谱成分被滤除，得到了直流（即连续）无信号调制的光信号。这样的光信号符合作为相干接收的本振光条件。
本实施例中，半导体光放大器这里的有两个功能：第一，直流光注入半导体光放大器后，半导体光放大器输出的中心波长与第一下行光信号的中心光波长保持一致；第二，半导体光放大器对直流无调制的下行光信号进行放大。
602、将所述放大的直流无信号调制的第三下行光信号按一定比例分为两路，其中，将一路作为第二下行光信号的本振光输入2×2耦合器，由所述2×2耦合器对所述第二下行光信号和所述第二下行光信号的本振光进行相干接收；将另一路输入调制器，以获取第二上行光信号。
作为一种可优选的实施例，将上述放大的直流无信号调制的第三下行光信号按1:9的比例分为两路，其中，将十分之一的上述放大的直流无信号调制的第三下行光信号作为第二下行光信号的本振光输入2×2耦合器，由上述2×2耦合器对所述第二下行光信号和所述第二下行光信号的本振光进行相干接收；将十分之九的上述放大的直流无信号调制的第三下行光信号输入调制器，以获取第二上行光信号。
603、将第一上行光信号通过所述调制器直接加载到所述放大的直流无信号调制的第三下行信号分出的另一路上，从而获取第二上行光信号输出给OLT。
本发明实施例的优势有以下几点：第一，终端侧无需成本昂贵、波长精确可调的激光器作为本振激光器；第二，本振光信号波长即为下行光信号波长，因为是由下行光信号中心波长注入到SOA得到的。与第二下行光信号相干后，中频光信号为0Hz，自然达到了最小化后续电器所需带宽的目的，无需任何波长控制机制；第三，下行光信号的偏振态通过ODN传输、到达终端后，其偏振态是随机的。通常的相干接收结构为偏振分集方式，用两套相同的结构来分别接收光信号的两个偏振态。本发明中，本振光信号是在下行光信号中提取的，其偏振态与下行光信号保持一致，无需偏振分集结构即可完成正确的相干接收。器件复杂度降低一倍；第四，一个SOA+光滤波器+调制器结构，同时完成下行本振直流光的产生、放大和上行信号的调制发送功能。无需额外的激光器作为上行光源。将终端侧所需光器件降低到最小，极具有成本优势；第五，ONU侧在光滤波器之后，用SOA只对直流光进行放大后，分为2路，其中一路进入到2×2耦合器作为下行光信号的本振光，另一路通过一个调制器后，上行信号通过这个调制器调制到光上，这样可以避免上行光信号再被光滤波器过滤，频谱利用率会更高一些。
实施例七：
请参阅图7，图7是本发明实施例提供的一种相干接收信号设备的结构图。如图7所示，该相干接收信号设备可以包括以下设备：
环形器701：用于输出第一下行光信号给第一分光器702；
所述第一分光器702，用于将所述第一下行光信号分为两路，其中，一路作为第二下行光信号输入2×2耦合器706；另一路输入光滤波器703；
所述光滤波器703，用于对所述第一下行光信号分出的另一路进行处理，以获取直流无信号调制的第三下行光信号；
半导体光放大器704，用于将所述直流无信号调制的第三下行光信号进行放大，以获取放大的直流无信号调制的第三下行光信号；
本发明实施例中，第一下行光信号是局端向终端发送的光信号。局端产生多带的OFDM电信号，下行数据信息都调制在通带，与基带（直流）之间设置一定的频率间隔。这里每一个子带都可以对应一个终端，也可以是多个终端共享一个子带，利用子带内的子载波调度来完成宽带分配。OFDM电信号通过调制器将信号调制在光上，调制后的光谱，信号光波长与激光器中心波长存在一定的频率间隔，且这个频率间隔与电域的通带与基带之间频率间隔相同。被调制后的光信号经过环形器，下发到ODN，经过splitter后到达每一个ONU。
在ONU处，第一下行光信号通过环形器701后，分为两路，其中，将一路作为第二下行光信号输入2×2耦合器706；将另一路通过光滤波器703以获取直流无信号调制的第三下行光信号，并通过半导体光放大器704以获取放大的直流无信号调制的第三下行光信号。该滤波器703是光带通滤波器，中心波长是下行激光器中心波长，带宽只允许通过基带直流分量。因为第一下行光信号的一部分能量分布在无信号调制的中心波长上（中心无调制直流光载波与信号频段比25dB），通过光滤波器之后，信号频谱成分被滤除，得到了直流（即连续）无信号调制的光信号。这样的光信号符合作为相干接收的本振光条件。
本实施例中，半导体光放大器704这里的有两个功能：第一，直流光注入半导体光放大器后，半导体光放大器输出的中心波长与第一下行光信号的中心光波长保持一致；第二，半导体光放大器对直流无调制的下行光信号进行放大。
第二分光器705，用于将所述放大的直流无信号调制的第三下行光信号分为两路，其中，一路作为所述第二下行光信号的本振光输入所述2×2耦合器706，另一路输入调制器707；
所述调制器707，用于将第一上行光信号直接加载到所述放大的直流无信号调制的第三下行光信号分出的另一路上，以获取第二上行光信号；
所述环形器701还用于，将所述第二上行光信号输出给OLT；
2×2耦合器706，用于将所述第二下行光信号和所述第二下行光信号的本振光进行相干接收。
作为一种可优选的实施例，将上述放大的直流无信号调制的第三下行光信号按1:9的比例分为两路，其中，将十分之一的上述放大的直流无信号调制的第三下行光信号作为第二下行光信号的本振光输入2×2耦合器，由上述2×2耦合器对所述第二下行光信号和所述第二下行光信号的本振光进行相干接收；将十分之九的上述放大的直流无信号调制的第三下行光信号输入调制器，以获取第二上行光信号。
本发明实施例的优势有以下几点：第一，终端侧无需成本昂贵、波长精确可调的激光器作为本振激光器；第二，本振光信号波长即为下行光信号波长，因为是由下行光信号中心波长注入到半导体光放大器得到的。与第二下行光信号相干后，中频光信号为0Hz，自然达到了最小化后续电器所需带宽的目的，无需任何波长控制机制；第三，下行光信号的偏振态通过ODN传输、到达终端后，其偏振态是随机的。通常的相干接收结构为偏振分集方式，用两套相同的结构来分别接收光信号的两个偏振态。本发明中，本振光信号是在下行光信号中提取的，其偏振态与下行光信号保持一致，无需偏振分集结构即可完成正确的相干接收。器件复杂度降低一倍；第四，一个半导体光放大器+光滤波器+调制器结构，同时完成下行本振直流光的产生、放大和上行信号的调制发送功能。无需额外的激光器作为上行光源。将终端侧所需光器件降低到最小，极具有成本优势；第五，ONU侧在光滤波器之后，用半导体光放大器只对直流光进行放大后，分为2路，其中一路进入到2×2耦合器作为下行光信号的本振光，另一路通过一个调制器后，上行信号通过这个调制器调制到光上，这样可以避免上行光信号再被光滤波器过滤，频谱利用率会更高一些。
实施例八：
请参阅图8，图8是本发明实施例提供的一种OFDM无源光网络系统的结构图。如图8所示，该OFDM无源光网络系统可以包括以下设备：
一种终端，包括图7的设备和光电转换器、模拟混合器、正弦波产生器、数模转换器、正交频分复用解码器；
其中，图7的设备在实施例7中已作过详细的描述，本实施例八中将不予追述。
所述光电转换器801，用于将2×2耦合器706输出的光信号转换成模拟电信号输出给模拟混合器802；
所述模拟混合器802，用于将所述模拟电信号和正弦波产生器803产生的正弦波进行处理；
所述正弦波产生器803，用于产生正弦波输出给所述模拟混合器802；
所述数模转换器804,用于将模拟混合器802输出的模拟电信号转换成数字电信号并输出给正交频分复用解码器805；
所述正交频分复用解码器805，用于选择某一特定频谱的数字电信号波。
一种局端，用于产生多带OFDM电信号，所述多带OFDM电信号的通带频率与基带频率之间存在预设的第一频率间隔；将所述多带OFDM电信号通过调制器调制成下行光信号，所述下行光信号的光波长与激光器中心波长之间存在预设的第二频率间隔，所述第一频率间隔与所述第二频率间隔相等；将所述下行光信号通过环形器输出给所述终端，并从所述终端接收上行光信号；将下行激光器分出一部分作为所述上行光信号的本振激光对所述上行光信号进行相干接收。
同时，局端侧还包括偏振分集结构、光电转换器、数模转换器、正交频分复用解码器。
上述偏振分集结构用来调制激光分出一部分作为本振光的偏振态和上行光信号的偏振态，以使得本振激光的偏振态和上行光信号的偏振态一致，从而实现相干接收。
本发明实施例中，局端产生多带的OFDM电信号，下行数据信息都调制在通带，与基带（直流）之间设置一定的频率间隔。这里每一个子带都可以对应一个终端，也可以是多个终端共享一个子带，利用子带内的子载波调度来完成宽带分配。OFDM电信号通过调制器将信号调制在光上，调制后的光谱，信号光波长与激光器中心波长存在一定的频率间隔，且这个频率间隔与电域的通带与基带之间频率间隔相同。被调制后的光信号经过环形器，下发到ODN，经过splitter后到达每一个ONU。
在ONU处，第一下行光信号通过环形器701后，分为两路，其中，将一路作为第二下行光信号输入2×2耦合器706；将另一路通过光滤波器703以获取直流无信号调制的第三下行光信号，并通过半导体光放大器704以获取放大的直流无信号调制的第三下行光信号。该滤波器703是光带通滤波器，中心波长是下行激光器中心波长，带宽只允许通过基带直流分量。因为第一下行光信号的一部分能量分布在无信号调制的中心波长上（中心无调制直流光载波与信号频段比25dB），通过光滤波器之后，信号频谱成分被滤除，得到了直流（即连续）无信号调制的光信号。这样的光信号符合作为相干接收的本振光条件。
本实施例中，半导体光放大器704这里的有两个功能：第一，直流光注入半导体光放大器后，半导体光放大器输出的中心波长与第一下行光信号的中心光波长保持一致；第二，半导体光放大器对直流无调制的下行光信号进行放大。
第二分光器705，用于将所述放大的直流无信号调制的第三下行光信号分为两路，其中，一路作为所述第二下行光信号的本振光输入所述2×2耦合器706，另一路输入调制器707；
所述调制器707，用于将第一上行光信号直接加载到所述放大的直流无信号调制的第三下行光信号分出的另一路上，以获取第二上行光信号；
所述环形器701还用于，将所述第二上行光信号输出给OLT；
2×2耦合器706，用于将所述第二下行光信号和所述第二下行光信号的本振光进行相干接收。
作为一种可优选的实施例，将上述放大的直流无信号调制的第三下行光信号按1:9的比例分为两路，其中，将十分之一的上述放大的直流无信号调制的第三下行光信号作为第二下行光信号的本振光输入2×2耦合器，由上述2×2耦合器对所述第二下行光信号和所述第二下行光信号的本振光进行相干接收；将十分之九的上述放大的直流无信号调制的第三下行光信号输入调制器，以获取第二上行光信号。
本实施例中，上行光信号到达OLT后，经过环形器，因为其偏振态是随机的，需要偏振分集结构，下行Laser分出一部分来作为上行光信号的本振激光器，对上行数据进行相干接收。
本发明实施例的优势有以下几点：第一，终端侧无需成本昂贵、波长精确可调的激光器作为本振激光器；第二，本振光信号波长即为下行光信号波长，因为是由下行光信号中心波长注入到半导体光放大器得到的。与第二下行光信号相干后，中频光信号为0Hz，自然达到了最小化后续电器所需带宽的目的，无需任何波长控制机制；第三，下行光信号的偏振态通过ODN传输、到达终端后，其偏振态是随机的。通常的相干接收结构为偏振分集方式，用两套相同的结构来分别接收光信号的两个偏振态。本发明中，本振光信号是在下行光信号中提取的，其偏振态与下行光信号保持一致，无需偏振分集结构即可完成正确的相干接收。器件复杂度降低一倍；第四，一个半导体光放大器+光滤波器+调制器结构，同时完成下行本振直流光的产生、放大和上行信号的调制发送功能。无需额外的激光器作为上行光源。将终端侧所需光器件降低到最小，极具有成本优势；第五，ONU侧在光滤波器之后，用半导体光放大器只对直流光进行放大后，分为2路，其中一路进入到2×2耦合器作为下行光信号的本振光，另一路通过一个调制器后，上行信号通过这个调制器调制到光上，这样可以避免上行光信号再被光滤波器过滤，频谱利用率会更高一些。
实施例九：
请参阅图9，图9是本发明实施例提供的另一种OFDM无源光网络系统的结构图。如图9所示，该无源光网络系统可以包括以下设备：
一种终端，包括图7的设备和光电转换器、模拟混合器、正弦波产生器、数模转换器、正交频分复用解码器；
其中，图7的设备在实施例七中已作过详细的描述，本实施例九中将不予追述。
所述光电转换器801，用于将2×2耦合器706输出的光信号转换成模拟电信号输出给模拟混合器802；
所述模拟混合器802，用于将所述模拟电信号和正弦波产生器803产生的正弦波进行处理；
所述正弦波产生器803，用于产生正弦波输出给所述模拟混合器802；
所述数模转换器804,用于将模拟混合器802输出的模拟电信号转换成数字电信号并输出给正交频分复用解码器805；
所述正交频分复用解码器805，用于选择某一特定频谱的数字电信号波。
一种局端，用于产生多带OFDM电信号，所述多带OFDM电信号的通带频率与基带频率之间存在预设的第一频率间隔；将所述多带OFDM电信号通过调制器调制成下行光信号，所述下行光信号的光波长与激光器中心波长之间存在预设的第二频率间隔，所述第一频率间隔与所述第二频率间隔相等；将所述下行光信号通过环形器输出给所述终端，并从所述终端接收上行光信号；将下行激光器分出一部分作为所述上行光信号的本振激光对所述上行光信号进行相干接收。
同时，局端侧还包括偏振分集结构、光电转换器、数模转换器、正交频分复用解码器。
上述偏振分集结构用来调制激光分出一部分作为本振光的偏振态和上行光信号的偏振态，以使得本振激光的偏振态和上行光信号的偏振态一致，从而实现相干接收。
本发明实施例中，局端产生多带的OFDM电信号，下行数据信息都调制在通带，与基带（直流）之间设置一定的频率间隔。这里每一个子带都可以对应一个终端，也可以是多个终端共享一个子带，利用子带内的子载波调度来完成宽带分配。OFDM电信号通过调制器将信号调制在光上，调制后的光谱，信号光波长与激光器中心波长存在一定的频率间隔，且这个频率间隔与电域的通带与基带之间频率间隔相同。被调制后的光信号经过环形器，下发到ODN，经过splitter后到达每一个ONU。
在ONU处，第一下行光信号通过环形器701后，分为两路，其中，将一路作为第二下行光信号输入2×2耦合器706；将另一路通过光滤波器703以获取直流无信号调制的第三下行光信号，并通过半导体光放大器704以获取放大的直流无信号调制的第三下行光信号。该滤波器703是光带通滤波器，中心波长是下行激光器中心波长，带宽只允许通过基带直流分量。因为第一下行光信号的一部分能量分布在无信号调制的中心波长上（中心无调制直流光载波与信号频段比25dB），通过光滤波器之后，信号频谱成分被滤除，得到了直流（即连续）无信号调制的光信号。这样的光信号符合作为相干接收的本振光条件。
本实施例中，半导体光放大器704这里的有两个功能：第一，直流光注入半导体光放大器后，半导体光放大器输出的中心波长与第一下行光信号的中心光波长保持一致；第二，半导体光放大器对直流无调制的下行光信号进行放大。
第二分光器705，用于将所述放大的直流无信号调制的第三下行光信号分为两路，其中，一路作为所述第二下行光信号的本振光输入所述2×2耦合器706，另一路输入调制器707；
所述调制器707，用于将第一上行光信号直接加载到所述放大的直流无信号调制的第三下行光信号分出的另一路上，以获取第二上行光信号；
所述环形器701还用于，将所述第二上行光信号输出给OLT；
2×2耦合器706，用于将所述第二下行光信号和所述第二下行光信号的本振光进行相干接收。
作为一种可优选的实施例，将上述放大的直流无信号调制的第三下行光信号按1:9的比例分为两路，其中，将十分之一的上述放大的直流无信号调制的第三下行光信号作为第二下行光信号的本振光输入2×2耦合器，由上述2×2耦合器对所述第二下行光信号和所述第二下行光信号的本振光进行相干接收；将十分之九的上述放大的直流无信号调制的第三下行光信号输入调制器，以获取第二上行光信号。
一种相干OFDM无源光网络系统中局端还包括：将上述下行光信号通过环形器输出给终端之前，将上述下行光信号调制成下行激光器的一个偏振态，通过偏振合束器发送下去；将下行激光器分出一部分作为上述上行光信号的本振激光对所述上行光信号进行相干接收之前，将上述下行激光器分出一部分作为上行光信号的本振激光通过第一90度偏振旋转器第一进入局端的2×2耦合器；
终端还包括：在上述反射型光电器件和环形器1之间加入第二90度偏振旋转器，以使得上述上行光信号到达所述偏振合束器时，上述上行光信号的偏振态与上述下行光信号的偏振态垂直，从而使得上述上行光信号从上述偏振合束器的另一端口输出给局端的2×2耦合器。
本实施例中，下行数据调制到激光器的一个偏振态上（如水平偏振方向），通过偏振合束器发送下去。在终端侧，反射型光电器件与第一环形器201之间加入90度偏振旋转器，这样，上行光信号到达局端偏振合束器时，偏振态与下行数据垂直，从偏振合束器的另一端口输出。下行激光同样经过一个90度偏振旋转器后进入2×2耦合器与上行光信号进行相干接收。此时本振光与信号光偏振态已知，且振动方向已知。无需再采用偏振分集结构，降低了局端侧器件复杂度。
实施例十：
请参阅图10，图10是本发明实施例提供的另一种相干OFDM无源光网络系统的结构图。该系统可以包括以下设备：
一种终端，包括图7的设备和光电转换器、模拟混合器、正弦波产生器、数模转换器、正交频分复用解码器；
其中，图7的设备在实施例七中已作过详细的描述，本实施例十中将不予追述。
一种终端，包括图7的设备和光电转换器、模拟混合器、正弦波产生器、数模转换器、正交频分复用解码器；
其中，图7的设备在实施例7中已作过详细的描述，本实施例八中将不予追述。
所述光电转换器801，用于将2×2耦合器706输出的光信号转换成模拟电信号输出给模拟混合器802；
所述模拟混合器802，用于将所述模拟电信号和正弦波产生器803产生的正弦波进行处理；
所述正弦波产生器803，用于产生正弦波输出给所述模拟混合器802；
所述数模转换器804,用于将模拟混合器802输出的模拟电信号转换成数字电信号并输出给正交频分复用解码器805；
所述正交频分复用解码器805，用于选择某一特定频谱的数字电信号波。
一种局端，用于产生多带OFDM电信号，所述多带OFDM电信号的通带频率与基带频率之间存在预设的第一频率间隔；将所述多带OFDM电信号通过调制器调制成下行光信号，所述下行光信号的光波长与激光器中心波长之间存在预设的第二频率间隔，所述第一频率间隔与所述第二频率间隔相等；将所述下行光信号通过环形器输出给所述终端，并从所述终端接收上行光信号；将下行激光器分出一部分作为所述上行光信号的本振激光对所述上行光信号进行相干接收。
同时，局端侧还包括偏振分集结构、光电转换器、数模转换器、正交频分复用解码器。
上述偏振分集结构用来调制激光分出一部分作为本振光的偏振态和上行光信号的偏振态，以使得本振激光的偏振态和上行光信号的偏振态一致，从而实现相干接收。
一种相干OFDM无源光网络系统，还包括分路器，所述局端和分路器通过光分配网络连接，所述终端和分路器连接。
作为一种可优选的实施例，一种相干OFDM无源光网络系统，上述终端和局端通过WDM-PON、Hybird TDM-WDM PON或Coherent PON连接。
基于Splitter的PON网络已经得到了规模部署，任何对网络的升级最好都基于这个网络架构，进行平滑升级。电域高阶调制如M-QAM/OFDM技术非常成熟，在规模化量产之后，由ASIC实现，成本极具有竞争力。这些高阶调制技术可以有效的压缩信号频谱，将高带宽信号进行压缩后，通过低带宽光学器件进行发送和接收，减少占PON成本最高的光学成本。如用2.5G光学系统来传输10Gbps。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明要求包含范围之内。
Claims (10)
1.一种相干接收信号方法，其特征在于，所述方法包括：
接收局端设备向终端设备发送的第一下行光信号，将所述第一下行光信号分为两路，其中，将一路作为信号光，将另一路用于产生所述信号光的本振光，将所述信号光和所述本振光进行相干接收；
其中，所述将所述第一下行光信号分为两路，其中，将一路作为信号光，将另一路用于产生所述信号光的本振光具体包括：将第一下行光信号分为两路，其中，将一路作为第二下行光信号输入耦合器；将另一路进行滤波处理，以获得直流无信号调制的第三下行光信号；将第一上行光信号直接加载到所述直流无信号调制的第三下行光信号上，将调制后的第三下行光信号作为第二上行光信号；将所述第二上行光信号分为两路，其中，将一路输出给局端设备，将另一路进行滤波处理以获得直流无信号调制的第三上行光信号，并将所述直流无信号调制的第三上行光信号作为所述第二下行光信号的本振光输入所述耦合器；
或者，
所述将所述第一下行光信号分为两路，其中，将一路作为信号光，将另一路用于产生所述信号光的本振光具体包括：
将第一下行光信号分为两路，其中，将一路作为第二下行光信号输入耦合器；将另一路进行滤波处理获取直流无信号调制的第三下行光信号，并获取放大的直流无信号调制的第三下行光信号；将所述放大的直流无信号调制的第三下行光信号按一定比例分为两路，其中，将一路作为第二下行光信号的本振光输入耦合器；通过另一路获取第二上行光信号；将第一上行光信号直接加载到所述放大的直流无信号调制的第三下行信号分出的另一路上，获取所述第二上行光信号输出给局端设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
产生所述终端设备向所述局端设备发送的上行光信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述第二上行光信号进行偏转处理后输入所述的局端设备，使得偏转后的第二上行光信号的偏转态与所述第一下行光信号的偏转态垂直。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述第二上行光信号进行偏转处理后输入所述的局端设备，使得偏转后的第二上行光信号的偏转态与所述第一下行光信号的偏转态垂直。
5.一种相干接收信号设备，其特征在于，所述设备包括：
接收单元，用于接收局端输入的第一下行光信号；
第一处理单元，用于将所述第一下行光信号分为两路，其中，将一路作为信号光，将另一路用于产生所述信号光的本振光；
耦合器，用于对所述信号光和所述本振光进行相干接收；
其中，所述第一处理单元具体包括：第一环形器，用于输出第一下行光信号给第一分光器；
所述第一分光器，用于将所述第一下行光信号分为两路，其中，一路作为第二下行光信号输入耦合器；另一路输入第二环形器；
所述第二环形器，用于将所述第一下行光信号分成的另一路传输给光滤波器；
所述光滤波器，用于对所述第一下行光信号分成的另一路进行处理，以获得直流无信号调制的第三下行光信号；
反射式半导体光放大器，用于将第一上行光信号直接加载到所述直流无信号调制的第三下行光信号上，将调制后的所述直流无信号第三下行光信号作为第二上行光信号；
第二分光器，用于将所述第二上行光信号分为两路，其中，一路输入所述第一环形器，另一路输入所述光滤波器；
所述第一环形器，还用于将所述第二上行光信号分成的一路输出给局端设备；
所述光滤波器，还用于将所述第二上行光信号分成的另一路进行处理，以获得直流无信号调制的第三上行光信号；
所述第二环形器，还用于将所述直流无信号调制的第三上行光信号作为所述第二下行光信号的本振光输入所述耦合器；
或者，
所述第一处理单元具体包括：环形器：用于输出第一下行光信号给第一分光器；
所述第一分光器，用于将所述第一下行光信号分为两路，其中，一路作为第二下行光信号输入耦合器；另一路输入光滤波器；
所述光滤波器，用于对所述第一下行光信号分出的另一路进行处理，以获取直流无信号调制的第三下行光信号；
半导体光放大器，用于将所述直流无信号调制的第三下行光信号进行放大，以获取放大的直流无信号调制的第三下行光信号；
第二分光器，用于将所述放大的直流无信号调制的第三下行光信号分为两路，其中，一路作为所述第二下行光信号的本振光输入所述耦合器，另一路输入调制器；
所述调制器，用于将第一上行光信号直接加载到所述放大的直流无信号调制的第三下行光信号分出的另一路上，以获取第二上行光信号；
所述环形器还用于，将所述第二上行光信号输出给局端设备。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
第二处理单元，用于产生终端设备向局端设备发送的上行光信号。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述设备还包括偏振旋转器，所述偏振旋转器用于将所述第二上行光信号进行偏转处理后输入所述的局端设备，使得偏转后的第二上行光信号的偏转态与所述第一下行光信号的偏转态垂直。
8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备还包括偏振旋转器，所述偏振旋转器用于将所述第二上行光信号进行偏转处理后输入所述的局端设备，使得偏转后的第二上行光信号的偏转态与所述第一下行光信号的偏转态垂直。
9.一种终端设备，其特征在于，包括如权利要求5-8任一项所述的设备。
10.一种无源光网络系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的终端设备。
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