專利名稱：相干光信號(hào)接收器中的雙級(jí)載波相位估計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及信息的光傳輸，并且更具體來(lái)說(shuō)，涉及相干光信號(hào)接收器中的雙級(jí)載波相位估計(jì)。
背景技術(shù)：
信號(hào)可用于遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù)。在光通信系統(tǒng)中，例如，數(shù)據(jù)可在一個(gè)或多個(gè)光波長(zhǎng)上調(diào)制以產(chǎn)生可通過(guò)光波導(dǎo)(例如，光纖)傳送的調(diào)制光信號(hào)。可用于光通信系統(tǒng)中的一種調(diào)制方案是相移鍵控(PSK)，其中通過(guò)調(diào)制光波長(zhǎng)的相位以使得光波長(zhǎng)的相位或相變表示編碼一個(gè)或多個(gè)比特的符號(hào)來(lái)傳送數(shù)據(jù)。多種PSK調(diào)制格式是公知的。例如，在二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)格式中，可使用兩個(gè)相位表示每個(gè)符號(hào)1比特。PSK格式還包括差分相移鍵控(DPSK)格式。在DPSK格式中，信號(hào)的光強(qiáng)度可保持為恒定，而通過(guò)差分相變來(lái)指示1和 0。DPSK調(diào)制格式包括其中歸零幅度調(diào)制給予DPSK信號(hào)的歸零差分相移鍵控(RZ-DPSK)， 以及線性調(diào)頻脈沖歸零差分相移鍵控(CRZ-DPSK)。PSK格式包括一些已知的多級(jí)調(diào)制格式，其中多個(gè)數(shù)據(jù)比特可在單個(gè)傳送符號(hào)上編碼?？捎糜趯?duì)每個(gè)符號(hào)編碼二比特的多級(jí)PSK調(diào)制格式的示例包括正交相移鍵控 (QPSK)；差分正交相移鍵控(DQPSK)，其中信息在四個(gè)差分相位中編碼；以及幅移鍵控和差分二進(jìn)制相移鍵控的組合(ASK-DBPSK)。具有可用于對(duì)每個(gè)符號(hào)編碼三比特的八個(gè)符號(hào)級(jí)的多級(jí)調(diào)制格式包括差分8級(jí)相移鍵控(D8PSK)和ASK-DQPSK。正交幅移鍵控和差分正交相位調(diào)制的組合(QASK-DQPSK)可用于提供16個(gè)符號(hào)級(jí)或者每個(gè)符號(hào)四比特。另一種備選調(diào)制格式就是正交幅度調(diào)制(QAM)，其中信息調(diào)制到傳送信號(hào)的相位和幅度兩者上。為了簡(jiǎn)潔和便于說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)“PSK調(diào)制格式”指至少部分在光信號(hào)的相位中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的任何調(diào)制格式，包括但不限于上述調(diào)制格式中的任一種。由于在使用PSK調(diào)制格式實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)中數(shù)據(jù)以光信號(hào)的相位來(lái)編碼，因此此類系統(tǒng)可包含用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的相干接收器。在此類系統(tǒng)中可實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理(DSP)，用于處理接收信號(hào)以提供解調(diào)數(shù)據(jù)。接收信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理提供了速度和靈活性并可用于執(zhí)行多種功能，包括估計(jì)接收信號(hào)的載波相位和使用估計(jì)的載波相位進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)。在基于DSP的相干接收器中實(shí)現(xiàn)載波相位估計(jì)的已知方法會(huì)造成不可接受的性能懲罰或需要不可接受的慢初始訓(xùn)練周期。


應(yīng)當(dāng)參照應(yīng)結(jié)合以下附圖來(lái)閱讀的以下詳細(xì)描述，附圖中相似標(biāo)號(hào)表示相似部件圖1是符合本公開(kāi)的系統(tǒng)的一個(gè)示范實(shí)施例的框圖；圖2是符合本公開(kāi)的接收器的一個(gè)示范實(shí)施例的框圖。圖3是結(jié)合符合本公開(kāi)的雙級(jí)載波相位估計(jì)功能的接收器的一個(gè)示范實(shí)施例的框圖。圖4是結(jié)合符合本公開(kāi)的雙級(jí)載波相位估計(jì)功能的示范光通信系統(tǒng)的框圖。圖5是示出符合本公開(kāi)的示范雙級(jí)載波相位估計(jì)過(guò)程的流程圖。圖6包括示出符合本公開(kāi)的一實(shí)施例的性能的Q因數(shù)對(duì)光信噪比的曲線。
具體實(shí)施例方式一般來(lái)說(shuō)，符合本公開(kāi)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙級(jí)載波相位估計(jì)(CPE)。在第一級(jí)，實(shí)現(xiàn)前饋 CPE以對(duì)訓(xùn)練序列(例如，偽隨機(jī)比特序列(PRBQ)做出初始載波相位估計(jì)。該初始載波相位估計(jì)耦合到實(shí)現(xiàn)判定反饋CPE的第二級(jí)。在訓(xùn)練周期后，可使用判定反饋CPE實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)的準(zhǔn)確比特判定。圖1是符合本公開(kāi)的WDM傳輸系統(tǒng)100的一個(gè)示范實(shí)施例的簡(jiǎn)化框圖。傳輸系統(tǒng)服務(wù)于通過(guò)光信息通路102將多個(gè)光信道從傳送終端104傳送到一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程定位接收終端106。示范系統(tǒng)100可以是長(zhǎng)距離水下系統(tǒng)，配置用于將信道從傳送器傳送到距離 5000km或以上的接收器。雖然示范實(shí)施例在光學(xué)系統(tǒng)的上下文中描述并且在結(jié)合長(zhǎng)距離 WDM光學(xué)系統(tǒng)時(shí)是有用的，但是本文討論的寬廣的概念可在傳送和接收其它類型信號(hào)的其它通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，為了便于說(shuō)明，系統(tǒng)100描繪為極簡(jiǎn)化的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)。 例如，傳送終端104和接收終端106當(dāng)然均可配置為收發(fā)器，由此每個(gè)都可配置成執(zhí)行傳送和接收功能兩者。但是為了便于說(shuō)明，本文中僅針對(duì)傳送功能或接收功能來(lái)描繪和描述終端。要理解，符合本公開(kāi)的系統(tǒng)和方法可結(jié)合到大量網(wǎng)絡(luò)組件和配置中。本文示出的示范實(shí)施例僅作為說(shuō)明而不是限制來(lái)提供。在示出的示范實(shí)施例中，多個(gè)傳送器TX1、TX2···TXN的每個(gè)在相關(guān)聯(lián)的輸入端口 108-1、108-2…108-N上接收數(shù)據(jù)信號(hào)，并在相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)λ ” λ,.. λΝ上傳送數(shù)據(jù)信號(hào)。 傳送器TXl、ΤΧ2··· TXN中的一個(gè)或多個(gè)可配置成使用PSK調(diào)制格式(例如，DBPSK, DQPSK, RZ-DPSK、RZ-DQPSK等)在相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)上調(diào)制數(shù)據(jù)。為了便于說(shuō)明，傳送器當(dāng)然以極簡(jiǎn)化形式示出。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，各傳送器可包含配置用于在其相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)傳送具有所需幅度和調(diào)制的數(shù)據(jù)信號(hào)的電組件和光組件。分別在多個(gè)通路110-1、110-2··· 110-N上載運(yùn)傳送的波長(zhǎng)或信道。數(shù)據(jù)信道由復(fù)用器或組合器112組合到光路102上的匯聚信號(hào)中。光信息通路102可包括光纖波導(dǎo)、光放大器、光濾波器、擴(kuò)散補(bǔ)償模塊、以及其它有源組件和無(wú)源組件。匯聚信號(hào)可在一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程接收終端106接收。解復(fù)用器114將波長(zhǎng)λ ρ λ2··· 傳送信道分離到與相關(guān)聯(lián)的接收器RX1、RX2"*RXN耦合的相關(guān)聯(lián)的通路116-1、 116-2···116-Ν上。接收器RX1、RX2··· RXN中的一個(gè)或多個(gè)可配置成對(duì)傳送信號(hào)進(jìn)行解調(diào)， 并且在相關(guān)聯(lián)的輸出通路118-1、118-2、118-3、118-Ν上提供相關(guān)聯(lián)的輸出數(shù)據(jù)信號(hào)。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“耦合”指的是通過(guò)其而將一個(gè)系統(tǒng)元件所載運(yùn)的信號(hào)給予“耦合”元件的任何連接、耦合、鏈路等等。這類“耦合”裝置，或“耦合”信號(hào)和位置不一定相互直接連接，而是可由可操縱或修改這類信號(hào)的中間組件或裝置分離。圖2是符合本公開(kāi)的一個(gè)示范接收器200的簡(jiǎn)化框圖。示出的示范實(shí)施例200包含用于接收通路116-N上的輸入信號(hào)的相干接收器配置202，以及用于處理相干接收器的輸出以在通路118-N上提供輸出數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)電路204。按照PSK調(diào)制格式在光輸入信號(hào)的載波波長(zhǎng)λ N上調(diào)制數(shù)據(jù)。相干接收器202將接收的光輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)數(shù)字信號(hào)，它們作為DSP電路204的輸入耦合。DSP電路對(duì)來(lái)自數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，以便在通路118-N上提供表示在載波波長(zhǎng)λ Ν上調(diào)制的數(shù)據(jù)的輸出數(shù)據(jù)流。相干接收器202可采用多種配置。在示出的示范實(shí)施例中，接收器包含偏振分束器(PBQ 206，第一 90°光混合(optical hybrid)和第二 90°光混合208、210，本地振蕩器仏0)212，平衡檢測(cè)器214、216、218、220以及模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器222、224、226、228。下面簡(jiǎn)要描述相干光信號(hào)接收器中的這些組件的操作。一般來(lái)說(shuō)，輸入光信號(hào)的不同偏振由PBS 206分裂到分離的通路上。各偏振耦合到相關(guān)聯(lián)的90°光混合208、210。各光混合在復(fù)數(shù)域空間中將其輸入信號(hào)與LO振蕩器信號(hào)的四種四邊形狀態(tài)混合。然后，各光混合將四個(gè)混合的信號(hào)遞送到兩對(duì)平衡檢測(cè)器214、216、218、220。平衡檢測(cè)器的輸出由A/D轉(zhuǎn)換器222、 224,226,228轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出作為DSP電路204的輸入耦合。一般來(lái)說(shuō)，DSP涉及使用一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)和/或配置用于(例如，直接地和/或在軟件指令的控制下)執(zhí)行特定指令序列的專用處理器的信號(hào)處理。在示出的示范實(shí)施例中，DSP電路204顯示為包含預(yù)處理功能230、可選本地振蕩器(LO)頻偏補(bǔ)償功能232、載波相位估計(jì)功能234、 比特判定功能236以及可選的訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能238。這些功能可使用硬件、軟件和 /或固件的任何組合在多種配置中實(shí)現(xiàn)。雖然功能分離地示出，但是要理解，功能中的任何一個(gè)或多個(gè)可在單個(gè)集成電路或處理器中、或在集成電路和/或處理器的組合中執(zhí)行。另外，實(shí)現(xiàn)DSP功能的集成電路和/或處理器可完整或部分地在所示功能之間共享。DSP的預(yù)處理功能230可包括在不同類型的基于DSP的相干檢測(cè)接收器中實(shí)現(xiàn)的多種光信號(hào)檢測(cè)功能。例如，預(yù)處理功能可包括波形恢復(fù)和對(duì)準(zhǔn)功能、確定性失真補(bǔ)償功能、時(shí)鐘恢復(fù)功能、同步數(shù)據(jù)重采樣功能、以及偏振跟蹤和偏振模式色散(PMD)補(bǔ)償功能。 可選的LO頻偏補(bǔ)償功能232可配置成跟蹤和補(bǔ)償接收信號(hào)和LO信號(hào)之間的頻偏。一般來(lái)說(shuō)，由于PSK調(diào)制信號(hào)中的數(shù)據(jù)以光載波信號(hào)的相位編碼，因此基于DSP的接收器中PSK調(diào)制信號(hào)的解調(diào)涉及估計(jì)和跟蹤載波相位。載波相位估計(jì)功能234提供用于此目的并可配置為雙級(jí)載波相位估計(jì)功能。來(lái)自載波相位估計(jì)功能的載波相位估計(jì)耦合到比特判定功能236，比特判定功能236確定調(diào)制信號(hào)中由載波相位表示的數(shù)據(jù)值或比特值， 并減輕數(shù)據(jù)模式相關(guān)信號(hào)失真(例如，相位失真)的影響。比特判定功能的輸出因而可表示在載波波長(zhǎng)λ N上調(diào)制的數(shù)據(jù)，并可在通路118-N的輸出上耦合?？蛇x的訓(xùn)練序列差錯(cuò)率測(cè)試功能238可配置用于在訓(xùn)練序列上執(zhí)行誤碼率(BER)測(cè)試，以訓(xùn)練載波相位估計(jì)功能的操作。圖3是結(jié)合符合本公開(kāi)的雙級(jí)載波相位估計(jì)功能234的接收器的一個(gè)示范實(shí)施例300的簡(jiǎn)化框圖。所示示范實(shí)施例包括相干接收器202，用于接收具有按照PSK調(diào)制格式在載波波長(zhǎng)上調(diào)制的數(shù)據(jù)的光信號(hào)。接收器202的輸出可耦合到前饋CPE功能302，用于將初始載波相位估計(jì)提供給判定反饋CPE功能304。用于估計(jì)信號(hào)的載波相位的前饋 CPE功能包括，例如，Costas回路功能、平均相位功能及Mth功率方案。在Ly-Gagnon等人的"Coherent Detection of Optical Quadrature Phase-Shift Keying Signals With Carrier Phase htimation (通過(guò)載波相位估計(jì)對(duì)光正交相移鍵控信號(hào)進(jìn)行相干檢測(cè))”， Journal of Lightwave Technology，Vol. 24， No. 1，12—21 頁(yè)，2006 年 1 月以及 R. Noe 的 "PLL-Free Synchronous QPSK Polarization Multiplex/Diversity Receiver Concept With Digital I&Q Baseband Processing (具有數(shù)字 I&Q 基帶處理的無(wú) PLL 同步 QPSK 極化復(fù)用 / 分集接收器概念)”，IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 17，No. 4，887-889 頁(yè)，2005年4月中描述了使用Mth功率方案用于前饋CPE的相干接收器配置的示例，通過(guò)引用將其完整地結(jié)合到本文中。在2007年光纖通信和國(guó)家光纖工程師大會(huì)Yi Cai和Alexei N. Pilipetskii的"Comparison of Two Carrier Phase Estimation Schemes in Optical Coherent Detection Systems (光相干檢測(cè)系統(tǒng)中兩種載波相位估計(jì)方案的對(duì)比)”(第 1-3頁(yè)，2007年3月)中提供了用于基于DSP的相干接收器中的Mth功率方案和判定反饋 CPE方案的描述和對(duì)比，通過(guò)引用將其教導(dǎo)完整地結(jié)合到本文中。判定反饋CPE功能304的輸出可以是耦合到比特判定功能236的可操作CPE。比特判定功能236可使用可操作CPE以確定由調(diào)制信號(hào)中的載波相位表示的數(shù)據(jù)值或比特值，并提供表示載波波長(zhǎng)上調(diào)制的數(shù)據(jù)的輸出。比特判定功能236可將反饋306提供給用于執(zhí)行判定反饋CPE的判定反饋CPE功能304。在操作中，當(dāng)單獨(dú)使用判定反饋CPE功能由于判定準(zhǔn)確性不足而不實(shí)際時(shí)，初始級(jí)前饋CPE功能提供建立足以允許判定反饋CPE功能的操作的判定準(zhǔn)確性的初始CPE。圖4是結(jié)合符合本公開(kāi)的雙級(jí)載波相位估計(jì)功能23 的示范光通信系統(tǒng)400的簡(jiǎn)化框圖。為了簡(jiǎn)潔和易于說(shuō)明，該系統(tǒng)顯示為僅包含用于接收僅單個(gè)波長(zhǎng)的單個(gè)相干接收器202。要理解，該系統(tǒng)可配置為包含解復(fù)用器和用于接收多個(gè)波長(zhǎng)的多個(gè)接收器的WDM 系統(tǒng)。所示示范實(shí)施例包含傳送器402，配置用于選擇性地在操作模式中傳送用戶數(shù)據(jù) 404，或在訓(xùn)練模式中傳送訓(xùn)練序列406，例如，PRBS0傳送器的輸出在光傳輸通路102上耦合到相干接收器202。接收器202的輸出可耦合到符合本公開(kāi)的雙級(jí)載波相位估計(jì)功能 23如。雙級(jí)載波相位估計(jì)功能23 包含前饋CPE功能302和判定反饋CPE功能304。訓(xùn)練序列誤碼率功能238可耦合到前饋CPE功能302，以協(xié)助從前饋CPE功能建立初始CPE輸出ο在訓(xùn)練模式中，傳送器402傳送訓(xùn)練序列并耦合到前饋CPE功能302。由前饋CPE 功能302建立的CPE可耦合到訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能238，訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能238 可應(yīng)用該CPE確定訓(xùn)練序列是否能夠使用該CPE進(jìn)行同步。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可通過(guò)旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)與訓(xùn)練序列信號(hào)的樣本相關(guān)聯(lián)的可能相位旋轉(zhuǎn)值并嘗試使用訓(xùn)練序列差錯(cuò)率測(cè)試器238獲得訓(xùn)練序列來(lái)消除來(lái)自前饋CPE的任何相位模糊。在訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能 238能夠使用來(lái)自前饋CPE的CPE同步訓(xùn)練序列之前，前饋CPE功能302可不將初始CPE提供給判定反饋CPE功能304。來(lái)自前饋CPE功能302的初始CPE耦合到判定反饋CPE 304。判定反饋CPE功能304的輸出可以是耦合到比特判定功能236的可操作CPE。比特判定功能236可使用可操作CPE確定由調(diào)制信號(hào)中的載波相位表示的數(shù)據(jù)值或比特值，并提供表示載波波長(zhǎng)上調(diào)制的數(shù)據(jù)的輸出。比特判定功能236還可將反饋306提供給用于執(zhí)行判定反饋CPE的判定反饋CPE功能304?？赏ㄟ^(guò)將來(lái)自判定反饋CPE功能304的反饋408提供給前饋CPE功能302 實(shí)現(xiàn)可選的迭代訓(xùn)練。來(lái)自傳送器的訓(xùn)練序列406、前饋CPE功能302和判定反饋CPE功能304的組合允許了快速、實(shí)際和準(zhǔn)確的載波相位估計(jì)。訓(xùn)練序列可用于快速消除由前饋CPE引起的任何相位模糊，并且消除對(duì)用于前饋CPE的操作的差分編碼的需要及相應(yīng)的性能懲罰。當(dāng)單獨(dú)使用判定反饋CPE功能由于判定準(zhǔn)確性不足而不實(shí)際時(shí)，由前饋CPE功能建立的初始CPE 建立了足以允許判定反饋CPE功能的操作的判定準(zhǔn)確性。一旦訓(xùn)練模式完成，系統(tǒng)可進(jìn)入操作模式，由此傳送器402在傳輸通路上傳送用戶數(shù)據(jù)404。在操作模式中，相干接收器202的輸出可耦合到判定反饋CPE功能304并可旁路前饋CPE功能302。但是，可定期運(yùn)行訓(xùn)練模式以保持對(duì)載波相位估計(jì)的跟蹤。圖5是符合本公開(kāi)的一個(gè)示范雙級(jí)CPE過(guò)程500的流程圖。本文中用于描述多種實(shí)施例的流程圖包括特定的步驟序列。但是，能夠意識(shí)到，該步驟序列只提供可如何實(shí)現(xiàn)本文所述的一般功能性的一個(gè)示例。此外，除非另有說(shuō)明，每個(gè)步驟序列不一定按所示順序執(zhí)行。另外，所示示范實(shí)施例使用Mth功率方案作為前饋CPE功能。一般來(lái)說(shuō)，Mth功率方案通過(guò)對(duì)信號(hào)樣本提升到Mth功率的N個(gè)相鄰符號(hào)求平均來(lái)估計(jì)M-ary (即，對(duì)于BPSK， M= 2 ；對(duì)于QPSK，M = 4，等等)PSK格式化的信號(hào)的當(dāng)前符號(hào)的相位。但是，要理解，符合本公開(kāi)的系統(tǒng)和方法不限于任何特定前饋CPE。在圖5的示范實(shí)施例中，信號(hào)和本地振蕩器(LO)信號(hào)耦合502到Mth功率CPE功能。一開(kāi)始，Mth功率CPE功能建立504具有M折(M-fold)相位模糊的CPE (例如，CPEm)。 對(duì)于M-PSK格式，在Mth功率方案確定CPE之后，可旋轉(zhuǎn)(例如，0、2 π /Μ、4 π /Μ、6 π /M…) 信號(hào)樣本星座以消除這種相位模糊。為了確定正確的相位旋轉(zhuǎn)值，可使用訓(xùn)練序列并可在訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試器(例如，使用測(cè)試功能238)中使用所有可能的M模糊值，直至實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練序列同步。根據(jù)所示實(shí)施例中的示范訓(xùn)練過(guò)程，計(jì)數(shù)器“ i，，初始化為零506，對(duì)訓(xùn)練序列信號(hào)樣本執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)510，以及執(zhí)行訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試508以確定同步?？蓽y(cè)試訓(xùn)練序列， 直至訓(xùn)練序列已同步或旋轉(zhuǎn)次數(shù)等于可能的模糊值的數(shù)量(M)(例如，i =M)512。當(dāng)在訓(xùn)練序列中已實(shí)現(xiàn)同步時(shí)，Mth功率CPE加允許同步的相位旋轉(zhuǎn)值被視作最佳的初始CPE(例如，CPE = CPEM+i*2 π /M)。該初始CPE傳遞到判定反饋CPE功能514，而CPE功能514基于比特判定反饋提供可操作CPE給比特判定功能516。雖然所示示范實(shí)施例示出了的42 π/ M相位旋轉(zhuǎn)，但每個(gè)相位旋轉(zhuǎn)的數(shù)量對(duì)于不同應(yīng)用可能有所不同并且不是限制。從判定反饋CPE得出的可操作CPE可發(fā)回Mth功率CPE功能以建立迭代訓(xùn)練回路。 M-th功率CPE訓(xùn)練功能與判定反饋CPE功能之間的迭代數(shù)量對(duì)于不同應(yīng)用可能有所不同。 一旦建立了滿意的CPE，雙級(jí)CPE可退出訓(xùn)練模式以處理用戶數(shù)據(jù)，例如，僅使用判定反饋 CPE功能。圖6包括示出在使用包含符合本公開(kāi)的雙級(jí)CPE功能的相干接收器的WDM背對(duì)背噪聲負(fù)載試驗(yàn)中符合本公開(kāi)的系統(tǒng)的性能的Q因數(shù)對(duì)光信噪比的曲線602、604、606。如曲線602和604中所示，在上述雙級(jí)訓(xùn)練之后，單獨(dú)判定反饋CPE在操作模式中提供相比單獨(dú)使用Mth功率方案的、提高的性能。但是，如上所述，當(dāng)單獨(dú)使用判定反饋CPE功能由于判定準(zhǔn)確性不足而不實(shí)際時(shí)，使用前饋方案(例如，Mth功率方案)允許快速和準(zhǔn)確的判定反饋CPE。例如，如曲線608中所示，可使用符合本公開(kāi)的雙級(jí)CPE功能實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的Q性能。根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，因此提供了一種用于估計(jì)其上具有按照相移鍵控調(diào)制格式調(diào)制的數(shù)據(jù)的信號(hào)的相位的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，配置成接收電信號(hào)，執(zhí)行前饋載波相位估計(jì)功能以提供初始載波相位估計(jì)，并執(zhí)行判定反饋載波相位估計(jì)功能以響應(yīng)來(lái)自比特判定功能的反饋提供可操作載波相位估計(jì)。比特判定功能可配置成響應(yīng)可操作載波相位估計(jì)確定來(lái)自信號(hào)的數(shù)據(jù)值，從而提供表示信號(hào)上調(diào)制的數(shù)據(jù)的輸出。根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)方面，提供一種光通信系統(tǒng)，包括傳送終端，用于在光信息信道上各以不同的相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)傳送多個(gè)光信號(hào)，光信號(hào)中的至少一個(gè)是其上具有按照相移鍵控調(diào)制格式調(diào)制的數(shù)據(jù)的相移鍵控(PSK)信號(hào)；耦合到光信息通路的接收終端，用于接收多個(gè)光信號(hào)中的至少一個(gè)，該接收終端包括光信號(hào)接收器，用于接收PSK信號(hào)并提供表示該P(yáng)SK信號(hào)的至少一個(gè)電信號(hào)；以及數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，配置成接收該電信號(hào)，執(zhí)行前饋載波相位估計(jì)功能以提供初始載波相位估計(jì)，并執(zhí)行判定反饋載波相位估計(jì)功能以響應(yīng)來(lái)自比特判定功能的反饋提供可操作載波相位估計(jì)，該比特判定功能配置成響應(yīng)可操作載波相位估計(jì)確定來(lái)自該電信號(hào)的數(shù)據(jù)值，從而提供表示該P(yáng)SK信號(hào)上調(diào)制的數(shù)據(jù)的輸出O根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)方面，提供用于對(duì)其上具有按照相移鍵控調(diào)制格式調(diào)制的數(shù)據(jù)的光信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的檢測(cè)方法，該方法包括將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成表示該光信號(hào)的至少一個(gè)電信號(hào)；執(zhí)行前饋載波相位估計(jì)功能以提供與該光信號(hào)相關(guān)聯(lián)的初始載波相位估計(jì)；使用該初始載波相位估計(jì)執(zhí)行判定反饋載波相位估計(jì)功能并響應(yīng)來(lái)自比特判定功能的反饋提供與該光信號(hào)相關(guān)聯(lián)的可操作載波相位估計(jì)；以及執(zhí)行比特判定功能以響應(yīng)該可操作載波相位估計(jì)確定來(lái)自電信號(hào)的數(shù)據(jù)值，從而提供表示該光信號(hào)上調(diào)制的數(shù)據(jù)的輸出。根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)方面，提供在基于數(shù)字信號(hào)處理(DSP)的光信號(hào)接收器中訓(xùn)練判定反饋載波相位估計(jì)功能的方法，該方法包括傳送光信號(hào)到接收器，該光信號(hào)具有其上按照相移鍵控調(diào)制格式調(diào)制的訓(xùn)練序列；將該光信號(hào)轉(zhuǎn)換成表示該光信號(hào)的至少一個(gè)電信號(hào)；執(zhí)行前饋載波相位估計(jì)功能以提供與該光信號(hào)相關(guān)聯(lián)的初始載波相位估計(jì)；使用該初始載波相位估計(jì)執(zhí)行訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能以嘗試同步該訓(xùn)練序列；如果訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能同步了該訓(xùn)練序列，則將該初始載波相位估計(jì)提供給判定反饋載波相位估計(jì)功能；以及使用該初始載波相位估計(jì)執(zhí)行判定反饋載波相位估計(jì)功能并響應(yīng)來(lái)自比特判定功能的反饋提供與該光信號(hào)相關(guān)聯(lián)的可操作載波相位估計(jì)。雖然本文描述了本發(fā)明的原理，但本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本描述僅作為舉例，而不是對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。除了本文示出及描述的示范實(shí)施例之外，可在本發(fā)明的范圍內(nèi)考慮其它實(shí)施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所做的修改和替換被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，僅所附權(quán)利要求對(duì)此做出限制。
權(quán)利要求
1.一種用于估計(jì)其上具有按照相移鍵控調(diào)制格式調(diào)制的數(shù)據(jù)的光信號(hào)的相位的系統(tǒng)， 所述系統(tǒng)包括光信號(hào)接收器，用于接收所述光信號(hào)并提供表示所述光信號(hào)的至少一個(gè)電信號(hào)；以及數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，配置成接收所述電信號(hào)，執(zhí)行前饋載波相位估計(jì)功能以提供初始載波相位估計(jì)，并執(zhí)行判定反饋載波相位估計(jì)功能以響應(yīng)來(lái)自比特判定功能的反饋提供可操作載波相位估計(jì)，所述比特判定功能配置成響應(yīng)所述可操作載波相位估計(jì)確定來(lái)自所述電信號(hào)的數(shù)據(jù)值，從而提供表示所述光信號(hào)上調(diào)制的數(shù)據(jù)的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述前饋載波相位估計(jì)功能使用Mth功率方案。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述光信號(hào)在所述系統(tǒng)的訓(xùn)練模式中包含訓(xùn)練序列，并且其中所述DSP配置成執(zhí)行訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能，所述訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能配置成嘗試使用由所述前饋載波相位估計(jì)功能提供的載波相位估計(jì)同步所述訓(xùn)練序列。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述前饋載波相位估計(jì)功能配置成僅在所述訓(xùn)練序列在所述訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能中同步后提供所述初始載波相位估計(jì)。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述訓(xùn)練序列包含偽隨機(jī)比特序列。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)配置成在所述初始載波相位估計(jì)提供給所述判定反饋載波相位估計(jì)功能后進(jìn)入操作模式，其中所述光信號(hào)包含用戶數(shù)據(jù)，并且其中，所述DSP配置成在所述操作模式期間通過(guò)旁路所述前饋載波相位估計(jì)功能將所述電信號(hào)提供給所述判定反饋載波相位估計(jì)功能。
7.一種光通信系統(tǒng)，包括傳送終端，用于在光信息通路上各以不同的相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)傳送多個(gè)光信號(hào)，所述光信號(hào)中的至少一個(gè)是具有其上按照相移鍵控調(diào)制格式調(diào)制的數(shù)據(jù)的相移鍵控(PSK)信號(hào)；耦合到所述光信息通路的接收終端，用于接收所述多個(gè)光信號(hào)中的至少一個(gè)，所述接收終端包括光信號(hào)接收器，用于接收所述PSK信號(hào)并提供表示所述PSK信號(hào)的至少一個(gè)電信號(hào)；以及數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，配置成接收所述電信號(hào)，執(zhí)行配置成提供初始載波相位估計(jì)的前饋載波相位估計(jì)功能，并執(zhí)行判定反饋載波相位估計(jì)功能以響應(yīng)來(lái)自比特判定功能的反饋提供可操作載波相位估計(jì)，所述比特判定功能配置成響應(yīng)所述可操作載波相位估計(jì)確定來(lái)自所述電信號(hào)的數(shù)據(jù)值，從而提供表示所述PSK信號(hào)上調(diào)制的數(shù)據(jù)的輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述前饋載波相位估計(jì)功能使用Mth功率方案。
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述PSK信號(hào)在所述系統(tǒng)的訓(xùn)練模式中包含訓(xùn)練序列，并且其中，所述DSP配置成執(zhí)行訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能，所述訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能配置成嘗試使用由所述前饋載波相位估計(jì)功能提供的載波相位估計(jì)同步所述訓(xùn)練序列。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述前饋載波相位估計(jì)功能配置成僅在所述訓(xùn)練序列在所述訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能中同步后提供所述初始載波相位估計(jì)。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述訓(xùn)練序列包含偽隨機(jī)比特序列。
12.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)配置成在所述初始載波相位估計(jì)提供給所述判定反饋載波相位估計(jì)功能后進(jìn)入操作模式，其中所述PSK信號(hào)包含用戶數(shù)據(jù)并且所述DSP配置成在所述操作模式期間通過(guò)旁路所述前饋載波相位估計(jì)功能將所述電信號(hào)提供給所述判定反饋載波相位估計(jì)功能。
13.一種用于對(duì)其上具有按照相移鍵控調(diào)制格式調(diào)制的數(shù)據(jù)的光信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的檢測(cè)方法，所述方法包括將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換成表示所述光信號(hào)的至少一個(gè)電信號(hào)； 執(zhí)行前饋載波相位估計(jì)功能以提供與所述光信號(hào)相關(guān)聯(lián)的初始載波相位估計(jì)； 使用所述初始載波相位估計(jì)執(zhí)行判定反饋載波相位估計(jì)功能，以響應(yīng)來(lái)自比特判定功能的反饋提供與所述光信號(hào)相關(guān)聯(lián)的可操作載波相位估計(jì)；以及執(zhí)行所述比特判定功能以響應(yīng)所述可操作載波相位估計(jì)確定來(lái)自所述電信號(hào)的數(shù)據(jù)值，從而提供表示所述光信號(hào)上調(diào)制的數(shù)據(jù)的輸出。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述前饋載波相位估計(jì)功能使用Mth功率方案。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述光信號(hào)在所述系統(tǒng)的訓(xùn)練模式中包含訓(xùn)練序列，并且其中，所述方法還包括執(zhí)行訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能，以嘗試使用由所述前饋載波相位估計(jì)功能提供的載波相位估計(jì)同步所述訓(xùn)練序列。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述執(zhí)行所述前饋載波相位估計(jì)功能包括僅在使用所述訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能同步所述訓(xùn)練序列后提供所述初始載波相位估計(jì)。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述訓(xùn)練序列包含偽隨機(jī)比特序列。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，所述方法包括在所述初始載波相位估計(jì)提供給所述判定反饋載波相位估計(jì)功能后進(jìn)入操作模式，其中所述光信號(hào)包含用戶數(shù)據(jù)，并且其中，所述方法包括在所述操作模式期間通過(guò)旁路所述前饋載波相位估計(jì)功能將所述電信號(hào)提供給所述判定反饋載波相位估計(jì)功能。
19.一種在基于數(shù)字信號(hào)處理(DSP)的光信號(hào)接收器中訓(xùn)練判定反饋載波相位估計(jì)功能的方法，所述方法包括傳送光信號(hào)到所述接收器，所述光信號(hào)具有其上按照相移鍵控調(diào)制格式調(diào)制的訓(xùn)練序列；將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換成表示所述光信號(hào)的至少一個(gè)電信號(hào)； 執(zhí)行前饋載波相位估計(jì)功能以提供與所述光信號(hào)相關(guān)聯(lián)的初始載波相位估計(jì)； 執(zhí)行訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能，以嘗試使用所述初始載波相位估計(jì)同步所述訓(xùn)練序列；如果所述訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能同步了所述訓(xùn)練序列，則將所述初始載波相位估計(jì)提供給所述判定反饋載波相位估計(jì)功能；以及使用所述初始載波相位估計(jì)執(zhí)行所述判定反饋載波相位估計(jì)功能，以響應(yīng)來(lái)自比特判定功能的反饋提供與所述光信號(hào)相關(guān)聯(lián)的可操作載波相位估計(jì)。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述前饋載波相位估計(jì)功能使用Mth功率方案來(lái)提供初始載波相位估計(jì)。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，執(zhí)行所述訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能包括旋轉(zhuǎn)測(cè)試序列信號(hào)樣本經(jīng)過(guò)多個(gè)可能的相位旋轉(zhuǎn)值，直至實(shí)現(xiàn)同步。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述前饋載波相位估計(jì)功能使用Mth功率方案提供Mth功率載波相位估計(jì)，其中執(zhí)行所述訓(xùn)練序列誤碼率測(cè)試功能包括旋轉(zhuǎn)測(cè)試序列信號(hào)樣本經(jīng)過(guò)多個(gè)可能的相位旋轉(zhuǎn)值，直至實(shí)現(xiàn)同步，并且其中，所述初始載波相位估計(jì)包括Mth功率載波相位加同步中得出的相位旋轉(zhuǎn)值。
全文摘要
一種在用于光纖通信系統(tǒng)的相干接收器中實(shí)現(xiàn)雙級(jí)載波相位估計(jì)(CPE)的系統(tǒng)和方法。在第一級(jí)，實(shí)現(xiàn)前饋CPE以對(duì)訓(xùn)練序列做出初始載波相位估計(jì)。初始載波相位估計(jì)耦合到實(shí)現(xiàn)判定反饋CPE的第二級(jí)。在訓(xùn)練周期后，可使用判定反饋CPE實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)的準(zhǔn)確比特判定。
文檔編號(hào)H04B10/06GK102349249SQ201080011790
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者Y·蔡 申請(qǐng)人:泰科電子海底通信有限責(zé)任公司