信號(hào)產(chǎn)生裝置和數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及相干光奈奎斯特波分復(fù)用（Nyquist-WDM)系統(tǒng)，并且具體涉及一種可 W在相干光奈奎斯特WDM系統(tǒng)中使用的信號(hào)產(chǎn)生裝置、數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置W及對(duì)應(yīng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，相干光傳輸系統(tǒng)已成為100G商用系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)解決方案。然而，隨著各類大 帶寬數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的50G/100G通道柵格已經(jīng)不能滿足傳輸系統(tǒng)的需求，因 此，提出了基于12. 5GHz整數(shù)倍的靈活柵格技術(shù)。在此背景下，提出了相干光奈奎斯特單載 波傳輸技術(shù)W及基于該技術(shù)的相干光奈奎斯特WDM系統(tǒng)，與傳統(tǒng)單載波傳輸技術(shù)相比，其 使用窄帶電/光濾波器來(lái)壓縮信號(hào)帶寬，W獲得更高的頻譜效率。
[0003] 在相干光奈奎斯特WDM系統(tǒng)的接收機(jī)中，往往采用基于盲估計(jì)的數(shù)字信號(hào) 均衡技術(shù)。具體地，接收機(jī)主要包括時(shí)鐘恢復(fù)（ClockRecovery)模塊、色散補(bǔ)償（CD compensation)模塊、基于橫模算法（CMA;ConstantModulusAlgorithm)的解偏振復(fù)用 模塊、載波恢復(fù)（CarrierRecovery)模塊W及相位噪聲恢復(fù)（PhaseNoiseRecovery)模 塊。由于相干光奈奎斯特WDM系統(tǒng)使用窄帶濾波器來(lái)壓縮信號(hào)帶寬，因此信號(hào)的碼間干擾 (ISI:Inter-SymbolInterference)變大，使得盲估計(jì)的準(zhǔn)確性W及解偏振復(fù)用模塊的性 能下降，該性能下降在使用高階數(shù)字調(diào)制技術(shù)時(shí)更為明顯。此外，使用盲估計(jì)算法會(huì)引起90 度相位模糊的概率問(wèn)題，即相位跳周，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)連續(xù)的誤碼，因此，通常必須配合使用 差分編碼W避免該一問(wèn)題。然而，使用差分編碼會(huì)帶來(lái)額外的光信號(hào)與噪聲功率比（0SNR) 的代價(jià)。此外，在基于盲估計(jì)的數(shù)字信號(hào)均衡技術(shù)中，需要根據(jù)發(fā)射機(jī)使用的數(shù)字調(diào)制格式 來(lái)調(diào)整盲估計(jì)算法，因此需要針對(duì)每種數(shù)字調(diào)制格式準(zhǔn)備相應(yīng)的接收機(jī)，而不能使用同一 個(gè)接收機(jī)接收所有數(shù)字調(diào)制格式的奈奎斯特WDM信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于W上問(wèn)題，提出了本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠在相干光奈奎 斯特WDM系統(tǒng)中使用的信號(hào)產(chǎn)生裝置和數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置W及對(duì)應(yīng)的方法，其能夠避免傳統(tǒng)奈 奎斯特WDM系統(tǒng)中的跳周問(wèn)題，并且可W與發(fā)射機(jī)使用的數(shù)字調(diào)制格式無(wú)關(guān)地進(jìn)行數(shù)據(jù)恢 復(fù)，從而具有更大的靈活性。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種信號(hào)產(chǎn)生裝置，包括；奈奎斯特信號(hào)產(chǎn)生設(shè) 備，被配置為基于要發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)產(chǎn)生奈奎斯特?cái)?shù)據(jù)信號(hào)；合成設(shè)備，被配置為基于所述 奈奎斯特?cái)?shù)據(jù)信號(hào)和預(yù)先存儲(chǔ)的OFDM碼元訓(xùn)練序列產(chǎn)生合成信號(hào)，該合成信號(hào)包括至少 一個(gè)峽，每個(gè)峽包括所述OFDM碼元訓(xùn)練序列和從所述奈奎斯特?cái)?shù)據(jù)信號(hào)中依序提取的預(yù) 定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)序列；W及轉(zhuǎn)換設(shè)備，被配置為將所述合成信號(hào)轉(zhuǎn)換為預(yù)定波長(zhǎng)的光信號(hào)。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于從光信號(hào)中恢復(fù)用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)恢復(fù)裝 置，包括；預(yù)處理設(shè)備，被配置為對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理W產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)包 括至少一個(gè)峽；峽同步設(shè)備，被配置為對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行峽同步W確定所述至少一個(gè)峽 的峽頭位置；載波恢復(fù)設(shè)備，被配置為根據(jù)所述峽頭位置從所述數(shù)字信號(hào)中提取OFDM碼元 訓(xùn)練序列，并且基于所提取的OFDM碼元序列對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行載波恢復(fù)；信道恢復(fù)設(shè) 備，被配置為基于所提取的OFDM碼元訓(xùn)練序列和預(yù)先存儲(chǔ)的OFDM碼元訓(xùn)練序列，對(duì)載波恢 復(fù)后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信道恢復(fù)；W及后處理設(shè)備，被配置為從信道恢復(fù)后的數(shù)字信號(hào)中恢 復(fù)用戶數(shù)據(jù)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種信號(hào)產(chǎn)生方法，包括：基于要發(fā)送的用戶數(shù)據(jù) 產(chǎn)生奈奎斯特?cái)?shù)據(jù)信號(hào)；基于所述奈奎斯特?cái)?shù)據(jù)信號(hào)和預(yù)先存儲(chǔ)的OFDM碼元訓(xùn)練序列產(chǎn) 生合成信號(hào)，該合成信號(hào)包括至少一個(gè)峽，每個(gè)峽包括所述OFDM碼元訓(xùn)練序列和從所述奈 奎斯特?cái)?shù)據(jù)信號(hào)中依序提取的預(yù)定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)序列；W及將所述合成信號(hào)轉(zhuǎn)換為預(yù)定波長(zhǎng) 的光信號(hào)。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于從光信號(hào)中恢復(fù)用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)恢復(fù)方 法，包括：對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理W產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)包括至少一個(gè)峽；對(duì)所述 數(shù)字信號(hào)進(jìn)行峽同步W確定所述至少一個(gè)峽的峽頭位置；根據(jù)所述峽頭位置從所述數(shù)字信 號(hào)中提取OFDM碼元訓(xùn)練序列，并且基于所提取的OFDM碼元序列對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行載波 恢復(fù)；基于所提取的OFDM碼元訓(xùn)練序列和預(yù)先存儲(chǔ)的OFDM碼元訓(xùn)練序列，對(duì)載波恢復(fù)后的 數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信道恢復(fù)；W及從信道恢復(fù)后的數(shù)字信號(hào)中恢復(fù)用戶數(shù)據(jù)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的上述方面，在發(fā)射機(jī)中，可W在發(fā)送信號(hào)中引入包含(FDM碼元訓(xùn)練 序列（即，OFDM格式的訓(xùn)練序列）的峽結(jié)構(gòu)，從而有效地避免傳統(tǒng)奈奎斯特WDM系統(tǒng)中出現(xiàn) 的跳周問(wèn)題。此外，由于OFDM碼元訓(xùn)練序列頻譜靈活，并且可W不使用整形濾波器而達(dá)到 奈奎斯特WDM系統(tǒng)要求的帶寬，因此當(dāng)在接收機(jī)中使用該訓(xùn)練序列進(jìn)行解偏振復(fù)用和信道 估計(jì)時(shí)，不會(huì)受到整型濾波器崎變的影響。而且，由于基于OFDM碼元訓(xùn)練序列進(jìn)行的信道 恢復(fù)與發(fā)射機(jī)使用的數(shù)字調(diào)制格式無(wú)關(guān)，因而接收機(jī)具有更大的靈活性。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特征、 優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中：
[0011] 圖1示意性地示出了本發(fā)明的實(shí)施例的原理；
[0012] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相干光奈奎斯特WDM系統(tǒng)的示意圖；
[0013] 圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)產(chǎn)生裝置的框圖；
[0014] 圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的X偏振碼元訓(xùn)練序列和y偏振碼元訓(xùn)練 序列的結(jié)構(gòu)；
[0015] 圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的X偏振峽的結(jié)構(gòu)和y偏振峽的結(jié)構(gòu)；
[0016] 圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置的框圖；
[0017] 圖7示意性地示出了相干光奈奎斯特WDM系統(tǒng)的光傳輸信道模型；
[0018] 圖8示意性地示出了信道恢復(fù)的原理；
[0019] 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)產(chǎn)生方法的流程圖；
[0020] 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面將參照附圖來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)自始至 終表示相同的元件。
[0022] 首先，參照?qǐng)D1來(lái)簡(jiǎn)要描述本發(fā)明的實(shí)施例的原理。在發(fā)射機(jī)中，如圖1所示，首 先，與傳統(tǒng)奈奎斯特WDM系統(tǒng)相同，對(duì)于每個(gè)信道(波長(zhǎng))，利用窄帶濾波器對(duì)攜帶要發(fā)送的 用戶數(shù)據(jù)的原始單載波信號(hào)進(jìn)行濾波W壓縮其帶寬，從而產(chǎn)生奈奎斯特單載波信號(hào)。然后， 可W將根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的OFDM格式的碼元訓(xùn)練序列（即，OFDM碼元訓(xùn)練序列）與該奈奎 斯特單載波信號(hào)合成，從而產(chǎn)生具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的峽格式的合成信號(hào)（即，附加了所 述(FDM碼元訓(xùn)練序列的奈奎斯特單載波信號(hào))，該合成信號(hào)在經(jīng)過(guò)一系列處理之后被發(fā)送 給接收機(jī)。然后，接收機(jī)可W從所接收的信號(hào)中提取所述OFDM碼元訓(xùn)練序列，并且基于該 訓(xùn)練序列進(jìn)行載波恢復(fù)和信道恢復(fù)W及進(jìn)行其他處理，從而恢復(fù)在發(fā)射機(jī)中發(fā)送的用戶數(shù) 據(jù)。
[0023] 接下來(lái)，參照?qǐng)D2來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相干光奈奎斯特WDM系統(tǒng)。如圖2 所示，該相干光奈奎斯特WDM系統(tǒng)可W包括發(fā)射機(jī)10、光纖鏈路20和接收機(jī)30。
[0024] 發(fā)射機(jī)10可W包括多個(gè)信號(hào)產(chǎn)生裝置11(作為示例，示出4個(gè)信號(hào)產(chǎn)生裝置11-1 至11-4)和光復(fù)用器12。所述多個(gè)信號(hào)產(chǎn)生裝置11的數(shù)量與該奈奎斯特WDM系統(tǒng)中使用 的光信號(hào)的波長(zhǎng)的數(shù)量相同。也就是說(shuō)，所述多個(gè)信號(hào)產(chǎn)生裝置11分別對(duì)應(yīng)不同的波長(zhǎng)， 并且基于要發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)產(chǎn)生相應(yīng)波長(zhǎng)的光信號(hào)。光復(fù)用器12對(duì)所述多個(gè)信號(hào)產(chǎn)生裝 置11產(chǎn)生的多個(gè)光信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用，并且將所得到的WDM信號(hào)經(jīng)由光纖鏈路20發(fā)送給 接收機(jī)30。所述波長(zhǎng)可W是光通信系統(tǒng)常用的波長(zhǎng)，例如在1530nm和1650nm之間的波長(zhǎng)， 也可W是其他波長(zhǎng)。
[0025] 接收機(jī)30可W包括光解復(fù)用器31W及多個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置32 (作為示例，示出4 個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置32-1至32-4)。光解復(fù)用器31將接收機(jī)30接收到的WDM信號(hào)解復(fù)用為多 個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，并且將所述多個(gè)光信號(hào)分別輸出到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置32。所述多 個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置32分別從所接收的相應(yīng)波長(zhǎng)的光信號(hào)恢復(fù)在發(fā)射機(jī)中發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)。
[0026] 下面，將參照?qǐng)D3來(lái)詳細(xì)描述所述多個(gè)信號(hào)產(chǎn)生裝置11。由于所述多個(gè)信號(hào)產(chǎn)生 裝置11除了產(chǎn)生的光信號(hào)的波長(zhǎng)不同W外，結(jié)構(gòu)和功能相同，因此在該里只描述一個(gè)信號(hào) 產(chǎn)生裝置11，該描述同樣適用于其他信號(hào)產(chǎn)生裝置。
[0027] 如圖3所示，信號(hào)產(chǎn)生裝置11包括奈奎斯特信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備110、存儲(chǔ)器111、合成 設(shè)備112和轉(zhuǎn)換設(shè)備113。
[0028] 奈奎斯特信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備110可W基于輸入到信號(hào)產(chǎn)生裝置11的要發(fā)送的用戶數(shù) 據(jù)產(chǎn)生奈奎斯特?cái)?shù)據(jù)信號(hào)。在本實(shí)施例中，該奈奎斯特?cái)?shù)據(jù)信號(hào)可W包括與信號(hào)產(chǎn)生裝置 11產(chǎn)生的光信號(hào)的第一偏振態(tài)(例如X偏振)對(duì)應(yīng)的第一分量數(shù)據(jù)信號(hào)（W下稱為X偏振數(shù) 據(jù)信號(hào))、W及與該光信號(hào)的第二偏振態(tài)(例如與X偏振垂直的y偏振)對(duì)應(yīng)的第二分量數(shù)據(jù) 信號(hào)下稱為y偏振數(shù)據(jù)信號(hào))。X偏振數(shù)據(jù)信號(hào)和y偏振數(shù)據(jù)信號(hào)是復(fù)數(shù)信號(hào)，從而包括 I路分量和Q路分量。因此，奈奎斯特信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備110產(chǎn)生的奈奎斯特?cái)?shù)據(jù)信號(hào)實(shí)際上可 W包括4個(gè)子信號(hào)，即X偏振數(shù)據(jù)信號(hào)的I路分量和Q路分量、W及y偏振數(shù)據(jù)信號(hào)的I路 分量和Q路分量。X偏振數(shù)據(jù)信號(hào)和y偏振數(shù)據(jù)信號(hào)中的每一個(gè)可W具有波特率BGHz(B 為正有理數(shù))，其碼元時(shí)間L為1/B。
[0029] 奈奎斯特信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備110可W按照本領(lǐng)域公知的方式產(chǎn)生所述奈奎斯特?cái)?shù)據(jù) 信號(hào)。例如，如圖3所示，奈奎斯特信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備110可W包括前向糾錯(cuò)（FEC)編碼器1101、 數(shù)字調(diào)制器1102和數(shù)字濾波器1103。FEC編碼器1101可W對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行FEC編碼。數(shù) 字調(diào)制器