專利名稱：一種信號處理系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域的信號處理裝置和方法，尤其是通信傳輸系統(tǒng)接收端的信號 處理裝置和方法。
背景技術(shù)：
在通信系統(tǒng)中，當(dāng)信道質(zhì)量不理想時，信號傳輸過程中會發(fā)生串?dāng)_、畸變等，例如 在光纖通信系統(tǒng)中，光纖的色散、偏振模色散(PMD)、光濾波效應(yīng)等會導(dǎo)致信號的串?dāng)_。在這 種情況下，在接收端可以采用數(shù)字信號處理的方法，如均衡來消除串?dāng)_。為了適應(yīng)信道的不 確定性，該信號處理需要是自適應(yīng)的。另一方面，數(shù)字信號處理過程中需要與信號同步的數(shù) 字樣值，因此需要對信號進(jìn)行時鐘同步?，F(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的處理方式是先對信號進(jìn)行同步處理，然后再進(jìn)行自適應(yīng)均衡， 如圖1所示。輸入信號先用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)采樣，經(jīng)時鐘同步環(huán)路獲取與信號同步的數(shù) 字采樣值，再經(jīng)過自適應(yīng)均衡濾波器均衡處理后輸出。采用這種處理方法，當(dāng)接收端收到的信號變形很嚴(yán)重時，如信號速率為lOOGbps， 色散大于300pS/nm，將無法有效的檢測相位誤差，從而無法有效地進(jìn)行時鐘同步和均衡。所 以這種方法只能處理變形不太嚴(yán)重的信號，限制了其在信號變形嚴(yán)重的系統(tǒng)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種信號處理的系統(tǒng)和方法，提高接收端進(jìn)行時 鐘同步和均衡的信號處理能力。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種信號處理的系統(tǒng)，包括依次連接的采樣及 預(yù)處理裝置、自適應(yīng)均衡濾波器、鑒相器、環(huán)路濾波器和振蕩裝置，所述振蕩裝置的輸出端 連接到所述采樣及預(yù)處理裝置，其中所述采樣及預(yù)處理裝置，用于根據(jù)所述振蕩裝置輸出的振蕩信號對輸入信號進(jìn)行 采樣和預(yù)處理，將得到的采樣值發(fā)送到所述自適應(yīng)均衡濾波器；所述自適應(yīng)均衡濾波器，用于對所述采樣值進(jìn)行自適應(yīng)均衡處理，處理后的信號 一路作為信號輸出，一路發(fā)送到所述鑒相器；所述鑒相器，用于檢測該信號的相位誤差得到相位誤差信號，并將所述相位誤差 信號發(fā)送到所述環(huán)路濾波器；所述環(huán)路濾波器，用于濾除所述相位誤差信號的噪聲及高頻分量，得到數(shù)字時鐘誤差信號并發(fā)送到所述振蕩裝置；所述振蕩裝置，用于根據(jù)所述數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生相應(yīng)的振蕩信號，發(fā)送到所 述采樣及預(yù)處理裝置。進(jìn)一步地，所述采樣及預(yù)處理裝置進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和插值濾波器， 其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對輸入信號進(jìn)行采樣得到采樣值，實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，并發(fā)送到所述插值濾波器；所述插值濾波器，用于根據(jù)所述振蕩裝置提供的振蕩信號對所述采樣值進(jìn)行插 值，將插值后的采樣值發(fā)送到所述自適應(yīng)均衡濾波器；所述振蕩裝置是數(shù)控振蕩器，用于根據(jù)所述數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生相應(yīng)的振蕩信 號，以提供同步插值時刻給所述插值濾波器。進(jìn)一步地，所述采樣及預(yù)處理裝置還包括預(yù)處理設(shè)備，用于對所述ADC發(fā)送的采 樣值進(jìn)行重采樣、初均衡和/或采樣值幅度與相位的預(yù)處理，并發(fā)送到所述插值濾波器。進(jìn)一步地，所述采樣及預(yù)處理裝置進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和預(yù)處理設(shè)備， 其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)所述振蕩裝置提供的振蕩信號對輸入信號進(jìn)行采樣得 到采樣值，實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號轉(zhuǎn)換，并發(fā)送到所述預(yù)處理設(shè)備；所述預(yù)處理設(shè)備，用于對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送的采樣值進(jìn)行重采樣、初均衡和/ 或?qū)λ霾蓸又捣扰c相位進(jìn)行預(yù)處理，并發(fā)送到所述自適應(yīng)均衡濾波器；所述振蕩裝置進(jìn)一步包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和壓控振蕩器(VC0)，其中所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將所述環(huán)路濾波器發(fā)送的數(shù)字時鐘誤差信號轉(zhuǎn)換為控制電 壓；所述壓控振蕩器，用于根據(jù)所述控制電壓產(chǎn)生振蕩信號，以提供給所述采樣及預(yù) 處理裝置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明還提供了一種光正交相移鍵控系統(tǒng)(QPSK)相干光接收機(jī)的信號處理系 統(tǒng)，包括依次連接的本振激光器、90度混頻器、光電轉(zhuǎn)換器、采樣及預(yù)處理裝置、自適應(yīng)均衡 濾波器、鑒相器、環(huán)路濾波器和振蕩裝置，所述振蕩裝置的輸出端連接到所述采樣及預(yù)處理 裝置，其中所述本振光激光器，用于產(chǎn)生本振光并發(fā)送到所述90度混頻器；所述90度混頻器，用于接收所述本振光和光輸入信號進(jìn)行90度混頻，得到兩路正 交光信號，I路和Q路，并分別發(fā)送到對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換器；所述光電轉(zhuǎn)換器，用于將對應(yīng)的所述I路或Q路正交光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并發(fā)送 到對應(yīng)的采樣及預(yù)處理裝置；所述采樣及預(yù)處理裝置，用于根據(jù)所述數(shù)控振蕩器輸出的振蕩信號對對應(yīng)的所述 I路或Q路電信號進(jìn)行采樣和預(yù)處理，將得到的兩路采樣值發(fā)送到所述自適應(yīng)均衡濾波器；所述自適應(yīng)均衡濾波器，用于對所述采樣值進(jìn)行自適應(yīng)均衡處理，處理后的信號 一路作為信號輸出，一路發(fā)送到所述鑒相器；所述鑒相器，用于檢測該信號的相位誤差，得到相位誤差信號，并將所述相位誤差 信號發(fā)送到所述環(huán)路濾波器；所述環(huán)路濾波器，用于濾除所述相位誤差信號的噪聲及高頻分量，得到數(shù)字時鐘 誤差信號發(fā)送到所述振蕩裝置；所述振蕩裝置，用于根據(jù)所述數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生相應(yīng)的振蕩信號，分別發(fā)送 到兩個所述采樣及預(yù)處理裝置。進(jìn)一步地，所述采樣及預(yù)處理裝置進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和插值濾波器， 其中
所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對所述電信號進(jìn)行采樣得到采樣值，實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字 信號的轉(zhuǎn)換，并發(fā)送到所述插值濾波器；所述插值濾波器，用于根據(jù)所述振蕩裝置提供的振蕩信號對所述采樣值進(jìn)行插 值，將插值后的信號發(fā)送到所述自適應(yīng)均衡濾波器；所述振蕩裝置為數(shù)控振蕩器，用于根據(jù)所述數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生相應(yīng)的振蕩信 號，以提供同步插值時刻給所述插值濾波器。進(jìn)一步地，所述均衡濾波器為有限沖擊響應(yīng)濾波器(FIR)，所述鑒相器采用數(shù)字信 號相位探測Gardner方法，所述環(huán)路濾波器采用一階環(huán)路濾波器。本發(fā)明還提供了一種信號處理方法，其特征在于采樣及預(yù)處理裝置根據(jù)振蕩裝置輸出的振蕩信號對輸入信號進(jìn)行采樣和預(yù)處理， 將得到的采樣值發(fā)送到自適應(yīng)均衡濾波器進(jìn)行均衡處理，均衡處理后的信號分為兩路一 路為信號輸出，另一路發(fā)送到鑒相器；所述鑒相器檢測每個采樣值的相位誤差，得到相位誤差信號并發(fā)送到環(huán)路濾波器 濾除所述相位誤差信號的噪聲及高頻分量，得到數(shù)字時鐘誤差信號，并發(fā)送到所述振蕩裝 置根據(jù)該數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生振蕩信號，發(fā)送到所述采樣及預(yù)處理裝置。進(jìn)一步地，所述采樣及預(yù)處理裝置進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和插值濾波器， 所述ADC對輸入信號進(jìn)行采樣得到采樣值，發(fā)送到預(yù)處理設(shè)備進(jìn)行重采樣和/或初均衡，然 后發(fā)送到所述插值濾波器，所述插值濾波器根據(jù)所述振蕩裝置提供的振蕩信號對所述采樣 值進(jìn)行插值處理，并發(fā)送到自適應(yīng)均衡濾波器進(jìn)行均衡處理；所述振蕩裝置是數(shù)控振蕩器，所述數(shù)控振蕩器根據(jù)該數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生振蕩 信號，提供同步插值時刻給所述插值濾波器。進(jìn)一步地，所述采樣及預(yù)處理裝置還包括預(yù)處理設(shè)備，用于對所述ADC發(fā)送的采 樣值進(jìn)行重采樣、初均衡和/或采樣值幅度與相位的預(yù)處理，并發(fā)送到所述插值濾波器。進(jìn)一步地，所述采樣及預(yù)處理裝置進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和預(yù)處理設(shè)備， 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器根據(jù)所述振蕩裝置輸出的振蕩信號對輸入信號進(jìn)行采樣得到采樣值，發(fā)送 到預(yù)處理設(shè)備進(jìn)行重采樣和/或初均衡，然后發(fā)送到自適應(yīng)均衡濾波器進(jìn)行均衡處理；所述振蕩裝置進(jìn)一步包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和壓控振蕩器(VC0)，所述DAC將所述 環(huán)路濾波器發(fā)送的數(shù)字時鐘誤差信號轉(zhuǎn)換為壓控振蕩器(VC0)的控制電壓，所述VC0根據(jù) 所述控制電壓產(chǎn)生振蕩信號提供給所述ADC。本發(fā)明還提供了一種光正交相移鍵控系統(tǒng)(QPSK)相干光接收機(jī)的信號處理方 法，其特征在于光輸入信號與本振激光器產(chǎn)生的本振光輸入到90度混頻器進(jìn)行90度混頻，得到 兩路正交光信號，I路和Q路，分別經(jīng)對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換器變?yōu)殡娦盘柡蟀l(fā)送到對應(yīng)的采樣及 預(yù)處理裝置進(jìn)行采樣和預(yù)處理，得到兩路采樣值發(fā)送到自適應(yīng)均衡濾波器進(jìn)行均衡處理， 處理后的信號一路作為信號輸出，一路發(fā)送到鑒相器；所述鑒相器檢測每個采樣值的相位誤差，得到相位誤差信號并發(fā)送到環(huán)路濾波器 濾除所述相位誤差信號的噪聲及高頻分量，得到數(shù)字時鐘誤差信號，并發(fā)送到所述振蕩裝 置，所述振蕩裝置根據(jù)該數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生振蕩信號，發(fā)送到所述采樣及預(yù)處理裝置。進(jìn)一步地，所述采樣及預(yù)處理裝置進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和插值濾波器，
7所述ADC對所述電信號進(jìn)行采樣得到采樣值，發(fā)送到所述插值濾波器根據(jù)所述振蕩裝置提 供的振蕩信號對所述采樣值進(jìn)行插值處理，并發(fā)送到自適應(yīng)均衡濾波器進(jìn)行均衡處理；所述振蕩裝置是數(shù)控振蕩器，所述數(shù)控振蕩器根據(jù)該數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生振蕩 信號，提供同步插值時刻給所述插值濾波器。進(jìn)一步地，所述均衡濾波器為有限沖擊響應(yīng)濾波器(FIR)，所述鑒相器采用數(shù)字信 號相位探測Gardner方法，所述環(huán)路濾波器采用一階環(huán)路濾波器。本發(fā)明通過將自適應(yīng)均衡濾波器嵌入到時鐘同步環(huán)路中，在時鐘同步過程中進(jìn)行 均衡處理，減弱了信號變形對鑒相的影響，提高了檢測相位誤差的能力，有效的進(jìn)行時鐘同 步和均衡，消除通信傳輸系統(tǒng)中信號的串?dāng)_，從而提高了接收端的信號處理能力。通過在 該信號處理系統(tǒng)中進(jìn)一步增加對輸入信號的采樣值進(jìn)行重采樣、初均衡和/或樣值幅度和 相位調(diào)整的預(yù)處理設(shè)備，進(jìn)一步提高了信號處理的能力。當(dāng)信號速率為lOOGbps，色散高于 300pS/nm時，仍然能夠有效的進(jìn)行同步并消除信號的串?dāng)_。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)接收端信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例一全數(shù)字時鐘同步和均衡信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例二數(shù)字模擬混合時鐘同步和均衡信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為為本發(fā)明實施例三光正交相移鍵控系統(tǒng)(QPSK)相干光接收機(jī)的信號處理 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明。如圖2所示，本發(fā)明實施例的信號處理的系統(tǒng)，包括依次連接的采樣及預(yù)處理裝 置210、自適應(yīng)均衡濾波器300、鑒相器220、環(huán)路濾波器230和振蕩裝置240，該振蕩裝置 240的輸出端連接到該采樣及預(yù)處理裝置210，其中該采樣及預(yù)處理裝置210，用于根據(jù)該振蕩裝置240輸出的振蕩信號對輸入信號 進(jìn)行采樣和預(yù)處理，將得到的采樣值發(fā)送到該自適應(yīng)均衡濾波器300 ；該自適應(yīng)均衡濾波器300，用于對采樣值進(jìn)行自適應(yīng)均衡處理，處理后的信號一路 作為信號輸出，一路發(fā)送到該鑒相器220 ；該鑒相器220，用于檢測該信號的相位誤差得到相位誤差信號，并將該相位誤差信 號發(fā)送到該環(huán)路濾波器230 ；該環(huán)路濾波器230，用于濾除該相位誤差信號的噪聲及高頻分量，得到數(shù)字時鐘誤 差信號并發(fā)送到該振蕩裝置240 ；該振蕩裝置240，用于根據(jù)該數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生相應(yīng)的振蕩信號，發(fā)送到該采 樣及預(yù)處理裝置210。當(dāng)該接收端接收到輸入信號時，該采樣及預(yù)處理裝置210根據(jù)該振蕩裝置240輸 出的振蕩信號對該輸入信號進(jìn)行采樣和預(yù)處理，將得到的采樣值發(fā)送到該自適應(yīng)均衡濾波器300進(jìn)行均衡處理，均衡處理后的信號分為兩路一路作為輸出信號，另一路發(fā)送到該鑒 相器220 ；該鑒相器220檢測每個采樣值的相位誤差，得到相位誤差信號并發(fā)送到環(huán)路濾波 器230濾除該相位誤差信號的噪聲及高頻分量，得到數(shù)字時鐘誤差信號，并發(fā)送到該振蕩 裝置240，該振蕩裝置240根據(jù)該數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生振蕩信號，發(fā)送到該采樣及預(yù)處理 裝置210。實施例一本實施例的時鐘同步環(huán)路采用全數(shù)字時鐘同步環(huán)路，該全數(shù)字時鐘同步和均衡 信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，包括采樣及預(yù)處理裝置210、自適應(yīng)均衡濾波器 300、鑒相器220、環(huán)路濾波器230和振蕩裝置240。本實施例的采樣及預(yù)處理裝置進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)211和插值濾波器 213，其中該ADC211，用于對輸入信號進(jìn)行采樣得到采樣值，實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn) 換，然后將該采樣值發(fā)送到該插值濾波器213 ；該插值濾波器213，用于根據(jù)數(shù)控振蕩器提供的插值時刻對該采樣值進(jìn)行插值，將 插值后的信號發(fā)送到該自適應(yīng)均衡濾波器300。該插值濾波器213根據(jù)ADC采樣率、輸入信號速率、自適應(yīng)均衡濾波器和鑒相器需 要的采樣率進(jìn)行初始設(shè)置。該采樣及預(yù)處理裝置還包括預(yù)處理設(shè)備212，用于對該采樣值進(jìn)行重采樣、初均衡 和/或樣值幅度和相位的預(yù)處理，將該ADC211發(fā)送的采樣值處理成所述自適應(yīng)均衡濾波器 300所需的采樣值。如將兩路正交信號的非90度夾角處理為90度，并發(fā)送到所述插值濾波 器 213o本實施例的振蕩裝置240是數(shù)控振蕩器250，用于根據(jù)該數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生 相應(yīng)的振蕩信號，以提供同步插值時刻給插值濾波器213。本實施例中接收端按照如下方法對輸入信號進(jìn)行處理該ADC211對輸入信號進(jìn)行采樣得到采樣值，發(fā)送到預(yù)處理設(shè)備212進(jìn)行重采樣和 /或初均衡后，發(fā)送到插值濾波器213對該采樣值進(jìn)行插值處理，處理完成后發(fā)送到自適應(yīng) 均衡濾波器300進(jìn)行均衡處理，將得到的信號分為兩路一路為輸出信號，另一路發(fā)送到鑒 相器220 ；該鑒相器220檢測該信號的相位誤差，判斷每個采樣值相對于正確采樣時間是超 前還是滯后，得到相位誤差信號，環(huán)路濾波器230濾除該相位誤差信號中的噪聲及高頻分 量，得到數(shù)字時鐘誤差信號，并發(fā)送到數(shù)控振蕩器241 ；該數(shù)控振蕩器241根據(jù)該數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生振蕩信號，提供同步插值時刻給 該插值濾波器213;該插值濾波器213根據(jù)該振蕩信號的同步插值時刻對輸入信號的采樣值進(jìn)行插 值處理。信號最初輸入時，由于采樣值的時鐘不能馬上同步，自適應(yīng)均衡濾波器未收斂，均 衡效果還不理想，串?dāng)_暫時未去除，隨著上述多次信號反饋，輸出信號逐漸同步和均衡，有 效地對信號進(jìn)行處理。
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本實施例的預(yù)處理設(shè)備212是為了提高同步和均衡的效率，加快自適應(yīng)均衡濾波 器的收斂和系統(tǒng)的時鐘同步。其是否采用，由輸入信號的質(zhì)量決定。實施例二本實施例的時鐘同步是通過數(shù)字模擬混合時鐘同步環(huán)路實現(xiàn)的，該數(shù)字模擬混合 時鐘同步和均衡信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。與第一實施例類似，也包括采樣及預(yù)處理裝置210、自適應(yīng)均衡濾波器300、鑒相 器220、環(huán)路濾波器230和振蕩裝置240，其中自適應(yīng)均衡濾波器300、鑒相器220、環(huán)路濾波 器230與第一實施例相同，在此不再贅述，與第一實施例不同的是該采樣及預(yù)處理裝置210進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)211和預(yù)處理設(shè)備212，其 中該模數(shù)轉(zhuǎn)換器211，用于根據(jù)該振蕩裝置240提供的振蕩信號，對輸入信號進(jìn)行采 樣得到采樣值，實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號轉(zhuǎn)換；該預(yù)處理設(shè)備212，用于將該ADC211發(fā)送的采樣值處理成該自適應(yīng)均衡濾波器所 需的采樣值，對該采樣值進(jìn)行重采樣、初均衡和/或?qū)υ摬蓸又捣扰c相位進(jìn)行預(yù)處理，并 發(fā)送到該自適應(yīng)均衡濾波器。本實施例中該預(yù)處理設(shè)備212包括采樣處理器和均衡濾波器，該采樣處理器用于 對該采樣值進(jìn)行重采樣，轉(zhuǎn)換為后續(xù)處理所需采樣率的采樣值；該均衡濾波器，用于對該采 樣值進(jìn)行初步均衡。該振蕩裝置240進(jìn)一步包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 270和壓控振蕩器(VCO) 280，其中該模數(shù)轉(zhuǎn)換器270，用于將所述數(shù)字時鐘誤差信號轉(zhuǎn)換為該壓控振蕩器280的控 制電壓；該壓控振蕩器280，用于根據(jù)該控制電壓產(chǎn)生振蕩信號，以提供給該ADC211。本實施例中接收端按照如下方法對輸入信號進(jìn)行處理該ADC211根據(jù)該壓控振蕩器280提供的振蕩信號，對該輸入信號進(jìn)行采樣得到采 樣值，發(fā)送到預(yù)處理設(shè)備212進(jìn)行重采樣和/或初均衡后，發(fā)送到自適應(yīng)均衡濾波器300進(jìn) 行均衡處理，將得到的信號分為兩路一路為信號輸出，另一路發(fā)送到鑒相器220 ；該鑒相器220檢測該信號的相位誤差，判斷每個采樣值相對于正確采樣時間是超 前還是滯后，得到相位誤差信號，環(huán)路濾波器230濾除該相位誤差信號的噪聲及高頻分量， 得到數(shù)字時鐘誤差信號發(fā)送到DAC270 ；該DAC 270將該數(shù)字時鐘誤差信號轉(zhuǎn)換為壓控振蕩器(VCO) 280的控制電壓，該 VCO 280根據(jù)該控制電壓產(chǎn)生振蕩信號提供給ADC 211 ；該ADC 211根據(jù)該振蕩信號的頻率對輸入信號進(jìn)行采樣。隨著上述處理中多次反饋信號的相位誤差，來調(diào)控ADC 211的采樣頻率，以及自 適應(yīng)均衡濾波器進(jìn)行自適應(yīng)均衡處理，輸出信號逐漸同步和均衡，有效地對信號進(jìn)行處理。實施例三 本發(fā)明光正交相移鍵控系統(tǒng)(QPSK)相干光接收機(jī)的信號處理系統(tǒng)，如圖4所示， 包括依次連接的本振激光器600、90度混頻器400、光電轉(zhuǎn)換器500、采樣及預(yù)處理裝置210、 自適應(yīng)均衡濾波器300、鑒相器220、環(huán)路濾波器230和振蕩裝置240，該振蕩裝置240的輸 出端連接到該采樣及預(yù)處理裝置210。其中采樣及預(yù)處理裝置210、自適應(yīng)均衡濾波器300、鑒相器220、環(huán)路濾波器230和振蕩裝置240與實施例一相同，該采樣及預(yù)處理裝置210包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器211和插值濾波器213，該振蕩裝置240為數(shù)控振蕩器，在此不再贅述，不同的 是該本振光激光器600，用于產(chǎn)生本振光并發(fā)送到該90度混頻器；該90度混頻器400，用于接收該本振光和光輸入信號進(jìn)行90度混頻，得到兩路正 交光信號，I路和Q路，并分別發(fā)送到對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換器；該光電轉(zhuǎn)換器500，用于將對應(yīng)的該I路或Q路正交光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并發(fā)送 到對應(yīng)的采樣及預(yù)處理裝置210 ；該振蕩裝置240產(chǎn)生的振蕩信號分別發(fā)送到I路和Q路信號所對應(yīng)的采樣及預(yù)處 理裝置210 ；該QPSK相干光接收機(jī)的信號處理系統(tǒng)的自適應(yīng)均衡濾波器300采用有限沖擊響 應(yīng)濾波器(FIR)，該鑒相器220采用數(shù)字相位探測Gardner方法(F. M. Gardner，A BPSK/QPSK Timing-Error Detector for Sampled Receivers, IEEETransaction on Communication, C0M-34，pp. 423-429，May 1986)，該環(huán)路濾波器230采用一階環(huán)路濾波器。該系統(tǒng)進(jìn)行信號處理的過程包括如下步驟步驟701 將本振激光器600產(chǎn)生的本振光與光輸入信號輸入到90度混頻器400 進(jìn)行90度混頻，得到QPSK的兩路正交光信號I路和Q路，分別經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器500變?yōu)殡娦?號發(fā)送到對應(yīng)的ADC211 ；步驟702 :ADC211對該對應(yīng)的電信號進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換為采樣值，發(fā)送到對應(yīng)的插值 濾波器213進(jìn)行插值處理，發(fā)送到自適應(yīng)均衡濾波器300 ；步驟703 該自適應(yīng)均衡濾波器300對該插值濾波器發(fā)送的采樣值進(jìn)行均衡處理， 得到三路信號，其中一路為I路的輸出信號，一路為Q路的輸出信號，另一路發(fā)送到鑒相器 220檢測該信號中非同步采樣值的相位誤差，該相位誤差經(jīng)環(huán)路濾波器230濾除噪聲及高 頻分量后得到數(shù)字時鐘誤差信號，數(shù)控振蕩器241根據(jù)該數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生振蕩信號 分別發(fā)送給該兩路信號對應(yīng)的插值濾波器提供同步插值時刻；該自適應(yīng)均衡濾波器采用有限沖擊響應(yīng)濾波器(FIR)。該鑒相器采用數(shù)字相位探測Gardner方法。該環(huán)路濾波器采用一階環(huán)路濾波器。該一階環(huán)路濾波器由比例單元和積分單元組 成。步驟704 該插值濾波器根據(jù)該同步插值時刻對對應(yīng)的輸入信號的采樣值進(jìn)行插 值處理，返回步驟703。作為實施例三的另一替代方式，該系統(tǒng)如實施例二所述，其中的采樣及預(yù)處理裝 置210包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器211和預(yù)處理裝置212，該振蕩裝置240包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 270 和壓控振蕩器(VCO) 280，其對光電轉(zhuǎn)換器500變換得到的電信號的處理方法與實施例二類 似。本發(fā)明實施例中的方法適用于通信系統(tǒng)接收端的數(shù)字信號處理，該方法不限定系 統(tǒng)的信號速率，也不限定信號的調(diào)制格式，信號的調(diào)制格式包括各種相移鍵控(PSK)格式 和幅移鍵控(ASK)格式，也不限定數(shù)字鑒相和環(huán)路濾波的實現(xiàn)方法。
權(quán)利要求
一種信號處理的系統(tǒng)，包括依次連接的采樣及預(yù)處理裝置、自適應(yīng)均衡濾波器、鑒相器、環(huán)路濾波器和振蕩裝置，所述振蕩裝置的輸出端連接到所述采樣及預(yù)處理裝置，其中所述采樣及預(yù)處理裝置，用于根據(jù)所述振蕩裝置輸出的振蕩信號對輸入信號進(jìn)行采樣和預(yù)處理，將得到的采樣值發(fā)送到所述自適應(yīng)均衡濾波器；所述自適應(yīng)均衡濾波器，用于對所述采樣值進(jìn)行自適應(yīng)均衡處理，處理后的信號一路作為信號輸出，一路發(fā)送到所述鑒相器；所述鑒相器，用于檢測該信號的相位誤差得到相位誤差信號，并將所述相位誤差信號發(fā)送到所述環(huán)路濾波器；所述環(huán)路濾波器，用于濾除所述相位誤差信號的噪聲及高頻分量，得到數(shù)字時鐘誤差信號并發(fā)送到所述振蕩裝置；所述振蕩裝置，用于根據(jù)所述數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生相應(yīng)的振蕩信號，發(fā)送到所述采樣及預(yù)處理裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述采樣及預(yù)處理裝置進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和插值濾波器，其中 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對輸入信號進(jìn)行采樣得到采樣值，實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的 轉(zhuǎn)換，并發(fā)送到所述插值濾波器；所述插值濾波器，用于根據(jù)所述振蕩裝置提供的振蕩信號對所述采樣值進(jìn)行插值，將 插值后的采樣值發(fā)送到所述自適應(yīng)均衡濾波器；所述振蕩裝置是數(shù)控振蕩器，用于根據(jù)所述數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生相應(yīng)的振蕩信號， 以提供同步插值時刻給所述插值濾波器。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述采樣及預(yù)處理裝置還包括預(yù)處理設(shè)備，用于對所述ADC發(fā)送的采樣值進(jìn)行重采 樣、初均衡和/或采樣值幅度與相位的預(yù)處理，并發(fā)送到所述插值濾波器。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述采樣及預(yù)處理裝置進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和預(yù)處理設(shè)備，其中 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)所述振蕩裝置提供的振蕩信號對輸入信號進(jìn)行采樣得到采 樣值，實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號轉(zhuǎn)換，并發(fā)送到所述預(yù)處理設(shè)備；所述預(yù)處理設(shè)備，用于對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送的采樣值進(jìn)行重采樣、初均衡和/或?qū)?所述采樣值幅度與相位進(jìn)行預(yù)處理，并發(fā)送到所述自適應(yīng)均衡濾波器；所述振蕩裝置進(jìn)一步包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和壓控振蕩器(VCO)，其中 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將所述環(huán)路濾波器發(fā)送的數(shù)字時鐘誤差信號轉(zhuǎn)換為控制電壓； 所述壓控振蕩器，用于根據(jù)所述控制電壓產(chǎn)生振蕩信號，以提供給所述采樣及預(yù)處理 裝置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
5.一種光正交相移鍵控系統(tǒng)(QPSK)相干光接收機(jī)的信號處理系統(tǒng)，包括依次連接的 本振激光器、90度混頻器、光電轉(zhuǎn)換器、采樣及預(yù)處理裝置、自適應(yīng)均衡濾波器、鑒相器、環(huán) 路濾波器和振蕩裝置，所述振蕩裝置的輸出端連接到所述采樣及預(yù)處理裝置，其中所述本振光激光器，用于產(chǎn)生本振光并發(fā)送到所述90度混頻器； 所述90度混頻器，用于接收所述本振光和光輸入信號進(jìn)行90度混頻，得到兩路正交光 信號，I路和Q路，并分別發(fā)送到對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換器；所述光電轉(zhuǎn)換器，用于將對應(yīng)的所述I路或Q路正交光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并發(fā)送到對 應(yīng)的采樣及預(yù)處理裝置；所述采樣及預(yù)處理裝置，用于根據(jù)所述數(shù)控振蕩器輸出的振蕩信號對對應(yīng)的所述I路 或Q路電信號進(jìn)行采樣和預(yù)處理，將得到的兩路采樣值發(fā)送到所述自適應(yīng)均衡濾波器；所述自適應(yīng)均衡濾波器，用于對所述采樣值進(jìn)行自適應(yīng)均衡處理，處理后的信號一路 作為信號輸出，一路發(fā)送到所述鑒相器；所述鑒相器，用于檢測該信號的相位誤差，得到相位誤差信號，并將所述相位誤差信號 發(fā)送到所述環(huán)路濾波器；所述環(huán)路濾波器，用于濾除所述相位誤差信號的噪聲及高頻分量，得到數(shù)字時鐘誤差 信號發(fā)送到所述振蕩裝置；所述振蕩裝置，用于根據(jù)所述數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生相應(yīng)的振蕩信號，分別發(fā)送到兩 個所述采樣及預(yù)處理裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的QPSK相干光接收機(jī)的信號處理系統(tǒng)，其特征在于 所述采樣及預(yù)處理裝置進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和插值濾波器，其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對所述電信號進(jìn)行采樣得到采樣值，實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號 的轉(zhuǎn)換，并發(fā)送到所述插值濾波器；所述插值濾波器，用于根據(jù)所述振蕩裝置提供的振蕩信號對所述采樣值進(jìn)行插值，將 插值后的信號發(fā)送到所述自適應(yīng)均衡濾波器；所述振蕩裝置為數(shù)控振蕩器，用于根據(jù)所述數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生相應(yīng)的振蕩信號， 以提供同步插值時刻給所述插值濾波器。
7.如權(quán)利要求5所述的QPSK相干光接收機(jī)的信號處理系統(tǒng)，其特征在于所述均衡濾波器為有限沖擊響應(yīng)濾波器(FIR)，所述鑒相器采用數(shù)字信號相位探測 Gardner方法，所述環(huán)路濾波器采用一階環(huán)路濾波器。
8.一種信號處理方法，其特征在于采樣及預(yù)處理裝置根據(jù)振蕩裝置輸出的振蕩信號對輸入信號進(jìn)行采樣和預(yù)處理，將得 到的采樣值發(fā)送到自適應(yīng)均衡濾波器進(jìn)行均衡處理，均衡處理后的信號分為兩路一路為 信號輸出，另一路發(fā)送到鑒相器；所述鑒相器檢測每個采樣值的相位誤差，得到相位誤差信號并發(fā)送到環(huán)路濾波器濾除 所述相位誤差信號的噪聲及高頻分量，得到數(shù)字時鐘誤差信號，并發(fā)送到所述振蕩裝置根 據(jù)該數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生振蕩信號，發(fā)送到所述采樣及預(yù)處理裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述采樣及預(yù)處理裝置進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和插值濾波器，所述ADC對輸入 信號進(jìn)行采樣得到采樣值，發(fā)送到預(yù)處理設(shè)備進(jìn)行重采樣和/或初均衡，然后發(fā)送到所述 插值濾波器，所述插值濾波器根據(jù)所述振蕩裝置提供的振蕩信號對所述采樣值進(jìn)行插值處 理，并發(fā)送到自適應(yīng)均衡濾波器進(jìn)行均衡處理；所述振蕩裝置是數(shù)控振蕩器，所述數(shù)控振蕩器根據(jù)該數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生振蕩信 號，提供同步插值時刻給所述插值濾波器。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述采樣及預(yù)處理裝置還包括預(yù)處理設(shè)備，用于對所述ADC發(fā)送的采樣值進(jìn)行重采樣、初均衡和/或采樣值幅度與相位的預(yù)處理，并發(fā)送到所述插值濾波器。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述采樣及預(yù)處理裝置進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和預(yù)處理設(shè)備，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器 根據(jù)所述振蕩裝置輸出的振蕩信號對輸入信號進(jìn)行采樣得到采樣值，發(fā)送到預(yù)處理設(shè)備進(jìn) 行重采樣和/或初均衡，然后發(fā)送到自適應(yīng)均衡濾波器進(jìn)行均衡處理；所述振蕩裝置進(jìn)一步包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和壓控振蕩器(VCO)，所述DAC將所述環(huán)路 濾波器發(fā)送的數(shù)字時鐘誤差信號轉(zhuǎn)換為壓控振蕩器(VCO)的控制電壓，所述VCO根據(jù)所述 控制電壓產(chǎn)生振蕩信號提供給所述ADC。
12.一種光正交相移鍵控系統(tǒng)(QPSK)相干光接收機(jī)的信號處理方法，其特征在于光輸入信號與本振激光器產(chǎn)生的本振光輸入到90度混頻器進(jìn)行90度混頻，得到兩路正交光信號，I路和Q路，分別經(jīng)對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換器變?yōu)殡娦盘柡蟀l(fā)送到對應(yīng)的采樣及預(yù)處 理裝置進(jìn)行采樣和預(yù)處理，得到兩路采樣值發(fā)送到自適應(yīng)均衡濾波器進(jìn)行均衡處理，處理 后的信號一路作為信號輸出，一路發(fā)送到鑒相器；所述鑒相器檢測每個采樣值的相位誤差，得到相位誤差信號并發(fā)送到環(huán)路濾波器濾除 所述相位誤差信號的噪聲及高頻分量，得到數(shù)字時鐘誤差信號，并發(fā)送到所述振蕩裝置，所 述振蕩裝置根據(jù)該數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生振蕩信號，發(fā)送到所述采樣及預(yù)處理裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的QPSK相干光接收機(jī)的信號處理方法，其特征在于所述采樣及預(yù)處理裝置進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和插值濾波器，所述ADC對所述 電信號進(jìn)行采樣得到采樣值，發(fā)送到所述插值濾波器根據(jù)所述振蕩裝置提供的振蕩信號對 所述采樣值進(jìn)行插值處理，并發(fā)送到自適應(yīng)均衡濾波器進(jìn)行均衡處理；所述振蕩裝置是數(shù)控振蕩器，所述數(shù)控振蕩器根據(jù)該數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生振蕩信 號，提供同步插值時刻給所述插值濾波器。
14.如權(quán)利要求12所述的QPSK相干光接收機(jī)的信號處理方法，其特征在于所述均衡濾波器為有限沖擊響應(yīng)濾波器(FIR)，所述鑒相器采用數(shù)字信號相位探測 Gardner方法，所述環(huán)路濾波器采用一階環(huán)路濾波器。
全文摘要
本發(fā)明公開了采樣及預(yù)處理裝置根據(jù)振蕩裝置輸出的振蕩信號對輸入信號進(jìn)行采樣和預(yù)處理，將得到的采樣值發(fā)送到自適應(yīng)均衡濾波器進(jìn)行均衡處理，均衡處理后的信號分為兩路一路為信號輸出，另一路發(fā)送到鑒相器；該鑒相器檢測每個采樣值的相位誤差，得到相位誤差信號并發(fā)送到環(huán)路濾波器濾除所述相位誤差信號的噪聲及高頻分量，得到數(shù)字時鐘誤差信號，并發(fā)送到所述振蕩裝置根據(jù)該數(shù)字時鐘誤差信號產(chǎn)生振蕩信號，發(fā)送到該采樣及預(yù)處理裝置。本發(fā)明通過將自適應(yīng)均衡濾波器嵌入到時鐘同步環(huán)路中，在時鐘同步過程中進(jìn)行均衡處理，減弱了信號變形對鑒相的影響，有效的進(jìn)行時鐘同步和均衡，消除通信傳輸系統(tǒng)中信號的串?dāng)_，提高了接收端的信號處理能力。
文檔編號H03L7/085GK101841327SQ201010127569
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者周偉勤, 周嫻, 張治國, 朱海, 李智宇, 樊洋洋, 王立芊, 葛超, 陳雪 申請人:中興通訊股份有限公司;北京郵電大學(xué)