專利名稱：用于相位恢復(fù)的方法和設(shè)備以及包括這種設(shè)備的通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于相位恢復(fù)的方法和設(shè)備以及包括這種設(shè)備的通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了增加帶寬效率以及針對失真的魯棒性，光通信系統(tǒng)要求較高階的調(diào)制格式， 例如100(ibit/S的四相相位鍵控(CP-QPSK)的相干解調(diào)偏振復(fù)用。因此，PolMUX的偏振(例 如，χ偏振和y偏振)和復(fù)信號(QPSK)的星座(constellation)均被用于運(yùn)送數(shù)據(jù)(例如， 作為符號)。隨著調(diào)制格式的增加，光系統(tǒng)中的符號速率有所降低。例如，在每個(gè)符號4個(gè)比特 的100(ibit/S CP-QPSK的情況下，符號速率總計(jì)為100/4 = 25G符號/s。這使得傳輸相對 于如色散(CD)或偏振模色散(PMD)的光失真更加魯棒。這種符號速率的降低還允許接收 器處較低的處理功率。圖1示出了光通信信號的相干解調(diào)的典型配置。在光“90°混合”模塊101和模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)單元102之后，可獲得作為電信號的光場的采樣和量化表示形式，其包 含統(tǒng)計(jì)噪聲失真以及確定性信道失真。時(shí)鐘恢復(fù)103估計(jì)到來信號的符號的開始和結(jié)束。自適應(yīng)均衡單元104估計(jì)信道 并且去除確定性信道失真。出于信號傳輸?shù)哪康?，?fù)信號的相位和振幅可以被用來傳送信息。在QPSK的情況 下，2個(gè)比特被映射到四種可能的相位星座。在接收器處，該相位可能被用來對信號進(jìn)行下混頻的空轉(zhuǎn)本地振蕩器(LO)所影 響。所述相位還可能被信道通過非線性效應(yīng)所影響，所述非線性效應(yīng)隨相鄰信道的功率和 數(shù)量而增強(qiáng)(交叉相位調(diào)制，XPM)。相位恢復(fù)實(shí)體105需要估計(jì)并校正所接收信號的相移。本地振蕩器所導(dǎo)致的相位 誤差相對于符號速率變化相當(dāng)緩慢，而基于相鄰信道的干擾(XPM)的相位誤差則由于它們 直接依賴于相鄰信道的比特在相同時(shí)刻的功率而隨符號進(jìn)行變化。在存在相鄰信道的情況下，χ和y偏振中信號的相位由于非線性相位失真而不再 相同，并且兩個(gè)相位的簡單聯(lián)合估計(jì)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的損耗。出于經(jīng)濟(jì)的原因，優(yōu)選地，特別包括時(shí)鐘恢復(fù)、均衡、相位估計(jì)和檢測的信號處理 以數(shù)字實(shí)現(xiàn)，這意味著在ADC 102之后僅對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行處理。由于需要高的處理速度(這 基于所接收光數(shù)據(jù)的符號速率)并且由于明顯的處理復(fù)雜度，現(xiàn)有的硬件對于處理速度和 /或成本而言可能成為瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
所要解決的問題是克服以上所提到的缺點(diǎn)，尤其是提供一種允許相位恢復(fù)有所改 進(jìn)的解決方案。該問題根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的特征而得以解決。進(jìn)一步的實(shí)施例得自于從屬權(quán)利要求。為了克服該問題，提供了一種用于至少兩個(gè)信道的相位恢復(fù)的方法，包括步驟-針對每個(gè)信道估計(jì)相位；-通過耦合因數(shù)將每個(gè)信道的估計(jì)相位與至少一個(gè)其它估計(jì)相位進(jìn)行疊加。特別地，針對每個(gè)信道估計(jì)相位的步驟包括相位的預(yù)先校正階段而并不首先考慮 任何的其它信道。接著，預(yù)先校正的信號利用耦合因數(shù)將一個(gè)信道與至少一個(gè)其它信道進(jìn) 行疊加。這使得能夠通過有效考慮相鄰信道來進(jìn)行相位恢復(fù)，由此很大程度上避免了錯(cuò)誤 的相位估計(jì)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述至少兩個(gè)信道是至少兩個(gè)正交信道。所述至少兩個(gè)信道尤 其可以是光信道。在另一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)以下調(diào)制機(jī)制之一對每個(gè)信道進(jìn)行調(diào)制-所有類型的PSK機(jī)制，特別是QPSK、BPSK、8PSK；-QAM，特別是高階QAM。這樣的調(diào)制機(jī)制分別定義了在復(fù)平面(I/Q-平面)中的星座(符號)，其中每個(gè)星 座具有需要被確定以便正確評估接收符號的相位。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述耦合因數(shù)對于所確定的至少兩個(gè)相位有所不同。因此，不同的耦合因數(shù)例如可以對每個(gè)信道(并且由此對每個(gè)所估計(jì)的相位)應(yīng) 用一個(gè)耦合因數(shù)。在下一個(gè)實(shí)施例中，所述耦合因數(shù)對于至少兩個(gè)信道(例如，所要估計(jì)的相位)可 以相同。作為又一個(gè)實(shí)施例，所述方法被用于確定接收器處的本地振蕩器的頻率偏移。根據(jù)另一實(shí)施例，所述耦合因數(shù)包括至少一個(gè)固定數(shù)值。依據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所述耦合因數(shù)被自適應(yīng)調(diào)節(jié)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，基于光纖長度和/或輸入功率確定所述耦合因數(shù)。以上所提到的問題還通過一種設(shè)備得以解決，所述設(shè)備包括處理器單元和/或硬 線電路和/或邏輯設(shè)備，和/或與所述處理器單元和/或硬線電路和/或邏輯設(shè)備相關(guān)聯(lián)， 所述處理器單元和/或硬線電路和/或邏輯設(shè)備被配置為能夠在其上執(zhí)行這里所描述的方 法。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述設(shè)備為通信設(shè)備或者與其相關(guān)聯(lián)，所述通信設(shè)備特別是光 網(wǎng)絡(luò)組件。之前所提到的問題進(jìn)一步通過一種包括這里所描述的設(shè)備的通信系統(tǒng)而得以解決。


本發(fā)明的實(shí)施例在以下示圖中示出和說明圖2示出了(三個(gè)符號上)具有預(yù)先校正的聯(lián)合偏振相位估計(jì)；圖3示出了考慮到光纖長度而建議的方法的性能收益(誤碼率)。
具體實(shí)施例方式這里所提供的方法允許相位估計(jì)在存在來自相鄰信道的干擾的情況下(例如，交叉相位調(diào)制XPM的情形)得到顯著改善。因此，通過獨(dú)立于偏振的各自相位的預(yù)先校正并且通過例如根據(jù)光纖長度和/或 輸入功率而應(yīng)用可變耦合因數(shù)來實(shí)現(xiàn)正交輸入信道或信號(例如，輸入信號的χ和y偏振 兩者)的聯(lián)合相位估計(jì)，對于已知的光纖鏈路而言，所述光纖長度和/或輸入功率可以自適 應(yīng)調(diào)節(jié)或者為常數(shù)。對于QPSK而言，相位估計(jì)可以基于如[1]中所描述的“Viterbi-and-Viterbi相 位估計(jì)”，其對最可能發(fā)送的符號計(jì)算所傳送符號的相移并且隨后校正所接收的符號?？蓱?yīng)用的調(diào)制機(jī)制例如為通常的所有PSK機(jī)制(BPSK、QPSK、8PSK)以及如QAM的 較高階格式，其中內(nèi)在的相位估計(jì)算法優(yōu)選地適用于所述調(diào)制機(jī)制。有利地，與相位的預(yù)先校正相耦合的相位估計(jì)可以獨(dú)立于每個(gè)偏振的相位估計(jì) (這樣的偏振也可以被稱作正交輸入信道或信號)。特別地，所提供方法的特定屬性和/或優(yōu)勢可以如下a.所述耦合因數(shù)對于例如兩個(gè)偏振的正交輸入信號而言并不必是相同的。b.并不必對低的非線性信道串音執(zhí)行預(yù)先校正。c.預(yù)先校正不僅可以影響相位，而且還可以對振幅有所影響。d.所提供的方法能夠被用于本地振蕩器的頻率偏移估計(jì)，所述頻率偏移通常在估 計(jì)信號的剩余相位之前被估計(jì)并且從符號中減去。e.通過所建議方案所實(shí)現(xiàn)的性能提高會(huì)使得傳輸范圍有所延伸，成本降低并且系 統(tǒng)設(shè)計(jì)更為動(dòng)態(tài)。這尤其可以使得光網(wǎng)絡(luò)能夠與任意的傳統(tǒng)相鄰信道相互配合。圖2示出了聯(lián)合偏振相位估計(jì)的示例，其中在3個(gè)符號上對相位進(jìn)行估計(jì)。框201描繪了 χ偏振的偏振相位估計(jì)，而框203描繪了 y偏振的相位估計(jì)。特別 地，兩個(gè)偏振彼此正交。然而，基于所提到的不同相移，每個(gè)偏振可以在一定程度上影響另 一偏振。因此，出于相位恢復(fù)的目的，考慮各自其它的偏振?？?01和203特別包括每個(gè)信號的預(yù)先校正階段?？?02示出了將各自其它偏振的相移與預(yù)先確定的小于或等于1的耦合因數(shù)X進(jìn) 行疊加的聯(lián)合處理。關(guān)于框201，符號xin被輸入到包括三個(gè)抽頭X[n+l]，X[n]和Χ[η_1]的位移寄存 器中。所述位移寄存器包括兩個(gè)延遲單元Τ。每一抽頭被乘以數(shù)值P0 = θχρΗΦχ(η-1))并且隨后通過(.)4算子進(jìn)行處理。接下來，C)4算子的所有輸出被添加到信號 204并且提供給框202。對于MPSK調(diào)制而言，根據(jù)[1]的Viterbi-Viterbi的第M個(gè)功率相移估計(jì)能夠被 用來從復(fù)符號去除符號相位信息，留下復(fù)矢量，所述復(fù)矢量具有的相位等于M乘以到最接 近的未失真符號的相移。在具有四個(gè)不同相位的四元相位調(diào)制的情況下，M等于4并且算 子變?yōu)镃)4。為了確定相移，取所述復(fù)矢量的幅角并且以M(l/M*arg)相除。以類似的方式在框203對符號yin應(yīng)用相同方法，其中位移寄存器包括三個(gè)抽頭 y [n+1]，y [η]和y [n-1]，其中每抽頭被乘以數(shù)值q0 = exp(-j(jiy(n-l))并且隨后通過(.)4算子進(jìn)行處理。接下來，(.)4算子的輸出被添加到信號205并且提供給框202。在框202中，信號204與已經(jīng)乘以耦合因數(shù)Xy的信號205進(jìn)行合并。該合并的結(jié) 果被提供給處理單元206。此外，信號205與已經(jīng)被乘以耦合因數(shù)Xx的信號204進(jìn)行合并。 該合并的結(jié)果被提供給處理單元207。抽頭信號x[n]被提供給延遲單元209，而抽頭信號y[n]被提供給延遲單元208。數(shù)值Ptl得自于處理單元206的輸出，其被延遲單元210延遲預(yù)先確定的時(shí)間周期。 相應(yīng)地，數(shù)值Citl得自于處理單元207的輸出，其被延遲單元211延遲預(yù)先確定的時(shí)間周期。優(yōu)選地，延遲單元208和209中的延遲等于相位反饋預(yù)先校正的處理時(shí)間，第4個(gè) 功率算子和兩個(gè)相加運(yùn)算以所計(jì)算的相移領(lǐng)先輸入符號的校正。延遲單元209的輸出乘以處理單元206的輸出產(chǎn)生輸出偏振x。ut。延遲單元208 的輸出乘以處理單元207的輸出產(chǎn)生輸出偏振y。ut。在圖2所示的該示例中，耦合因數(shù)對于每個(gè)偏振有所不同。然而，優(yōu)選地，其可以 為小于或等于1的數(shù)值。對于單個(gè)符號的相位估計(jì)而言，使用了一個(gè)前達(dá)(precursor)和一個(gè)后達(dá) (postcursor)作為示例。該數(shù)字為變量，并且可以針對光纖鏈路進(jìn)行手工或自適應(yīng)調(diào)節(jié)。輸入符號用對每個(gè)偏振最后計(jì)算的信號的相移進(jìn)行校正。在預(yù)先校正之后，所述 符號信息被(.)4算子所去除并且被平均以提供更好的估計(jì)并消除噪聲。于是，所述估計(jì)通過以特定耦合因數(shù)X疊加其它偏振的相移矢量而得以改進(jìn)，所 述特定耦合因數(shù)X即信號X的耦合因數(shù)Xy和信號y的耦合因數(shù)Xx。對兩個(gè)偏振計(jì)算相位φ(η)，并且該相位被用來校正所述相移，而且被用于對后續(xù) 的符號進(jìn)行預(yù)先校正。在去除頻率偏移之后，本地振蕩器(LO)的相位漂移并且主要是XPM引起的相位變 化在第二步驟中得以校正。XPM的效應(yīng)取決于偏振，如在具有相鄰信道‘2’的信道‘1’的傳 播的χ偏振的耦合非線性Schrdmnger等式中所示的
權(quán)利要求
1.一種用于至少兩個(gè)信道的相位恢復(fù)的方法，包括步驟 -針對每個(gè)信道估計(jì)相位；-通過耦合因數(shù)將每個(gè)信道的估計(jì)相位與至少一個(gè)其它估計(jì)相位進(jìn)行疊加。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩個(gè)信道是至少兩個(gè)正交信道。
3.如之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述至少兩個(gè)信道是光信道。
4.如之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中根據(jù)以下調(diào)制機(jī)制之一對每個(gè)信道進(jìn)行調(diào)制-所有類型的PSK機(jī)制，特別是QPSK、BPSK、8PSK ； -QAM，特別是高階QAM。
5.如之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述耦合因數(shù)對于至少兩個(gè)相位有所不同。
6.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中一個(gè)耦合因數(shù)被用于至少兩個(gè)相位。
7.如之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，被用于確定在接收器處的本地振蕩器的頻率偏移。
8.如之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述耦合因數(shù)包括至少一個(gè)固定數(shù)值。
9.如之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述耦合因數(shù)被自適應(yīng)調(diào)節(jié)。
10.如之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中基于光纖長度和/或輸入功率確定所述 耦合因數(shù)。
11.一種設(shè)備，所述設(shè)備包括處理器單元和/或硬線電路和/或邏輯設(shè)備，和/或與所 述處理器單元和/或硬線電路和/或邏輯設(shè)備相關(guān)聯(lián)，所述處理器單元和/或硬線電路和 /或邏輯設(shè)備被配置為能夠在其上執(zhí)行如之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備為通信設(shè)備或者與其相關(guān)聯(lián)，所述通信 設(shè)備特別是光網(wǎng)絡(luò)組件。
13.—種通信系統(tǒng)，包括權(quán)利要求11或12中任一項(xiàng)所述的設(shè)備。
全文摘要
提供了一種用于至少兩個(gè)信道的相位恢復(fù)的方法和設(shè)備，包括步驟(i)針對每個(gè)信道估計(jì)相位；(ii)通過耦合因數(shù)將每個(gè)信道的估計(jì)相位與至少一個(gè)其它估計(jì)相位進(jìn)行疊加。此外，建議了一種包括這種設(shè)備的通信系統(tǒng)。
文檔編號H04L27/22GK102057640SQ200980121345
公開日2011年5月11日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月10日
發(fā)明者B·蘭克爾, B·斯平勒, F·豪斯克, K·皮亞瓦諾, M·庫施尼羅夫 申請人:諾基亞西門子通信公司