專利名稱：用于通過偏振擾頻來減輕pmd的接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光信號的接收器，該光信號包含由周期性偏振擾頻信號造成的時間抖動和時變失真，該接收器包括至少一個判決門以及時鐘恢復(fù)模塊，該時鐘恢復(fù)模塊將從光信號恢復(fù)的時鐘信號提供給該至少一個判決門。
背景技術(shù)：
偏振模式色散(PMD)是高速(10至40Gb/s的比特速率)遠程傳輸中的主要障礙之一。為了減輕PMD，與向前糾錯(FEC)相結(jié)合的分布偏振擾頻已經(jīng)在X.Liu等人于“ECOC 2004 post-deadline session”中的文章“Experimental Demonstration of Broadband PMD Mitigation throughDistributed Fast Polarization Scrambling and FEC”中被提出。
該提出的PDM減輕的方法原理如圖3中所示用于以高比特速率傳輸光信號的光纖線路1被設(shè)置于光發(fā)射器2和光接收器3之間。多個快速偏振擾頻器4在相繼的光纖鏈路5之間沿著光纖線路1相繼地分布。偏振擾頻器4的目的是提供對經(jīng)過光纖線路1傳輸?shù)墓庑盘栠M行周期性偏振改變的擾頻信號，以及由此將以與比特速率成倒數(shù)的時間間隔Ts來傳輸?shù)南噜彵忍孛}沖7的相干時長(例如TB＝25ps)縮短成這樣的短時間，使得相關(guān)聯(lián)的比特錯誤能夠通過糾錯方案(向前糾錯，F(xiàn)EC)來有效地糾正。偏振擾頻器2工作于大約10MHz(例如fscr＝20MHz)的偏振調(diào)制速率。向前糾錯解碼器8設(shè)置在繼接收器3之后，用于除解碼信息比特之外還解碼光信號中出現(xiàn)的冗余比特，以及通過利用冗余比特來補償信息比特的傳輸錯誤。
光接收器3以對應(yīng)于光信號的比特速率的采樣速率來采樣光信號。存在光纖PMD時，偏振擾頻器4以與擾頻頻率fscr成倒數(shù)的周期Ts＝1/fscr來產(chǎn)生比特脈沖7的時間抖動6。結(jié)果，比特脈沖7按照時間抖動6在其比特時隙中被時間移位，即比特脈沖7比在不存在抖動時的情況要或早或遲地到達。此外，在擾頻周期Ts內(nèi)周期性變化的實際PMD失真9還造成了眼圖張開的變化，以及由此造成了對于最小錯誤概率的接收器3的判決門閾值Uth的最優(yōu)位置的變動。結(jié)果，接收器3的錯誤概率增大。
由于設(shè)想的高擾頻速率fscr超出了接收器3的時鐘恢復(fù)的跟蹤能力，所以接收器3不能補償抖動6。除此之外，閾值Uth的變化未被考慮。當在不遠的將來提高該方案的PMD減輕的有效性時，例如當并入增強型FEC(UFEC)時，抖動將變成制約性因素。
在L.Mller等人于“OFC 2002 Postdeadline Papers”中的文章“NovelRZ Receivers with Enhanced Jitter and PMD tolerance”中，描述了光歸零(RZ)接收器，其在每個比特時隙中利用兩個或更多采樣點。與采樣點相應(yīng)的判決然后通過邏輯OR運算來組合，以便減少接收器的錯誤概率。然而，提出的光接收器僅以RZ(不是非歸零(NRZ))信號工作。與存在PMD時一樣，甚至于RZ信號被“轉(zhuǎn)換”為更寬的NRZ類信號，提出的接收器不大可能應(yīng)用于當前情況中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種接收器，其考慮到由擾頻引起的抖動，尤其還有由擾頻引起的閾值變動，由此減少接收器的錯誤概率。
該目的是通過上述種類的接收器來實現(xiàn)的，該接收器進一步包括擾頻頻率產(chǎn)生器，同步到偏振擾頻信號的擾頻頻率和相位；抖動函數(shù)產(chǎn)生器，產(chǎn)生再現(xiàn)時間抖動的時鐘相位控制信號；以及至少一個時鐘相位調(diào)制器，按照時鐘相位控制信號來調(diào)制時鐘信號的相位。
能夠從時鐘恢復(fù)模塊中提取與光信號的擾頻有關(guān)的信息，并將其用來將擾頻頻率產(chǎn)生器同步到擾頻頻率和擾頻相位。擾頻頻率產(chǎn)生器命令抖動函數(shù)產(chǎn)生器，其含有信號抖動在擾頻周期內(nèi)的時間演變。抖動函數(shù)產(chǎn)生器的輸出以判決門的時鐘輸入來控制時鐘相位調(diào)制器，以將判決時間保持于比特的最優(yōu)位置。
以此方式，判決門的時鐘是按照抖動來相位調(diào)制的，從而在判決門處即使是抖動的比特也總是在最優(yōu)的判決時間被采樣。由抖動造成的比特脈沖到達時間的移位是通過相應(yīng)地移位判決門的采樣時間來補償?shù)?。因此，能夠容忍具有較低懲罰的較高抖動，并且該方案的PMD減輕比現(xiàn)有技術(shù)中已知的接收器是更有效的。
在優(yōu)選實施例中，閾值函數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生閾值控制信號，其再現(xiàn)時變失真的最優(yōu)閾值，并且將該信號作為輸入提供給至少一個判決門，從而判決門的閾值由閾值控制信號直接地控制。
于是，擾頻頻率產(chǎn)生器輸出還命令閾值函數(shù)產(chǎn)生器，其包含最優(yōu)閾值幅度(電壓)在擾頻周期內(nèi)的時間演變。閾值函數(shù)產(chǎn)生器的輸出還連接到判決門的閾值輸入，以將判決閾值保持于比特的最優(yōu)位置。
在該實施例的優(yōu)選改進中，提供了補償控制設(shè)備，其以最小化該判決門的判決比特的錯誤計數(shù)的方式來控制該抖動函數(shù)產(chǎn)生器和該閾值函數(shù)產(chǎn)生器。以此方式，時鐘相位控制信號和閾值能夠進行適應(yīng)以使得判決門的錯誤最小化。
在又一改進中，提供了向前糾錯解碼器，用于進行錯誤計數(shù)。該解碼器利用光信號中包含的冗余比特來檢測和糾正比特錯誤。
在高度優(yōu)選的改進中，多路復(fù)用器將多個判決門之一連接到向前糾錯解碼器，該判決門是由連接到補償控制設(shè)備和擾頻頻率產(chǎn)生器的切換函數(shù)產(chǎn)生器來選擇的。
在此改進中，依賴于時間(在擾頻周期內(nèi))的判決時間和閾值是通過操作具有不同閾值和采樣相位的兩個或更多并聯(lián)的判決門來“量化”的。在擾頻周期內(nèi)，最優(yōu)門由多路復(fù)用器選擇，該多路復(fù)用器是由同步到信號擾頻的擾頻頻率產(chǎn)生器來命令的。在采樣周期內(nèi)選擇最優(yōu)(對于最小化錯誤概率)判決門是在切換函數(shù)產(chǎn)生器中進行的，其選擇規(guī)則通過最小化錯誤概率來優(yōu)化。同時，各采樣相位和/或各閾值可通過補償控制設(shè)備來優(yōu)化，以便最小化錯誤概率。
在又一優(yōu)選實施例中，抖動函數(shù)產(chǎn)生器和閾值函數(shù)產(chǎn)生器包括幅度控制設(shè)備和相位控制設(shè)備，用于分別控制時鐘相位控制信號和閾值控制信號的幅度和相位，從而函數(shù)產(chǎn)生器可分別容易地跟隨時間抖動和時變失真。
在另一實施例中，擾頻頻率產(chǎn)生器被連接到從光信號提取周期性偏振擾頻信號的時鐘恢復(fù)模塊。以此方式，簡化了將擾頻頻率產(chǎn)生器同步到偏振擾頻信號的擾頻頻率和相位的過程。
在另一優(yōu)選實施例中，提供了繼偏振器之后的光電二極管，其從光信號提取偏振擾頻相關(guān)信號并且將其提供給擾頻頻率產(chǎn)生器。偏振器與(緩慢)光電二極管的組合提供了用于直接測量由周期性偏振擾頻信號產(chǎn)生的偏振調(diào)制的簡易手段。
在再一優(yōu)選實施例中，擾頻頻率產(chǎn)生器被預(yù)設(shè)為周期性偏振擾頻信號的頻率和相位。擾頻頻率產(chǎn)生器精確預(yù)設(shè)為擾頻頻率可消除對于從光信號提取偏振擾頻信號的需求。
本發(fā)明還被實現(xiàn)于具有如上所述接收器的光纖系統(tǒng)中，包括光纖線路，該光纖線路具有用于光信號的偏振調(diào)制的多個連續(xù)設(shè)置的偏振擾頻器。偏振擾頻器沿著光線線路來分布，用于減輕偏振模式色散。
進一步的優(yōu)點可從說明書和附圖中來獲得。上述和下述特征能夠按照本發(fā)明單獨地或者以任何組合共同地來運用。所述實施例不應(yīng)當理解為窮舉，而是具有本發(fā)明的描述的示例性特征。


本發(fā)明在附圖中被示出。
圖1示出了具有一個判決門的按照本發(fā)明的接收器的第一實施例；圖2示出了具有多個判決門的按照本發(fā)明的接收器的第二實施例；以及圖3示出了具有按照現(xiàn)有技術(shù)的接收器的光纖系統(tǒng)。
具體實施例方式
圖1示出了接收器10，其包括連接到光電二極管12的判決門11，該光電二極管設(shè)置于接收器10的輸入處。接收器10被設(shè)置用于接收通過如圖3中所示光纖線路1傳輸?shù)墓庑盘?。該光信號包含周期性時間抖動6和依賴于時間的失真9，其是由圖3的偏振擾頻器4產(chǎn)生的周期性擾頻造成的。判決門11用以將光信號中包含的比特脈沖轉(zhuǎn)換成僅包括兩個二進制值(0或1)的比特流。為了判決比特脈沖應(yīng)當被計數(shù)為0還是1，判決閾值信號Uth被作為輸入傳遞到判決門11。比特脈沖在閾值Uth以上的信號幅度被識別為1，閾值以下的信號幅度被識別為0。
時鐘恢復(fù)模塊13還連接到接收器10的輸入12，并且將從光信號恢復(fù)的時鐘信號C(頻率40GHz，對應(yīng)于比特速率)提供給判決門11。時鐘信號C確定判決門11的判決時間(采樣時間)。當該采樣是在輸入比特脈沖的最大值處進行時，圖3中所示判決時間t0是最優(yōu)的。當不存在PMD時，在判決門11處，圖3的比特脈沖7的最大值在其比特時隙的中心到達，從而總是獲得最優(yōu)判決時間。當存在PMD引入的時間抖動6時，最優(yōu)判決時間t0隨著偏振擾頻信號的振蕩頻率而變化。
該變化可通過按照再現(xiàn)時間抖動6的時鐘相位控制信號ΔΦb來移位時鐘相位調(diào)制器14中的時鐘信號C而補償，從而總是能夠獲得最優(yōu)的判決時間t0。出于此目的，從擾頻信號得出的時間抖動6的時間函數(shù)在產(chǎn)生時鐘相位控制信號ΔΦb的抖動函數(shù)產(chǎn)生器17中在頻率、相位和幅度方面被盡可能精確地再現(xiàn)。
類似地，判決門11的最優(yōu)判決閾值的變化(由于偏振擾頻信號造成的時變的失真9(參考圖3))是通過利用閾值函數(shù)產(chǎn)生器21中產(chǎn)生的閾值控制信號Uth來移位閾值，盡可能精確地再現(xiàn)時變失真9而補償?shù)?。判決門11的閾值被閾值控制信號Uth移位，從而總是能夠獲得最優(yōu)的判決閾值。
抖動函數(shù)產(chǎn)生器17和閾值函數(shù)產(chǎn)生器21連接到擾頻頻率產(chǎn)生器16(振蕩器、計數(shù)器等)，其在頻率和相位方面被鎖定到在時鐘恢復(fù)模塊13的相位比較器中正在從光信號中恢復(fù)的周期性偏振擾頻信號(頻率20MHz)。
可選地，偏振擾頻信號的恢復(fù)可通過直接測量擾頻調(diào)制來進行，例如通過利用偏振器和光電二極管作為測量設(shè)備。還可能將擾頻頻率產(chǎn)生器16預(yù)設(shè)到周期性偏振擾頻信號的頻率和相位。
分別地，時鐘相位控制信號ΔΦb以及閾值控制信號Uth的幅度和相位在作為抖動函數(shù)產(chǎn)生器17和閾值函數(shù)產(chǎn)生器21一部分的幅度控制設(shè)備和相位控制設(shè)備(未示出)中進行控制。函數(shù)產(chǎn)生器17、21連接到用于抖動和閾值補償控制的補償控制設(shè)備19。補償控制設(shè)備19用于設(shè)置時鐘相位控制信號ΔΦb和閾值控制信號Uth的幅度和相位，其方式為最小化在連接到補償控制設(shè)備19的向前糾錯解碼器20中測量的比特錯誤計數(shù)。
圖2示出了相對于圖1的接收器10而改進的接收器10’，其中使用了多個并行判決門11a至11n，并且它們的判決時間和閾值被“量化”了，即它們具有不同的(固定的)閾值和采樣相位(在擾頻周期內(nèi))。每個判決門11a至11n接收在作為補償控制設(shè)備19’的一部分的公共閾值函數(shù)產(chǎn)生器17’中產(chǎn)生的其自身的各閾值控制信號Uth1至UthN。每個判決門11a至11n還連接到其自身的時鐘相位調(diào)制器14a至14n，各時鐘相位調(diào)制器被施加有在也是作為補償控制設(shè)備19’的一部分的公共抖動函數(shù)產(chǎn)生器21’中產(chǎn)生的各時鐘相位控制信號ΔΦ1至ΔΦN。
在擾頻周期內(nèi)，最優(yōu)判決門由多路復(fù)用器23選定，該多路復(fù)用器由同步到光信號的擾頻的擾頻頻率產(chǎn)生器16來命令。在采樣周期內(nèi)選擇最優(yōu)(對于最小化錯誤概率)判決門是在連接到補償控制設(shè)備19’的切換函數(shù)產(chǎn)生器22中進行的，其選擇規(guī)則通過最小化錯誤概率來優(yōu)化。同時，各時鐘相位控制信號ΔΦ1至ΔΦN和/或各閾值控制信號Uth1至UthN可通過補償控制設(shè)備19’來優(yōu)化以最小化錯誤概率。
圖1和圖2的接收器可有利地與圖3這類設(shè)置結(jié)合使用，從而提供這樣的光纖系統(tǒng)，其能夠補償由偏振擾頻器4造成的時間抖動6以及時變失真9。以此方式，判決門11的判決質(zhì)量可被優(yōu)化，可以提高擾頻對PMD減輕的效力。而且，接收器10、10’允許擴展到具有更高PMD減輕效率的UFEC。
在接收器ASIC內(nèi)僅需實施低/中速電子器件，可選地，中速DSP可能作為接收器10、10’的模塊，并且能夠在任何關(guān)心偏振擾頻的低成本PDM減輕時使用。
權(quán)利要求
1.一種用于光信號的接收器，該光信號含有由周期性偏振擾頻信號造成的時間抖動和時變失真，包括至少一個判決門和時鐘恢復(fù)模塊，該時鐘恢復(fù)模塊將從該光信號恢復(fù)的時鐘信號提供給該至少一個判決門，其中擾頻頻率產(chǎn)生器同步到該偏振擾頻信號的擾頻頻率和相位，抖動函數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生再現(xiàn)該時間抖動的時鐘相位控制信號，以及至少一個時鐘相位調(diào)制器按照該時鐘相位控制信號來調(diào)制該時鐘信號的相位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的接收器，其中閾值函數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生再現(xiàn)該時變失真的最優(yōu)閾值的閾值控制信號，其作為輸入提供給該至少一個判決門。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的接收器，其中提供了補償控制設(shè)備，其以最小化該判決門的判決比特的錯誤計數(shù)的方式來控制該抖動函數(shù)產(chǎn)生器和該閾值函數(shù)產(chǎn)生器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的接收器，其中向前糾錯解碼器用于進行該錯誤計數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的接收器，其中多路復(fù)用器將多個判決門之一連接到該向前糾錯解碼器，該判決門是由連接到該補償控制設(shè)備和該擾頻頻率產(chǎn)生器的切換函數(shù)產(chǎn)生器來選擇的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的接收器，其中該抖動函數(shù)產(chǎn)生器和該閾值函數(shù)產(chǎn)生器包括幅度控制設(shè)備和相位控制設(shè)備，用于分別控制該時鐘相位控制信號和該閾值控制信號的幅度和相位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的接收器，其中該擾頻頻率產(chǎn)生器連接到從該光信號提取該周期性偏振擾頻信號的該時鐘恢復(fù)模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的接收器，其中光電二極管位于繼偏振器之后，其從該光信號提取偏振擾頻相關(guān)信號并將該信號提供給該擾頻頻率產(chǎn)生器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的接收器，其中該擾頻產(chǎn)生器被預(yù)設(shè)為該周期性偏振擾頻信號的頻率和相位。
10.一種光纖系統(tǒng)，具有根據(jù)權(quán)利要求1的接收器，包括光纖線路，該光纖線路具有用于該光信號偏振調(diào)制的多個連續(xù)設(shè)置的偏振擾頻器。
11.一種用于在接收器的至少一個判決門中的最優(yōu)判決時間來采樣光信號的方法，該光信號含有由周期性偏振擾頻信號造成的時間抖動和時變失真，包括步驟從該光信號提取該周期性偏振擾頻信號，再現(xiàn)該偏振擾頻信號的擾頻頻率和相位，產(chǎn)生再現(xiàn)該時間抖動的時鐘相位控制信號，以及按照該時鐘相位控制信號，調(diào)制該至少一個判決門的時鐘信號的相位。
全文摘要
一種用于光信號的接收器(10)，該光信號含有由周期性偏振擾頻信號造成的時間抖動和時變失真，包括至少一個判決門(11)和時鐘恢復(fù)模塊(13)，該時鐘恢復(fù)模塊將從光信號恢復(fù)的時鐘信號(C)提供給至少一個判決門(11)。該接收器(10)還包括擾頻頻率產(chǎn)生器(16)，同步到偏振擾頻信號的擾頻頻率和相位；抖動函數(shù)產(chǎn)生器(17)，產(chǎn)生再現(xiàn)時間抖動的時鐘相位控制信號(ΔΦ
文檔編號H04B10/2507GK1801672SQ20051013431
公開日2006年7月12日 申請日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者亨寧·比洛 申請人:阿爾卡特公司