專利名稱：一種dpsk接收機中解調(diào)器相位鎖定的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖 定的裝置和方法。
背景技術(shù)：
差分相移鍵控(Differential Phase Shift Keying, DPSK)調(diào)制碼型比傳統(tǒng) 的基于強度調(diào)制的碼型更優(yōu)越，目前在高速、長距離光傳輸中獲得了廣泛的研 究和應(yīng)用。相位調(diào)制技術(shù)包括相干解調(diào)和自相干探測法兩種方法實現(xiàn)信號的接 收。其中，相干解調(diào)實現(xiàn)較復(fù)雜，自相干探測法相對簡單，利用延遲干涉儀 (Delay-interferometer， DLI)作為解調(diào)器(Demodulator )，然后再利用平衡接 收機(Balanced Receiver, BR)實現(xiàn)信號的恢復(fù)，如圖1所示。DPSK系統(tǒng)解 調(diào)器的相位對系統(tǒng)性能影響顯著，可參考A.H.Gnauck的論文"Optical Phase-Shift-Keyed Transmission" ( JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 23, NO. 1, JANUARY 2005 )。 DPSK接收才幾的解調(diào)器必須保i正相位匹配， 即解調(diào)器的波長與輸入信號的波長一致，否則會導(dǎo)致傳輸性能損傷嚴(yán)重， 一般 利用解調(diào)器的控制電路，通過溫度改變解調(diào)器其中一臂的長度來改變相位。 DPSK接收機中解調(diào)器的相位需精確鎖定為0或兀，以實現(xiàn)最好的性能。
目前相位鎖定方案包括相位粗調(diào)和相位微調(diào)兩步驟。相位粗調(diào)可利用平衡 接收機的兩路電流作為反饋信息，當(dāng)電流比最大時即實現(xiàn)了相位的粗略鎖定； 相位微調(diào)可利用糾錯前誤碼率信息，當(dāng)誤碼率最小時即實現(xiàn)了相位的精確鎖 定。
中國專利CN200710143877.6, "DPSK光調(diào)制信號接收裝置和方法"，其中 也提出了一種如何控制解調(diào)器的方法，具體地，峰值檢測裝置，用于檢測被放 大的電信號的峰值；延時控制模塊，連接在光纖解碼器和峰值檢測裝置之間， 當(dāng)峰值檢測裝置檢測不到由限幅放大器放大的電信號的峰值時，控制光纖解碼 器的延遲時間。這是利用光電轉(zhuǎn)換后電信號幅度峰值來調(diào)整解調(diào)器。但是，峰值監(jiān)測受色散影響較大。
歐洲專利EP1643665Al ， "Control of delay line interferometer",提出了 一
種利用FEC誤碼信息來調(diào)整解調(diào)器的裝置和方法。但是，基于糾錯前誤碼信 息的相位鎖定具體實現(xiàn)和軟件算法相對較復(fù)雜，并且需要考慮和其他優(yōu)化調(diào)整 控制的協(xié)調(diào)。
因此，需要找到一種方法，釆用相對較為簡單的技術(shù)方案就能克服DPSK 接收機中解調(diào)器相位偏移導(dǎo)致的代價較大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的裝置，能 夠?qū)崿F(xiàn)DPSK接收機中解調(diào)器相位粗調(diào)和微調(diào)的融合，極大地優(yōu)化了 DPSK 接收機控制方案。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的方 法，能夠?qū)崿F(xiàn)DPSK接收機中解調(diào)器相位粗調(diào)和微調(diào)的融合，極大地優(yōu)化了 DPSK接收機控制方案。
本發(fā)明的差分相移鍵控DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的裝置，包括解調(diào) 器、平衡接收機、乘法器、解調(diào)器控制單元，其中，所述解調(diào)器，用于將DPSK 光信號進(jìn)行調(diào)節(jié)后發(fā)送至平衡接收機；所述平衡接收機，用于將解調(diào)后的光信 號通過兩個光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號，并從兩路電信號中分離出一部分監(jiān)測信 號，發(fā)送至乘法器，將另一部分監(jiān)測信號進(jìn)行差分放大后輸出；所述乘法器， 對所述平衡接收機發(fā)出的兩路監(jiān)測信號進(jìn)行相乘運算，并將運算結(jié)果發(fā)送至解 調(diào)器控制單元；所述解調(diào)器控制單元，用于監(jiān)測乘法器輸出的反饋信號，并根 據(jù)所述反饋信號指導(dǎo)解調(diào)器的相位調(diào)整方向。
其中，所述解調(diào)器控制單元才艮據(jù)所述反々赍信號指導(dǎo)解調(diào)器的相位調(diào)整方向 為分析相位是否鎖定，在未鎖定時，調(diào)整調(diào)節(jié)器的相位控制參數(shù)，直到相位 鎖定。
其中，所述反饋信號趨于O或者小于預(yù)定閥值時，表示相位鎖定。 其中，所述解調(diào)器控制單元，用于通過解調(diào)器的溫度控制相位偏移，溫度 控制由加熱器實現(xiàn)，解調(diào)器的相位偏移與加熱器上的電壓值平方成正比。
其中，所述解調(diào)器，用于將DPSK光信號解調(diào)為干涉相長光信號和干涉相消光信號。
另外，所述平衡接收機，包括差分放大器，用于轉(zhuǎn)化非歸零碼差分電信號 后輸出。
本發(fā)明的DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的方法，包括下列步驟
步驟A:將DPSK光信號進(jìn)行調(diào)節(jié)后通過兩個光電纟果測器轉(zhuǎn)換為電信號， 并從兩路電信號中分離出一部分監(jiān)測信號，發(fā)送至乘法器，將另一部分監(jiān)測信 號進(jìn)行差分放大后輸出；
步驟B:乘法器對所述平衡接收機發(fā)出的兩路監(jiān)測信號進(jìn)行相乘運算，并 將運算結(jié)果作為反饋信號輸出；
步驟C:監(jiān)測乘法器輸出的反饋信號，并根據(jù)所述反饋信號指導(dǎo)解調(diào)器的 相位調(diào)整方向。
其中，在所述步驟C中，根據(jù)所述反饋信號指導(dǎo)解調(diào)器的相位調(diào)整方向 為，分析相位是否鎖定，在未鎖定時，調(diào)整調(diào)節(jié)器的相位控制參數(shù)，直到相位 鎖定。
另外，在所述步驟C中，所述反饋信號趨于0或者小于預(yù)定閥值時，表 示相位鎖定。
另外，通過解調(diào)器的溫度控制相位偏移，溫度控制由加熱器實現(xiàn)，解調(diào)器 的相位偏移與加熱器上的電壓值平方成正比。
本發(fā)明的有益效果是依照本發(fā)明的DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的裝 置和方法，避免了輸入光功率變化和檢測電流因數(shù)據(jù)圖案變化而導(dǎo)致解調(diào)器誤 調(diào)整效果，不需要糾錯前誤碼信息，也不會對DPSK接收機的其他優(yōu)化控制算 法產(chǎn)生混疊干擾，直接實現(xiàn)了 DPSK接收機中解調(diào)器相位粗調(diào)和微調(diào)的融合， 極大地優(yōu)化了 DPSK接收機控制方案，大大提高了 DPSK系統(tǒng)的工程實用性。


圖1為DPSK系統(tǒng)接收機原理結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的方法的流程圖。
具體實施例方式
以下，參考附圖1~3詳細(xì)描述本發(fā)明的DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的裝置和方法。
如圖2所示，本發(fā)明的DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖，該裝置包括解調(diào)器l、平衡接收機2、乘法器3、解調(diào)器控制單元4。
其中，解調(diào)器l，用于將DPSK光信號解調(diào)為干涉相長光信號和干涉相消 光信號，然后將調(diào)節(jié)出的光信號發(fā)送至平4軒接收才幾2。其中，解調(diào)器可以采用 自由空間邁克爾遜干涉儀技術(shù)實現(xiàn)，也可以采用光纖馬赫澤德干涉儀實現(xiàn)，它 們均為成熟的光器件產(chǎn)品。另夕卜，解調(diào)器的溫度控制可以實現(xiàn)相位偏移，溫度 控制由加熱器實現(xiàn)，也就是解調(diào)器的相位偏移與加熱器上的電壓值平方成正 比。
平衡接收機2，包括光電探測器21 (PD1)和光電探測器22 (PD2)以及 差分放大器23，解調(diào)后的光信號通過兩個光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號，并從兩 路電信號中分別分離出一部分監(jiān)測信號，發(fā)送至乘法器3;將一部分監(jiān)測信號 送入差分放大器轉(zhuǎn)化非歸零碼(NRZ)差分電信號后輸出；其中，發(fā)送至乘法 器3的兩路監(jiān)測電信號的傳輸路徑應(yīng)盡量相等，避免額外的相位誤差。
另外，解調(diào)器和平衡接收機可以是分離式光器件，也可以是集成在一起。
乘法器3，對平衡接收機2發(fā)出的兩路監(jiān)測信號進(jìn)行相乘運算，并將運算 結(jié)果發(fā)送至解調(diào)器控制單元4。
乘法器可采用ANALOG DEVICES公司的AD835芯片，帶寬為250MHz。 乘法器的輸出作為反饋信號。
解調(diào)器控制單元4，包含數(shù)字模擬轉(zhuǎn)化器和溫度控制電路，用于監(jiān)測乘法 器輸出的反饋信號，并利用該反饋信號指導(dǎo)解調(diào)器的相位調(diào)整方向。其中，數(shù) 字模擬轉(zhuǎn)換器用于監(jiān)測反饋信號；溫度控制電路用于調(diào)整解調(diào)器的相位。
反^t信號的產(chǎn)生原理如下
根據(jù)DPSK的解調(diào)理論，解調(diào)器的兩路輸出為
到out)^丄
tO+aW-
其中e,(0-^^w表示在t時刻的DPSK信號，《(卜r)表示延遲1比特的 DPSK信號，")為DPSK信號的相位，；表示復(fù)數(shù)，此處忽略了頻率相關(guān)項e^。
7DPSK信號相鄰比特的相位差= 爐(f -r)，取值為0或兀，々Ii殳坤lH立 誤差為5。乘法器的輸出信號作為控制環(huán)路的反饋信號，反饋信號的推導(dǎo)過禾呈 具體為下式，監(jiān)測信號從光電探測器的輸出為平方率檢波，即信號絕對值的平 方，將信號表述為復(fù)數(shù)形式，分別將兩路進(jìn)行交叉相乘，消除時間t的影響， 考慮到DPSK信號的相鄰比特的相位差為0或71,最后得出僅與相位誤差相關(guān) 的反饋信號<formula>formula see original document page 8</formula>
從上式可以看出當(dāng)相位誤差為O時，即解調(diào)器相位鎖定，乘法器的l餘出反 饋信號也為0。隨著相位誤差增加，乘法器的輸出也增加。具體解釋如下當(dāng) 增加解調(diào)器的電壓時，如果反饋信號增加，說明解調(diào)器的相位控制方向錯誤， 應(yīng)該減少解調(diào)器電壓；同理，當(dāng)增加解調(diào)器的電壓，如果反々貴信號減少，i^明 調(diào)整方向正確，應(yīng)該繼續(xù)增加解調(diào)器的電壓，直至反饋信號趨于O或者小于某 閾值。
如圖3所示，為本發(fā)明實現(xiàn)DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的方法流程圖，
該方法包括以下步驟
步驟100:將DPSK光信號進(jìn)行調(diào)節(jié)后通過兩個光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號， 并從兩路電信號中分離出一部分監(jiān)測信號，發(fā)送至乘法器，將另一部分監(jiān)測4言 號進(jìn)行差分放大后輸出；
步驟200:乘法器對所述平衡接收機發(fā)出的兩路監(jiān)測信號進(jìn)行相乘運算， 并將運算結(jié)果作為反饋信號輸出；
步驟300:監(jiān)測乘法器輸出的反饋信號，并根據(jù)該反饋信號指導(dǎo)解調(diào)器的 相位調(diào)整方向。
其中，在步驟300中，根據(jù)反饋信號指導(dǎo)解調(diào)器的相位調(diào)整方向為分析相位是否鎖定，在未鎖定時，調(diào)整調(diào)節(jié)器的相位控制參數(shù)，直到相位鎖定。i亥 反饋信號趨于O或者小于預(yù)定閥值時，表示相位鎖定。
另外，通過控制解調(diào)器的溫度來控制相位偏移，溫度控制由加熱器實5見， 解調(diào)器的相位偏移與加熱器上的電壓值平方成正比。
綜上所述，依照本發(fā)明的DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的裝置和方法， 與現(xiàn)有技術(shù)相比，避免了輸入光功率變化和檢測電流因數(shù)據(jù)圖案變化而導(dǎo)致解 調(diào)器誤調(diào)整效果，不需要糾錯前誤碼信息，也不會對DPSK接收機的其他^K匕 控制算法產(chǎn)生混疊干擾，直接實現(xiàn)了 DPSK接收機中解調(diào)器相位粗調(diào)和微調(diào)的 融合，極大地優(yōu)化了 DPSK接收機控制方案，大大提高了 DPSK系統(tǒng)的工禾呈 實用性。
以上是為了使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解本發(fā)明，而對本發(fā)明所進(jìn)行的詳纟田 描述，但可以想到，在不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋的范圍內(nèi)還可以做出其 它的變化和修改，這些變化和修改均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種差分相移鍵控DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的裝置，其特征在于，包括解調(diào)器、平衡接收機、乘法器、解調(diào)器控制單元，其中，所述解調(diào)器，用于將DPSK光信號進(jìn)行調(diào)節(jié)后發(fā)送至平衡接收機；所述平衡接收機，用于將解調(diào)后的光信號通過兩個光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號，并從兩路電信號中分離出一部分監(jiān)測信號，發(fā)送至乘法器，將另一部分監(jiān)測信號進(jìn)行差分放大后輸出；所述乘法器，對所述平衡接收機發(fā)出的兩路監(jiān)測信號進(jìn)行相乘運算，并將運算結(jié)果發(fā)送至解調(diào)器控制單元；所述解調(diào)器控制單元，用于監(jiān)測乘法器輸出的反饋信號，并根據(jù)所述反饋信號指導(dǎo)解調(diào)器的相位調(diào)整方向。
2. 如權(quán)利要求1所述的DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的裝置，其特征 在于，所述解調(diào)器控制單元根據(jù)所述反饋信號指導(dǎo)解調(diào)器的相位調(diào)整方向為 分析相位是否鎖定，在未鎖定時，調(diào)整調(diào)節(jié)器的相位控制參數(shù)，直到相位鎖定。
3. 如權(quán)利要求2所述的DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的裝置，其特征 在于，所述反饋信號趨于O或者小于預(yù)定閥值時，表示相位鎖定。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的 裝置，其特征在于，所述解調(diào)器控制單元，用于通過解調(diào)器的溫度控制相位偏 移，溫度控制由加熱器實現(xiàn)，解調(diào)器的相位偏移與加熱器上的電壓值平方成正 比。
5. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的 裝置，其特征在于，所述解調(diào)器，用于將DPSK光信號解調(diào)為干涉相長光信號 和干涉相消光信號。
6. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的 裝置，其特征在于，所述平衡接收機，包括差分放大器，用于轉(zhuǎn)化非力零碼差 分電信號后輸出。
7. —種DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的方法，其特征在于，包括下列 步驟步驟A:將DPSK光信號進(jìn)行調(diào)節(jié)后通過兩個光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號， 并從兩路電信號中分離出一部分監(jiān)測信號，發(fā)送至乘法器，將另一部分監(jiān)測信 號進(jìn)行差分放大后輸出；步驟B:乘法器對所述平衡接收機發(fā)出的兩路監(jiān)測信號進(jìn)行相乘運算，并 將運算結(jié)果作為反饋信號輸出；步驟C:監(jiān)測乘法器輸出的反饋信號，并根據(jù)所述反饋信號指導(dǎo)解調(diào)器的 相位調(diào)整方向。
8. 如權(quán)利要求7所述的DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的方法，其特征 在于，在所述步驟C中，根據(jù)所述反饋信號指導(dǎo)解調(diào)器的相位調(diào)整方向為， 分析相位是否鎖定，在未鎖定時，調(diào)整調(diào)節(jié)器的相位控制參數(shù)，直到相位鎖定。
9. 如權(quán)利要求8所述的DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的方法，其特征 在于，在所述步驟C中，所述反饋信號趨于0或者小于預(yù)定閥值時，表示相 位鎖定。
10. 如權(quán)利要求7至9中任一項所述的DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的 方法，其特征在于，通過解調(diào)器的溫度控制相位偏移，溫度控制由加熱器實現(xiàn)， 解調(diào)器的相位偏移與加熱器上的電壓值平方成正比。
全文摘要
本發(fā)明提供一種DPSK接收機中解調(diào)器相位鎖定的裝置及方法，其中，該裝置包括解調(diào)器、平衡接收機、乘法器、解調(diào)器控制單元，其中，解調(diào)器，用于將DPSK光信號進(jìn)行調(diào)節(jié)后發(fā)送至平衡接收機；平衡接收機，用于將解調(diào)后的光信號通過兩個光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號，并從兩路電信號中分別分離出一部分監(jiān)測信號發(fā)送至乘法器，將另一部分監(jiān)測信號進(jìn)行差分放大后輸出；乘法器，對平衡接收機發(fā)出的兩路監(jiān)測信號進(jìn)行相乘運算，并將運算結(jié)果發(fā)送至解調(diào)器控制單元；解調(diào)器控制單元，監(jiān)測乘法器輸出的反饋信號，并根據(jù)反饋信號指導(dǎo)解調(diào)器的相位調(diào)整方向。本發(fā)明直接實現(xiàn)了DPSK接收機中解調(diào)器相位粗調(diào)和微調(diào)的融合，極大地優(yōu)化了DPSK接收機控制方案。
文檔編號H04B10/67GK101630977SQ200910163008
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者沈百林 申請人:中興通訊股份有限公司