專利名稱：模數(shù)轉(zhuǎn)換控制器、光接收裝置和方法及波形失真補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換控制器，其在接收光信號的光接收裝置中控制通 過以預(yù)定采樣定時執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換來將接收信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的AD轉(zhuǎn)換器，并且本發(fā)明還 涉及一種包括該AD轉(zhuǎn)換控制器的光接收裝置，光接收方法，以及對在AD轉(zhuǎn)換器中經(jīng)過AD 轉(zhuǎn)換的接收信號的波形進(jìn)行均衡的波形失真補(bǔ)償裝置。
背景技術(shù)：
近年來，作為用于滿足對具有大容量的高速網(wǎng)絡(luò)的需求的手段，相干光通信已經(jīng) 受到關(guān)注。這是因為相干光通信具有優(yōu)良的抗光噪聲特性，并且受放大中繼的影響更小，因 此對傳輸距離的限制更少。光通信的傳輸距離由于噪聲和波形失真而受到限制。噪聲可以通過相干光通信的 優(yōu)良的抗光噪聲特性而得以降低。另一方面，波形失真是一個問題，例如，傳輸通道的色散 特性，尤其是波長色散，會引起問題。波長色散是光信號的群延遲隨著頻率而變化的現(xiàn)象。在相干光通信中，光信號的相位數(shù)據(jù)以及強(qiáng)度在檢測和轉(zhuǎn)換成電信號的過程中不 損失。因此，波長色散對光域信號的影響可以容易地由線性電路在通過檢測和轉(zhuǎn)換而獲得 的電信號級進(jìn)行補(bǔ)償。換句話說，與通過采用平方律檢測來僅僅提取光強(qiáng)度而直接檢測波 的常用系統(tǒng)相比，相干光通信具有高的在電信號級補(bǔ)償波形失真的電波形失真補(bǔ)償能力。因此，可以在相干光通信中獲得高的電波形失真補(bǔ)償能力。為了實現(xiàn)電波形失 真補(bǔ)償，檢測和補(bǔ)償本地光和光信號之間的相對光相位差是必要的。一種實現(xiàn)方法在 Kazuhiro Katoh禾口Kazuro Kikuchi 的"Unrepeated 210-km Transmission with Coherent Detection and Digital Signal Processing of 20-Gb/s QPSK Signal (利用 20Gb/s 的QPSK信號的相干檢測和數(shù)字信號處理進(jìn)行的非中繼的210km傳輸)”(Optical Fiber Communication Conference & Exposition 2005,2005 年)中公開了。根據(jù)該方法,相干地 接收光信號并且執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號被進(jìn)一步累積在存儲單元中，并且通過數(shù) 字信號處理，基于所累積的數(shù)字信號來計算光信號與本地光之間的光相位差，并且對該光 相位差進(jìn)行補(bǔ)償以檢測光信號。Timo Pfau6Gbit/s Real-Time Synchronous QPSK Transmission with Standard DFB Lasers (利用標(biāo)準(zhǔn)DFB激光器進(jìn)行的1. 6Gbit/s的實時同步QPSK傳 輸)"(European Conference On Optical Communication 2006,2006 年)中公開了一種方 法，其中相干地接收1.6吉比特/秒((ibit/s)的光信號并且執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換?；谟商幚砥?根據(jù)AD轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字信號而算出的光信號與本地光之間的光相位差，消除該光相位差 并且進(jìn)行實時傳輸。
因此，相干光通信具有高的電波形失真補(bǔ)償能力，并且作為用于補(bǔ)償電波形失真 的方法，公開了各種技術(shù)。例如，日本專利申請公開H8-163027(第W005]段，圖1)公開了 一種光信號接收處理電路，其包括延遲單元，用于使接收到的光信號或者通過由光電轉(zhuǎn)換 器對接收到的光信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換所獲得的電信號延遲；系數(shù)乘法器，用于將每個經(jīng)延遲的輸 出信號乘以系數(shù)；加法器，用于將每個系數(shù)乘法器的輸出信號相加；以及系數(shù)運(yùn)算器，用于 計算前述系數(shù)。此外，日本專利申請公開2003-258606(第
到
段，圖1)公開了一種 光信號接收處理電路，其中延遲時間在電平移動電路中設(shè)置，并且放大器由異或門形成。輸 出節(jié)點(diǎn)由多個放大器共享，并且在公共節(jié)點(diǎn)處布置了公共負(fù)載電阻ZL。在公共負(fù)載電阻ZL 處相加所有輸出電流，并且將相加后的電流轉(zhuǎn)換成電壓。通過使用該光信號接收處理電路， 可以同時進(jìn)行補(bǔ)償而不用區(qū)分波長色散和偏振波色散。此外，日本專利申請公開2000-292^3 (第
和
段，圖1)公開了一種 光接收器，其包括光電轉(zhuǎn)換器、均衡器以及微處理器。均衡器連接到至少一個失真檢測器， 并且失真檢測器和均衡器都經(jīng)由微處理器連接到公共控制單元。在該光接收器中，直接測 量偏振模式色散的參數(shù)。測量結(jié)果可以用于均衡器的分析。此外，可以與調(diào)制無關(guān)地相對 于輸入信號來測量偏振模式色散的參數(shù)。此外，日本專利申請公開2002-171203(第W012]段，圖1)公開了一種回波消除 器，其包括初始值數(shù)據(jù)存儲單元，在其中存儲多個用作回波消除處理中的初始值的候選初 始值；初始值確定單元，用于通過獲得應(yīng)用各個候選初始值時的殘差信號來從存儲在初始 值數(shù)據(jù)存儲單元中的候選初始值中指定最優(yōu)初始值；內(nèi)部狀態(tài)更新單元，用于通過使用在 初始值確定單元中被指定為初始值的初始值來更新內(nèi)部狀態(tài)量；以及自適應(yīng)濾波器，用于 基于由內(nèi)部狀態(tài)更新單元更新的內(nèi)部狀態(tài)量，更新濾波系數(shù)，并且創(chuàng)建回波副本。一般而言，為了避免AD轉(zhuǎn)換中光信號的強(qiáng)度和相位數(shù)據(jù)的損失，AD轉(zhuǎn)換的采 樣速率必須充分高于光信號的符號速率。此外，執(zhí)行適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算處理是必要的。對于在 Kazuhiro Katoh禾口Kazuro Kikuchi 的"Unrepeated 210-km Transmission with Coherent Detection and Digital Signal Processing of 20-Gb/s QPSK Signal (利用 20Gb/s 的QPSK信號的相干檢測和數(shù)字信號處理進(jìn)行的非中繼的210km傳輸)”(Optical Fiber Communication Conference & Exposition 2005,2005 年)中公開的上述技術(shù)，因為 AD 轉(zhuǎn)換的采樣速率不充分高于光信號的符號速率，并且必須執(zhí)行異常復(fù)雜的運(yùn)算來獲得光 信號的數(shù)據(jù)，所以不能實現(xiàn)實時傳輸。另一方面，對于在Timo Pfau等人的“1.6(ibit/S Real-Time Synchronous QPSK Transmission with Standard DFB Lasers (利用標(biāo)準(zhǔn) DFB 激光器進(jìn)行的 1. 6Gbit/s 的實時同步 QPSK 傳輸)”(European Conference On Optical Communication 2006,2006年)中公開的技術(shù)，雖然實現(xiàn)了實時傳輸，但是僅僅達(dá)到 1. 6Gbit/s的比特速率。例如，為了用超過20吉符號/秒(Gsymbol/s)的高速光信號實現(xiàn)實時傳輸，極高 速的采樣速率或復(fù)雜的計算或者這兩者是必要的。由于技術(shù)限制、成本和空間，實現(xiàn)實時傳 輸是非常困難的。即使實現(xiàn)高速采樣速率的AD轉(zhuǎn)換器可以被實施，在后續(xù)步驟中處理數(shù)字信號的 處理器上的處理負(fù)荷也增大了。因而，處理器的電路規(guī)?；蛘唑?qū)動頻率必須增大。這樣，由于技術(shù)限制、成本和空間，該技術(shù)幾乎是無用的。換句話說，由于各種限制，AD轉(zhuǎn)換器的采樣速率需要盡可能地低。因此，AD轉(zhuǎn)換的 采樣速率必須設(shè)置成接近于光信號的符號速率的值。換句話說，AD轉(zhuǎn)換的采樣速率必須設(shè) 置成等于光信號的符號速率或者最多是光信號的符號速率的幾倍。然而，當(dāng)AD轉(zhuǎn)換的采樣速率被盡可能地降低并且變得低于光信號的符號速率的 幾倍時，AD轉(zhuǎn)換的采樣定時必須基本上與接收到的光信號的符號同步。如果AD轉(zhuǎn)換的采 樣頻率偏離了符號的定時，則不能以高的信噪比取出包括在接收到的光信號中的數(shù)據(jù)，并 且錯誤率增大了。在如日本專利申請公開H8_163027(第W005]段，圖1)所代表的傳統(tǒng)技術(shù)中，根 據(jù)光信號接收處理電路的輸出信號的電平來計算要與輸入信號相乘以便補(bǔ)償波形失真的 系數(shù)。因此，該技術(shù)允許自動控制，以便針對隨著時間的流逝而引起的傳輸通道的改變或者 因溫度變化而引起的改變進(jìn)行調(diào)整。然而，不能在光信號接收過程的早期階段快速地進(jìn)行 波形失真的補(bǔ)償。在如日本專利申請公開2003-258606(第W020]到W031]段，圖1)所代表的傳統(tǒng) 技術(shù)中，即使可以容易地隨意設(shè)置延遲時間的分辨能力并且可以容易地確保輸出信號的輸 出放大率大，但是需要在連接電路中實施復(fù)雜的電路。然而，實施復(fù)雜的電路是不容易的。在如日本專利申請公開2000-292263( H
和
段，圖1)所代表的傳 統(tǒng)技術(shù)中，即使可以通過高速檢測波形失真并由均衡器分析檢測結(jié)果來補(bǔ)償波形失真，但 是與如日本專利申請公開2003-258606(第W020]到W031]段，圖1)所代表的傳統(tǒng)技術(shù) 相類似地，需要在連接電路中實施復(fù)雜的電路，并且實施復(fù)雜的電路是不容易的。如日本專利申請公開2002-171203(第W012]段，圖1)所代表的傳統(tǒng)技術(shù)涉及回 波消除器。即使該技術(shù)被應(yīng)用來補(bǔ)償波形失真，也需要執(zhí)行用于補(bǔ)償波形失真的復(fù)雜算法， 因此，難以執(zhí)行快速的波形失真補(bǔ)償。此外，即使將上述傳統(tǒng)技術(shù)組合起來，對于AD轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字信號，也不能在簡 單的結(jié)構(gòu)中高速補(bǔ)償波形失真。例如，當(dāng)具有冗余結(jié)構(gòu)的傳輸通道從工作系統(tǒng)切換到備用 系統(tǒng)時，補(bǔ)償新傳輸通道的波形失真是費(fèi)時的。因此，不能快速切換傳輸通道，并且通信在 預(yù)定時間段內(nèi)保持被切斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是至少部分地解決傳統(tǒng)技術(shù)中的問題。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換控制器，用于在接收光信號的 光接收裝置中控制AD轉(zhuǎn)換器，其中，所述光信號中的每個符號的光強(qiáng)度波形是歸零(RZ)脈 沖，并且所述AD轉(zhuǎn)換器通過以預(yù)定采樣定時進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換來將所接收到的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號，所述AD轉(zhuǎn)換控制器包括采樣定時脈沖源，其生成規(guī)定所述預(yù)定采樣定時的脈沖， 并且以電的方式控制所述脈沖的相位；誤差估計器，其基于所述AD轉(zhuǎn)換器的AD轉(zhuǎn)換結(jié)果來 估計所述數(shù)字信號的所述AD轉(zhuǎn)換的采樣定時誤差；控制值計算單元，其基于由所述誤差估 計器估計的所述采樣定時誤差，計算用于控制所述采樣定時脈沖源的所述相位的控制值; 以及補(bǔ)償器，其基于由所述控制值計算單元算出的所述控制值，對規(guī)定所述預(yù)定采樣定時 的所述脈沖的所述相位執(zhí)行反饋補(bǔ)償。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種AD轉(zhuǎn)換控制器，用于在接收光信號的光接收 裝置中控制AD轉(zhuǎn)換器，其中，所述光信號中的每個符號的光強(qiáng)度波形是RZ脈沖，并且所述 AD轉(zhuǎn)換器通過以預(yù)定采樣定時進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換來將所接收到的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，所述AD 轉(zhuǎn)換控制器包括采樣定時脈沖源，其生成規(guī)定所述預(yù)定采樣定時的脈沖，并且以電的方式 控制所述脈沖的相位；控制值計算單元，其基于所述AD轉(zhuǎn)換器的AD轉(zhuǎn)換結(jié)果來估計所述數(shù) 字信號的所述AD轉(zhuǎn)換的采樣定時誤差，并且基于所估計的采樣定時誤差，計算用于控制所 述采樣定時脈沖源的所述相位的控制值；以及補(bǔ)償器，其基于由所述控制值計算單元算出 的所述控制值，對規(guī)定所述預(yù)定采樣定時的所述脈沖的所述相位執(zhí)行反饋補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明還有的另一方面，提供了一種AD轉(zhuǎn)換控制器，用于在接收光信號的光 接收裝置中控制AD轉(zhuǎn)換器，其中，所述光信號中的每個符號的光強(qiáng)度波形是RZ脈沖，并且 所述AD轉(zhuǎn)換器通過以預(yù)定采樣定時進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換來將所接收到的光信號轉(zhuǎn)換成復(fù)數(shù)字信 號，所述AD轉(zhuǎn)換控制器包括采樣定時脈沖源，其生成規(guī)定所述預(yù)定采樣定時的脈沖，并且 以電的方式控制所述脈沖的相位；強(qiáng)度計算單元，其計算通過所述AD轉(zhuǎn)換器的所述AD轉(zhuǎn)換 而獲得的所述復(fù)數(shù)字信號的絕對值或者與所述復(fù)數(shù)字信號的絕對值一一對應(yīng)的值；控制值 計算單元，其基于由所述強(qiáng)度計算單元算出的所述復(fù)數(shù)字信號的絕對值或者與所述復(fù)數(shù)字 信號的絕對值一一對應(yīng)的所述值，估計所述復(fù)數(shù)字信號的AD轉(zhuǎn)換的采樣定時誤差，并且基 于所估計的采樣定時誤差，計算用于控制所述采樣定時脈沖源的所述相位的控制值；以及 補(bǔ)償器，其基于由所述控制值計算單元算出的所述控制值，對規(guī)定所述預(yù)定采樣定時的所 述脈沖的所述相位執(zhí)行反饋補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明還有的另一方面，提供了一種光接收裝置，用于基于通過以預(yù)定采樣 定時對接收到的信號進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換而獲得的復(fù)數(shù)字信號來輸出接收數(shù)據(jù)，其中所接收到的 信號基于其每個符號的光強(qiáng)度波形是RZ脈沖的光信號而生成，所述光接收裝置包括采 樣定時脈沖源，其生成規(guī)定所述預(yù)定采樣定時的脈沖，并且以電的方式控制所述脈沖的相 位；AD轉(zhuǎn)換器，其以所述預(yù)定采樣定時對所接收到的信號執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換；控制值計算單元，其 計算通過所述AD轉(zhuǎn)換器的所述AD轉(zhuǎn)換而獲得的所述復(fù)數(shù)字信號的絕對值或者與所述復(fù)數(shù) 字信號的絕對值一一對應(yīng)的值，基于算出的所述復(fù)數(shù)字信號的絕對值或者與所述復(fù)數(shù)字信 號的絕對值一一對應(yīng)的所述值，估計所述復(fù)數(shù)字信號的所述AD轉(zhuǎn)換的采樣定時誤差，并且 基于所估計的采樣定時誤差，計算用于控制所述采樣定時脈沖源的所述相位的控制值；以 及補(bǔ)償器，其基于由所述控制值計算單元算出的所述控制值，對規(guī)定所述預(yù)定采樣定時的 所述脈沖的所述相位執(zhí)行反饋補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明還有的另一方面，提供了一種光接收方法，用于基于通過以預(yù)定采樣 定時對接收到的信號進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換而獲得的復(fù)數(shù)字信號來輸出接收數(shù)據(jù)，其中所接收到的 信號基于其每個符號的光強(qiáng)度波形是RZ脈沖的光信號而生成，所述光接收方法包括采樣 定時脈沖生成步驟，用于生成規(guī)定所述預(yù)定采樣定時的脈沖，并且以電的方式控制所述脈 沖的相位；AD轉(zhuǎn)換步驟，用于以所述預(yù)定采樣定時對所接收到的信號執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換；強(qiáng)度計 算步驟，用于計算通過所述AD轉(zhuǎn)換步驟中的所述AD轉(zhuǎn)換而獲得的所述復(fù)數(shù)字信號的絕對 值或者與所述復(fù)數(shù)字信號的絕對值一一對應(yīng)的值；誤差估計步驟，用于基于在所述強(qiáng)度計 算步驟中算出的所述復(fù)數(shù)字信號的絕對值或者與所述復(fù)數(shù)字信號的絕對值一一對應(yīng)的所 述值，估計所述復(fù)數(shù)字信號的所述AD轉(zhuǎn)換的采樣定時誤差；控制值計算步驟，用于基于所估計的采樣定時誤差，計算用于控制在所述采樣定時脈沖生成步驟中生成的所述脈沖的所 述相位的控制值；以及補(bǔ)償步驟，用于基于在所述控制值計算步驟中算出的所述控制值，對 規(guī)定所述預(yù)定采樣定時的所述脈沖的所述相位執(zhí)行反饋補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明還有的另一方面，提供了一種波形失真補(bǔ)償裝置，用于在光接收裝置 中執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換以便將以光學(xué)方式接收到的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，補(bǔ)償所述數(shù)字信號的波 形失真，并且輸出所得到的信號，所述波形失真補(bǔ)償裝置包括存儲單元，其中針對從1到 m(m是大于1的正整數(shù))排序的m個波形失真狀態(tài)中的每個狀態(tài)(Ii (i是滿足
正整數(shù))，存儲用于每個波形失真狀態(tài)Cli的η個(η是大于1的正整數(shù))系數(shù)Cdi ^Cdi 2等直 至Cdi η的組合；選擇單元，其從存儲單元按照順序選擇一個系數(shù)組合；波形失真補(bǔ)償單元， 其基于由所述選擇單元選擇的所述一個系數(shù)組合，補(bǔ)償所述數(shù)字信號的所述波形失真；以 及檢查單元，其基于所述波形失真補(bǔ)償單元的補(bǔ)償結(jié)果，檢查是否可以再生時鐘，其中當(dāng)基 于按照順序在先選擇的系數(shù)Cdj (k+1) (j是滿足1彡j彡i-1的正整數(shù)，k是滿足0彡k彡n-1 的正整數(shù))的組合而由所述檢查單元進(jìn)行檢查的結(jié)果表示不能再生所述時鐘時，所述選擇 單元按照順序重新選擇后繼系數(shù)(k+1)的組合，并且所述波形失真補(bǔ)償單元基于由所 述選擇單元重新選擇的所述系數(shù)Cd(M) (k+1)的組合，補(bǔ)償所述數(shù)字信號的所述波形失真。通過閱讀下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述，將會更好地理解 本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)重要性。


圖1是用于說明本發(fā)明的總體特征的圖；圖2是根據(jù)第一實施例的光接收裝置的功能框圖；圖3是根據(jù)第一實施例的AD轉(zhuǎn)換控制過程的流程圖；圖4是用于說明根據(jù)第一實施例的AD轉(zhuǎn)換定時與輸入信號之間的相位同步的概 況的示意圖；圖5A是用于說明根據(jù)第一實施例的AD轉(zhuǎn)換定時與輸入信號之間的相位同步(在 產(chǎn)生反饋以使相位延遲時)的概況的示意圖；圖5B是用于說明根據(jù)第一實施例的AD轉(zhuǎn)換定時與輸入信號之間的相位同步(在 相位保持在當(dāng)前狀態(tài)下時)的概況的示意圖；圖5C是用于說明根據(jù)第一實施例的AD轉(zhuǎn)換定時與輸入信號之間的相位同步(在 產(chǎn)生反饋以使相位超前時)的概況的示意圖；圖6是根據(jù)第一實施例的數(shù)字濾波單元的功能框圖；圖7是系數(shù)存儲表的示例；圖8是用于說明數(shù)字濾波單元的系數(shù)和脈沖響應(yīng)之間的關(guān)系的示意圖；圖9是由數(shù)字濾波單元執(zhí)行的數(shù)字濾波初始過程的流程圖；圖10是根據(jù)第二實施例的光接收裝置的功能框圖；圖11是根據(jù)第二實施例的AD轉(zhuǎn)換控制過程的流程圖；圖12A是用于說明根據(jù)第二實施例的AD轉(zhuǎn)換定時與輸入信號之間的相位同步 (在相位保持在當(dāng)前狀態(tài)下時)的概況的示意圖；圖12B是用于說明根據(jù)第二實施例的AD轉(zhuǎn)換定時與輸入信號之間的相位同步(在產(chǎn)生反饋以使相位超前時)的概況的示意圖；圖12C是用于說明根據(jù)第二實施例的AD轉(zhuǎn)換定時與輸入信號之間的相位同步 (在產(chǎn)生反饋以使相位延遲時)的概況的示意圖；圖13A是基于波形失真補(bǔ)償單元的第一位置變化的光接收裝置的框圖；圖1 是基于波形失真補(bǔ)償單元的第二位置變化的光接收裝置的框圖；圖13C是基于波形失真補(bǔ)償單元的第三位置變化的光接收裝置的框圖；以及圖13D是基于波形失真補(bǔ)償單元的第四位置變化的光接收裝置的框圖。
具體實施例方式下面參照附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的AD轉(zhuǎn)換控制器、光接收裝置、光接收方法以 及波形失真補(bǔ)償裝置的示例性實施例。在第一和第二實施例中，光通信被認(rèn)為是相干光通 信，并且光通信中的光信號被認(rèn)為是采用歸零多元相移鍵控(RZ-mPSK)調(diào)制格式調(diào)制的信 號。本發(fā)明還可適用于作為RZ-mPSK調(diào)制格式的子集的歸零正交相移鍵控(RZ-QPSK)調(diào)制 格式。不局限于相干光通信，總體來說本發(fā)明可適用于光通信。不局限于RZ-mPSK調(diào)制格式，本發(fā)明也可適用于當(dāng)光符號的強(qiáng)度波形是歸零(RZ) 脈沖時的其它調(diào)制格式，例如歸零多元正交幅度調(diào)制(RZ-mQAM)、歸零m元幅度和相移鍵控 (RZ-mAPSK)、微分多元相移鍵控(RZ-DmPSK)以及歸零開關(guān)鍵控(RZ-OOK)。換句話說，本發(fā) 明可適用于與調(diào)制格式RZ相結(jié)合的其它調(diào)制格式。由根據(jù)本發(fā)明的光接收裝置接收的接 收信號被稱作輸入信號。在說明第一和第二實施例之前，先說明本發(fā)明的突出特征和概況。圖1是用于說 明本發(fā)明的總體特征的圖。如圖1所示，光發(fā)送裝置經(jīng)由光通信的傳輸通道面向光接收 裝置。采用調(diào)制格式RZ-mPSK調(diào)制的光信號從光發(fā)送裝置經(jīng)由傳輸通道發(fā)送到光接收裝 置。光發(fā)送裝置可以采用不同于調(diào)制格式RZ-mPSK的調(diào)制格式，例如RZ-mQAM、RZ-mAPSK、 RZ-DmPSK和RZ-00K。此外，光接收裝置被認(rèn)為是數(shù)字相干光接收裝置。首先，光接收裝置中的光接收單元相干地接收從光發(fā)送裝置經(jīng)由傳輸通道發(fā)送的 光信號。通過相干地接收光信號，可以獲得包括接收到的光信號的幅度和相位數(shù)據(jù)的復(fù)電 場數(shù)據(jù)。模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換器通過轉(zhuǎn)換處理將作為相干接收到的模擬信號的光信號轉(zhuǎn)換成復(fù) 數(shù)字信號。復(fù)數(shù)字信號的細(xì)節(jié)在后面予以說明。轉(zhuǎn)換后的復(fù)數(shù)字信號還繼承復(fù)電場數(shù)據(jù)。AD轉(zhuǎn)換器之后的采樣定時誤差提取單元對復(fù)數(shù)字信號執(zhí)行數(shù)字處理，從而獲得采 樣定時誤差。采樣定時誤差提取單元將所獲得的采樣定時誤差反饋給AD轉(zhuǎn)換器。這樣，可 以控制AD轉(zhuǎn)換器的采樣定時，使得采樣定時為最優(yōu)定時。在本發(fā)明中，假設(shè)在接收來自光發(fā)送裝置的光信號時使用的本地光的頻率與光信 號的頻率基本上相匹配。具體地說，假定本地光與光信號之間的頻率差等于或小于AD轉(zhuǎn)換 器的采樣頻率的大約0.1倍。下面參照圖2到9說明本發(fā)明的第一實施例。在第一實施例中，執(zhí)行操作使得針對 來自RZ-mPSK光發(fā)送裝置的光信號的一個符號基本上執(zhí)行一次AD轉(zhuǎn)換器的AD轉(zhuǎn)換采樣。 換句話說，AD轉(zhuǎn)換的采樣速率與光信號的符號速率相匹配。即使執(zhí)行操作使得AD轉(zhuǎn)換的采樣速率是以光學(xué)方式相干接收到的接收信號的符 號速率的η倍(η是大于或等于2的正整數(shù))，也可以在控制值計算單元107中提供未在圖中示出的數(shù)字信號稀疏化單元。通過在時間上稀疏化數(shù)字信號，可以與針對以光學(xué)方式相 干接收到的接收信號的一個符號執(zhí)行一次AD轉(zhuǎn)換采樣時相類似地執(zhí)行操作。首先說明根據(jù)第一實施例的光接收裝置的結(jié)構(gòu)。圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的 光接收裝置的功能框圖。如圖2所示，光接收裝置IOOa通過傳輸通道N從RZ-mPSK光發(fā)送 裝置200接收例如大約20吉符號/秒(Gsymbol/s)的經(jīng)過RZ-mPSK調(diào)制的光信號。除了 傳輸介質(zhì)如光纖之外，傳輸通道N還可以包括波長復(fù)用器、波長分離器、光放大器、光分插 (add-drop)裝置以及波長色散補(bǔ)償器。根據(jù)第一實施例的光接收裝置IOOa包括本地光源101、光混合器102、光接收單元 103、高速AD轉(zhuǎn)換器10 和壓控振蕩器104b、數(shù)字濾波單元105、數(shù)據(jù)再生器106以及控制 值計算單元107。本地光源101是本地振蕩器，其發(fā)射用作參考的光信號(以下稱作“參考光信 號”)，并且向光混合器102提供參考光信號，以便與從RZ-mPSK光發(fā)送裝置200接收的光信 號相混合。光混合器102將來自本地光源101的參考光信號與從RZ-mPSK光發(fā)送裝置200接 收的光信號相混合，并且輸出包括了接收到的光信號中所包括的幅度數(shù)據(jù)和相位數(shù)據(jù)的 多個光信號。存在各種類型的光混合器。例如，通常的90度光混合器輸出同相位分量(I 分量)和正交相位分量⑴分量)，其中I分量通過在不使參考光信號的相位延遲的情況下 將接收到的光信號與參考光信號相混合而獲得，而Q分量通過在使參考光信號的相位延遲 90度的情況下將光信號與參考光信號相混合而獲得。除了 90度光混合器之外，還可以使用120度光混合器作為光混合器。例 如，在 K. Emura 等人 的"5Gbit/s Optical Phase Diversity Homodyne Detection Experiment (5Gbit/s 的光相位分集零差檢測實驗)”(Electronics Letters，第 25 卷，1989 年)中描述了 120度光混合器。光接收單元103接收從光混合器102輸出的多個光信號，將接收到的光信號轉(zhuǎn)換 成模擬電信號，并且分發(fā)到高速AD轉(zhuǎn)換器l(Ma。例如，當(dāng)使用90度光混合器時，獲得對應(yīng) 于I分量和Q分量的復(fù)模擬電信號。以基于從壓控振蕩器104b提供的高速時鐘而規(guī)定的采 樣定時，高速AD轉(zhuǎn)換器10 將從光接收單元103分發(fā)的、包括光信號的幅度和相位數(shù)據(jù)的 復(fù)模擬電信號轉(zhuǎn)換成復(fù)數(shù)字電信號。包括光信號的幅度和相位數(shù)據(jù)的復(fù)模擬電信號被轉(zhuǎn)換 成復(fù)數(shù)字信號。包括光信號的幅度和相位數(shù)據(jù)的復(fù)數(shù)字信號被分發(fā)到數(shù)字濾波單元105。AD轉(zhuǎn)換器由高速AD轉(zhuǎn)換器10 和壓控振蕩器104b的組合形成。數(shù)字濾波單元105補(bǔ)償由高速AD轉(zhuǎn)換器10 轉(zhuǎn)換后的復(fù)數(shù)字信號的波形失真， 并且對在傳輸通道N中傳播期間發(fā)生的信號波形的失真進(jìn)行均衡。波形失真可以被分類成 由于波長色散、一階偏振模式色散等而發(fā)生的線性波形失真和由于自相位調(diào)制(SPM)、高階 偏振模式色散等而發(fā)生的非線性波形失真。數(shù)字濾波單元105可以是線性濾波器或非線性濾波器，或者可以是線性和非線 性濾波器的組合。甚至最簡單的線性濾波器也可以不僅補(bǔ)償由于波長色散或一階偏振模 式色散而發(fā)生的線性波形失真，而且在一定程度上補(bǔ)償由于SPM和高階偏振模式色散而 發(fā)生的非線性波形失真。例如，在J. H. Winters等人的“Electrical Signal Processing Techniques in Long-Haul Fiber-Optics Systems (長距離光纖光系統(tǒng)中的電信號處理技術(shù))”(IEEE Transactions on communications，第 38 卷第 9 期，1990 年)中描述了線性濾 波器對非線性波形失真具有失真補(bǔ)償效果。在第一實施例中，數(shù)字濾波單元105可以包括有限脈沖響應(yīng)(FIR)型、無限脈沖 響應(yīng)(IIR)型以及最大似然序列估計(MLSE)型。波形失真由數(shù)字濾波單元105補(bǔ)償后的 復(fù)數(shù)字信號分別被分發(fā)到數(shù)據(jù)再生器106和控制值計算單元107。數(shù)字濾波單元105通過由數(shù)字處理器執(zhí)行的數(shù)字處理來補(bǔ)償由高速AD轉(zhuǎn)換器 10 轉(zhuǎn)換后的復(fù)數(shù)字信號的波形失真。波形失真可以被靈活地補(bǔ)償而無需附加的復(fù)雜電路 結(jié)構(gòu)。當(dāng)接收到波形失真經(jīng)過補(bǔ)償?shù)膹?fù)數(shù)字信號時，數(shù)據(jù)再生器106基于復(fù)數(shù)字信 號的相位而再生數(shù)據(jù)。在 Satoshi Tsukamoto、Yuta Ishikawa 和 Kazuro Kikuchi 的 “Optical Homodyne Receiver Comprising Phase and Polarization Diversities with Digital Signal Pr0cessing(利用數(shù)字信號處理的包括相位和偏振分集的光零差接收 器)"(European Conference On Optical Communication 2006,2006 年)中公開的方法可 以用作數(shù)據(jù)再生方法。數(shù)據(jù)再生器106還包括相位估計器106a、相位檢測器106b以及識別器106c。 通過在 Satoshi Tsukamoto、Yuta Ishikawa 禾口 Kazuro Kikuchi 的"Optical Homodyne Receiver Comprising Phase and Polarization Diversities with Digital Signal Processing(利用數(shù)字信號處理的包括相位和偏振分集的光零差接收器)” (European Conference On Optical Communication 2006，2006年)中公開的數(shù)據(jù)再生方法，相位估計 器106a計算從數(shù)字濾波單元105傳送的、包括I分量和Q分量的復(fù)數(shù)字信號的相位誤差。 具體地說，通過對復(fù)數(shù)字信號進(jìn)行m次冪運(yùn)算，消除采用RZ-mPSK調(diào)制的相位調(diào)制部分，并 且僅僅保留相位誤差。這里，“m次冪”中的“m”是RZ-mPSK中的“m”，并且“RZ-mPSK”是m 相PSK。相位誤差被傳送到相位檢測器106b。相位檢測器106b接收來自數(shù)字濾波單元105的復(fù)數(shù)字信號和來自相位估計器 106a的相位誤差。相位檢測器106b在從數(shù)字濾波單元105分發(fā)的復(fù)數(shù)字信號中減去從相 位估計器106a傳送的相位誤差，以從復(fù)數(shù)字信號中消除可歸因于接收到的光信號與本地 光源101之間的相位差的相位誤差分量。相位差被消除后的復(fù)數(shù)字信號的相位被傳送到識 別器106c。MLSE可以布置在相位檢測器106b和識別器106c之間。當(dāng)接收到相位誤差被消除后的復(fù)數(shù)字信號時，識別器106c基于相位誤差被消除 后的復(fù)數(shù)字信號，識別由光信號傳達(dá)的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)再生器106中，如果每個符號的光強(qiáng)度波形是歸零(RZ)脈沖，則即使調(diào)制 格式不同于RZ-mPSK，通過根據(jù)調(diào)制格式適當(dāng)?shù)馗淖冊O(shè)計，也可以以類似的方式執(zhí)行操作， 例如，如在 M. Nakazawa 等人的 “20Msymbol/s，128 QAM Coherent Optical Transmission over 500km Using Heterodyne Detection with Frequency-stabilized Laser (利 用頻率穩(wěn)定的激光器使用零差檢測在500km上進(jìn)行20M符號/秒的128QAM相干光傳 輸)”(Mo.4. 2. 2.EC0C2006，2006年)中關(guān)于RZ_mQAM調(diào)制格式所述的那樣。此外，可以采 用使用緊鄰的前面符號的相位差并進(jìn)行編碼的RZ-DmPSK調(diào)制格式執(zhí)行操作?？梢栽谧R別 器106c中提供用于檢測符號之間的差的解碼器。除數(shù)據(jù)再生器106之外的其它單元，特別 是控制值計算單元107，當(dāng)然可以以不同于RZ-mPSK的調(diào)制格式工作，只要每個符號的光強(qiáng)度波形是RZ脈沖即可。當(dāng)接收到波形失真被補(bǔ)償后的復(fù)數(shù)字信號時，控制值計算單元107基于復(fù)數(shù)字信 號的絕對值或者與復(fù)數(shù)字信號的絕對值一一對應(yīng)的值，計算控制值，并且基于算出的控制 值，提供用于控制由壓控振蕩器104b提供給高速AD轉(zhuǎn)換器10 的時鐘的控制信號?？刂浦涤嬎銌卧?07進(jìn)一步包括強(qiáng)度計算單元107a、乘法器107b、環(huán)路濾波器 107c、低頻振蕩器107d、微分器107e、加法器107f以及低速數(shù)模(DA)轉(zhuǎn)換器107g。強(qiáng)度計算單元107a計算波形失真由數(shù)字濾波單元105補(bǔ)償后的復(fù)數(shù)字信號的絕 對值或者與復(fù)數(shù)字信號的絕對值一一對應(yīng)的值(以下稱作“強(qiáng)度”)，并且將算出的值傳送 到乘法器107b。例如，在90度光混合器中，強(qiáng)度可以是I分量和Q分量的平方和或者正平 方根。低頻振蕩器107d生成幾兆赫茲(MHz)的抖動信號。抖動信號可以采取矩形波形、 正弦波形、三角波形或鋸齒波形。抖動信號被分發(fā)到乘法器107b，并且與從強(qiáng)度計算單元 107a傳送的強(qiáng)度相混合。在將強(qiáng)度與抖動信號相混合并且在適當(dāng)?shù)臅r間段上平均之后所 獲得的結(jié)果是與AD轉(zhuǎn)換的采樣定時有關(guān)的帶符號的誤差所對應(yīng)的值。例如，正的結(jié)果表示 AD轉(zhuǎn)換的采樣定時的相位處于相對于最優(yōu)點(diǎn)滯后的位置。負(fù)的結(jié)果表示AD轉(zhuǎn)換的采樣定 時的相位處于相對于最優(yōu)點(diǎn)超前的位置。零結(jié)果表示AD轉(zhuǎn)換的采樣定時的相位處于最優(yōu) 點(diǎn)的位置。通過將強(qiáng)度與抖動信號相混合而獲得的結(jié)果經(jīng)過環(huán)路濾波器107c并被傳送到加 法器107f。環(huán)路濾波器107c的處理示例在下面示出的表達(dá)式中表示。采樣定時的誤差信號=/ (抖動信號)X AC (響應(yīng)信號)dt(1)在上面的表達(dá)式(1)中，積分表示在預(yù)定時間段上的平均。“抖動信號”表示抖動信 號，并且“AC(響應(yīng)信號)”表示相對于抖動信號的響應(yīng)信號的交流分量。環(huán)路濾波器107c 是確定從高速AD轉(zhuǎn)換器10 經(jīng)過控制值計算單元107和壓控振蕩器104b并返回到高速 AD轉(zhuǎn)換器10 的反饋環(huán)路的響應(yīng)的設(shè)計因素。不同于在表達(dá)式(1)中表示的平均處理，環(huán) 路濾波器107c可以包括比例-積分-微分(PID)算法等。由低頻振蕩器107d振蕩的抖動信號還被分發(fā)到微分器107e。微分器107e是微分 裝置。加法器107f將由微分器107e微分后的抖動信號與從環(huán)路濾波器107c輸出的信號 相加。加法器107f是加法裝置。換句話說，通過將抖動信號加到由環(huán)路濾波器107c處理 后的結(jié)果上，計算要提供給壓控振蕩器104b的控制信號。通過使用前述乘法器107b和環(huán)路濾波器107c來計算采樣定時的誤差信號的方 法，基于被稱作零差檢測的常用技術(shù)。低速DA轉(zhuǎn)換器107g以例如每秒數(shù)百萬樣本的速度對從加法器107f輸出并要提 供給壓控振蕩器104b的控制信號進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換。通過DA轉(zhuǎn)換而獲得的控制電壓被提供給 壓控振蕩器104b。壓控振蕩器104b是振蕩頻率基于所提供的控制電壓而改變的時鐘產(chǎn)生 源。壓控振蕩器104b產(chǎn)生規(guī)定高速AD轉(zhuǎn)換器10 的采樣定時的時鐘。如果適當(dāng)?shù)乜刂?提供給壓控振蕩器104b的控制電壓，也可以對所產(chǎn)生的時鐘的相位進(jìn)行控制，這對于本領(lǐng) 域的技術(shù)人員來說是不言而喻的。由壓控振蕩器104b產(chǎn)生的規(guī)定采樣定時的時鐘為大約 20MHz，其近似等于接收信號的符號速率。
控制值計算單元107通過由數(shù)字處理器執(zhí)行的數(shù)字處理來計算要提供給高速AD 轉(zhuǎn)換器10 的規(guī)定采樣定時的時鐘的控制電壓?？刂浦涤嬎銌卧?07的全部或主要部分可 以與數(shù)字濾波單元105和數(shù)據(jù)再生器106—起集成并實施在同一數(shù)字集成電路中。這樣， 無需附加的復(fù)雜模擬電路元件，并且可以減小尺寸和降低功耗。在第一實施例中，假設(shè)采取在光混合器102和高速AD轉(zhuǎn)換器10 之間提供執(zhí)行 光電轉(zhuǎn)換的光接收單元103的結(jié)構(gòu)。然而，作為可替換結(jié)構(gòu)，可以在實現(xiàn)了高速AD轉(zhuǎn)換器 104a的采樣功能的光域之后提供光接收單元103。作為用于在光域中實施采樣功能的元 件，可以使用采用半導(dǎo)體的電吸收(EA)調(diào)制器和采用非線性光學(xué)元件的全光學(xué)開關(guān)。當(dāng) 使用全光學(xué)開關(guān)時，壓控振蕩器104b需要使用光脈沖序列源，例如模式鎖定半導(dǎo)體激光 器。在這樣的配置中，即使處理速度不允許在電路中進(jìn)行采樣，也可以在光域中進(jìn)行采樣。接下來說明由圖2所示的、根據(jù)第一實施例的光接收裝置IOOa執(zhí)行的AD轉(zhuǎn)換控 制處理。圖3是根據(jù)第一實施例的AD轉(zhuǎn)換控制過程的一個示例的流程圖。在AD轉(zhuǎn)換控制 中，控制從壓控振蕩器104b提供給高速AD轉(zhuǎn)換器10 的產(chǎn)生采樣定時的時鐘。首先，光接收裝置IOOa的光接收單元103相干地接收來自RZ_mPSK光發(fā)送裝置 200的輸入信號(步驟S101)。高速AD轉(zhuǎn)換器10 將在步驟SlOl相干接收輸入信號時的 模擬信號轉(zhuǎn)換成復(fù)數(shù)字信號(步驟。數(shù)字濾波單元105以電的方式補(bǔ)償轉(zhuǎn)換后的復(fù) 數(shù)字信號的波形失真(步驟S103)。強(qiáng)度計算單元107a計算波形失真由數(shù)字濾波單元105以電的方式補(bǔ)償后的復(fù) 數(shù)字信號的強(qiáng)度(步驟S104)?；谕ㄟ^將抖動信號與輸入信號相乘而獲得的值，乘法器 107b、環(huán)路濾波器107c和加法器107f獲得采樣定時的誤差信號，并且基于所獲得的誤差信 號，生成要提供給壓控振蕩器104b的控制信號(步驟S105)。低速DA轉(zhuǎn)換器107g對控制信號執(zhí)行DA轉(zhuǎn)換(步驟S106)，并且將控制電壓提供 給壓控振蕩器104b (步驟S107)。光接收裝置IOOa的控制器確定光輸入信號的接收的停止 是否意味著輸入信號的接收完成(步驟S108)。如果輸入信號的接收完成了(步驟S108中 為“是”)，則AD轉(zhuǎn)換控制處理結(jié)束，而如果輸入信號的接收未完成(步驟S108中為“否”)， 則控制器進(jìn)入步驟SlOl。接下來說明由高速AD轉(zhuǎn)換器10 執(zhí)行的AD轉(zhuǎn)換的采樣定時與輸入信號之間的 相位同步。圖4是用于說明根據(jù)第一實施例的AD轉(zhuǎn)換定時與輸入信號之間的相位同步的 概況的示意圖。如圖4所示，縱軸表示強(qiáng)度，而橫軸表示時間。在輸入信號的強(qiáng)度隨著時間 的流逝而改變時，以預(yù)定定時對輸入信號進(jìn)行采樣。強(qiáng)度具有反映接收到的光信號的光強(qiáng)度波形的波形，例如升余弦 (raised-cosine)波形。在對信號進(jìn)行采樣以便再生包括在輸入信號中的數(shù)據(jù)時，在強(qiáng)度的 峰值附近對信號進(jìn)行采樣是理想的。當(dāng)調(diào)制格式是RZ-mPSK時，輸入的RZ脈沖的強(qiáng)度峰值 基本上恒定，如圖4所示。當(dāng)調(diào)制格式是RZ-mQAM或RZ_mAPSK時，RZ脈沖的強(qiáng)度峰值基于 包括在每個符號中的數(shù)據(jù)而改變。采用任何調(diào)制格式，都可以根據(jù)下面的說明執(zhí)行類似的 操作。這樣，優(yōu)選地，采樣定時的位置盡可能地接近于強(qiáng)度的最大點(diǎn)。當(dāng)采樣定時處于強(qiáng) 度的最大點(diǎn)的左側(cè)(在時間上提前)時，執(zhí)行反饋控制，以使采樣定時延遲，而當(dāng)采樣定時 處于強(qiáng)度的最大點(diǎn)的右側(cè)(在時間上滯后)時，使采樣定時的時鐘相位提前。這樣，執(zhí)行反
12饋控制，以使采樣定時接近于強(qiáng)度的最大點(diǎn)。參照圖5A、5B和5C詳細(xì)說明采樣定時的反饋控制。圖5A是示出根據(jù)第一實施例 通過時鐘規(guī)定的AD轉(zhuǎn)換的采樣定時超前于輸入信號符號的強(qiáng)度最大時的定時(相位超前) 的情況的示意圖。如圖5A所示，當(dāng)采樣定時處于強(qiáng)度的最大點(diǎn)的左側(cè)時，執(zhí)行反饋控制，以 使采樣定時的時鐘相位延遲。在表達(dá)式(1)中計算的采樣定時的誤差信號的值為負(fù)。圖5B是示出根據(jù)第一實施例通過時鐘規(guī)定的AD轉(zhuǎn)換的采樣定時與輸入信號符號 的強(qiáng)度最大時的采樣定時相匹配的情況的示意圖。如圖5B所示，當(dāng)采樣定時處于強(qiáng)度的最 大點(diǎn)時，保持采樣定時的時鐘相位。這里，在表達(dá)式(1)中計算的采樣定時的誤差信號為 零。圖5C是示出根據(jù)第一實施例通過時鐘規(guī)定的AD轉(zhuǎn)換的采樣定時滯后于輸入信號 符號的強(qiáng)度最大時的采樣定時(相位滯后)的情況的示意圖。如圖5C所示，當(dāng)采樣定時處 于強(qiáng)度的最大點(diǎn)的右側(cè)時，執(zhí)行反饋控制，以使采樣定時的時鐘相位提前。在表達(dá)式(1)中 計算的采樣定時的誤差信號的值為正。當(dāng)采樣定時處于強(qiáng)度的最小點(diǎn)時，在表達(dá)式(1)中計算的采樣定時的誤差信號為 零。因此，保持采樣定時的時鐘相位。然而，即使當(dāng)采樣點(diǎn)由于電路噪聲等而輕微偏移時， 也控制反饋以使采樣定時離開該點(diǎn)。因此，不會長期地在強(qiáng)度的最小點(diǎn)上執(zhí)行采樣。接下來說明圖2所示的數(shù)字濾波單元105的結(jié)構(gòu)。圖6是圖2所示的數(shù)字濾波單 元105的示例的功能框圖。如圖6所示，數(shù)字濾波單元105包括η個延遲單元10^^105 等直至105 (η是正整數(shù))、η+1個乘法器1051^1051^105 等直至105bn(n是正整數(shù))、 加法器105c、鎖定狀態(tài)檢查單元105d以及系數(shù)管理器10k。延遲單元10^^105 等直至105 使輸入信號延遲一時間段τ。延遲單元IOfe1 將延遲了時間段τ的輸入信號分發(fā)到延遲單元105 和乘法器105blt)類似地，延遲單元 105 將進(jìn)一步延遲了時間段τ的輸入信號分發(fā)到延遲單元IOfe3和乘法器10恥2。類似 地，延遲單元IOSalri將延遲了時間段(η-1) X τ的輸入信號分發(fā)到延遲單元105 和乘法 器1051 +簡而言之，延遲單元105 (i是滿足KiSn-I的正整數(shù))將提供給數(shù)字濾 波單元105且延遲了時間段iX τ的輸入信號分發(fā)到延遲單元IOfew和乘法器105bit)此 外，延遲單元105 (η是正整數(shù))將提供給數(shù)字濾波單元105且延遲了時間段ηΧ τ的輸 入信號分發(fā)到乘法器IO^v乘法器105bQ將未經(jīng)延遲處理的輸入信號乘以系數(shù)C。，并且將結(jié)果傳送到加法器 105c。乘法器K^bJf延遲了時間段τ的輸入信號乘以系數(shù)C1，并且將結(jié)果傳送到加法器 105c。乘法器10恥2將延遲了時間段2 1的輸入信號乘以系數(shù)C2，并且將結(jié)果傳送到加法 器105c。類似地，乘法器10恥 將延遲了時間段ηΧ τ的輸入信號乘以系數(shù)Cn，并且將結(jié)果 傳送到加法器105c。系數(shù)Ctl到Cn是一組與輸入信號的波形失真狀態(tài)(例如，關(guān)于傳輸通道N的信號的 累計波長色散量)相關(guān)聯(lián)的加權(quán)系數(shù)。與每個波形失真狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的系數(shù)Ctl到Cn根據(jù)設(shè) 計者確定的特定次序而排序，并且在系數(shù)管理器10 中進(jìn)行管理。系數(shù)管理器10 在表 中存儲與每個波形失真狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的系數(shù)并對其進(jìn)行管理。存儲這些系數(shù)的表在圖7中示
出ο在圖7所示的系數(shù)存儲表的示例中，C0 = C0_ffll0, C1 = Cldi10等直至Cn = Cn—_與對應(yīng)于累計波長色散-1000皮秒/納米(ps/nm)的波形失真狀態(tài)相關(guān)聯(lián)并且被存儲。此外， C0 = C0jl09X1 = Cljl09等直至Cn = Cnjl09與累計波長色散-900pS/nm相關(guān)聯(lián)并且被存儲。此 夕卜，Ctl = C0 000X1 = C1 000等直至Cn = Cn 000與累計波長色散Ops/nm相關(guān)聯(lián)并且被存儲。此 夕卜，Ctl = C0 p09, C1 = Clj09等直至Cn = Cn p09與累計波長色散900pS/nm相關(guān)聯(lián)并且被存儲。 此夕卜，C0 = C0 pl0, C1 = Cljlo等直至Cn = Cn plo與累計波長色散lOOOps/nm相關(guān)聯(lián)并且被存 儲。在圖7所示的系數(shù)存儲表的示例中，與某個波形失真狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的系數(shù)組合包括 n+1個元素Ctl到Cn。當(dāng)數(shù)字濾波單元105包括η個延遲單元105 等直至105 以及(n+1) 個乘法器IOSbci等直至105bn時，使用n+1個元素Ctl到Cn作為系數(shù)集。例如，當(dāng)數(shù)字濾波單 元105包括四個延遲單元105 等直至105 以及五個乘法器105bQ等直至105b4時，η = 4。系數(shù)存儲表中存儲了關(guān)于累計波長色散-lOOOps/nm的Ctl = C0jll0, C1 = Cljllo等直至C4 =C4jll0,關(guān)于累計波長色散-900pS/nm的Ctl = C0jl09X1 = Cljl09等直至C4 = C4jl09,關(guān)于累計 波長色散Ops/nm的Ctl = C0 000X1 = C1 000等直至C4 = C4 _，關(guān)于累計波長色散900pS/nm 的Ctl = C0 p09, C1 = Cl p09等直至C4 = C4 p09,以及關(guān)于累計波長色散lOOOps/nm的C。= C。 pio、Ci — Cljlo ^ C4 — C4—pl0。系數(shù)存儲表中存儲了預(yù)先通過實驗得到或邏輯推導(dǎo)得到的、使得在每個波形失真 狀態(tài)中呈現(xiàn)的波形失真被粗略地補(bǔ)償?shù)南禂?shù)。回到圖6，系數(shù)管理器10 將與在設(shè)計時預(yù)先確定的初始狀態(tài)相對應(yīng)的波形失真 狀態(tài)所對應(yīng)的系數(shù)集輸出到乘法器IOSbci等直至IO^v加法器105c將乘法器IOSbci等直 至105bn的所有輸出相加。當(dāng)鎖定狀態(tài)檢查單元105d中的時鐘再生鎖定狀態(tài)檢查結(jié)果是 “不允許鎖定”時，換句話說，當(dāng)確定再生的時鐘的狀態(tài)在預(yù)定時間段內(nèi)不處于預(yù)定范圍之 內(nèi)時，系數(shù)管理器10 輸出與排在波形失真狀態(tài)的初始狀態(tài)之后的那個波形失真狀態(tài)相 關(guān)聯(lián)的系數(shù)。系數(shù)管理器10 按照波形失真狀態(tài)的次序順序地輸出對應(yīng)系數(shù)集，直至鎖定 狀態(tài)檢查單元105d中的檢查結(jié)果變?yōu)椤版i定”。鎖定狀態(tài)不僅可以通過前述方法來檢查，而 且可以通過各種方法來檢查。對從圖6所示的數(shù)字濾波單元105輸出的輸出信號與系數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行說明。 圖8是用于說明數(shù)字濾波單元105的系數(shù)和脈沖響應(yīng)之間的關(guān)系的示例的示意圖。在圖8 中，假定η = 4。脈沖響應(yīng)是當(dāng)輸入脈沖時從數(shù)字濾波單元105輸出的響應(yīng)信號。如圖8所示，首先，未經(jīng)延遲的脈沖乘以系數(shù)Ctl，延遲了時間段τ的脈沖乘以系數(shù) C1,進(jìn)一步延遲了時間段τ的脈沖乘以系數(shù)C2，進(jìn)一步延遲了時間段τ的脈沖乘以系數(shù)C3， 并且進(jìn)一步延遲了時間段τ的脈沖乘以系數(shù)C4。此外，將所有乘法結(jié)果相加。如圖8所示， 所得到的脈沖響應(yīng)以每個時間間隔τ設(shè)置采樣定時。這樣，數(shù)字濾波單元105可以通過由數(shù)字處理器執(zhí)行的處理來補(bǔ)償輸入信號的波 形失真，從而使得能夠在簡單的結(jié)構(gòu)中補(bǔ)償波形失真。通過利用與可預(yù)測的波形失真狀態(tài) 相對應(yīng)的系數(shù)存儲表，即使首次接收到來自尚未過渡到通過系數(shù)的自適應(yīng)控制的傳輸通道 N的光信號，也可以快速地補(bǔ)償波形失真，并且可以顯著縮短通信被切斷的時間。接下來說明由圖6所示的數(shù)字濾波單元105執(zhí)行的初始數(shù)字濾波處理。圖9是由 數(shù)字濾波單元105執(zhí)行的初始數(shù)字濾波過程的示例的流程圖。初始數(shù)字濾波處理是當(dāng)首次 接收到輸入信號時確定用于補(bǔ)償輸入信號的波形失真的系數(shù)的處理。
首先，數(shù)字濾波單元105的系數(shù)管理器10 將波形失真狀態(tài)設(shè)置為指定的初始 狀態(tài)(步驟S201)。系數(shù)管理器10 從系數(shù)存儲表加載與設(shè)定的波形失真狀態(tài)相對應(yīng)的系 數(shù)，并且將其設(shè)置在乘法器105bQ等直至105bn中(步驟S202)。鎖定狀態(tài)檢查單元105d確定時鐘再生鎖定狀態(tài)是否為“鎖定”(步驟S203)。如 果時鐘再生鎖定狀態(tài)為“鎖定”(步驟S203中為“是”)，則系數(shù)管理器10 和鎖定狀態(tài)檢 查單元105d進(jìn)入系數(shù)的自適應(yīng)控制(步驟S204)。根據(jù)該過程，在建立了粗略的波形失真補(bǔ)償之后，可以通過利用特定算法計算適 合于實際接收信號的實際波形失真狀態(tài)的系數(shù)來執(zhí)行更精確的波形補(bǔ)償。此外，即使波形 失真狀態(tài)基于傳輸通道N的狀態(tài)變化而改變，波形失真補(bǔ)償也可以通過波形失真補(bǔ)償?shù)淖?適應(yīng)控制而繼續(xù)。當(dāng)時鐘再生鎖定狀態(tài)不是“鎖定”(步驟S203中為“否”)時，系數(shù)管理器10 設(shè) 置系數(shù)存儲表中的下一波形失真狀態(tài)(步驟S2(^)，并且進(jìn)入步驟S202。在上面的示例中，說明了采用作為一種FIR型濾波器的前饋均衡器(FFE)型作為 數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)時的情形。然而，也可以采用不同類型的濾波器，只要其特性可以通過系 數(shù)組合來調(diào)整即可。參照圖10到13D說明本發(fā)明的第二實施例。在第二實施例中，執(zhí)行操作使得對于 來自RZ-mPSK光發(fā)送裝置的光信號的一個符號基本上執(zhí)行兩次AD轉(zhuǎn)換器的AD轉(zhuǎn)換的采 樣。不局限于RZ-mPSK，光發(fā)送裝置的調(diào)制格式可以為RZ-mQAM、RZ-mAPSK或RZ-DmPSK。這 里，AD轉(zhuǎn)換的采樣速率是光信號的符號速率的兩倍。除此之外，第二實施例類似于第一實 施例。假設(shè)根據(jù)第二實施例的光接收裝置為數(shù)字相干光接收裝置。即使AD轉(zhuǎn)換的采樣速率與以光學(xué)方式相干接收到的光信號的符號速率之比為 η (η是大于或等于2的正整數(shù))，通過在后面說明的分解器(demux) 108b中用適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ?時間上稀疏化數(shù)字信號，與對于以光學(xué)方式相干接收到的接收信號的一個符號執(zhí)行兩次AD 轉(zhuǎn)換的采樣時所執(zhí)行的操作幾乎相類似地執(zhí)行操作。首先說明根據(jù)第二實施例的光接收裝置的結(jié)構(gòu)。圖10是根據(jù)本發(fā)明第二實施例 的光接收裝置的功能框圖。根據(jù)第二實施例的光接收裝置IOOb與根據(jù)第一實施例的光接 收裝置IOOa幾乎相同。因此，參照圖10，僅僅說明與根據(jù)第一實施例的光接收裝置IOOa的 不同之處。根據(jù)第二實施例的光接收裝置IOOb包括本地光源101、光混合器102、光接收單 元103、高速AD轉(zhuǎn)換器10 和壓控振蕩器104b、數(shù)字濾波單元105、數(shù)據(jù)再生器106以及控 制值計算單元108。本地光源101、光混合器102、光接收單元103、高速AD轉(zhuǎn)換器10 和 壓控振蕩器104b、數(shù)字濾波單元105以及數(shù)據(jù)再生器106與根據(jù)第一實施例的光接收裝置 IOOa中的類似，因此將不再贅述?？刂浦涤嬎銌卧?08進(jìn)一步包括強(qiáng)度計算單元108a、分解器108b、減法器108c、環(huán) 路濾波器108d以及低速DA轉(zhuǎn)換器108e。由于強(qiáng)度計算單元108a類似于根據(jù)第一實施例的強(qiáng)度計算單元107a，因此將不 再贅述。分解器108b將由強(qiáng)度計算單元108a算出的強(qiáng)度分離成通過在輸入信號的一個符 號中執(zhí)行初始采樣而獲得的強(qiáng)度(以下稱作“第一強(qiáng)度”)以及通過后繼采樣而獲得的強(qiáng)度 (以下稱作“第二強(qiáng)度”)。減法器108c從第一強(qiáng)度中減去第二強(qiáng)度。環(huán)路濾波器108d對輸入信號執(zhí)行預(yù)定計算，例如平均處理。環(huán)路濾波器108d的輸出信號的頻帶小于或等于幾 兆赫茲。由環(huán)路濾波器108d執(zhí)行的平均處理的示例用表達(dá)式( 表示。
采樣定時的誤差信號=
權(quán)利要求
1.一種波形失真補(bǔ)償裝置，用于在光接收裝置中執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換以便將以光學(xué)方式接收 到的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，補(bǔ)償所述數(shù)字信號的波形失真，并且輸出所得到的信號，所述波 形失真補(bǔ)償裝置包括存儲單元，其中針對從1到m排序的m個波形失真狀態(tài)中的每個狀態(tài)di，存儲用于每個 波形失真狀態(tài)Cli的η個系數(shù)Cdi PCdi 2等直至Cdi η的組合，其中m和η是大于1的正整數(shù)， 并且i是滿足1< i < m的正整數(shù)；選擇單元，其從所述存儲單元按照順序選擇一個系數(shù)組合；波形失真補(bǔ)償單元，其基于由所述選擇單元選擇的所述一個系數(shù)組合，補(bǔ)償所述數(shù)字 信號的所述波形失真；以及檢查單元，其基于所述波形失真補(bǔ)償單元的補(bǔ)償結(jié)果，檢查是否可以再生時鐘，其中，當(dāng)基于按照順序在前選擇的系數(shù)Cdj (k+1)的組合而由所述檢查單元進(jìn)行檢查的結(jié)果表 示不能再生所述時鐘時，所述選擇單元按照順序重新選擇后繼系數(shù)Cd(M) (k+1)的組合，其中 j是滿足1 < j彡i-1的正整數(shù)，并且k是滿足0彡k < n-1的正整數(shù)，以及所述波形失真補(bǔ)償單元基于由所述選擇單元重新選擇的所述系數(shù)Cd(j+1) (k+1)的組合， 補(bǔ)償所述數(shù)字信號的所述波形失真。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波形失真補(bǔ)償裝置，其中，所述波形失真補(bǔ)償單元將由所述選擇單元選擇的所述系數(shù)Cdi (k+1)分別乘以延遲了時 間段kX τ的數(shù)字信號，對乘法結(jié)果進(jìn)行求和，并且補(bǔ)償所述數(shù)字信號的所述波形失真，其 中k是滿足0彡k彡n-1的正整數(shù)，并且τ是預(yù)定時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波形失真補(bǔ)償裝置，其中，當(dāng)所述檢查單元的檢查結(jié)果表示 可以再生所述時鐘時，所述波形失真補(bǔ)償裝置進(jìn)入所述系數(shù)的自適應(yīng)控制。
全文摘要
本發(fā)明的光接收裝置從采用其中每個符號的光強(qiáng)度波形是歸零(RZ)脈沖的調(diào)制格式的光發(fā)送裝置接收光信號，并且通過模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換處理將接收到的光信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。AD轉(zhuǎn)換器之后的控制值計算單元對數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)字處理，取得數(shù)字信號的絕對值或者與數(shù)字信號的絕對值一一對應(yīng)的值，基于數(shù)字信號的絕對值或者與數(shù)字信號的絕對值一一對應(yīng)的值，估計AD轉(zhuǎn)換器中的采樣定時相對于適當(dāng)?shù)亩〞r的誤差，并且基于所估計的誤差來計算用于控制采樣定時的控制值。基于該控制值，可以補(bǔ)償規(guī)定AD轉(zhuǎn)換的采樣定時的脈沖的相位。
文檔編號H04B10/158GK102064888SQ20101062251
公開日2011年5月18日 申請日期2008年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月16日
發(fā)明者中島久雄, 星田剛司, 谷村崇仁 申請人:富士通株式會社