CN101141202A

CN101141202A - Dpsk光调制信号接收装置和方法

Info

Publication number: CN101141202A
Application number: CN 200710143877
Authority: CN
Inventors: 张立昆; 许昌武; 周伟勤
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Nanjing Zhongxing Software Co Ltd
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2027-08-03
Also published as: CN101141202B

Abstract

一种DPSK光调制信号接收装置，包括：光纤解码器，用于对DPSK光调制信号进行解调，并输出解调后互补的光信号；光电探测器，用于将光纤解码器解调输出的互补的光信号转化为电信号；限幅放大器，用于接收光电探测器输出的电信号，并将电信号放大；峰值检测装置，用于检测被放大的电信号的峰值；延时控制模块，连接在光纤解码器和峰值检测装置之间，当峰值检测装置检测不到由限幅放大器放大的电信号的峰值时，控制光纤解码器的延迟时间；以及功率合成器，用于对限幅放大器输出的放大的电信号进行功率合成。通过本发明，可以降低光传输系统终端的成本和功耗，减小终端的体积，并且能够在无法获得平衡差分接收机的条件下实现对DPSK光调制信号的自适应解调。

Description

DPSK光调制信号接收装置和方法

技术领域

本发明涉及光网络通信领域，并且特别地，涉及DPSK光调制信号接收装置和方法。

背景技术

近年来，DPSK光调制技术引起了人们的关注，主要原因是这种调制技术通过对发送端的基带调制信号进行预编码处理并在接收端进行差分平衡接收，可以提高传输系统的光接收灵敏度和光信噪比容限，具有较强的抗非线性能力，从而成为目前大容量、远距离、长跨距的光传输系统主要选择的光调制技术。

从技术角度来看，DPSK光调制信号的产生已经比较成熟，并且已经提出了很多与此相关的技术。但与DPSK光调制信号的解调相关的技术却很少，在已经提出的解调技术中，多数是关于DPSK调制信号解调制的技术原理及实现方法，即，光纤解码器的基本原理及其实现方式，而对于如何来根据应用环境的变化来自动控制DPSK光调制技术接收端的光纤解码器的技术却鲜有提出。

从原理上来看，光纤解码器与传输调制信号速率、调制光信号中心波长、工作环境温度等因素相关，如何根据这些因素的变化来自适应调节光纤解码器的延时时间并将这种技术应用到小型化传输产品的终端的问题一直没有得到有效解决。

传统的DPSK光调制信号的接收装置的工作原理如图1所示，相比于普通的强度调制技术来说要复杂许多。DPSK光调制信号的解调一般需要采用光纤解码器，即，具有1bit延时的不等臂MZ干涉仪，首先将DPSK光调制信号解调，将其还原成原码调制的光信号，另外，还需要差分平衡的光接收装置，最终将基带调制电信号还原。图中101是DPSK光调制信号，102是光纤解码器，用来解调DPSK调制光信号，103是具有差分接收功能的平衡的光电探测器，它是该接收装置中的关键部件之一，104是经过光电探测器光电转换后的电信号，105是眼图分析仪或误码检测仪，用来观察解调后的电信号，图中106是用来控制调节光纤解码器的延时的装置。

在相关技术中，如何精确调节延迟时间一直是一个比较难解决的技术问题。在实验室环境中一般采用手动控制的方法，即，根据最后输出的光眼图或误码率的大小来手动调试。由于需要人工参与，所以这种调节方法一般只能用来进行实验研究，并且不能在环境温度、传输速率变化等因素的情况下自动调节光纤解码器的1bit延时，因此无法还原基带调制信号，实用性也大大下降。

图2是专利号为US20070047971A1的专利申请中公开的DPSK调制信号的解调装置。与图1的不同之处在于，该技术在差分平衡接收机的后面接了一个放大器204和一个低通滤波器LPF 205，然后在经过数据与时钟恢复电路(CDR)206恢复出原来的数字调制信号。其中，图中201、202、203分别与图1中的101、102、103相同。显然，这种技术只是简单提出了DPSK调制信号解调的框架结构，并没有深入提及光纤解码器的控制措施；此外，对于高速信号流来说，低通滤波器的设计也很复杂，因此价格十分昂贵。

如图3所示，专利号为US20070047971A1的专利申请中提出了在平衡的差分接收机后面接一个高通滤波器(HPF)304的方法。该专利提出了HPF的低频截止频率(f0 Hz)与DPSK光调制信号的速率(f0Gb/s)相同，HPF后面接了一个二进制相移键控(BPSK)信号解调器305，还原成原来的调制电信号。其中，图中301、302、303分别与图1中的101、102、103相同。与图2中所示的技术相同，该专利只是提出了DPSK调制光信号的解调框架，并没有提出有效的控制措施，尤其对于低频截止频率为20GHz以上的系统来说，高通滤波器的设计相当复杂。

以上这些专利或方法只是提出了传统的DPSK调制信号的解调制方法，并未涉及到具体的调节DPSK解调装置中的光纤解码器的控制措施，即没有提出如何调节1bit延时的关键问题，因而并没有解决实际应用存在的无法自动调节延时的问题。

如图4所示，专利号为US20070047954A1的专利申请提出了一种反馈调节光纤解码器的方法。其中，图中401、402、403分别与图1中的101、102、103相同。该专利通过采用根据平衡差分接收机的输出信号幅度检测来控制光纤解码器的方法，解决了光纤解码器的自动调节问题。然而，平衡的差分光接收机价格昂贵，并且在无法获得平衡的差分光接收机的前提下，该专利技术无法实现。

发明内容

考虑到上述问题而做出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种DPSK光调制信号接收装置和方法。

根据本发明的实施例，提供了一种调制信号接收装置。

该装置包括：光纤解码器，用于对DPSK光调制信号进行解调，并输出解调后互补的光信号；光电探测器，用于将所述光纤解码器解调输出的所述互补的光信号转化为电信号；限幅放大器，用于接收所述光电探测器输出的所述电信号，并将所述电信号放大；峰值检测装置，用于检测由所述限幅放大器放大的所述电信号的峰值；延时控制模块，连接在所述光纤解码器和所述峰值检测装置之间，当所述峰值检测装置检测不到由所述限幅放大器放大的所述电信号的峰值时，所述延时控制模块控制所述光纤解码器的延迟时间；以及功率合成器，用于对所述限幅放大器输出的放大的所述电信号进行功率合成。

其中，所述延时控制模块控制所述光纤解码器的1比特延时。

并且，该装置可以包括一对光电探测器和一对限幅放大器，分别接收所述光纤解码器输出的互补的光信号。

另外，该装置可以进一步包括：还原模块，连接至功率合成器，用于将功率合成器输出的电信号恢复为原始的数据信号

根据本发明的另一实施例，提供了一种调制信号接收方法。

该方法包括：步骤S902，对DPSK光调制信号进行解调，并输出解调后互补的光信号；步骤S904，将解调后互补的光信号转换为电信号，并检测电信号的峰值，其中，电信号是互补的，如果检测不到电信号的峰值，则执行步骤S906；否则执行步骤S908；步骤S906，对光调制信号进行延时调整；以及步骤S908，合成电信号。

其中，在步骤S906中，控制光调制信号的1比特延时。

此外，在步骤S908之后，可以进一步包括：将合成后的电信号恢复为原始的数据信号。

通过本发明的上述技术方案，可以降低光传输系统终端的成本和功耗，减小终端的体积，并且能够在无法获得平衡差分接收机的条件下实现对DPSK光调制信号的自适应解调，具有良好的实用性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是相关技术中通用的DPSK光调制信号接收装置的框图；

图2是根据相关技术的采用放大器和低通滤波器的DPSK光调制信号接收装置的框图；

图3是根据相关技术的采用高通滤波器的DPSK光调制信号接收装置的框图；

图4是根据相关技术的采用平衡差分接收机的DPSK光调制信号接收装置的框图；

图5是根据本发明装置实施例的调制信号接收装置的框图；

图6是根据本发明装置实施例的调制信号接收装置中RZ-DPSK光调制信号在光纤解码器中的1bit时延的示意图；

图7是根据本发明装置实施例的RZ-DPSK光调制信号接收装置可得到的RZ码调制信号的实例的示意图；

图8是对根据本发明装置实施例的调制信号接收装置输入9.953Gb/s RZ-DPSK光调制信号后得到的实际RZ信号的示意图；以及

图9是根据本发明方法实施例的DPSK光调制信号接收方法的流程图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种采用反馈控制的调整机制，其可以根据接收到的DPSK光调制信号的速率或工作温度等因素的变化自动调节光纤解码器的1比特(bit)延时，从而得到最优化的解码输出信号。该机制尤其适用于包括密集波分复用(DWDM)光传输系统终端的高速光传输系统(比如10Gb/s和40Gb/s光传输系统)。下面将详细描述本发明的实施例。

装置实施例

在本实施例中，提供了一种调制信号接收装置。

如图5所示，根据本发明实施例的调制信号接收装置包括：光纤解码器502，用于对DPSK光调制信号进行解调，并输出解调后互补的光信号，如图所示，以D+和D-表示所输出的互补的解调后的光信号；光电探测器(与下面将要描述的限幅放大器结合在一起)，用于将所述光纤解码器502解调输出的所述互补的光信号转化为电信号；限幅放大器503和504，用于接收光电探测器502输出的所述电信号，并将所述电信号放大；峰值检测装置507，用于检测由所述限幅放大器502放大的所述电信号的峰值；延时控制模块508，连接在所述光纤解码器502和所述峰值检测装置507之间，当峰值检测装置507检测不到由所述限幅放大器502放大的电信号的峰值时，通知光纤解码器502调整1bit延迟时间，直到检测到最大峰值时停止调节；以及功率合成器505，用于对所述限幅放大器502输出的放大的所述电信号进行功率合成。

其中，限幅放大器503和504输出的电信号(D+和D-)均为差分输出信号。并且，光纤解码器502可以与图1中的光纤解码器101相同。

另外，该装置可以进一步包括：还原模块506，连接至功率合成器505，用于将功率合成器输出的电信号合成为原始的数据信号。

可选地，限幅放大器503和504可以包括光电探测器(即，整体形成为光电转换及放大装置)，或者分别单独设置光电探测器，并通过光电探测器将光调制信号转换为电信号。在实际应用中，要求这两个光电探测器的光电转换效率及温度特性基本相同，并要求限幅放大器503和504的放大倍数及温度特性也基本相同，其中，限幅放大器503和504在光电探测器输入光功率动态范围内可以线性检测出光电转换后的信号幅度。

其中，引入延时控制模块508的原因在于：现在光传输系统基本上是多业务接入系统，不同业务之间的速率存在微小差异，比如SONET业务、GbE业务或FC业务等，当DPSK调制信号传输的这些不同的业务时，这种速率的差异会直接引起接收端1bit延时的时间不同；另一方面，对于光纤解码器502的设计，1bit延时与DPSK调制光信号中心波长和工作环境温度有关，如果不能自适应调整1bit延时的时间必然会造成光纤解码器502的解调制错误。

所以，为了能够正确还原原始的基带调制信号，必须自适应正确调节502中的1bit延时时间，否则数字基带信号传输时就可能产生误码。本实施例中增加了反馈环路，即，根据光电转换及放大装置503和504中光电转换峰值检测(可以通过单独的峰值检测装置507来检测峰值)的结果来调节1bit延时。由于在光纤解码器502中实际发生的是两路光信号干涉效应，在光纤解码器502中恰好有1bit延时的情况下，则进行峰值检测时可以得到一个最大的输入检测电压；相反，在光纤解码器502没有调节到恰好1bit延时的情况下，当进行峰值检测时就得不到一个最大的输入检测电压，此时可以向延时控制模块508发出调节指令，继续调节1bit延时，直到峰值检测装置507检测到一个最大的输入检测电压时停止调节。

可以将根据本实施例的调制信号接收装置用于各种DPSK光调制信号的接收。例如，可以用于10Gb/s DPSK调制光信号的接收，并且随着硬件的不断成熟，还可以将上述装置应用于40Gb/s DPSK调制光信号的接收。

以上所述仅为本发明实现的特定形式，并不用于限定本发明。在硬件条件允许的情况下，根据实际情况的需要，可以将上述的限幅放大器503和504、光电探测器、以及功率合成器505或其它相关部件集成为单一的光电子器件，从而进一步减小终端的体积。

下面将描述实际中通过本实施例所述的装置所能够达到的效果。

首先，构建图5所示的装置。接收信号源采用9.953Gb/sRZ-DPSK光调制信号，选择合适的PIN光电探测器和带输入信号检测的限幅放大器实现503和504的装置，功率合成器505也是自主设计完成，光纤解码器选择Optoplex公司的10Gb/s光纤解码器，而还原模块506可以选择为合适的高速CDR器件。

向接收端输入9.953Gb/s RZ-DPSK光调制信号，保持其平均光功率恒定(优选地，可以将接收端输入信号速率改变为10.3125Gb/s的RZ-DPSK光调制信号，保持其平均光功率恒定)，从限幅放大器504中可以得到一个线性反映输入信号大小的电压输出，将该电压输入至峰值检测装置507，在光纤解码器502恰好有1bit延时的情况下，峰值检测装置507得到一个最大的输入检测电压；反之，如果光纤解码器502没有调节到恰好1bit延时，峰值检测装置得不到一个最大的输入检测电压，这时它就向延时控制模块508发出调节指令，继续调节1bit延时，直到峰值检测装置得到一个最大的输入检测电压(即，峰值电压)。

图6是RZ-DPSK光调制信号在光纤解码器中的1bit时延示意图。RZ-DPSK光调制信号的“0’’码和“1”码单从幅度上无法区分出来，但当其之间相位相差π时，经过1bit时延后，在光纤解码器502中幅度相等、相位相同的bit干涉相长，可得到最大输出；而幅度相等、相位相反的bit干涉相消，可得到最小输出，最后就能得到图7所示的输出信号。

图7是RZ-DPSK光调制信号从光纤解码器还原的互补输出的RZ码调制信号的实例，该信号中包含了原基带调制信号001110001，经过光电转换就可以还原成原基带调制信号。

图8示出了9.953Gb/s RZ-DPSK光调制信号从光纤解码器互补输出端口后检测到的实际RZ信号，即，最佳的包含基带调制信号信息的RZ格式的光信号。

因此，通过采用本实施例的装置，可以在光纤解码器的互补输出端口检测到最佳的包含基带调制信号信息的RZ格式的光信号，并且省去了人工参与。

此外，对于高速NRZ-DPSK光调制信号的接收(例如，40Gb/s的RZ-DPSK或NRZ-DPSK光调制信号的接收)也可以采用根据本实施例的装置，并相应地选择更高速的电子器件和光电子器件实现。

方法实施例

在本实施例中，提供了一种调制信号接收方法。

如图9所示，根据本实施例的调制信号接收方法包括：步骤S902，对光调制信号进行解调，并输出解调后互补的光信号；步骤S904，将解调后互补的光信号转换为电信号，并检测电信号的峰值，其中，电信号是互补的，如果检测不到电信号的峰值，则执行步骤S906；否则执行步骤S908；步骤S906，对光调制信号进行延时；以及步骤S908，合成电信号。

其中，在步骤S906中，控制DPSK光调制信号的1bit延时。

借助于本发明的技术方案，可以降低光传输系统终端的成本和功耗，减小终端的体积，并且能够在无法获得平衡差分接收机的条件下实现对DPSK光调制信号的自适应解调，具有良好的实用性；此外，可以便利实用化产品的实现，从而真正满足光网络对新型调制光信号的需求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种DPSK光调制信号接收装置，其特征在于，包括：

光纤解码器，用于对DPSK光调制信号进行解调，并输出解调后互补的光信号；

光电探测器，用于将所述光纤解码器解调输出的所述互补的光信号转化为电信号；

限幅放大器，用于接收所述光电探测器输出的所述电信号，并将所述电信号放大；

峰值检测装置，用于检测由所述限幅放大器放大的所述电信号的峰值；

延时控制模块，连接在所述光纤解码器和所述峰值检测装置之间，当所述峰值检测装置检测不到由所述限幅放大器放大的所述电信号的峰值时，所述延时控制模块控制所述光纤解码器的延迟时间；以及

功率合成器，用于对所述限幅放大器输出的放大的所述电信号进行功率合成。

2.根据权利要求1所述的调制信号接收装置，其特征在于，所述延时控制模块控制所述光纤解码器的1比特延时。

3.根据权利要求1至3中任一项所述的调制信号接收装置，其特征在于，包括一对所述光电探测器和一对所述限幅放大器，分别接收所述光纤解码器输出的互补的光信号。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的调制信号接收装置，其特征在于，进一步包括：

还原模块，连接至所述功率合成器，用于将所述功率合成器输出的电信号恢复为原始的数据信号。

5.一种DPSK光调制信号接收方法，其特征在于，包括：

步骤S902，对DPSK光调制信号进行解调，并输出解调后互补的光信号；

步骤S904，将所述解调后互补的光信号转换为电信号，并检测所述电信号的峰值，其中，所述电信号是互补的，如果检测不到所述电信号的峰值，则执行步骤S906；否则执行步骤S908；

步骤S906，对所述光调制信号进行延时调整；以及

步骤S908，合成所述电信号。

6.根据权利要求5所述的调制信号接收方法，其特征在于，在所述步骤S906中，控制所述DPSK光调制信号的1比特延时。

7.根据权利要求5或6所述的调制信号接收方法，其特征在于，在所述步骤S908之后，进一步包括：

将合成后的电信号还原为原始的数据信号。