CN101162948A - 提高dpsk调制格式的频谱效率的方法和接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了提高DPSK调制格式的频谱效率的方法和接收机。光DPSK解调器通过将干涉仪的一条路径延迟一个比特周期而将相位转换为幅度变化。这个操作包括发送信号的差异，其必须通过在TX侧上应用一个预编码器来抵消。通过干涉仪内的延迟变化，该差异将变化。该延迟的降低导致较高频率增强。这可用于抵消由窄带滤光器产生的低通性能(在检测之后)。期望从＞2dB到～1dB的损失降低。

Description

提高DPSK调制格式的频谱效率的方法和接收机
技术领域
本发明涉及用于解调使用差分相移键控/DPSK/调制格式在光传输系统上传送的光密集波分复用/DWDM/信号的方法。此外，本发明涉及用于使用差分相移键控/DPSK/调制格式在光纤链路上传送的光密集波分复用/DWDM/信号的接收机，该接收机包括用于使用光延迟线滤波器/DLF/将光DWDM信号的相位转换为幅度变化的光DPSK解调器。
背景技术
光传输系统的输入数据流可以被看作是表示数字比特的一连串的光脉冲。当前的光传输系统的比特率通常是从每秒10Giga比特(Gb/s)到40Gb/s的范围，导致光脉冲(或者比特周期)分别地是100至25微微秒(pcs)宽。在光传输系统中的接收机通过对于每个比特周期确定光脉冲是否已经接收到(数字1)或者没有接收到(数字0)，将数据流中的每个比特周期转换为数字1或者0。
当前的水下系统是基于10Gb/s信道比特率的波分复用(WDM)技术。从2.5Gb/s到10Gb/s的转变发生在1998-2000年，并且期望从10Gb/s到40Gb/s的转变将在即将到来的五年内在产品中完成，允许传输信道的进一步加倍。
在很多情况下，在现有的10Gb/s波分复用(WDM)光纤链路中，40Gb/s系统的实现受到远低于50GHz(如果应用了这个信道间隔)的可用光信道带宽限制。需要如相位整形二进制传输(PSBT)和差分四相相移键控(DQPSK)的频谱有效的调制格式，因为其适合于可用带宽。PSBT系统的实现需要不归零(NRZ)系统的有限扩展，特别地，由于其窄的频谱，发射机(Tx)需要微小的扩展。与PSBT相比，DQPSK调制格式需要不同的电子/光调制器和复杂的光解码器电路。但是，与DPSK调制相比，PSBT表现出相当差的光信噪比(OSNR)灵敏度。DPSK可以是最适合的调制格式，因为与NRZ开关键控(OOK)相比其提供超过3dB的OSNR余量，但是与PSBT相比其需要高的带宽，这导致高的损失。
EP1519499A1描述了用于通过施加一个比特周期的差分时延解调10Gbit/s的DPSK调制信号的延迟线干涉仪的使用。该文献还提及该延迟可以不同于精确的一个比特而变化，同时仍提供足够的延迟。尤其是，其提及该延迟应该在比特周期的0.8和1.2倍之间。
发明内容
鉴于以上所述，本发明的一个目的是提供一种方法和系统，其允许当升级到例如40Gb/s的更高比特率时，进一步使用现有的硬件用于例如在10Gb/s设备上传输光信号，避免例如较差的OSNR的过度损失。
这个目的是按照本发明通过一种方法来实现的，该方法用于解调使用DPSK调制格式在光传输系统上传送的光DWDM信号。该方法包括步骤：对通过光传输系统传送之后的接收信号应用光DPSK解调器，以使用光延迟线滤波器(DLF)将信道内的光DWDM信号的相位转换为幅度变化。该DLF其特征在于差分时间延迟小于由接收的光信号传送的数据的1比特周期。优选地但不是唯一地，将该延迟设置在0.5和0.75比特周期之间的值。这样一个实施例特别适于光信号利用大约50GHz的信道间隔以大约40Gb/s传输数据。有利地，按照本发明的实施例，电子失真均衡器可以应用在由DLF解调之后的接收的光信号上。
本发明进一步涉及一种用于使用DPSK调制格式在光纤链路上传送的光DWDM信号的接收机，其中该接收机包括光DPSK解调器，用于使用光DLF将光DWDM信号的相位转换为幅度变化。该接收机的特征是使得其光DLF施加差分时间延迟，该差分时间延迟小于由接收的光信号传送的数据的1比特周期。
光DPSK解调器通过将干涉仪的一条路径延迟一个比特周期而将相位转换为幅度变化。这个操作包括发送信号的差异，其必须通过在TX侧上应用一个预编码器来抵消。通过干涉仪内的延迟变化，该差异将变化。该延迟的降低导致较高频率增强。这可用于抵消由窄带滤光器产生的低通性能(在检测之后)。期望从＞2dB到～1dB的损失降低。通过使用模拟和/或数字电子失真均衡器实现进一步降低。
在从属权利要求、以下的说明和附图中描述本发明的有利发展。
附图说明
现在将参考附加的附图进一步解释本发明的示例性实施例，其中：
图1是具有按照本发明的接收机的光传输系统的示意图；以及
图2是按照DLF的固定延迟的光信噪比的图示。
具体实施方式
对于例如光双二进制(ODB)、差分相移键控(DPSK)和差分四相相移键控(DQPSK)的调制格式，在调制器或者解调器中需要逻辑异或OR(或者模2加法)。由于在电子领域中实现这样的设备引起许多困难，已经提出在光领域中使用光延迟线干涉仪(DLI)实现这样的功能。
光DLI是在现有技术中以以下方式使用的简单设备。进入的光信号被分割成两条路径。一条路径中的信号被延迟对应于一个比特的时间，并且两条路径中的信号被相干地重新组合。通常地，每个分割和重新组合是在各自的光3dB耦合器中执行的，在这样的情况下，DLI具有两个输出，分别地对应于光信号和延迟的光信号的相干求和和求差。因此，如果光信号和延迟的光信号是同相，求和输出在幅值方面将与初始光信号相当，而求差输出将近似地是零，而如果该信号在相位上相差π孤度角，则该求差输出在幅值方面将与初始光信号相当，而求和输出将近似地是零。如果DPSK信号被编码，使得π弧度的相位变化对应于数字“1”，并且零相位变化对应于数字“0”，则当DLI被正确地校准(align)的时候，DLI的求和输出是对应于数据的补码(complement)的ODB信号。该检测的输出应用于差分放大器的各个输入以获得接收的数据信号。因此，光DLI原则上可以充当光DPSK信号的解码器，或者其可用于产生ODB信号。
在US2006/0072924中描述了容许色散的双二元发射机。该发射机包括预编码器，用于从输入二进制数据生成第一2电平信号和生成具有通过使第一信号反相来获得的波形的第二信号。该发射机还包括Mach-Zehnder调制器(MZM)，用于通过按照第一信号和第二信号调制输入光产生DPSK调制光信号。然后该调制信号经由延迟线干涉仪(DLI)转发，该延迟线干涉仪(DLI)用于将DPSK调制光信号分割为第一分割信号和第二分割信号，延迟第二分割信号，并且通过使用耦合器干涉第一分割信号与第二延迟分割信号而生成双二元的光信号，其中用于延迟第二分割信号需要的时间被设置为0.5-0.8比特。
与现有技术不同，在本发明中建议在解调器内的接收机侧处，应用类似的DLI。在图1中大略地示出一个具有按照本发明接收机的光传输系统。要经由光传输系统传送的光信号由生成DPSK调制光信号的发射机Tx使用某个预编码器产生。利用用于具有一个粒度即光信道间隔为50GHz的N个信道的阵列波导光栅(AWG)将以不同的波长生成的光信号组合在一起。这样组合的光密集波分复用(DWDM)信号可说是相平行地经由光传输系统传送，该光传输系统可以通过考虑理想的传输系统加上某偏振模色散(PMD)特征来定义。这样的光传输系统结束于一个接收机，该接收机在输入处包括一些用于具有50GHz粒度的N个信道的AWG，以对所有不同的N个光信道去耦。所使用的两个AWG(即，一个在发射机处而另一个在接收机侧)分别地对应于多路复用器和解多路复用器，它们都具有某个3dB带宽的光带通滤波器。在解多路复用器之后，在图1的接收机侧示出的是耦合器，其在其两个输出端之间引进某个约为90°的相位差，该两个输出端直接连接到DLI。按照本发明，小于1比特周期的差分时间延迟施加在来自DLL的两条路径之一上。在每个光信号被传送给光电二极管之前，使用另一个耦合器减去得到的光信号，以产生将由电子接收机Rx处理的电信号。
在DLI内1比特延迟的情况下，其表示具有100GHz粒度的现有技术，针对40G信道容量，2.7dB的OSNR损失相对于2.3dB(考虑到BER10-12相对于10-4)抑制了具有50GHz粒度的DWDM方案的应用。要解决的问题是由于当施加50GHz粒度时利用降低的带宽对检测的数据信号进行低通滤波而引起的。在这里提出的解决方案是降低在光DPSK解码器内的延迟：延迟的降低导致更高的频率的增强。这可用于抵消由窄带滤光器产生的低通性能(在检测之后)。通过观看示出了对不同固定延迟的光信噪比(OSNR)模拟的图2，可以清楚地看出当实现按照本发明实施例时的改进。由两个分离的方形示出的第一种情形对应于具有100GHz粒度的两个AWG的现有技术光传输系统。由具有连接在一起的5个圆点的曲线示出的第二种情形对应于按照本发明的系统的性能，即，根据光解码器的不同选择延迟而使用具有50GHz粒度的两个AWG。高斯形状的AWG的-3dB带宽已经被假定为用于模拟的粒度的60％。OSNR损失降低可以在相当宽的延迟范围上实现，因此，似乎不需要精确调整该延迟。从图2中可清楚地看出，当在光解调器的DLI处施加小于一个比特周期的延迟的时候得到了充分改进。事实上，以10-4的误码率可以得到的损失是1.0dB而不是2.3dB。因此，当实现按照本发明的方法或者接收机的时候，可以得到超过1.3dB。并且，本发明的实现允许DPSK传输频谱效率加倍，仅～1dB OSNR损失。

Claims (7)

1.一种用于解调使用差分相移键控/DPSK/调制格式在光传输系统上传送的光密集波分复用/DWDM/信号的方法，该方法包括步骤：应用光DPSK解调器来使用光延迟线滤波器/DLF/将信道内的光DWDM信号的相位转换为幅度变化，该DLF对接收的光信号施加差分时间延迟，该差分时间延迟小于由接收的光信号传送的数据的1比特周期；
其中该方法适于光信号利用大约50GHz的信道间隔以大约40Gb/s传输数据。
2.根据权利要求1的方法，其中该延迟被设置在0.5和0.75比特周期之间。
3.根据权利要求1的方法，其中在光DLF之后，应用一个电子失真均衡器。
4.一种用于使用差分相移键控/DPSK/调制格式在光纤链路上传送的光密集波分复用/DWDM/信号的接收机，其中该接收机包括光DPSK解调器，用于使用光延迟线滤波器/DLF/将光DWDM信号的相位转换为幅度变化，该DLF对接收的光信号施加差分时间延迟，该差分时间延迟小于传送的数据的1比特周期；
其中该DLF适于光信号利用大约50GHz的信道间隔以大约40Gb/s传输数据。
5.根据权利要求4的接收机，其中该DLF的延迟在0.5和0.75比特周期之间选择。
6.根据权利要求4的接收机，其中该DLF是延迟线干涉仪/DLI/。
7.根据权利要求4的接收机，其中该接收机包括电子失真均衡器，用于在光DLF之后处理接收的光信号。
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