CN101692624A - 基于dqpsk调制的相位差监测和控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于DQPSK调制的相位差监测和控制方法及装置，该方法包括：对经DQPSK解调输出的第一差分电流信号和第二差分电流信号分别进行n次方乘法运算，对应得到第一监测信号和第二监测信号，其中n为4的正整数倍；根据第一监测信号监测第一解调器中两臂的相位差；根据第二监测信号监测第二解调器中两臂的相位差；利用上述监测结果调整第一解调器和第二解调器中两臂的相位差，使其分别满足解调要求，使接收机可以利用第一差分电流和第二差分电流信号获得所传输的信息。本发明可以判断出解调器中两臂相位误差的方向，可以更加精确进行相位差监测和控制，进而准确地恢复出所传输的信息。

Description

基于DQPSK调制的相位差监测和控制方法及装置

技术领域

本发明涉及光通讯领域，尤其涉及光解调技术，具体涉及一种基于DQPSK调制的相位差监测和控制方法及装置。

背景技术

光通讯系统在过去的几年中有着飞快的增长，全球40G传输商用化进程出现明显的加速趋势，开始规模部署，商用化进程的加速也带动了产业链的发展。相较于10G的传输系统，40G传输系统在同等物理条件下与10G传输系统相比，光信噪比(Optical Signal Noise Ratio，OSNR)要求提高4倍(6dB)，色度色散容限降低16倍，偏振模色散(Polarization Mode Dispersion，PMD)容忍能力降低4倍，非线性效应也变得更加明显。为克服这些限制，以达到商用要求，需要使用多种手段，其中调制编码技术是最为关键的手段，实用化的调制技术不仅仅限于传统的非归零(No Return Zero，NRZ)或归零(Return Zero，RZ)的二进制幅移键控(on-off key，OOK)，在光通讯中应用了很多新的调制技术，例如：差分相移键控(Differential Phase Shift Keying，DPSK)调制，差分四相相移键控(Differential Quadrature Reference Phase Shift Keying，DQPSK)调制等，而尤以DQPSK调制，其降低了对于电器件速率、色散和偏振模色散的要求，在40G光通讯系统中占据重要地位。

DQPSK调制的原理为：因为光载波可以表示为：

其中E为场强，ω₀为光载波的角频率，

为调制相位。DQPSK调制是将要传输的信息编码于连续光比特的差分相位中，用

表示，

可取[0，π/2，π，3π/2]中的值。假设第k-1个光比特脉冲的相位为θ(k-1)。假设如果紧接下来的比特是0、0，则θ(k)＝θ(k-1)+π，若是0、1，则θ(k)＝θ(k-1)+π/2；若是1、1，则θ(k)＝θ(k-1)；而若是1、0，则θ(k)＝θ(k-1)+3π/2。当然，上述利用

对要传输信息的编码规则不局限于上述方式，如可以在紧接下来的比特是0、0时，则θ(k)＝θ(k-1)，若是1、1，则θ(k)＝θ(k-1)+π等。

基于上述DQPSK调制过程的DQPSK的解调原理为，通过对接收的光信号经DQPSK解调获得两个差分电流，该两个差分电流携带相邻光比特的调制相位差，根据调制相位差获得所传输的信息。接收机中包括第一解调器和第二解调器，第一解调器用于对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出用于获取所述第一差分电流信号的第一相涨光信号和第一相消光信号；第二解调器用于对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出用于获取所述第二差分电流信号的第二相涨光信号和第二相消光信号。为了能获得可以提取调制相位差的第一差分电流信号和第二差分电流信号，进而准确地恢复传送的信息，要求第一解调器的相位差必须严格满足解调要求：相位差为π/4，及第二解调器中两臂的相位差必须严格的相位差必须严格满足解调要求：相位差为-π/4，否则就会引入额外的光信噪比代价。

为了实现上述解调器中两臂的相位差是否满足解调要求的监测和控制，通常采用反馈控制环路来实现对相位差的监测，并产生相位调节信号来调节两个调制器中两臂的相位差，使相位差满足解调要求(锁定在目标值π/4和-π/4)上。目前常用的反馈控制方法是以固定的频率f做轻微的扰动并同时监测误差信号中2f分量达到最值。这种方案有其固有的缺点：固定频率f的相位扰动必然导致额外的光信噪比代价；最值测量只能说明当前相位是否等于目标值，但并不知道是大于还是小于目标值；相位控制的速率受限于抖动的频率；最值测量的信号和相位误差成平方关系，在目标值附近控制精度较低。

发明内容

本发明提供一种基于DQPSK调制的相位差监测方法和控制及装置，用以解决现有技术中存在以固定的频率f做轻微的扰动并同时监测误差信号中2f分量达到最值来进行相位差监测所存在的问题。

本发明提供一种基于DQPSK调制的相位差监测方法，包括以下步骤：

对经DQPSK解调输出的第一差分电流信号和第二差分电流信号分别进行n次方乘法运算，对应得到第一监测信号和第二监测信号，其中n为4的正整数倍；

根据所述第一监测信号监测第一解调器中两臂的相位差，所述第一解调器用于对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出用于获取所述第一差分电流信号的第一相涨光信号和第一相消光信号；

根据所述第二监测信号监测第二解调器中两臂的相位差，所述第二解调器用于对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出用于获取所述第二差分电流信号的第二相涨光信号和第二相消光信号。

本发明还提供了一种基于DQPSK调制的相位差控制方法，包括步骤：

利用上述基于DQPSK调制的相位差监测方法监测第一解调器中两臂的相位差，及监测第二解调器中两臂的相位差；

在第一解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整所述第一解调器中两臂的光程差改变其相位差，使第一解调器中两臂的相位差满足解调要求；

在第二解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整所述第二解调器中两臂的光程差改变其相位差，使第二解调器中两臂的相位差满足解调要求。

本发明还提供一种基于DQPSK调制的相位差监测装置，该装置包括：

乘法器，用于对经DQPSK解调输出的第一差分电流信号和第二差分电流信号分别进行n次方乘法运算，对应得到第一监测信号和第二监测信号，其中n为4的正整数倍；

第一监测单元，用于根据所述第一监测信号监测第一解调器中两臂的相位差，所述第一解调器用于对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出用于获取所述第一差分电流信号的第一相涨光信号和第一相消光信号；

第二监测单元，用于根据所述第二监测信号监测第二解调器中两臂的相位差，所述第二解调器用于对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出用于获取所述第二差分电流信号的第二相涨光信号和第二相消光信号。

本发明还提供一种基于DQPSK调制的相位差控制装置，包括：

上述基于DQPSK调制的相位差监测装置；

第一控制单元，用于根据第一监测单元的监测结果，在第一解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整第一解调器中两臂的光程差该变其相位差，使第一解调器中两臂的相位差满足解调要求；

第二控制单元，根据第二监测单元的监测结果，在第一解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整第二解调器中两臂的光程差该变其相位差，使第二解调器中两臂的相位差满足解调要求。本发明还提供了一种基于DQPSK调制的接收机，该接收机包括：

第一解调器，用于将接收的光信号耦合到其两臂上传输，对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出第一相涨光信号和第一相消光信号；

第二解调器，用于将接收的光信号耦合到其两臂上传输，对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出第二相涨光信号和第二相消光信号；

第一平衡接收机，用于根据第一解调器输出的第一相涨光信号和第一相消光信号获取第一差分电流信号；

第二平衡接收机，用于根据第二解调器输出的第二相涨光信号和第二相消光信号获取第二差分电流信号；

上述基于DQPSK调制的相位差控制装置；

解调单元，用于根据所述第一差分电流信号和第二差分电流信号获取相邻光比特的调制相位差，根据所述调制相位差解调得到所接收的信息。

本发明有益效果如下：本发明以对差分电流的n次方乘法运算，n为4的正整数倍(优选n为4)，进而利用获得的第一监测信号和第二监测信号判断出解调器中两臂的相位差的误差方向，避免了现有技术中存在以固定的频率f做轻微的扰动并同时监测误差信号中2f分量达到最值来进行相位差监测所存在的各种问题，可以更加精确进行相位差监测和控制，进而准确地恢复出所传输的信息。

附图说明

图1为现有基于DQPSK调制的接收机框图；

图2为基于DQPSK调制的理想相位差情况下DQPSK解调信号流程图；

图3为基于DQPSK调制的存在相位误差情况下DQPSK解调信号流程图；

图4为本发明实施例中基于DQPSK调制的相位控制方法流程图；

图5为本发明实施例中在进行4次方乘法运算时基于DQPSK调制的相位控制方法流程图；

图6为本发明实施例中基于DQPSK调制的接收机框图。

具体实施方式

本发明提出的基于DQPSK调制的相位差监测和控制方法及装置，结合附图和实施例说明如下。

在给出本发明优选的实施例前，结合附图1、图2给出DQPSK解调过程，说明第一解调器和第二解调器中两臂的相位差为什么必须严格是π/4和-π/4，如图1所示，现有的接收机包括：第一解调器、第二解调器、第一平衡接收机、第二平衡接收机、第一解调控制单元和第二解调控制单元，其中第一解调控制单元用于对第一解调器中两臂的相位差进行监测和控制，第二解调控制单元用于对第二解调器中两臂的相位差进行监测和控制。如图2所示，通过接收机接收DQPSK调制的光信号经第一耦合器(未示出)分为两路光信号E_I和E_Q，将E_I和E_Q分别输入到第一调制器和第二调制器。上述

其中E为场强，ω₀为光载波的角频率，

为调制相位。E_I通过第二耦合器(未示出)分成两路光信号E′_I和E″_I，将E′_I和E″_I分别输入到第一解调器中两臂进行传输，第一解调器对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出用于获取第一差分电流信号的第一相涨光信号和第一相消光信号。E_Q通过第三耦合器分成两路光信号E′_Q和E″_Q，将E′_Q和E″_Q分别输入到第二解调器中两臂进行传输，第二解调器对其两臂传输后的光信号在进行相涨和相消运算，输出用于获取第二差分电流信号的第二相涨光信号和第二相消光信号。第一解调器两臂传输后的信号在光域上相差1Bit延时，第二解调器两臂传输后的信号在光域上相差1Bit延时，如图2所示，E″_I在第一解调器的一个臂上传输后信号

比E′_I在第一解调器另一个臂上传输后信号

在光域上延时1Bit，且其相位增加了π/4。光信号E″_Q在第二解调器的一个臂上传输后信号

比光信号E′_Q在另一个臂上传输后信号

在光域上延时1Bit，且其相位减少了π/4。

第一解调器对其两臂传输后的光信号进行如下相涨和相消运算，分别得到用于获取第一差分电流信号的第一相涨光信号E_I，des和第一相消光信号E_I，cos：

第二解调器对其两臂传输后的光信号在进行如下相涨和相消运算，分别得到用于获取第二差分电流信号的第二相涨光信号E_Q，des和第二相消光信号E_Q，cos：

其中，L_I为传输E′_I的臂的光程，L′_I为传输E″_I的臂的光程，t_I，0为光程L_I对应的延时，t_I′，0为光程L′_I对应的延时，L_Q为传输E′_Q的臂的光程，L′_Q为传输E″_Q的臂的光程，t_Q，0为光程L_Q对应的延时，t_Q′，0为光程L′_Q对应的延时，对于DQPSK调制，满足如下关系：

第一解调器输出的第一相涨光信号和第一相消光信号输入到第一平衡接收机，第一平衡接收机包括第一差分单元和第一光电转换单元，第一差分单元用于将第一相涨光信号和第一相消光信号进行差分运算，经带通滤波得到：

${\left|E_{I,\mathrm{des}}\right|}^2-{\left|E_{I,\cos }\right|}^2=\frac{E^2}{2}\cos (m\frac{\mathrm{\π}}{2}+\frac{\mathrm{\π}}{4}),$ 其中，

$\left[\begin{array}{c}{\left|\frac{E_{I,\cos }}{E}\right|}^2\\ {\left|\frac{E_{I,\mathrm{des}}}{E}\right|}^2\end{array}\right]=\frac{1}{4}\left[\begin{array}{c}1-\cos (m\frac{\mathrm{\π}}{2}+\frac{\mathrm{\π}}{4})\\ 1+\cos (m\frac{\mathrm{\π}}{2}+\frac{\mathrm{\π}}{4})\end{array}\right]$

第二解调器输出的第二相涨光信号和第二相消光信号输入到第二平衡接收机，第二平衡接收包括第二差分单元和第二光电转换单元，第二差分单元用于将第二相涨光信号和第二相消光信号进行差分运算，经带通滤波得到：

${\left|E_{Q,\mathrm{des}}\right|}^2-{\left|E_{Q,\cos }\right|}^2=\frac{E^2}{2}\cos (m\frac{\mathrm{\π}}{2}-\frac{\mathrm{\π}}{4}),$ 其中，

$\left[\begin{array}{c}{\left|\frac{E_{Q,\cos }}{E}\right|}^2\\ {\left|\frac{E_{Q,\mathrm{des}}}{E}\right|}^2\end{array}\right]=\frac{1}{4}\left[\begin{array}{c}1-\cos (m\frac{\mathrm{\π}}{2}-\frac{\mathrm{\π}}{4})\\ 1+\cos (m\frac{\mathrm{\π}}{2}-\frac{\mathrm{\π}}{4})\end{array}\right]$

第一光电转换单元用于将第一差分单元差分运算后得到的光信号进行光电转换获取第一差分电流信号i_I，其中第一差分电流信号i_I正比于|E_I，cos|²-|E_I，des|²，第二光电转换单元用于将第二差分单元差分运算后得到的光信号进行光电转换获取第二差分电流信号i_Q，其中第二差分电流信号i_Q正比于|E_Q，cos|²-|E_Q，des|²，即

$\left[\begin{array}{c}{i}_I\\ i_Q\end{array}\right]\∝\left[\begin{array}{c}\cos (m\frac{\mathrm{\π}}{2}+\frac{\mathrm{\π}}{4})\\ \cos (m\frac{\mathrm{\π}}{2}-\frac{\mathrm{\π}}{4})\end{array}\right]$

因此，可以利用第一差分电流信号和第二差分电流信号获取相邻光比特的调制相位差mπ/2，进而利用调制相位差获得所传输的信息，如表1所示，

表1利用调制相位差获得所传输的信息

表1中，Φ_I为π/4，Φ_Q为-π/4。因此，要求两个解调器中两臂的相位差必须是严格满足解调要求：相位差锁定在目标值π/4和-π/4。但一般第一解调器中两臂的相位差不严格为π/4，即存在误差光程ΔL_I，该误差光程对应的延时为Δτ_I，使两臂的相位差不严格为π/4。第二解调器中两臂的相位差不严格为-π/4，即存在误差光程ΔL_Q，该误差光程对应的延时为Δτ_Q，使两臂的相位差不严格为-π/4。

如图3所示，在存在上述误差光程ΔL_I和ΔL_Q时，按照前面所述的DQPSK解调过程，第一解调器对其两臂传输后的光信号在进行相涨和相消运算后，得到的第一相涨光信号E_I，des和第一相消光信号E_I，cos为：

第二解调器对其两臂传输后的光信号在进行相涨和相消运算后，得到的第二相涨光信号E_Q，des和第二相消光信号E_Q，cos为：

第一解调器输出的第一相涨光信号E_I，des和第一相消光信号E_I，cos输入到第一平衡接收机中的第一差分单元进行差分运算，带通滤波后得到的信号为：

${\left|E_{I,\mathrm{des}}\right|}^2-{\left|E_{I,\cos }\right|}^2=\frac{E^2}{2}\cos ({\mathrm{\ω}}_0\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_I+m\frac{\mathrm{\π}}{2}+\frac{\mathrm{\π}}{4}),$ 其中，

$\left[\begin{array}{c}{\left|\frac{E_{I,\cos }}{E}\right|}^2\\ {\left|\frac{E_{I,\mathrm{des}}}{E}\right|}^2\end{array}\right]=\frac{1}{4}\left[\begin{array}{c}1-\cos ({\mathrm{\ω}}_0\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_I+m\frac{\mathrm{\π}}{2}+\frac{\mathrm{\π}}{4})\\ 1+\cos ({\mathrm{\ω}}_0\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_I+m\frac{\mathrm{\π}}{2}+\frac{\mathrm{\π}}{4})\end{array}\right]$

第二解调器输出的第二相涨光信号E_Q，des和第二相消光信号E_Q，cos输入到第二平衡接收机中的第二差分单元进行差分运算，带通滤波后得到的信号为：

${\left|E_{Q,\mathrm{des}}\right|}^2-{\left|E_{Q,\cos }\right|}^2=\frac{E^2}{2}\cos ({\mathrm{\ω}}_0\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_Q+m\frac{\mathrm{\π}}{2}-\frac{\mathrm{\π}}{4}),$ 其中，

$\left[\begin{array}{c}{\left|\frac{E_{Q,\cos }}{E}\right|}^2\\ {\left|\frac{E_{Q,\mathrm{des}}}{E}\right|}^2\end{array}\right]=\frac{1}{4}\left[\begin{array}{c}1-\cos ({\mathrm{\ω}}_0\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_Q+m\frac{\mathrm{\π}}{2}-\frac{\mathrm{\π}}{4})\\ 1+\cos ({\mathrm{\ω}}_0\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_Q+m\frac{\mathrm{\π}}{2}-\frac{\mathrm{\π}}{4})\end{array}\right]$

同样，第一差分单元差分运算后得到的光信号经第一光电转换单元光电转换获取的第一差分电流信号i_I正比于|E_I，cos|²-|E_I，des|²，第二差分单元差分运算后得到的光信号经第二光电转换单元光电转换获取的第二差分电流信号i_Q正比于|E_Q，cos|²-|E_Q，des|²表达为公式(1)：

$\left[\begin{array}{c}{i}_I\\ i_Q\end{array}\right]\∝\left[\begin{array}{c}\cos ({\mathrm{\ω}}_0\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_I+m\frac{\mathrm{\π}}{2}+\frac{\mathrm{\π}}{4})\\ \cos ({\mathrm{\ω}}_0\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_Q+m\frac{\mathrm{\π}}{2}-\frac{\mathrm{\π}}{4})\end{array}\right]---\left(1\right)$

可见，只有通过调制使上述误差光程ΔL_I和ΔL_Q为0，即使ω₀Δτ_I＝ω₀Δτ_Q＝0的情况下，才可以利用表1所示的解调关系，在没有额外的光信躁比代价情况下，对差分电流解调获得调制相位差进而得到所传输的信息。为了将上述光程误差光程ΔL_I和误差光程ΔL_Q调制为零，使第一解调器和第二解调器中的相位差满足解调要求，需要进行相位差监测及控制，本发明所提供的基于DQPSK调制的相位差监测方法，包括：对经DQPSK解调输出的用于获取调制相位差的第一差分电流信号和第二差分电流信号分别进行n次方乘法运算，对应得到第一监测信号和第二监测信号，其中n为4的正整数倍；根据所述第一监测信号监测第一解调器中两臂的相位差，可以监测到相位差是否锁定在目标值π/4，所述第一解调器用于对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出用于获取所述第一差分电流信号的第一相涨光信号和第一相消光信号；根据所述第二监测信号监测第二解调器中两臂的相位差，可以检测到相位差是否锁定在目标值-π/4，所述第二解调器用于对其两臂传输的光信号进行相涨和相消运算，输出用于获取所述第二差分电流信号的第二相涨光信号和第二相消光信号。

本发明在不改变原DQPSK解调过程的情况，将其输出的第一差分电流信号和第二差分电流信号进行n次方乘法运算，将乘法运算后得到的信号作为监测信号。根据上述推导的公式(1)，在进行上述乘法运算后，可以得到公式(2)：

$\left[\begin{array}{c}{i}_I^n\\ i_Q^n\end{array}\right]\∝\left[\begin{array}{c}\cos (n{\mathrm{\ω}}_0\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_I+\mathrm{mn}\frac{\mathrm{\π}}{2}+n\frac{\mathrm{\π}}{4})\\ \cos (n{\mathrm{\ω}}_0\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_Q+\mathrm{nm}\frac{\mathrm{\π}}{2}-n\frac{\mathrm{\π}}{4})\end{array}\right]---\left(2\right)$

在n为4的正奇数倍时，在ω₀Δτ_I＝ω₀Δτ_Q＝0时，第一监测信号和第二监测达到最小值。因此，在第一监测信号达到最小值时，判定所述第一解调器中两臂的相位差满足解调要求；在第二监测信号达到最小值时，判定所述第二解调器中两臂的相位差满足解调要求。

在n为4的正偶数倍，在ω₀Δτ_I＝ω₀Δτ_Q＝0时，第一监测信号和第二监测达到最大值。因此，在第一监测信号达到最大值时，判定所述第一解调器中两臂的相位差满足解调要求；在第二监测信号达到最大值时，判定所述第二解调器中两臂的相位差满足解调要求。为了减少乘法器的负担提供乘法运算速度，本实施例中n为4。对第一差分电流信号和第二差分电流信号进行四次方乘法运算可以得到式(3)：

$\left[\begin{array}{c}{i}_I^4\\ i_Q^4\end{array}\right]\∝\left[\begin{array}{c}\cos (4{\mathrm{\ω}}_0\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_I+2\mathrm{m\π}+\mathrm{\π})\\ \cos (4{\mathrm{\ω}}_0{\mathrm{\Δ\τ}}_Q+2\mathrm{m\π}-\mathrm{\π})\end{array}\right]---\left(3\right)$

这样，当光路上两个调制器中两臂的相位差不是π/4、-π/4，即ω₀Δτ_I＝ω₀Δτ_Q≠0时，i_I ⁴，i_Q ⁴就不处在最小值，可以利用此反馈信号将DQPSK解调器两臂的相位差调节到π/4和-π/4。

基于上述提出的基于DQPSK调制的相位差监测方法，本实施例中所提供的一种基于DQPSK调制的相位差控制方法，如图4所示，包括步骤：利用上述方法监测第一解调器中两臂的相位差，及监测第二解调器中两臂的相位差；在第一解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整所述第一解调器中两臂的光程差改变其相位差，使所述第一解调器中两臂的相位差满足解调要求；在第二解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整所述第二解调器中两臂的光程差改变其相位差，使所述第二解调器中两臂的相位差满足解调要求。本实施例中通过温控电路分别调整第一解调器和解调器中两臂温度，来调整第一解调器中两臂的光程差及第二解调器中两臂的光程差，使其满足达到π/4和-π/4的相位差。

在n为4的正奇数倍时，如n取4为例，如图5所示，基于DQPSK调制的相位差控制方法包括步骤：利用上述基于DQPSK调制的相位差监测方法监测第一解调器中两臂的相位差，及监测第二解调器中两臂的相位差；在第一解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整第一解调器中两臂的光程差，使所述第一监测信号达到最小值；在第二解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整第二解调器中两臂的光程差，使所述第二监测信号达到最小值；所述n为4的正偶数倍时，在第一解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整第一解调器中两臂的光程差，使第一监测信号达到最大值；在第二解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整第二解调器中两臂的光程差，使第二监测信号达到最大值。

依照本发明的实施例二，提供一种基于DQPSK调制的相位差监测装置，该装置包括：乘法器，用于对经DQPSK解调输出的第一差分电流信号和第二差分电流信号分别进行n次方乘法运算，对应得到第一监测信号和第二监测信号，其中n为4的正整数倍；第一监测单元，用于根据所述第一监测信号监测第一解调器中两臂的相位差，所述第一解调器用于对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出用于获取所述第一差分电流信号的第一相涨光信号和第一相消光信号；第二监测单元，用于根据所述第二监测信号监测第二解调器中两臂的相位差，所述第二解调器用于对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出用于获取所述第二差分电流信号的第二相涨光信号和第二相消光信号。n为4的正奇数倍时，第一监测单元用于在所述第一监测信号达到最小值时，判定第一解调器中两臂的相位差满足解调要求；第二监测单元用于在所述第二监测信号达到最小值时，判定第二解调器中两臂的相位差满足解调要求；n为4的正偶数倍时，第一监测单元用于在所述第一监测信号达到最大值时，判定第一解调器中两臂的相位差满足解调要求；第二监测单元用于在所述第二监测信号达到最大值时，判定第二解调器中两臂的相位差满足解调要求。

本实施例还提供一种基于DQPSK调制的相位差控制装置，包括：上述基于DQPSK调制的相位差监测装置；第一控制单元，用于根据第一监测单元的监测结果，在第一解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整第一解调器中两臂的光程差该变其相位差，使第一解调器中两臂的相位差满足解调要求；第二控制单元，根据第二监测单元的监测结果，在第一解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整第二解调器中两臂的光程差该变其相位差，使第二解调器中两臂的相位差达满足解调要求。

基于上述相位差控制装置，本实施例提供一种基于DQPSK调制的接收机，如图6所示，本实施例所提供的接收机包括：第一解调器、第二解调器、包括第一差分单元和第一光电转换单元的第一平衡接收机、包括第二差分单元和第二光电转换单元的第二平衡接收机、第一乘法器、第二乘法器、第一监测单元、第二监测单元、第一控制单元和第二控制单元。其中：

第一解调器，用于将接收的光信号耦合到其两臂上传输，对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出第一相涨光信号和第一相消光信号，相涨和相消运算过程如前面所述，这里不再赘述；

第二解调器，用于将接收的光信号耦合到其两臂上传输，对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出第二相涨光信号和第二相消光信号，相涨和相消运算过程如前面所述，这里不再赘述；

第一差分单元，用于根据第一解调器输出的第一相涨光信号和第一相消光信号进行差分运算后进行带通滤波，得到差分运算后的光信号，差分运算过程如前所述；

第一光电转换单元，用于将第一差分单元得到的光信号进行光电转换得到第一差分电流信号；

第二差分单元，用于根据第二解调器输出的第二相涨光信号和第二相消光信号进行差分运算后进行带通滤波，得到差分运算后的光信号，差分运算过程如前所述；

第二光电转换单元，用于将第二差分单元得到的光信号进行光电转换得到第二差分电流信号；

第一乘法器，用于对经DQPSK解调输出的第一差分电流信号进行n次方乘法运算，对应得到第一监测信号，其中n为4的正整数倍；

第二乘法器，用于对经DQPSK解调输出的第二差分电流信号进行n次方乘法运算，对应得到第二监测信号，其中n为4的正整数倍；

第一监测单元，用于根据所述第一监测信号监测并判断第一解调器中两臂的相位差；

第二监测单元，用于根据所述第二监测信号监测并判断第二解调器中两臂的相位差；

第一控制单元，用于根据第一监测单元的监测结果，在第一解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整第一解调器中两臂的光程差来改变其相位差，使第一解调器中两臂的相位差满足解调要求，改变光程差的方式优选采用通过温控电路来调整两臂温度而改变光程的方式，当然，也可以采用其它方式；

第二控制单元，根据第二监测单元的监测结果，在第二解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整第二解调器中两臂的光程差来改变其相位差，使第二解调器中两臂的相位差满足解调要求，改变光程差的方式优选采用通过温控电路来调整两臂温度而改变光程的方式，当然，也可以采用其它方式。优选只改变两臂中一臂的光程来调整该两臂的光程差。

解调单元(未示出)，用于根据第一差分电流信号和第二差分电流信号获取相邻光比特的调制相位差，根据所述调制相位差解调得到所接收的信息。

上述接收机中第一监测信号和第二监测信号的传输路径应保持等长，避免额外的相位误差。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于DQPSK调制的相位差监测方法，其特征在于，包括：

对经DQPSK解调输出的第一差分电流信号和第二差分电流信号分别进行n次方乘法运算，对应得到第一监测信号和第二监测信号，其中n为4的正整数倍；

根据所述第一监测信号监测第一解调器中两臂的相位差，所述第一解调器用于对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出用于获取所述第一差分电流信号的第一相涨光信号和第一相消光信号；

根据所述第二监测信号监测第二解调器中两臂的相位差，所述第二解调器用于对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出用于获取所述第二差分电流信号的第二相涨光信号和第二相消光信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述n为4的正奇数倍时，在所述第一监测信号达到最小值时，判定所述第一解调器中两臂的相位差满足解调要求；在所述第二监测信号达到最小值时，判定所述第二解调器中两臂的相位差满足解调要求；

在所述n为4的正偶数倍，在所述第一监测信号达到最大值时，判定所述第一解调器中两臂的相位差满足解调要求；在所述第二监测信号达到最大值时，判定所述第二解调器中两臂的相位差满足解调要求。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述n为4。

4.一种基于DQPSK调制的相位差控制方法，其特征在于，包括步骤：

利用权利要求1所述方法监测第一解调器中两臂的相位差，及监测第二解调器中两臂的相位差；

在第一解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整所述第一解调器中两臂的光程差改变其相位差，使第一解调器中两臂的相位差满足解调要求；

在第二解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整所述第二解调器中两臂的光程差改变其相位差，使第二解调器中两臂的相位差满足解调要求。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述n为4的正奇数倍时，调整第一解调器中两臂的光程差，使所述第一监测信号达到最小值；调整第二解调器中两臂的光程差，使所述第二监测信号达到最小值；

所述n为4的正偶数倍时，调整第一解调器中两臂的光程差，使所述第一监测信号达到最大值；调整第二解调器中两臂的光程差，使所述第二监测信号达到最大值。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，

通过温控电路分别调整第一解调器和第二解调器中两臂温度，来对应调整所述第一解调器中两臂的光程差及第二解调器中两臂的光程差；

第一解调器中两臂的相位差为π/4时满足解调要求；

第二解调器中两臂的相位差为-π/4时满足解调要求。

7.一种基于DQPSK调制的相位差监测装置，其特征在于，该装置包括：

乘法器，用于对经DQPSK解调输出的第一差分电流信号和第二差分电流信号分别进行n次方乘法运算，对应得到第一监测信号和第二监测信号，其中n为4的正整数倍；

第一监测单元，用于根据所述第一监测信号监测第一解调器中两臂的相位差，所述第一解调器用于对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出用于获取所述第一差分电流信号的第一相涨光信号和第一相消光信号；

第二监测单元，用于根据所述第二监测信号监测第二解调器中两臂的相位差，所述第二解调器用于对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出用于获取所述第二差分电流信号的第二相涨光信号和第二相消光信号。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述n为4的正奇数倍时，所述第一监测单元用于在所述第一监测信号达到最小值时，判定第一解调器中两臂的相位差满足解调要求；所述第二监测单元用于在所述第二监测信号达到最小值时，判定第二解调器中两臂的相位差满足解调要求；

所述n为4的正偶数倍时，所述第一监测单元用于在所述第一监测信号达到最大值时，判定第一解调器中两臂的相位差满足解调要求；所述第二监测单元用于在所述第二监测信号达到最大值时，判定第二解调器中两臂的相位差满足解调要求。

9.一种基于DQPSK调制的相位差控制装置，其特征在于，包括：

权利要求7所述的基于DQPSK调制的相位差监测装置；

第一控制单元，用于根据第一监测单元的监测结果，在第一解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整第一解调器中两臂的光程差该变其相位差，使第一解调器中两臂的相位差满足解调要求；

第二控制单元，根据第二监测单元的监测结果，在第一解调器中两臂的相位差不满足解调要求时，调整第二解调器中两臂的光程差该变其相位差，使第二解调器中两臂的相位差满足解调要求。

10.一种基于DQPSK调制的接收机，其特征在于，该接收机包括：

第一解调器，用于将接收的光信号耦合到其两臂上传输，对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出第一相涨光信号和第一相消光信号；

第二解调器，用于将接收的光信号耦合到其两臂上传输，对其两臂传输后的光信号进行相涨和相消运算，输出第二相涨光信号和第二相消光信号；

第一平衡接收机，用于根据第一解调器输出的第一相涨光信号和第一相消光信号获取第一差分电流信号；

第二平衡接收机，用于根据第二解调器输出的第二相涨光信号和第二相消光信号获取第二差分电流信号；

权利要求9所述的基于DQPSK调制的相位差控制装置；

解调单元，用于根据所述第一差分电流信号和第二差分电流信号获取相邻光比特的调制相位差，根据所述调制相位差解调得到所接收的信息。

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