CN102349232B - 具有数据模式相关信号失真的信号中的数据检测 - Google Patents

具有数据模式相关信号失真的信号中的数据检测 Download PDF

Info

Publication number
CN102349232B
CN102349232B CN201080011789.0A CN201080011789A CN102349232B CN 102349232 B CN102349232 B CN 102349232B CN 201080011789 A CN201080011789 A CN 201080011789A CN 102349232 B CN102349232 B CN 102349232B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
sample
data
data pattern
distorted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201080011789.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102349232A (zh
Inventor
Y·蔡
M·尼索夫
A·N·皮利佩特斯基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thai Department's Electronic Submarine Communication Ltd Co
Original Assignee
Thai Department's Electronic Submarine Communication Ltd Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thai Department's Electronic Submarine Communication Ltd Co filed Critical Thai Department's Electronic Submarine Communication Ltd Co
Publication of CN102349232A publication Critical patent/CN102349232A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102349232B publication Critical patent/CN102349232B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
    • H04B10/697—Arrangements for reducing noise and distortion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0278—WDM optical network architectures
    • H04J14/0279—WDM point-to-point architectures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

一种检测系统和方法可用于检测在具有数据模式相关信号失真的信号中传送的数据。一般来说，检测系统和方法比较接收信号的样本和与已知数据模式相关联的、存储的失真信号样本，并选择与接收信号的样本最接近一致的已知数据模式。这样，该检测系统和方法可减轻数据模式相关信号失真的影响。

Description

具有数据模式相关信号失真的信号中的数据检测
相关申请的交叉引用
本申请是2010年3月5日提交的美国专利申请序号12/718,132的继续，并要求2009年3月10日提交的美国临时专利申请序号61/158,823的权益，通过引用将其完整地结合到本文中。
技术领域
本公开涉及数据检测，并且更具体来说，涉及检测具有数据模式相关信号失真的信号中的数据。
背景技术
信号可用于远距离传送数据。在光通信系统中，例如，数据可在一个或多个光波长上调制以产生可通过光波导(例如，光纤)传送的调制光信号。可用于光通信系统中的一种调制方案是相移键控，其中通过调制光波长的相位以使得光波长的相位或相变表示编码一个或多个比特的符号来传送数据。例如，在二进制相移键控(BPSK)调制方案中，可使用两个相位表示每个符号1比特。在正交相移键控(QPSK)调制方案中，可使用四个相位编码每个符号2比特。其它相移键控格式包括差分相移键控(DPSK)格式以及相移键控格式和差分相移键控格式的变体，例如归零DPSK(RZ-DPSK)。另一种调制格式是正交幅度调制(QAM)，其中信息调制到传送信号的相位和幅度两者上。
为了接收数据，可对信号进行检测和解调。例如，在相位调制光通信系统中，相干光接收器可使用相干检测来检测调制光信号，并且相对于使用非相干检测的接收器可提供灵敏度优势。在此类系统中可实现数字信号处理(DSP)，用于处理接收信号以提供解调数据。接收信号的数字信号处理提供了速度和灵活性并可用于执行多种功能，包括估计接收信号的载波相位和使用估计的载波相位进行数据检测。
但是，信号失真(例如，在传输期间)可对检测和解调信号后获得的数据的完整性造成不利影响。在使用相位调制方案的光通信系统中，非线性效应(例如，自相位调制(SPM))可导致调制信号中的相位失真，而这可极大降级相干检测性能并减少相干检测相对于非相干检测具有的接收器灵敏度优势。在2006年光纤通信和国家光纤工程师大会YiCai等人的“On Performance of Coherent Phase-Shift-Keying Modulationin 40Gb/s Long-Haul Optical Fiber Transmission Systems(关于40Gb/s长距离光纤传输系统中的相干相移键控调制的性能)”(论文JThB11，2006年3月)中更详细地描述了BPSK信号的降级，通过引用将其完整地结合到本文中。
调制信号中的失真(例如，调制光信号中的相位失真)通常与数据模式或比特模式相关。图9和图10示出可能出现在基于单信道非线性传播模拟的光通信系统中的比特模式相关相位失真。图9显示失真的BPSK信号的星座图，其中星座点延伸到实轴上方和下方，指示了相位失真的影响。图10显示对应于多种比特模式的相位失真并示出相位失真如何与比特模式相关。
已经提出了用于减轻由数据模式相关失真(例如，光相干接收器中的非线性相位失真)引起的性能惩罚的方法。一种方法基于作为接收信号强度函数的、估计的相位失真来补偿非线性相位失真，例如，如在K.Ho和J.Kahn的“Electronic compensation technique to mitigatenonlinear phase noise(减轻非线性相位噪声的电子补偿技术)”，Journalof Lightwave Technology，22，779-783(2004)以及K.Kikuchi的“Electronic Post-compensation for nonlinear Phase Fluctuations in a1000-km 20-Gb/s Optical Quadrature Phase-shift Keying TransmissionSystem Using the Digital Coherent Receiver(使用数字相干接收器在1000-km 20-Gb/s光正交相移键控传输系统中对非线性相位波动进行电子后补偿)”，Optics Express，Vol.16，No.2，2007)中描述的那样，通过引用将它们完整地结合到本文中。但是，当光信号强度在传播期间显著变化时(在采用实际色散图的光通信系统中通常出现这种情况)，这种方法可能会失败。
另一种方法通过数字反向传播补偿非线性失真，例如，如在X.Li、X.Chen、G.Goldfarb、E.Mateo、I.Kim、F.Yaman和G.Li的“Electronicpost-compensation of WDM transmission impairments using coherentdetection and digital signal processing(使用相干检测和数字信号处理对WDM传输损伤进行电子后补偿)”，Optics Express，vol.16，no.2，880-888页，2008年1月21日以及E.Ip、A.P.T.Lau、D.J.Barros和J.M.Kahn的“Compensation of chromatic dispersion and nonlinearityusing simplified digital backpropagation(使用简化数字反向传播对色散和非线性进行补偿)”，OSA相干光学技术及应用专题会会议论文集，马萨诸塞州波士顿，2008年7月13日-16日中描述的那样，通过引用将其完整地结合到本文中。这种反向传播方法涉及复杂的计算并且在10～100Gb/s光传输中可能不实用。
附图说明
通过阅读以下结合附图的详细描述，将更好地理解这些及其它特征和优点，在附图中：
图1是符合本公开的系统的一个示范实施例的框图；
图2是符合本公开的接收器的一个示范实施例的框图。
图3是包含具有符合本公开的一实施例的数据检测系统的接收器的通信系统的框图，该数据检测系统用于检测具有数据模式相关信号失真的信号中的数据。
图4是示出符合本公开的一实施例的、用于检测具有数据模式相关信号失真的信号中的数据的方法的流程图。
图5是示出符合本公开的一实施例的、用于训练数据检测系统的方法的流程图。
图6是示出符合本公开实施例的、使用不同最大后验概率(MAP)检测方案计算的多种比特模式的最小欧几里德距离的曲线图。
图7是示出作为符合本文描述的实施例的、使用不同MAP检测方案的模拟光学系统的信道功率的函数的Q因数的曲线图。
图8是示出作为符合本文描述的实施例的、使用不同MAP检测方案的模拟光学系统的信道功率的函数的Q因数的曲线图。
图9是示出失真的BPSK信号的星座图。
图10是示出与不同比特模式相关联的比特模式相关相位失真的简图。
具体实施方式
一种符合本公开的检测系统和方法可用于检测在具有数据模式相关信号失真的信号中传送的数据。一般来说，该检测系统和方法比较接收信号的样本和与已知数据模式相关联的、存储的失真信号样本，并选择与接收信号的样本最接近一致的已知数据模式。这样，该检测系统和方法可减轻数据模式相关信号失真的影响。
根据示范实施例，本文描述的检测系统和方法可用于光通信系统中，以减轻相位调制光信号中比特模式相关相位失真的影响。相位调制光信号可使用相移键控调制方案(例如，BPSK、QPSK、DPSK、DQPSK或一些其它更高阶的nPSK方案)或其一些变体(例如，RZ-DPSK)进行调制。在光通信系统中，比特模式相关信号失真可由光纤非线性效应(例如，自相位调制(SPM)或其它非线性度)引起。本文所述的检测系统和方法还可用于传送信号中出现数据模式相关信号失真的其它通信系统中。
图1是WDM传输系统100的一个示范实施例的简化框图，在该系统中可使用符合本公开的检测系统和方法。传输系统服务于通过光信息通路102将多个光信道从传送终端104传送到一个或多个远程定位接收终端106。示范系统100可以是长距离水下系统，配置用于将信道从传送器传送到距离5000km或以上的接收器。虽然示范实施例在光学系统的上下文中描述并且在结合长距离WDM光学系统时是有用的，但是本文讨论的宽广的概念可在传送和接收其它类型信号的其它通信系统中实现。
本领域技术人员将认识到，为了便于说明，系统100描绘为极简化的点对点系统。例如，传送终端104和接收终端106当然均可配置为收发器，由此每个都可配置成执行传送和接收功能两者。但是为了便于说明，本文中仅针对传送功能或接收功能来描绘和描述终端。要理解，符合本公开的系统和方法可结合到大量网络组件和配置中。本文示出的示范实施例仅作为说明而不是限制来提供。
在示出的示范实施例中，多个传送器TX1、TX2…TXN的每个在关联输入端口108-1、108-2…108-N上接收数据信号，并在相关联的波长λ1、λ2…λN上传送数据信号。传送器TX1、TX2…TXN中的一个或多个可配置成使用PSK调制格式(例如，DBPSK、DQPSK、RZ-DPSK、RZ-DQPSK等)在相关联的波长上调制数据。为了便于说明，传送器当然以极简化形式示出。本领域技术人员将认识到，各传送器可包含配置用于在其关联波长传送具有所需幅度和调制的数据信号的电组件和光组件。
分别在多个通路110-1、110-2…110-N上载运传送的波长或信道。数据信道由复用器或组合器112组合到光路102上的汇聚信号中。光信息通路102可包括光纤波导、光放大器、光滤波器、扩散补偿模块、以及其它有源组件和无源组件。
汇聚信号可在一个或多个远程接收终端106接收。解复用器114将波长λ1、λ2…λN的传送信道分离到与关联接收器RX1、RX2…RXN耦合的相关联的通路116-1、116-2…116-N上。接收器RX1、RX2…RXN中的一个或多个可配置成对传送信号进行解调，并且在相关联的输出通路118-1、118-2、118-3…118-N上提供相关联的输出数据信号。
图2是符合本公开的一个示范接收器200的简化框图。示出的示范实施例200包含用于接收通路116-N上的输入信号的相干接收器配置202，以及用于处理相干接收器的输出以在通路118-N上提供输出数据信号的数字信号处理(DSP)电路204。按照PSK调制格式在光输入信号的载波波长λN上调制数据。相干接收器202将接收的光输入信号转换成一个或多个数字信号，它们作为DSP电路204的输入提供。DSP电路对来自数字信号的数据进行解调，以便在通路118-N上提供表示在载波波长λN上调制的数据的输出数据流。
相干接收器202可采用多种配置。在示出的示范实施例中，接收器包含偏振分束器(PBS)206，第一90°光混合(optical hybrid)和第二90°光混合208、210，本地振荡器(LO)212，平衡检测器214、216、218、220以及模数(A/D)转换器222、224、226、228。下面简要描述相干光信号接收器中的这些组件的操作。一般来说，输入光信号的不同偏振由PBS 206分裂到分离的通路上。各偏振被提供给相关联的90°光混合208、210。各光混合在复数域空间中将其输入信号与LO振荡器信号的四种四边形状态混合。然后，各光混合将四个混合的信号递送到两对平衡检测器214、216、218、220。平衡检测器的输出由A/D转换器222、224、226、228转换成数字信号。
A/D转换器的数字输出作为DSP电路204的输入提供。一般来说，DSP涉及使用一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或配置用于(例如，直接地和/或在软件指令的控制下)执行特定指令序列的专用处理器的信号处理。在示出的示范实施例中，DSP电路204显示为包含预处理功能230、可选本地振荡器(LO)频偏跟踪功能232、载波相位估计功能234、比特判定功能236以及可选的PRBS误码率功能238。这些功能可使用硬件、软件和/或固件的任何组合在多种配置中实现。虽然各功能分离地示出，但是要理解，这些功能中的任何一个或多个可在单个集成电路或处理器中、或在集成电路和/或处理器的组合中执行。另外，实现DSP功能的集成电路和/或处理器可完整或部分地在所示功能之间共享。
DSP的预处理功能230可包括在不同类型的基于DSP的相干检测接收器中实现的多种光信号检测功能。例如，预处理功能可包括波形恢复和对准功能、确定性失真补偿功能、时钟恢复功能、同步数据重采样功能、以及偏振跟踪和偏振模式色散(PMD)补偿功能。可选的LO频偏跟踪功能232可配置成跟踪和补偿接收信号和LO信号之间的频偏。
一般来说，由于PSK调制信号中的数据以光载波信号的相位编码，因此基于DSP的接收器中PSK调制信号的解调涉及估计和跟踪载波相位。载波相位估计功能234提供用于此目的并可配置为双级载波相位估计功能。来自载波相位估计功能的载波相位估计提供到比特判定功能236，比特判定功能236确定由调制信号中的载波相位表示的数据值或比特值，并减轻数据模式相关信号失真(例如，相位失真)的影响。然后，可将数据提供在通路118-N的输出上，来表示在载波波长λN上调制的数据。可选的差错率测试功能238可配置用于在训练序列信号上执行误码率(BER)测试，以测试DSP电路204的性能。
图3示出结合检测系统300的简化通信系统，检测系统300可用于执行比特判定功能236(图2)并减轻传送信号中数据模式相关失真的影响。检测系统300可在如上所述耦合到相干接收器202的DSP电路204中实现。为了简洁和易于说明，该系统显示为仅包含用于接收仅单个波长的单个相干接收器。应该理解，该系统可配置为包含解复用器和用于接收多个波长的多个接收器的WDM系统。在其它实施例中，检测系统300可用于具有其它类型的接收器的其它通信系统中。
在示范实施例中，相干接收器202接收、检测和数字化由传送器或传送终端104传送的传送信号。例如，在传送相位调制光信号的光学系统中，相干接收器202接收光信号，检测接收光信号的电场，以及产生表示光信号中的符号的相位的数字化样本(并由此在光信号上调制的数据)。然后，检测系统300可处理接收信号的样本以确定由样本表示的数据值(例如，比特值)并提供包含该数据值或比特值的输出。在示范实施例中，检测系统300通过比较样本和与已知数据模式相关联的、存储的样本并选择与接收样本最接近一致的已知数据模式来处理样本。
检测系统300包含：用于存储与已知数据模式相关联的失真信号样本的失真信号表310，以及用于比较接收信号样本和存储的信号样本并选择最接近一致的已知数据模式的检测器320。检测系统300还可包含移位寄存器330，以在长度对应于失真信号表310中存储的已知数据模式的长度的移位数据模式窗口内获得接收信号样本。然后，检测器320可比较移位数据模式窗口内的接收样本和失真信号表310中存储的样本。失真信号表310可例如存储在DSP电路内或耦合到DSP电路的存储器中。检测器320和移位寄存器330可在DSP电路中作为硬件、软件、固件或它们的组合来实现。
在示范实施例中，数据模式为包含预定数量(N)个比特的模式的N比特模式(例如，5比特模式可包含00000、00001、00010，…)。因此，失真信号表310可以是存储具有N个比特的长度的比特模式(及相关联的信号样本)的N比特失真信号表，并且移位寄存器330可以是提供在窗口内获得接收信号样本的N比特移位窗口的N比特移位寄存器。下面的表1中提供了来自示范光BPSK调制信号的5比特模式及相关联的信号样本的示例。
表1
当移位数据模式窗口内的接收信号样本馈送到检测器320时，检测器320通过使用最大后验概率(MAP)检测算法选择最接近一致的已知数据模式。例如，检测器320可计算和比较移位窗口内的接收样本与失真信号表中的样本之间的欧几里德距离。选择失真信号表310中具有到接收样本最小欧几里德距离的已知数据模式作为MAP判定。N比特窗口内的接收样本(rs1、rs2、…、rsN)与N比特失真信号表中的存储样本(ss1、ss2、…、ssN)之间的欧几里德距离可计算如下：
ED = ( rs 1 - ss 1 ) 2 + ( rs 2 - ss s ) 2 + . . . + ( rs N - ss N ) 2
也可以使用其它类似算法来选择最接近一致的已知数据模式。例如，根据另一个实施例，可使用最大相关准则来选择最接近一致的已知数据模式。还可使用Chase算法提高失真信号表的最小欧几里德距离或最大相关搜索的速度。根据进一步的实施例，可使用最大似然序列估计(MLSE)算法来选择最接近一致的已知数据模式。
检测系统300可进一步包含训练器340，用于通过表示已知数据模式的失真信号来训练系统，以及生成失真信号表310。训练器340可在DSP电路中作为硬件、软件、固件或它们的组合来实现。为了执行训练功能，可由传送器104传送预设训练序列，例如，伪随机比特序列(PRBS)。相干接收器202接收、检测和数字化可能因数据模式相关失真(例如，光信号中的相位失真)原因而失真的训练序列信号。
移位寄存器330在移位数据模式窗口内获得接收的训练序列信号样本并将所述样本馈送到训练器340。训练器340基于窗口中的数据模式将接收信号样本安排到数据模式相关集合中。例如，对于N比特数据模式，训练器340基于围绕每个比特的N比特窗口中的N比特模式安排接收的信号样本。在一个示例中，可安排5比特数据模式以使得与00000比特模式相关联的信号样本安排在一集合中，与00001比特模式相关联的信号样本安排在一集合中，与00010比特模式相关联的信号样本安排在一集合中等。然后，训练器340可对每个集合中的样本求平均以减轻噪声影响，并且将平均的样本存储在存储器中作为由比特模式索引的失真信号表310。
训练器340可在系统操作的初始阶段执行训练并生成失真信号表310。训练器340还可在系统操作期间使用预设非用户数据更新失真信号表。更新该信号表允许惩罚减轻，从而适应传输系统中的改变，例如，偏振模式色散(PMD)。
在一些实施例中，检测系统300还可使用软判定前向纠错(FEC)来提高性能。FEC涉及将适合的纠错码插入传送的数据流中以便于检测和纠正无之前已知信息的数据错误。纠错码在用于数据流的FEC编码器(例如，在传送器104中)中生成。FEC编码/解码可根据多种FEC方案来实现，FEC方案包括但不限于：线性和循环汉明码、循环Bose-Chaudhuri-Hocquenghem(BCH)码、卷积(维特比)码、循环Golay和Fire码、以及一些更新的码(例如，增强型卷积码和乘积码(TCC、TPC)和低密度奇偶校检(LDPC)码)。
在软判定FEC中，生成表示接收数据的置信水平或可靠性(例如，某个比特极可能是一、可能是一、可能是零、还是最可能是零)的多比特“软”信息。额外的“软”信息使能更有效的FEC解码。美国专利No.7,398,454、美国专利公开号2006/0136798、和美国专利申请序号12/108,155中更详细地公开了软判定FEC的示例，通过引用将它们全部完整地结合到本文中。
为了实现软判定FEC解码，检测系统300可包含与检测器320组合的软判定FEC解码器350。检测器320可生成软判定数据流，而软判定FEC解码器350接收该软判定数据流，恢复纠错码并使用它们来纠正接收数据流中的任何错误。在一实施例中，检测器320可计算每个判定比特的可靠性以生成软判定数据流。可靠性计算可基于计算的欧几里德距离、最大相关准则或表示接收信号样本与已知比特模式有多么一致的其它准则。
检测器320还可响应来自FEC解码器350的反馈来迭代地调整软信息，这可进一步提高系统性能。例如，如果FEC解码器350纠正接收N比特模式中的比特值之一，则馈送回用于该比特模式的检测器320的软信息反映了纠正的比特。然后，纠正的软信息可由检测器320用于提高最接近一致的比特模式的选择，例如，通过更新失真信号表310。
图4和5示出符合本公开的方法。图4示出用于检测具有数据模式相关信号失真的信号中的数据的检测方法。这种检测方法可使用图1-3中示出的系统来实现，或者在接收和检测具有数据模式相关信号失真的信号的其它系统中实现。根据该检测方法，提供410与已知数据模式相关联的失真信号样本(例如，通过训练和创建N比特失真信号表)。该检测方法还包括：接收412数字化的信号样本(例如，从相干接收器)和在滑动数据模式窗口(例如，由N比特移位寄存器提供)内获得414样本。该检测方法进一步包括：比较416滑动数据模式窗口内的样本和与已知数据模式相关联的样本，以及选择418与数据模式窗口中的样本最接近一致的数据模式(例如，使用MAP检测技术)。
图5示出对用于检测具有数据模式相关信号失真的信号中的数据的系统进行训练的训练方法。这种训练方法可使用图1-3中示出的系统实现，或者在接收和检测具有数据模式相关信号失真的信号的其它系统中实现。该训练方法包括：接收510表示包括数据模式相关失真的训练序列(例如，PRBS)的信号，以及数字化512接收信号从而产生与训练数据序列相关联的信号样本(例如，使用相干接收器)。该训练方法还包括：将接收信号样本安排514到数据模式相关集合中，以及存储516接收信号样本作为由数据模式索引的失真信号表。
图6-8示出用于在模拟系统中减轻传送信号中的数据模式相关失真的系统和方法的效果。该模拟系统基于9000km 40Gb/s WDM相干RZ-BPSK系统。图6示出与理想的和背对背(B2B)噪声负载模拟相比，每个N比特模式到使用不同N比特窗口的其它N比特模式(例如，1比特硬判定、7比特MAP、4比特MAP、及3比特MAP)的最小欧几里德距离。如所指示的，7比特MAP检测方案、5比特MAP检测方案和3比特MAP检测方案全部具有近似理想的比特模式之间的最小欧几里德距离，并因此具有较高的Q因数以及与1比特硬判定检测相比更大。
图7和图8示出Q因数作为信道功率的函数。如图7中所示，与5比特和3比特MAP检测及1比特硬判定检测相比，作为信道功率的函数的Q因数对7比特MAP检测更高。图7还示出在有更高非线性度时7比特MAP检测可极大提高性能。图8进一步示出对每符号使用2个样本的5比特MAP检测的、作为信道功率的函数的Q因数，其与每符号使用1个样本的5比特MAP检测形成对比。如在模拟系统中所指示的，每符号使用2个样本仅在系统高度非线性时有帮助，并且在线性和准线性体系中可能会降低MAP检测性能。
相应地，本文所述的检测系统和方法的实施例可减轻数据模式相关信号失真并提高通信系统(例如，光通信系统)的性能。
与一个实施例一致，提供了用于检测具有数据模式相关信号失真的信号中的数据的系统。该系统包含失真信号表，其配置成存储多个已知数据模式和与已知数据模式相关联的失真信号样本。该系统还包含数据移位寄存器，其配置成在长度对应于已知数据模式的长度的移位数据模式窗口内获得接收信号样本。该系统进一步包含检测器，其配置成比较数据模式窗口中的样本和失真信号表中的样本，并选择失真信号表中与数据模式窗口中的样本最接近一致的已知数据模式。
与另一个实施例一致，基于数字信号处理器(DSP)的接收器包括：相干接收器，其配置成接收、检测和数字化调制光信号以产生接收信号样本；以及DSP，其配置成存储包含多个已知数据模式和与已知数据模式相关联的失真信号样本的失真信号表，在长度对应于已知数据模式的长度的移位数据模式窗口内获得接收信号样本，比较数据模式窗口中的样本和失真信号表中的样本，并选择失真信号表中与数据模式窗口中的样本最接近一致的已知数据模式。
与进一步的实施例一致，提供了用于检测具有数据模式相关信号失真的信号中的数据的检测方法。该检测方法包括：提供包含多个已知数据模式和与已知数据模式相关联的失真信号样本的失真信号表；接收包含多个数字化样本的数字化信号；以及在数字信号处理器中处理数字化信号以在长度对应于已知数据模式的长度的滑动数据模式窗口内获得接收信号样本，比较数据模式窗口中的样本和与已知信号模式相关联的样本，并选择失真信号表中与数据模式窗口中的样本最接近一致的数据模式。
与又一个实施例一致，提供了对用于检测具有数据模式相关信号失真的信号中的数据的系统进行训练的训练方法。该训练方法包括：在接收器中接收表示训练数据序列的信号；数字化接收信号以产生与训练数据序列相关联的信号样本；以及基于数据模式在数字信号处理器中处理数字化接收信号以将接收信号样本安排到数据模式相关集合中，并将接收信号样本存储为由数据模式索引的失真信号表。
虽然本文描述了本发明的原理，但本领域技术人员会理解，本描述仅作为举例，而不是对本发明的范围进行限制。除了本文示出及描述的示范实施例之外，可在本发明的范围内考虑其它实施例。本领域普通技术人员所做的修改和替换被认为在本发明的范围之内，仅所附权利要求对此做出限制。

Claims (21)

1.一种用于检测在信号中传送的数据的系统，其中所述信号具有数据模式相关的信号失真，所述系统包括：
存储器，其配置成存储失真信号表，所述失真信号表包括多个已知数据模式和与所述已知数据模式相关联的失真信号样本；
数据移位寄存器，其配置成在长度对应于所述已知数据模式的长度的移位数据模式窗口内获得接收信号样本；以及
检测器，其配置成比较所述数据模式窗口中的所述样本和所述失真信号表中的所述样本，并选择所述失真信号表中与所述数据模式窗口中的所述样本最接近一致的已知数据模式。
2.如权利要求1所述的系统，还包含训练器，其配置成生成与作为失真信号表存储的、所述已知数据模式相关联的所述样本。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述训练器配置成：接收与训练数据序列相关联的信号样本，基于数据模式将所接收信号样本安排到数据模式相关集合中，以及将所述接收信号样本存储为由所述数据模式索引的所述失真信号表。
4.如权利要求1所述的系统，还包含软判定前向纠错(FEC)解码器，其配置成从所述检测器接收软判定数据流，并对由所述软判定数据流表示的编码数据进行解码以产生解码数据。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述软判定前向纠错解码器配置成提供反馈给所述检测器，并且所述检测器配置成响应所述反馈来调整所述软判定数据流。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述失真信号表是N比特信号表，其配置成存储具有预定数量(N)个比特的N比特数据模式，并且其中，所述数据模式窗口是N比特窗口。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述检测器配置成提供最大后验概率(MAP)检测。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述检测器配置成比较所述样本，以及通过计算所述数据模式窗口中的所述样本与所述失真信号表中的所述样本之间的欧几里德距离并通过选择所述失真信号表中具有最小欧几里德距离的样本来选择所述已知数据模式。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述接收信号是从调制光信号转换的电信号，所述调制光信号上的数据使用相移键控调制，并且其中，所述样本表示所述调制光信号中的每个符号的相位。
10.如权利要求1所述的系统，其中，所述信号以约100 Gb/s传送数据。
11.一种基于数字信号处理器(DSP)的接收器，包括：
相干接收器，其配置成接收、检测和数字化调制光信号以产生接收信号样本；以及
数字信号处理器，其配置成：存储包含多个已知数据模式和与所述已知数据模式相关联的失真信号样本的失真信号表，在长度对应于所述已知数据模式的长度的移位数据模式窗口内获得接收信号样本，比较所述数据模式窗口中的所述样本和所述失真信号表中的所述样本，并选择所述失真信号表中与所述数据模式窗口中的所述样本最接近一致的已知数据模式。
12.如权利要求11所述的基于数字信号处理器的接收器，其中，所述调制光信号使用相移键控调制，并且其中，所述样本中的每一个表示所述调制光信号的相位。
13.如权利要求11所述的基于数字信号处理器的接收器，其中，所述失真信号表是N比特信号表，其配置成存储具有预定数量(N)个比特的N比特数据模式，并且其中，所述数据模式窗口是N比特窗口。
14.如权利要求11所述的基于数字信号处理器的接收器，其中，所述数字信号处理器配置成：接收与训练数据序列相关联的信号样本，基于数据模式将所接收信号样本安排到数据模式相关集合中，以及将所述接收信号样本存储为由所述数据模式索引的所述失真信号表。
15.如权利要求11所述的基于数字信号处理器的接收器，还包含软判定前向纠错(FEC)解码器，其配置成从所述检测器接收软判定数据流，并对由所述软判定数据流表示的编码数据进行解码以产生解码数据。
16.一种用于检测在信号中传送的数据的检测方法，其中所述信号具有数据模式相关的信号失真，所述方法包括：
提供包含多个已知数据模式和与所述已知数据模式相关联的失真信号样本的失真信号表；
接收包含多个数字化样本的数字化信号；
在数字信号处理器中处理所述数字化信号，以在长度对应于所述已知数据模式的长度的接收信号中获得样本片段，比较所述接收信号的所述片段中的所述样本和与所述已知信号模式相关联的所述样本，并选择所述失真信号表中与所述接收信号的所述片段中的所述样本最接近一致的数据模式。
17.如权利要求16所述的检测方法，其中，所述已知数据模式是具有预定数量(N)个比特的N比特数据模式。
18.如权利要求16所述的检测方法，其中，比较所述样本包括计算所述接收信号的所述片段中的所述样本与所述失真信号表中的所述样本之间的欧几里德距离，并且其中，选择所述数据模式包括选择与所述失真信号表中具有最小欧几里德距离的样本相关联的数据模式。
19.如权利要求16所述的检测方法，还包括：
更新所述已知数据模式和与所述已知数据模式相关联的失真信号样本。
20.一种对用于检测在信号中传送的数据的系统进行训练的训练方法，其中所述信号具有数据模式相关的信号失真，所述方法包括：
在接收器中接收表示训练数据序列的信号；
数字化所接收信号以产生与所述训练数据序列相关联的信号样本；以及
基于数据模式在数字信号处理器中处理数字化的接收信号，以将所述接收信号样本安排到数据模式相关集合中，并将所述接收信号样本存储为由所述数据模式索引的失真信号表。
21.如权利要求20所述的训练方法，还包括对所述数据模式相关集合的每一个中的所述样本求平均。
CN201080011789.0A 2009-03-10 2010-03-08 具有数据模式相关信号失真的信号中的数据检测 Expired - Fee Related CN102349232B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15882309P 2009-03-10 2009-03-10
US61/158823 2009-03-10
US12/718132 2010-03-05
US12/718,132 US8401400B2 (en) 2009-03-10 2010-03-05 Detection of data in signals with data pattern dependent signal distortion
PCT/US2010/026508 WO2010104781A1 (en) 2009-03-10 2010-03-08 Detection of data in signals with data pattern dependent signal distortion

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102349232A CN102349232A (zh) 2012-02-08
CN102349232B true CN102349232B (zh) 2015-08-19

Family

ID=42728682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080011789.0A Expired - Fee Related CN102349232B (zh) 2009-03-10 2010-03-08 具有数据模式相关信号失真的信号中的数据检测

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8401400B2 (zh)
EP (1) EP2406879A4 (zh)
JP (1) JP5411303B2 (zh)
CN (1) CN102349232B (zh)
CA (1) CA2754548C (zh)
WO (1) WO2010104781A1 (zh)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7627029B2 (en) * 2003-05-20 2009-12-01 Rambus Inc. Margin test methods and circuits
JP5444877B2 (ja) * 2009-06-24 2014-03-19 富士通株式会社 デジタルコヒーレント受信器
FR2950746B1 (fr) * 2009-09-30 2013-09-06 Alcatel Lucent Modulateur avec marquage de polarisation
JP5445260B2 (ja) * 2010-03-19 2014-03-19 富士通株式会社 デジタルコヒーレント受信器およびデジタルコヒーレント受信方法
US8787768B2 (en) * 2010-06-03 2014-07-22 Raytheon Company Method and apparatus for synthesizing and correcting phase distortions in ultra-wide bandwidth optical waveforms
US9203682B2 (en) * 2010-09-07 2015-12-01 Alcatel Lucent Frequency-dependent I/Q-signal imbalance correction coherent optical transceivers
US9294190B2 (en) * 2010-11-08 2016-03-22 Ben-Gurion University Of The Negev, Research And Development Authority Low cost direct modulation and coherent detection optical OFDM
WO2012082833A1 (en) 2010-12-14 2012-06-21 Tyco Electronics Subsea Communications Llc Dispersion management in optical networks including both coherent and direct detection receivers
US8705664B2 (en) 2011-01-22 2014-04-22 Viasat, Inc. Soft-input generation for soft-decision FEC decoding
US8693897B2 (en) * 2011-01-22 2014-04-08 Viasat, Inc. Digital demodulator architecture
CN103329462B (zh) 2011-01-22 2015-03-04 维尔塞特公司 用于高速率光通信的帧格式化
US8437644B2 (en) 2011-02-23 2013-05-07 Tyco Electronics Subsea Communications Llc Vestigial phase shift keying modulation and systems and methods incorporating same
US8805204B2 (en) 2011-02-23 2014-08-12 Tyco Electronics Subsea Communications Llc Generating higher-level quadrature amplitude modulation (QAM) using a delay line interferometer and systems and methods incorporating same
CN102655432B (zh) * 2011-03-04 2015-08-26 富士通株式会社 非线性损伤补偿方法和装置
US9243975B2 (en) * 2011-09-21 2016-01-26 Tektronix, Inc. Polarization mode dispersion measurement by observation of data-bearing signals
US9409068B2 (en) 2012-05-31 2016-08-09 Nike, Inc. Adjustable golf club and system and associated golf club heads and shafts
CN104737147B (zh) * 2012-10-22 2018-11-06 英特尔公司 高性能互连物理层
US9258215B2 (en) * 2013-01-02 2016-02-09 Infinera Corporation Optical layer protection switching applications
US20160127037A1 (en) * 2013-05-23 2016-05-05 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Method And Apparatus For Determining Transmission Quality
US9571199B1 (en) 2014-05-12 2017-02-14 Google Inc. In-band control of network elements
CN106209224A (zh) * 2016-07-26 2016-12-07 哈尔滨工业大学深圳研究生院 基于方差分析的调制格式识别方法及系统
US10139438B2 (en) * 2016-08-25 2018-11-27 Intel Corporation Apparatus and method for calibrating high speed serial receiver analog front end and phase detector
US11588549B1 (en) * 2021-08-09 2023-02-21 Mellanox Technologies, Ltd. Systems, devices, and methods for polarization recovery

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1391341A (zh) * 2001-06-11 2003-01-15 松下电器产业株式会社 前馈失真补偿放大器的控制方法和电路

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2445079A1 (fr) * 1978-12-20 1980-07-18 Ibm France Procede et dispositif pour detecter une sequence pseudo-aleatoire de changements de phase de 0o et 180o de la porteuse dans un recepteur de donnees
JPH082060B2 (ja) * 1989-09-13 1996-01-10 日本電気株式会社 搬送波再生方式およびディジタル位相復調装置
US6052412A (en) * 1998-10-30 2000-04-18 Tyco Electronics Corporation Codec supporting PCM modem communications over a universal digital loop carrier
JP4206192B2 (ja) * 2000-11-09 2009-01-07 株式会社日立製作所 パターン検査方法及び装置
US6560303B1 (en) * 2000-10-26 2003-05-06 Comsat Corporation Joint frame, carrier and clock synchronization scheme
US7031405B1 (en) * 2000-11-15 2006-04-18 Ati Research, Inc. Carrier phase estimation based on single-axis constant modulus cost criterion and Bussgang criteria
US7307569B2 (en) * 2001-03-29 2007-12-11 Quellan, Inc. Increasing data throughput in optical fiber transmission systems
US7486893B1 (en) * 2001-05-03 2009-02-03 Hrl Laboratories, Llc Dynamic optical interconnect system reference signal formation
US7587143B2 (en) * 2001-07-24 2009-09-08 Sasken Communication Technologies Ltd. System and method for improved coherent pulsed communication system having spectrally shaped pulses
US6756844B2 (en) * 2001-08-07 2004-06-29 Hitachi Kokusai Electric Inc. Distortion compensation amplification apparatus of feed forward type and adaptive pre-distortion type
US7756421B2 (en) * 2002-10-03 2010-07-13 Ciena Corporation Electrical domain compensation of non-linear effects in an optical communications system
DE60325152D1 (de) * 2002-10-03 2009-01-22 Tyco Telecomm Us Inc Vorrichtung und Verfahren zur schnellen Einstellung einer optimalen Dispersion in optischen Übertragungssystemen
AU2003295299A1 (en) * 2003-12-23 2005-07-14 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Information transfer method and system
US7580639B2 (en) * 2003-12-29 2009-08-25 Verizon Business Global Llc Characterization and control of optical dispersion compensating element
US7599450B2 (en) * 2004-02-03 2009-10-06 Seagate Technology Pattern-dependent equalization and detection
JP4713847B2 (ja) * 2004-04-30 2011-06-29 富士通株式会社 分散補償方法，光伝送システムおよび光伝送装置
US7839923B2 (en) * 2005-06-22 2010-11-23 Marvell World Trade Ltd. Method and system for equalizing received signals in communications systems
FI20055368A0 (fi) * 2005-06-30 2005-06-30 Nokia Corp Vastaanotin ja menetelmä vastaanotetun datan käsittelemiseksi
US7522841B2 (en) * 2005-10-21 2009-04-21 Nortel Networks Limited Efficient data transmission and training of data processing functions
US7660537B2 (en) * 2006-03-03 2010-02-09 Alcatel-Lucent Usa Inc. Simultaneous electrical pre-compensation of self-phase modulation and chromatic dispersion
US20080240224A1 (en) * 2006-04-18 2008-10-02 Carballo Juan A Structure for one-sample-per-bit decision feedback equalizer (dfe) clock and data recovery
US7804894B2 (en) * 2006-05-30 2010-09-28 Fujitsu Limited System and method for the adjustment of compensation applied to a signal using filter patterns
US20080025733A1 (en) * 2006-06-27 2008-01-31 Technion Research & Development Foundation Ltd. Optical differential phase shift keying receivers with multi-symbol decision feedback-based electro-optic front-end processing
US20100081484A1 (en) * 2006-10-12 2010-04-01 Hisateru Kobatake Communication apparatus, semiconductor integrated circuit, and electronic device
JP4918400B2 (ja) * 2007-04-27 2012-04-18 富士通株式会社 光信号受信装置
WO2009004700A1 (ja) * 2007-06-29 2009-01-08 Fujitsu Limited 受信機及び受信処理方法
WO2009014740A2 (en) * 2007-07-25 2009-01-29 Pwrf Inc. Reduced distortion radio frequency amplifiers
US20090033418A1 (en) * 2007-08-03 2009-02-05 M/A-Com, Inc. Training sequence and digital linearization process for power amplifier
JP5034770B2 (ja) * 2007-08-16 2012-09-26 富士通株式会社 コヒーレント光受信器および光通信システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1391341A (zh) * 2001-06-11 2003-01-15 松下电器产业株式会社 前馈失真补偿放大器的控制方法和电路

Also Published As

Publication number Publication date
CA2754548A1 (en) 2010-09-16
JP2012520612A (ja) 2012-09-06
CA2754548C (en) 2016-01-12
EP2406879A1 (en) 2012-01-18
CN102349232A (zh) 2012-02-08
US20100232809A1 (en) 2010-09-16
WO2010104781A1 (en) 2010-09-16
JP5411303B2 (ja) 2014-02-12
US8401400B2 (en) 2013-03-19
EP2406879A4 (en) 2016-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102349232B (zh) 具有数据模式相关信号失真的信号中的数据检测
CN102349246B (zh) 相干光信号接收器中的数据模式相关信号失真补偿
CN103392295B (zh) 用于在光信号接收机中从硬决策产生软决策可靠性信息的系统和方法
CN102349248B (zh) 相干光信号接收器中的本地振荡器频偏补偿
CN102870353B (zh) 导频符号辅助载波相位估计
US8401402B2 (en) Detection of data in signals with data pattern dependent signal distortion
EP3107255B1 (en) Optical modulation formats with nonlinearity tolerance at high spectral efficiency
US8705664B2 (en) Soft-input generation for soft-decision FEC decoding
CN104115423B (zh) 用于正交幅度调制系统中的盲均衡和载波相位恢复的系统和方法
EP2974038B1 (en) Qam demodulation with cycle slip correction
US9143265B2 (en) Optical polarization multilevel signal receiving apparatus, optical polarization multilevel signal transmitting apparatus, and optical polarization multilevel signal transmission apparatus
US9077484B2 (en) Generation of polarization-alternated QPSK format
US9130679B1 (en) Polarization-switched differential ternary phase-shift keying
WO2009046759A1 (en) Receiving apparatus and method for electronic noise compensation in phase modulated optical transmission
EP3080937B1 (en) System and method for cycle slip correction
US9071362B1 (en) Noise-tolerant optical modulation
EP2936707B1 (en) Communication system for a nonlinear fiber channel
JP2015019191A (ja) 光送受信機及び光受信機

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150819

Termination date: 20170308