CN1956362A - 偏振加扰光信号的自适应均衡 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于偏振加扰光信号的接收机(1”)，其包括自适应均衡器(3’)和用于生成用于调整自适应均衡器(3’)的反馈信号的反馈信号发生装置(12)，其特征在于过滤装置(11)通过选择在光信号的加扰频率或者不同加扰频率的拍频上的反馈信号的最小值或最大值来对反馈信号进行过滤。本发明还公开了一种光纤系统以及一种用于执行自适应均衡的方法，该光纤系统包括光纤线路(14)，光纤线路(14)具有至少一个用来对通过具有这种接收机(1”)的光纤线路(14)传输的光信号进行偏振调制的扰偏器(17)。

Description

偏振加扰光信号的自适应均衡
技术领域
本发明涉及一种用于偏振加扰光信号的接收机，其包括自适应均衡器和用于产生用于调整该均衡器的反馈信号的反馈信号发生装置，本发明还涉及一种具有这种接收机的光纤系统，以及一种用来执行自适应均衡的方法。
背景技术
偏振模色散(PMD)是高速(比特率为10-40Gb/s)长距离传输的主要障碍之一。由沿色散光纤链路分布的扰偏器进行快速偏振调制加上已存在于接收机中的纠错(FEC(前馈纠错))已经作为一种降低波分复用(WDM)信号的链路PMD的有成本效益的方法而被提出，参见X.Liu等人在ECOC(欧洲光通信会议)2004的截止期后会议(post-deadlinesession)中的论文“Experimental Demonstration of Broadband PMDMitigation through Distributed Fast Polarization Scrambling and FEC(对通过分布式快速偏振加扰和FEC降低宽带PMD的实验证明)”。
不仅如此，自适应电均衡器或者自适应可调光色散补偿器被预计用于10Gb/s和接下来的40Gb/s线路卡以提高对于剩余色散、元件老化的容限，以及降低元件规格。不幸的是，通过加扰降低PMD与通过自适应均衡提高容限是不能共存的，原因是光信号和由此的反馈信号采用加扰频率调制并且因此是无效的，其中反馈信号取最大值(或最小值)以将均衡器调谐到最佳位置。
本中请人提出的欧洲专利申请05290047.9号公开了一种通过偏振加扰降低PMD的接收机，它通过对接收机的时钟信号的相位进行调制而将加扰引起的时间抖动考虑在内，从而使抖动引起的比特脉冲到达时间的偏移得到补偿。还通过变换接收机判决门的门限将随时间变化的失真考虑在内。
发明内容
本发明的目的是提供一种上述类型的接收机，它能够执行对偏振调制的光信号的自适应均衡；提供一种具有这种接收机的光纤系统；以及一种利用这种接收机进行自适应均衡的方法。
该目的可以由上述类型的接收机完成，该接收机还包括一种过滤装置，该过滤装置通过选择在光信号的扰频或者不同扰频的拍频上的反馈信号的最大值或最小值来过滤反馈信号。
根据不同的实施类型，反馈信号可以是在均衡器输出端测量的质量信号，例如用眼图监视器测得的眼图开度；或者是FEC提供的误码率信号；或者是在判决时采样的差错信号，一般用在诸如前馈均衡器(FFE)和判决反馈均衡器(DFE)之类的均衡器的LMS(最小均方)适应方案中。对于均衡器适应来说，适应过程中只有对应于周期性出现的信号最大失真(分别为质量信号的最小值和差错信号的最大值)的时间实例必须得到改善(最大化或者最小化)。过滤装置适合于选择在仅有单一加扰频率的情况下在该加扰频率(例如20MHZ)上出现的最大值和最小值。在光信号中有多于一个加扰频率的情况下，例如在偏振调制中使用至少两个不同加扰速率的加扰器以及/或者在使用一个具有多于一个加扰电极的加扰器的情况下，过滤装置调整为过滤在速率的拍频上出现的最大值和最小值。滤出的信号作为新的反馈信号用于均衡器的适应控制。
在一个优选的实施例中，反馈信号发生装置是眼图监视器，其产生表示要被最大化的光信号的信号质量的眼图开度作为反馈信号，用于均衡器自适应。
在另一个实施例中，反馈信号发生装置是FEC解码器，其提供由FEC差错计算得出的要被最小化的误码信号，用于均衡器自适应。
在一个优选的实施例中，过滤装置是峰值探测器，其用于保存反馈信号的最大值或最小值，它可以在不必从光信号中提取加扰频率的情况下探测这些值。(见下面说明)
在一个最佳实施例中，过滤装置是由从光信号中提取加扰频率或拍频的选通信号发生装置触发的开关。在这种情况下，其中失真为最大/最小的时间事件由分别同步于加扰频率/拍频的开关通过使用来自选通信号发生装置的选通控制信号来进行选通。选通信号生成的可能实现在前面提到的欧洲专利申请05290047.9号中有详细描述。本领域的普通技术人员将能够理解，还必须执行对出现最大值/最小值的时间事件的选通的相位调整。
在另一个优选实施例中，光信号被构造为相继的FEC帧，并且拍频大于FEC帧的重复频率。在存在几个拍频的情况下，过滤装置优选地调整到大于FEC帧的重复频率(例如：100kHz)的最低拍频，因为FEC解码算法能够对出现在较低频率上的差错进行纠正。
在本实施例的优选变型中，自适应均衡器是电均衡器，特别是最大似然序列估计器(可用作硬判决装置的维特比均衡器)、前馈均衡器或者判决反馈均衡器。可选地，也可使用光均衡器，例如实现为可调光色散补偿器。这种补偿器预计将来用于10Gb/s和40Gb/s的线路卡中。
本发明还可以在一种光纤系统中实现，该光纤系统包括光纤线路和前文所述的接收机，该光纤线路具有至少一个对通过光纤线路传输的光信号进行偏振调制的扰偏器。在这种光纤系统中，在不牺牲动态降低其他损伤的益处的情况下非常有效的降低了PMD值。
在一个优选实施例中，光纤线路包括许多相继设置的扰偏器，它们同步于公共扰频，在本申请人的欧洲专利申请05290078.4号中对此有详细描述，这里通过引用包含其全文。
本发明还实现于一种用于在包括自适应均衡器的接收机中对偏振加扰光信号执行自适应均衡的方法，该方法包括以下步骤：a)在均衡器中对接收到的信号进行均衡，b)产生代表均衡质量的反馈信号，以及c)将反馈信号提供给自适应均衡器以优化均衡，其中，在步骤c)前的步骤b2)中，通过选择在光信号的加扰频率或不同加扰频率的拍频上出现的反馈信号的最小值或最大值来过滤反馈信号。
从描述和公开的附图中可以得出更多的优点。前面和后面提到的特征可根据本发明单独或以任意组合的形式共同地使用。所述实施例不能理解为详尽的列举而是具有用于描述本发明的代表性特征。
附图说明
本发明在附图中示出。
图1示出了本发明接收机的第一实施例，其包括眼图监视器和峰值探测器；
图2示出了由图1中的眼图监视器产生的代表均衡质量的反馈信号随时间的变化；
图3示出了本发明接收机的第二实施例，其具有开关和选通信号发生装置；以及
图4示出了根据本发明的光纤系统，其具有利用FEC解码器产生反馈信号的本发明接收机的第三实施例。
具体实施方式
图1示出了接收机1，它从色散传输链路(结合图4详细地示出和表述)上接收偏振加扰光信号。接收机1包括光电二极管2作为O/E(光电)转换器，其将光信号转换为电信号，然后将该电信号作为输入提供给可调电子均衡器3(例如前馈均衡器)，该均衡器用于随后在判决门(没有示出)中完成判决前对信号进行均衡。收到的光信号包含与时间有关的、由周期加扰引起的周期失真。在均衡器3之后提供眼图监视器4，以产生表示均衡性能的反馈信号5(见图2)。在标准的自适应均衡器中，这种表示信号质量的反馈信号被最大化，以将均衡器调谐至最佳性能。
然而，当处理偏振加扰信号时，在时间周期Tscr或时间周期Tbeat内图2中的反馈信号5在最小值6和最大值7之间有强调制和振荡，仅有一个这样的频率时，时间周期Tscr对应于加扰频率(例如20MHz)，或者在不同加扰器或加扰极的不同加扰频率情况下，时间周期Tbeat对应于例如两个位于FEC帧速率(例如100khz)之上的扰频之间的拍频(不同频率)。随后的时间周期Tscr内，最小值6和最大值7处的信号质量是变化的，并且不一定如在图2中所示的那样在各周期之间是恒定的。为了适应的目的，仅仅对应于最恶劣失真的时间实例(即反馈信号5的最小值6)的信号质量是有关的。
因此，在峰值探测器8对质量信号5进行过滤，调整峰值探测器8为仅存储反馈信号5的最小值6，因此生成的过滤反馈信号作为输入提供给均衡器3的适应控制9以进行性能优化。
峰值探测器8不构成用于过滤反馈信号5来选出最小值6的仅有的可能装置。可选地，可以使用图3中示出的接收机1’，其中峰值探测器8被开关11取代，该开关11由选通信号发生装置10产生的选通信号触发，O/E转换后的信号在送入接收器3前分出一部分送到该选通信号发生装置10。选通信号发生装置10再现偏振加扰的频率和相位，在本申请人的欧洲专利申请05290047.9号中有详细描述，这里通过参考引用其全部内容。当存在几个加扰频率时，选通信号发生装置10也可用来再现拍频Tbeat的频率和相位。选通信号发生装置10用关于加扰的信息来产生选通信号，该选通信号在关于反馈信号5的最小值6的短时间周期TG(见图2)内闭合开关11，从而这些信号被选中并用作反馈信号作为输入提供给适应控制9。
图1和图2描述的均衡器3不能执行硬判决，所以必须与判决装置一起使用。与此相反，图4示出的接收机1”包含的自适应均衡器3’是象最大似然序列估计器(维特比均衡器)一样的硬判决装置，其用于将包含在O/E转换的信号中的比特脉冲转换成包含一系列离散值(例如：二进制值0或1)的比特流。这种情况下，随后的FEC解码器12产生反馈信号，完成表示硬判决质量的差错计算。反馈控制的适应可以通过关于图3而描述的一样的方法实现，唯一的不同是选通信号发生装置10选择差错信号的最大值而不是最小值，这种情况下这些信号对应于出现最大失真的时间实例。
为了在进行硬判决后产生表示均衡质量的信号，传输前在发射机13的FEC编码器(未示出)内通过在待传送数据比特中增加冗余比特来对光信号进行编码。利用冗余信息，接收机1”中的FEC解码器12能够检测和纠正传输信号中的比特差错。
在光发射机13和光接收机1”之间设置了以高比特率传输光信号的光纤线路14。在光纤线路14的发射机端，设置多路复用器15以对进入多路复用器15的不同波长光信号进行波分复用(WDM)，产生的波长复用信号通过光纤线路14进行传输并且在位于光纤线路接收机端的解复用器16中进行解复用。
沿光纤线路14相继地分布着多个快速扰偏器17。每个扰偏器17后面都连着光纤链路18。扰偏器17的目的是提供加扰信号，加扰信号产生周期的偏振变化，从而可以通过接收机1”中的FEC解码器12有效地降低由通过光纤线路14传输的光信号的邻近比特脉冲干扰产生的比特差错。(一般地，这意味着高误码的时期足够短，以使FEC解码器12能够纠正这些差错。)所有的扰偏器17工作在同一偏振调制频率(典型值为大约10MHz)并且为此进行同步，在前面提到的本申请人的欧洲专利申请05290078.4号中有更详细的描述。
尽管前面连同电信号和电均衡器一起对本发明进行了描述，但是过滤过程也可针对光信号通过适应用于信号均衡的自适应可调光色散补偿器来完成。同样，本发明不限制在前面所述的过滤装置和反馈信号发生装置，也可用本领域的普通技术人员知道的适合这些用途的其他装置来代替。总之，本发明提供了对PMD的有效降低，而没有牺牲动态降低其他损伤的益处。

Claims (10)

1.一种用于光信号的接收机(1；1’；1”)，所述光信号包含由周期偏振加扰引起的与时间有关的周期失真，所述接收机包括自适应均衡器(3；3’)和用于生成用以调整自适应均衡器(3；3’)的反馈信号(5)的反馈信号发生装置(4’；12)，
其特征在于：
过滤装置(8；11)通过选择在所述光信号的加扰频率1/Tscr或不同加扰频率的拍频1/Tbeat上的反馈信号(5)的最小值(6)或最大值(7)来过滤反馈信号(5)。
2.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于所述反馈信号发生装置是眼图监视器(4)。
3.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于所述反馈信号发生装置是FEC解码器(12)。
4.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于所述过滤装置是峰值探测器(8)。
5.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于所述过滤装置是开关(11)，所述开关(11)由从所述光信号中提取所述加扰频率1/Tscr或所述拍频1/Tbeat的选通信号发生装置(10)来触发。
6.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于所述光信号被构造为相继的FEC帧，并且所述拍频1/Tbeat大于所述FEC帧的重复频率。
7.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于所述自适应均衡器是电均衡器，特别是最大似然序列估计器(3’)、前馈均衡器(3)或判决反馈均衡器。
8.一种光纤系统，其包括光纤线路(14)和根据权利要求1所述的接收机(1；1’；1”)，所述光纤线路(14)具有至少一个用来对通过所述光纤线路(14)传输的光信号进行偏振调制的扰偏器(17)。
9.根据权利要求8所述的光纤系统，其特征在于所述光纤线路(14)包括多个相继设置的同步于共同加扰频率1/Tscr的扰偏器(17)。
10.一种用于对光信号执行自适应均衡的方法，所述光信号包含与时间有关的周期失真，所述周期失真是由包括自适应均衡器(3；3’)的接收机(1；1’；1”)中的周期偏振加扰引起的，所述方法包括以下步骤：
a)在所述均衡器(3；3’)中对接收到的信号进行均衡；
b)生成指示所述均衡质量的反馈信号(5)；以及
c)将所述反馈信号(5)提供给所述自适应均衡器(3；3’)以优化所述均衡，
其特征在于步骤：
b2)通过选择出现在所述光信号的加扰频率1/Tscr或不同加扰频率的拍频1/Tbeat上的所述反馈信号(5)的最小值(6)或最大值(7)来过滤所述反馈信号(5)。
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