TWI462501B - 使用極化分割多工之光學資料傳輸的方法 - Google Patents

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Description

使用極化分割多工之光學資料傳輸的方法
本發明有關於使用極化分割多工之光學資料傳輸的方法。
在光學資料傳輸中，可藉由相依於傳輸資料並根據個別調變方法的星座圖來調變光學波長的相位或相位及振幅以傳送資料。星座圖的每一點代表待傳送之有限集的資料位元。取決於待傳送之資料位元集，改變光學波長的相位或相位及振幅，使得所得信號相應於星座圖之個別點。這種調變方法為數位調變方法。相位調變方法的一個範例為稱為正交相移鍵控(QPSK)的相移鍵控(PSK)方法，其中相應星座圖的每一點代表兩個位元。調變光學信號之相位及振幅的方法之一個範例為稱為16正交振幅調變(QAM)，其中相應星座圖的每一點代表四個位元。
由星座圖之點所代表之位元集稱為符號。波長之相位的改變且藉此因而符號的改變率稱為符號率。
為了增經由這種特定光學波長之調變來傳送資料的資料率，可利用稱為極化分割多工(PDM)的技術：-相依於第一資料流調變具有特定波長及第一極化狀態之第一光學信號，-相依於第二資料流調變具有相同的特定波長及第二極化狀態之第二光學信號，第二極化狀態與第一極化狀態 呈正交，及-在相同的光纖上傳送這兩個光學信號作為一個結合的光學信號，其具有為第一及第二極化狀態之結果的一個別的極化狀態。
在接收側，可藉由沿著彼此正交之兩個極化狀態取樣該結合信號所造成之光場來獲得由PDM所產生的兩個光學信號。
為了進一步增加資料率，PDM的技術可應用至不同光學波長的光學信號，並接著在相同的光纖上傳送這些不同光學波長的光學信號。這稱為波長分割多工(WDM)。
當在理想的光纖中傳送時，PDM所產生之結合的光學信號的極化狀態會在接收器經歷相關於其之值的旋轉，使得該結合信號的極化狀態會經旋轉。在接收側，可在沿著兩個任意的正交極化狀態取樣接收到的結合光學信號之光場後，恢復連同其個別的極化狀態形成結合信號的兩個被傳送的光學信號。
當在非理想光纖上傳送在特定極化狀態中在特定波長的光學信號時會發生的一種效應為稱為交叉極化調變的效應。交叉極化調變敘述在相同波長之另一光學信號的產生，但其具有與被傳送的光學信號之特定極化狀態呈正交的另一極化狀態。因此，由於交叉極化調變的緣故，第一光學信號會產生第二光學信號之極化狀態的信號成分，這會導致第二光學信號的降格，且反之亦然。
稱為交叉相位調變的效應敘述，當在非理想的相同光 纖上傳送時，一光學波長對另一光學波長之相位的衝擊。因此，當藉由在相同的非理想光纖上以個別的波長傳送多個光學信號來履行波長分割多工(WDM)時，不同的光學信號會降格彼此的相位。
交叉極化調變及交叉相位調變為光纖之非線性(比如例如克爾(Kerr)效應)所導致之傳輸失真。Kerr效應源自於光纖折射率之改變，其則係由光纖內之被傳送的信號之信號功率所造成。在使用PDM的技術之情況中，傳送多個信號，其中被傳送的信號之每一個信號功率具有一自身隨機的特性(random character)。因此，由不同信號功率所造成之整體Kerr效應也具有一隨機特性，並因此交叉極化及交叉相位調變的整體傳輸失真則會隨時間而變且具有一隨機特性。此外，比如作用於光纖上之熱應力或機械應力會造成光纖之應力引起的雙折射，其則進一步添加至傳輸失真的整體隨機特性。
當接收為兩個正交極化光學信號的結果之具有一極化狀態的結合光學信號時，很常藉由在彼此正交的兩個極化面中取樣所接收到的結合光學信號來產生兩個接收到的時間離散信號，其中這些取樣的極化面並一定絕對與在其接收到兩個正交極化光學信號的極化狀態相同。取樣之極化面可相對於形成結合光學信號的兩個光學信號之極化狀態被旋轉。藉由使用有限脈衝響應(FIR)過濾器集來過濾這兩個接收到的時間離散信號並因此產生兩個經過濾的時間離散信號而補償此旋轉。使用恆模算法(CMA)來判定FIR 過濾器的過濾器係數。接著使用這兩個經過濾的時間離散信號來從其解調變出個別的接收到之時間離散資料信號。
交叉極化及交叉相位調變的效應可能會導致被傳送之光學信號的降格，並因此當在接收側上從經過濾的時間離散信號解調變資料信號時會造成位元錯誤。可藉由在傳送側上在調變光學信號前使用前向錯誤校正(FEC)編碼演算法來將資料位元編碼成位元區塊，並接著在接收側根據所用的FEC演算法來解碼接收到的位元區塊，來補償所發生的位元錯誤。FEC演算法僅能夠正確校正每區塊一最大數量的位元錯誤。
發明人已觀察到當結合使用上述技術來傳送資料時，由交叉極化及交叉相位調變所造成的位元錯誤的數量-或位元錯誤率(BER)-並非隨時間為恆定。位元錯誤之尖峰-或BER之尖峰-係稱為位元錯誤之叢發。這種叢發則導致有超過可校正位元的數量之FEC區塊。因此，在接收側上於FEC解碼後資料信號的被傳送資料位元仍維持未經校正。
因此，本發明旨在改善資料傳輸之已知方法。
提出一種光學資料傳輸的方法。該方法包含不同的步驟。
以相同取樣率接收第一時間離散資料信號及第二時間離散資料信號。使用該第一資料信號及該第二資料信號來 以該取樣率產生第三時間離散資料信號及第四時間離散資料信號，其中該第一資料信號及該第二資料信號互相延遲一延遲時間。該延遲時間隨時間變化。
相依於該第三資料信號調變具有一波長及一極化狀態之第一光學信號的相位。相依於該第四資料信號調變具有該波長及一極化狀態的第二光學信號的相位。最後，傳送該第一及第二光學信號到光纖中，使得第一光學信號之該極化狀態與該第二光學信號之該極化狀態呈正交。
為了理解所提出之方法的成果，將下列注意事項納入考量中。如先前已概述，當使用相位調變及PDM來傳送藉由FEC編碼演算法所提供之若干資料信號時，交叉極化及交叉相位調變的效應具有隨機特性，其導致非恆定BER，其會超過在位元錯誤之叢發期間FEC演算法針對某FEC區塊的能力。
藉由在調變該兩個資料信號至具有不同的極化狀態之兩個光學信號上之前互相延遲這兩個資料信號，可使所得的光學信號也互相延遲。具有正交極化狀態之光學信號的這種延遲為從稱為極化模式分散(PMD)之效應所知的起因。因此，藉由互相延遲兩個資料信號並藉由進一步隨時間變化延遲，實現作為具有隨機特性之傳輸失真的PMD的仿真。這係藉由取代在光學信號的領域中進行測量來在時間離散資料信號的領域中進行測量而達成。作為仿真傳輸失真的仿真PMD的隨機特性改變整體傳輸失真的整體隨機特性，由於現在不僅具有其自身隨機特性的交叉極化及 /或交叉相位調變會造成傳輸失真，但仿真的PMD之隨機特性亦貢獻於傳輸失真的整體隨機特性。
由仿真PMD所造成之傳輸失真為兩個光學信號之間的延遲。可在接收側上使用由CMA所控制的FIR過濾器來補償此延遲。因此，藉由改變傳輸失真之整體隨機特性，降低位元錯誤之叢發的出現機率。因此，有較少具有超過可校正的位元錯誤數量之FEC區塊。換言之，雖在兩個資料信號之間引進延遲為額外的傳輸失真，此傳輸失真可在接收側上加以補償，並同時幫助改變在傳輸期間發生之所有信號失真的整體隨機特性以減少位元錯誤叢發之機率。
第1圖顯示所提出之光學傳輸裝置OTD的區塊圖。光學傳輸裝置OTD含有信號處理單元SPU，其適應成接收時間離散資料信號x(k)，其中k為時間離散索引，及時間離散資料信號y(k)。以相同取樣率接收這兩個資料信號x(k)及y(k)。較佳由第1圖中未顯示之FEC編碼單元提供資料信號x(k)及y(k)。因此，資料信號x(k)及y(k)較佳為時間離散經FEC編碼的資料信號。
信號處理單元SPU從資料信號x(k)及y(k)產生另外的時間離散資料信號x’(k)及y’(k)。信號處理單元SPU含有用於互相延遲時間離散資料信號x(k)及y(k)一延遲時間△t 之至少一延遲元件DE。延遲元件DE較佳為時間離散有限 脈衝響應過濾器FIR1，具有數個N過濾器係數。或者，延遲元件DE為能夠延遲時間離散資料信號該延遲時間△t 的記憶體裝置。
在第1圖的範例中，有限脈衝響應過濾器FIR1具有三個記憶體元件，並因此過濾器FIR1的脈衝響應h(k)具有三個過濾器係數之長度。過濾器係數的數量N=3僅為示範性選定且不應限制所提出之方法於此數量。
可使用輸入信號x(k)及脈衝響應h(k)來敘述輸出信號x’(k)為x '(k )=x (k )*h (k )。
在輸入信號x(k)與y(k)之間可產生的最大時間延遲△t MAX 等於過濾器係數的數量N減掉1除以信號x(k)、x’(k)、y(k)、及y’(k)之取樣率f SR ：
脈衝響應h(k)之過濾器係數h k 滿足條件 這意味著過濾器係數的總和等於1。這確保保留輸入信號x(k)之能量。
較佳地，選擇脈衝響應h(k)之過濾器係數，使得過濾器係數之一等於一，而其他係數等於零。藉由此選擇，過 濾器FIR1會導致該兩個輸入信號x(k)與y(k)之間的一單一延遲。
或者，可選擇脈衝響應h(k)之過濾器係數，使得多個過濾器係數大於零，同時仍滿足上述的條件
藉此，過濾器FIR1會造成該兩個輸入信號x(k)與y(k)之間的分數延遲。
在此範例中，輸入信號y(k)維持不變並等於輸出信號y’(k)。或者，可藉由不同的延遲元件過濾輸入信號x(k)與y(k)兩者，以互相延遲它們。
信號處理單元SPU含有控制單元CU，其控制延遲元件DE，使得延遲時間△t 隨時間變化。在延遲元件為有限脈衝響應過濾器FIR1的情況中，控制單元CU控制過濾器FIR1的過濾器係數，使得由過濾器FIR1所造成之延遲時間會隨時間而變。較佳地，延遲時間△t 以顯著小於取樣率f SR 之頻率f △t 變化，f △t <<f SR 。
控制單元CU可實現為硬體裝置，其為信號處理單元SPU之不可分割的一部分或與信號處理單元分離的裝置，在該情況中控制單元CU經由控制介面連接到信號處理單元。
或者，控制單元實現在運行在信號處理單元上之軟體中。
將時間離散輸出資料信號x’(k)及y’(k)提供到光學調變單元OMU。光學調變單元OMU含有用於轉換時間離散輸出資料信號x’(k)成為類比電性資料信號ex’(t)及用於轉換時間離散輸出資料信號y’(k)成為類比電性資料信號ey’(t)的至少一個數位類比轉換器DAC1及DAC2。
光學調變單元OMU在光學介面OIF1接收光學信號OS。由光學來源裝置OSD(較佳為雷射)產生並提供光學信號OS。產生並提供光學信號OS，使得光學信號具有單一固定的波長且使得其具有單一極化狀態。
光學調變單元OMU含有用於將光學信號OS分割呈光學信號os1(t)(將其提供到光學調變裝置MZM1)及光學信號os2(t)(將其提供到光學調變裝置MZM2)之光學分割裝置OSP。分割光學信號OS，使得光學信號os1(t)及os2(t)具有與光學信號OS相同的波長及相同的極化狀態。或者，分割光學信號OS，使得光學信號os1(t)及os2(t)具有相同的波長及彼此正交的極化狀態。
在光學調變裝置MZM1，相依於類比電性資料信號ex’(t)並根據相移鍵控調變方法調變光學信號os1(t)之相位。因此，相依於從其產生類比電性資料信號ex’(t)之時間離散輸出資料信號x’(k)調變光學信號os1(t)。光學調變裝置MZM1較佳為馬赫曾德爾(Mach-Zehnder)調變器。調變光學信號os1(t)，使其之極化狀態被保留下來。調變的結 果為在光學調變裝置MZM1的輸出提供光學信號osm1(t)。
在光學調變裝置MZM2，相依於類比電性資料信號ey’(t)並根據相移鍵控調變方法調變光學信號os2(t)之相位。因此，相依於從其產生類比電性資料信號ey’(t)之時間離散輸出資料信號y’(k)調變光學信號os2(t)。光學調變裝置MZM2較佳為Mach-Zehnder調變器。調變光學信號os2(t)，使得其之極化狀態被保留下來。調變的結果為在光學調變裝置MZM2的輸出提供光學信號osm2(t)。
光學調變單元OMU提供光學信號osm1(t)及光學信號osm2(t)到光學介面OIF。光學介面OIF含有極化束結合器PBC。極化束結合器PBC藉由旋轉光學信號osm1(t)及osm2(t)之至少一者的極化狀態，使得光學信號osm1(t)及osm2(t)之極化狀態彼此正交，來結合光學信號osm1(t)及光學信號osm2(t)成為結合的輸出信號osm(t)。或者，在這些光學信號osm1(t)及osm2(t)進入極化束結合器PBC之前光學信號osm1(t)及osm2(t)就有彼此正交的極化狀態，且極化束結合器PBC結合光學信號osm1(t)及光學信號osm2(t)成為結合的光學輸出信號osm(t)，使得個別極化狀態的正交性被保留下來。因此，結合的光學輸出信號osm(t)為含有具有正交極化狀態之兩個光學信號osm1(t)及osm2(t)的光學信號。
光學信號osm1(t)及osm2(t)較佳具有正交的極化狀態，其為線性極化狀態。或者，光學信號osm1(t)及osm2(t) 較佳具有正交的極化狀態，其為環形極化狀態。又或者，光學信號osm1(t)及osm2(t)較佳具有正交的極化狀態，其為橢圓形極化狀態。
接著在光學介面OIF的輸出OP傳送光學輸出信號osm(t)到光纖中。
已經如前所概述，互相延遲時間離散輸入資料信號x(k)及y(k)一變化的延遲時間△t 的好處在於，所得的光學信號也互相延遲，其為從PMD所知的起因。因此，實現具有隨機特性之PMD的仿真，因為現在不僅具有其自身隨機特性的交叉極化及/或交叉相位調變會造成傳輸失真，但仿真的PMD之隨機特性亦貢獻於傳輸失真的整體隨機特性。因此，藉由改變信號失真的整體隨機特性，降低位元錯誤之叢發的出現機率。因此，有較少具有超過可校正的位元錯誤數量之FEC區塊。
可以從“G.P.Agrawal,Fiber-Optic Communication Systems,New York,Wiley,1992”還有“Role of Q-Factor and of Time Jitter in the Performance Evaluation of Optically Amplified Transmission Systems,F.Matera and M.Settembre,IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS,VOL.6,NO.2,MARCH/APRIL 2000”所知的Q因數來表示此成果，且其如下般將位元錯誤率(BER)納入考量 Q因數的對數值20log 10(Q )
最線性有關於在缺少非線性失真下在光學傳輸系統中被傳送的光學信號之信號對雜訊比(SNR)。在有比如Kerr效應的非線性影響存在下，功率越高，非線性失真越有害。針對給定功率及SNR，相較於不互相延遲信號x(k)及y(k)，當使用所提出之方法時，實現較低數量的未校正區塊及經改善的Q因數。因此，傳輸系統可以相關於FEC閾值較高的Q因數邊限更可靠地操作，或用於在較長距離的傳播。
由仿真的PMD所造成之信號失真為兩個光學信號之間的延遲。可在接收側由CMA所控制的FIR過濾器來補償此延遲。在第2圖中顯示這種接收裝置之一範例。
第2圖顯示光學接收單元ORU，其接收光學信號osm’(t)。光學信號osm’(t)為從在光纖OF之光學信號osm(t)的傳輸所導致之信號。
光學接收單元ORU含有至少一個光學電性轉換裝置OEC。光學電性轉換裝置OEC在彼此正交的兩個極化面取樣接收到的光學信號osm’(t)。藉由在一極化面中取樣光學信號osm’(t)，光學電性轉換裝置OEC產生時間離散電性信號ux(1)。藉由在另一極化面中取樣光學信號osm’(t)，光學電性轉換裝置OEC產生時間離散電性信號uy(1)。光學電性轉換裝置OEC較佳含有至少一個類比數位轉換 器。
如先前所概述，由於在光纖OF上之傳輸的關係，從信號成分os1(t)及os2(t)之結合所得之結合信號osm(t)之光場的極化狀態可在傳送側相關於其之值旋轉。在其中取樣接收到的信號osm’(t)之正交極化面並非絕對與信號成分os1(t)及os2(t)到達接收側之極化面相同。
光學電性轉換裝置OEC提供時間離散電性信號ux(1)及uy(1)到資料處理單元DPU。資料處理單元DPU提供至少4個有限脈衝響應過濾器F1、F2、F3、及F4，其皆具有M過濾器係數之過濾器長度。
資料處理單元DPU提供電性信號ux(1)到過濾器F1及F3，且電性信號uy(1)到過濾器F2及F4。將過濾器F1及F2的輸出信號結合成輸出電性信號s’x(1)。將過濾器F3及F4的輸出信號結合成輸出電性信號s’y(1)。輸入電性信號ux(1)及uy(1)及輸出電性信號s’x(1)及s’y(1)在資料處理單元DPU中用來判定過濾器F1、F2、F3、及F4之過濾器係數。
使用CM演算法來過濾器F1、F2、F3、及F4之過濾器係數，如在“Digital Coherent Optical Receivers：Algorithms and Subsystems,Seb J.Savory,IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS,VOL.16,NO.5,SEPTEMBER/OCTOBER 20102”中所述。藉由此演算法來判定過濾器F1、F2、F3、及F4之過濾器係數，使得補償相對於取樣之極化面的具有成分os1(t)及os2(t) 之結合的光學信號osm(t)之極化狀態的旋轉。因此，所得的電性信號s’x(1)及s’y(1)可用來從其解調變個別的資料信號，以獲得被傳送的資料信號x(k)及y(k)之估計。可藉由第2圖中未顯示的解調變單元來履行此解調變。可接著將被傳送的資料信號x(k)及y(k)之這些估計提供到FEC解碼的單元，在第2圖中未顯示，以從資料信號x(k)及y(k)之估計獲得個別的資料流。
需考量到CM演算法也能夠判定過濾器F1、F2、F3、及F4之過濾器係數，使得在信號成分os1(t)及os2(t)之間的延遲時間△t OF (由光纖本身之PMD所導致)受到補償。此外，需考量到，藉由參看圖示，也可由CM演算法補償由延遲元件FIR1在傳送側上的個別資料信號x(k)及y(k)之間所導致之延遲時間△t 。因此，如前所述，由第1圖中所示之延遲元件FIR1所導致之延遲時間△t 幫助改變信號失真的整體隨機特性，但可在比如光學接收單元ORU之接收單元受到補償。
由過濾器F1、F2、F3、及F4之過濾器係數的數量M及取樣光學信號osm’(t)之取樣率f OSR 來如下般界定CM演算法所能夠補償之最大延遲時間△t MAX-COMP ，
由於第2圖中所示之光纖OF本身受到造成平均時間 延遲△t PMD-OF 的PMD，在傳送側所導致之時間延遲△t 必須保持低於預定的閾值△t THRESH 。
由於藉由在傳送側之過濾器FIR1及藉由光纖所導致之時間延遲△t 及△t PMD-OF 各受到具有個別變異數σ 2 △t 及σ 2 △t-PMDO-OF 之隨機過程，這些隨機過程的總和具有σ 2 Σ ，其可表示成
因此，整體時間延遲△t SUM 可表示成
因此，可從平均時間延遲△t PMD-OF 及CM演算法可補償之最大延遲時間△t MAX-COMP 導出整體閾值△t THRESH 。此預定的閾值△t THRESH 可表示成
為了具有可供向控制單元CU指示之預定的閾值△t THRESH ，如第1圖中所示，其為過濾器FIR1所產生之時間延遲△t 的最大可允許值，可有替代的解決方法。根據第一種替代的解決方法，從外部來源提供預定的閾值△t THRESH 給控制單元CU。根據第二種替代的解決方法，提 供平均時間延遲△t PMD-OF 及最大延遲時間△t MAX-COMP 給控制單元CU，並接著控制單元自己判定預定的閾值△t THRESH 。
取代提供平均時間延遲△t PMD-OF 到控制單元CU，控制單元CU可接收由光纖OF還有比如放大器及切換器的傳輸組件所導致之整體時間延遲，並接著控制單元CU使用此整體時間延遲作為判定預定的閾值△t THRESH 之平均時間延遲△t PMD-OF 。
取代提供最大延遲時間△t MAX-COMP 到控制單元CU，控制單元CU可接收過濾器係數之數量M還有取樣光學信號osm’(t)之取樣率f OSR ，並接著控制單元CU自己判定最大延遲時間△t MAX-COMP 。
從平均時間延遲△t PMD-OF 及最大延遲時間△t MAX-COMP ，控制單元CU可如先前所解釋般判定預定的閾值△t THRESH 。
曾經於上提及，延遲時間△t 較佳以顯著小於資料信號x(k)及y(k)的取樣率f SR 的頻率f △t 變化，f △t <<f SR 。
此變化頻率f △t 的選擇之好處在於，第2圖中所示之光學接收單元ORU將接收在傳送側受到相同延遲時間△t 之數個信號ux(1)及uy(1)的值。CM演算法將能夠使用此數個信號ux(1)及uy(1)的值來判定過濾器F1、F2、F3、及F4之過濾器係數而不需克服在此數個信號ux(1)及uy(1)的值之持續期間中延遲時間△t 的變化。這使得CM演算法 得以判定過濾器F1、F2、F3、及F4之過濾器係數，使它們在此數個信號ux(1)及uy(1)的值之持續期間中收斂到最佳值。
第3圖顯示根據一較佳實施例的所提出之光學傳輸裝置OTD的區塊圖。光學傳輸裝置OTD含有相關於第1圖前述之光學來源裝置OSD、光學調變單元OMU、及光學介面OIF。此外，光學傳輸裝置OTD含有信號處理單元SPU’。
信號處理單元SPU’接收資料信號x(k)及y(k)。信號處理單元SPU’含有至少兩個延遲元件DE1及DE3，用於藉由延遲輸入資料信號x(k)來互相延遲輸入資料信號x(k)及y(k)。信號處理單元SPU’可含有兩個另外的延遲元件DE2及DE4，用於藉由延遲輸入資料信號y(k)來互相延遲輸入資料信號x(k)及y(k)。
將資料信號x(k)提供至延遲元件DE1及DE3。延遲元件DE1提供輸出資料信號x1(k)，且延遲元件DE3提供輸出資料信號x2(k)。
將資料信號y(k)提供至延遲元件DE2及DE4。延遲元件DE2提供輸出資料信號y1(k)，且延遲元件DE4提供輸出資料信號y2(k)。較佳地，信號處理單元SPU’不含有延遲元件DE2及DE4，在這情況中輸出資料信號y1(k)及y2(k)等於輸入資料信號y(k)。
將輸出資料信號x’(k)判定為輸出資料信號x1(k)及y1(k)之總和。將輸出資料信號y’(k)判定為輸出資料信號 x2(k)及y2(k)之總和。
控制單元CU控制延遲元件DE1、DE2、DE3、及DE4所造成之延遲，使得延遲隨時間而變，如先前相關於第1圖中所示之實施例所述。較佳地，以個別有限脈衝響應過濾器FIR11、FIR12、FIR13、及FIR14的形式提供延遲元件DE1、DE2、DE3、及DE4，其中由控制單元CU控制有限脈衝響應過濾器FIR11、FIR12、FIR13、及FIR14之過濾器係數h11(k)、h12(k)、h13(k)、及h14(k)。有限脈衝響應過濾器FIR11、FIR12、FIR13、及FIR14具有長度N。
過濾器FIR11、FIR12、FIR13、及FIR14之過濾器係數h11(k)、h12(k)、h13(k)、及h14(k)較佳遵守下列條件 以將輸入信號x(k)及y(k)的能量分散到輸出信號x’(k)及y’(k)上，使得信號x(k)及y(k)的能量被保留下來。
此外，較佳選擇過濾器FIR11、FIR12、FIR13、及FIR14之過濾器係數h11(k)、h12(k)、h13(k)、及h14(k)，使得從輸出信號x’(k)及y’(k)所得之光學信號為彼此正交。
延遲元件DE1、DE2、DE3、及DE4所造成之延遲在 輸入信號x(k)及y(k)之間造成延遲。此之成果，即為在光學傳輸期間信號失真的整體隨機特性的改變，已相關於第1圖的實施例並在此申請書之前言部分中加以說明。
藉由加總信號x1(k)及y1(k)成為信號x’(k)並藉由加總信號x2(k)及y2(k)成為信號y’(k)獲得另一成果。因此，輸入信號x(k)貢獻於輸出信號y’(k)，且輸入信號y(k)貢獻於輸出信號x’(k)。
成果為在資料信號的領域中進行的這些貢獻等同於在第1圖中所示在光學信號領域中光學信號osm1(t)對光學信號osm2(t)之貢獻，且反之亦然。由於過濾器FIR11、FIR12、FIR13、及FIR14之過濾器係數遵守上述的條件，在資料信號的領域中進行的這些貢獻等同於在光學信號領域中光學信號osm1(t)及osm2(t)對彼此之貢獻，因此仿真結合的光學信號osm(t)之其成分osm1(t)及osm2(t)的極化狀態之旋轉。換言之，若滿足過濾器係數的上述條件，則輸入信號x(k)及y(k)的疊加允許結合的光學信號osm(t)之其成分osm1(t)及osm2(t)的極化狀態之旋轉。
藉由在時間中變化過濾器FIR11、FIR12、FIR13、及FIR14之過濾器係數，控制單元CU能夠變化結合的光學信號osm(t)之極化狀態的旋轉之仿真。因此，藉由在時間中變化過濾器過濾器FIR11、FIR12、FIR13、及FIR14之過濾器係數，不僅由過濾器FIR11、FIR12、FIR13、及FIR14之延遲所導致的隨機特性貢獻傳輸失真的整體隨機特性，但由結合的光學信號osm(t)之極化狀態的仿真旋轉 所導致的另一隨機特性亦貢獻傳輸失真的整體隨機特性。因此，疊加輸入信號x(k)及y(k)來產生輸出信號x’(k)及y’(k)提供改變傳輸失真的整體隨機特性的另一自由度，其則幫助減少在傳輸期間位元錯誤叢發之機率。
可由CM演算法補償結合的光學信號osm(t)之極化狀態的仿真旋轉，其係在第2圖中所示之光學接收單元ORU進行。
熟悉此技藝人士可輕易認知到可藉由已編程的電腦或處理器來履行各種上述方法的步驟。說明及圖示僅繪示本發明之原理。因此，可理解到熟悉此技藝人士將能夠做出各種配置，其雖無在此明確加以敘述或顯示，體現本發明之原理且係包括在其精神及範疇內。此外，在此所述之所有範例原則上明確意圖僅為教學目的，以輔助讀者了解本發明之原理及發明人為了推動技藝而貢獻的概念，且應詮釋成不限至於這種特別敘述的範例及情況。再者，敘述本發明之原理、態樣、及實施例還有其之特定範例的所有陳述意圖涵蓋其等效者。
第1、2、及3圖中所示之各種元件的功能，包括標為「處理器」的任何功能區塊，稱為「處理裝置」、「處理單元」、或「控制單元」，可透過使用專門硬體還有能夠關聯適當軟體執行軟體的硬體提供這些功能。當藉由處理器提供時，可藉由單一專門處理器、藉由單一共享處理器、或藉由複數個別處理器(其之一些為共享的)來提供這些功能。此外，「處理器」或「控制單元」一詞的使用不應 詮釋成排他性參照能夠執行軟體之硬體，且可隱含包括，無限制地，數位信號處理器(DSP)硬體、網路處理器、特定應用積體電路(ASIC)、現場可編程閘陣列(FPGA)、儲存軟體之唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、及非依電性貯存。亦可包括傳統及/或客製化的其他硬體。
熟悉此技藝人士應可理解到在此之任何區塊圖表示體現本發明之原理的例示性電路的概念圖。
第1圖顯示所提出之光學傳輸裝置的區塊圖。
第2圖顯示光學接收裝置的區塊圖。
第3圖顯示根據一較佳實施例的所提出之光學傳輸裝置的區塊圖。

Claims (11)

  1. 一種光學資料傳輸的方法，包含：-以相同取樣率接收第一時間離散資料信號(x(k))及第二時間離散資料信號(y(k))；-使用該第一資料信號(x(k))及該第二資料信號(y(k))來以該取樣率產生第三時間離散資料信號(x’(k))及第四時間離散資料信號(y’(k))，其中該第一資料信號(x(k))及該第二資料信號(y(k))互相延遲隨時間變化的一延遲時間；-相依於該第三資料信號(x’(k))至少調變具有一波長及一極化狀態的第一光學信號(os1(t))的相位；-相依於該第四資料信號(y’(k))至少調變具有該波長及一極化狀態的第二光學信號(os2(t))的相位；-傳送該已調變的第一光學信號(osm1(t))及該已調變的第二光學信號(osm2(t))到光纖中，使得該已調變的第一光學信號(osm1(t))之該極化狀態與該已調變的第二光學信號(osm2(t))之該極化狀態呈正交。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中藉由使用至少一個有限脈衝響應過濾器(FIR1)來過濾該第一及該第二資料信號(x(k)、y(k))的至少一者以互相延遲該第一資料信號(x(k))及該第二資料信號(y(k))。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該有限脈衝響應過濾器(FIR1)之過濾器係數隨時間而變。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中藉由該有限脈衝響應過濾器(FIR1)過濾該第一資料信號及該第二資料信號(x(k)、y(k))的至少一者，且其中選擇該有限脈衝響應過濾器(FIR1)的該過濾器係數以保留該經過濾的信號之能量。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在顯著小於該取樣率之變化頻率變化該延遲時間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中將該延遲時間保持低於預定閾值。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中使用至少兩個延遲元件(DE1、DE3)來互相延遲該第一時間離散資料信號(x(k))及該第二時間離散資料信號(y(k))，其中該第一時間離散資料信號(x(k))及該第二時間離散資料信號(y(k))貢獻到該第三時間離散資料信號(x’(k))，且其中該第一時間離散資料信號(x(k))及該第二時間離散資料信號(y(k))貢獻到該第四時間離散資料信號(y’(k))。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該些延遲元件(DE1、DE3)為有限脈衝響應過濾器(FIR11、FIR13)，且其中選擇該些有限脈衝響應過濾器(FIR11、FIR13)之過濾器係數，以保留該第一資料信號(x(k))及該第二資料信號(y(k))之能量。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中選擇該些有限脈衝響應過濾器(FIR11、FIR13)之該些過濾器係數，使得該第三資料信號(x’(k))及該第四資料信號(y’(k))所造 成之該些光學信號(osm1(t)、osm2(t))為彼此正交。
  10. 一種光學傳輸裝置(OTD)，包含：-信號處理單元(SPU、SPU’)，適應成○以相同取樣率接收第一時間離散資料信號及第二時間離散資料信號，○使用該第一資料信號及該第二資料信號來以該取樣率產生第三時間離散資料信號及第四時間離散資料信號，使得該第一資料信號及該第二資料信號互相延遲隨時間變化的一延遲時間；及-光學調變單元(OMU)，適應成○相依於該第三資料信號來調變具有一波長及一極化狀態之第一光學信號的相位，且○相依於該第四資料信號來調變具有該波長及一極化狀態之第二光學信號的相位；及-光學介面(OIF)，適應成傳送該第一及該第二已調變的光學信號到光纖中，使得該第一已調變的光學信號之該極化狀態與該第二已調變的光學信號之該極化狀態呈正交。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之光學傳輸裝置(OTD)，其中該信號處理單元(SPU、SPU’)進一步適應成藉由疊加該些已延遲的第一及第二資料信號來產生該第三時間離散資料信號及該第四時間離散資料信號。
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