專利名稱：用于相位恢復的方法和設備以及包括這種設備的通信系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于相位恢復的方法和設備以及包括這種設備的通信系統(tǒng)。
背景技術：
為了增加帶寬效率以及針對失真的魯棒性，光通信系統(tǒng)要求較高階的調(diào)制格式， 例如100(ibit/S的四相相位鍵控(CP-QPSK)的相干解調(diào)偏振復用。因此，PolMUX的偏振(例 如，χ偏振和y偏振)和復信號(QPSK)的星座(constellation)均被用于運送數(shù)據(jù)(例如， 作為符號)。隨著調(diào)制格式的增加，光系統(tǒng)中的符號速率有所降低。例如，在每個符號4個比特 的100(ibit/S CP-QPSK的情況下，符號速率總計為100/4 = 25G符號/s。這使得傳輸相對 于如色散(CD)或偏振模色散(PMD)的光失真更加魯棒。這種符號速率的降低還允許接收 器處較低的處理功率。圖1示出了光通信信號的相干解調(diào)的典型配置。在光“90°混合”模塊101和模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)單元102之后，可獲得作為電信號的光場的采樣和量化表示形式，其包 含統(tǒng)計噪聲失真以及確定性信道失真。時鐘恢復103估計到來信號的符號的開始和結(jié)束。自適應均衡單元104估計信道 并且去除確定性信道失真。出于信號傳輸?shù)哪康模瑥托盘柕南辔缓驼穹梢员挥脕韨魉托畔?。在QPSK的情況 下，2個比特被映射到四種可能的相位星座。在接收器處，該相位可能被用來對信號進行下混頻的空轉(zhuǎn)本地振蕩器(LO)所影 響。所述相位還可能被信道通過非線性效應所影響，所述非線性效應隨相鄰信道的功率和 數(shù)量而增強(交叉相位調(diào)制，XPM)。相位恢復實體105需要估計并校正所接收信號的相移。本地振蕩器所導致的相位 誤差相對于符號速率變化相當緩慢，而基于相鄰信道的干擾(XPM)的相位誤差則由于它們 直接依賴于相鄰信道的比特在相同時刻的功率而隨符號進行變化。在存在相鄰信道的情況下，χ和y偏振中信號的相位由于非線性相位失真而不再 相同，并且兩個相位的簡單聯(lián)合估計會導致嚴重的損耗。出于經(jīng)濟的原因，優(yōu)選地，特別包括時鐘恢復、均衡、相位估計和檢測的信號處理 以數(shù)字實現(xiàn)，這意味著在ADC 102之后僅對數(shù)字數(shù)據(jù)進行處理。由于需要高的處理速度(這 基于所接收光數(shù)據(jù)的符號速率)并且由于明顯的處理復雜度，現(xiàn)有的硬件對于處理速度和 /或成本而言可能成為瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
所要解決的問題是克服以上所提到的缺點，尤其是提供一種允許相位恢復有所改 進的解決方案。該問題根據(jù)獨立權利要求的特征而得以解決。進一步的實施例得自于從屬權利要求。為了克服該問題，提供了一種用于至少兩個信道的相位恢復的方法，包括步驟-針對每個信道估計相位；-通過耦合因數(shù)將每個信道的估計相位與至少一個其它估計相位進行疊加。特別地，針對每個信道估計相位的步驟包括相位的預先校正階段而并不首先考慮 任何的其它信道。接著，預先校正的信號利用耦合因數(shù)將一個信道與至少一個其它信道進 行疊加。這使得能夠通過有效考慮相鄰信道來進行相位恢復，由此很大程度上避免了錯誤 的相位估計。在一個實施例中，所述至少兩個信道是至少兩個正交信道。所述至少兩個信道尤 其可以是光信道。在另一個實施例中，根據(jù)以下調(diào)制機制之一對每個信道進行調(diào)制-所有類型的PSK機制，特別是QPSK、BPSK、8PSK；-QAM，特別是高階QAM。這樣的調(diào)制機制分別定義了在復平面(I/Q-平面)中的星座(符號)，其中每個星 座具有需要被確定以便正確評估接收符號的相位。在進一步的實施例中，所述耦合因數(shù)對于所確定的至少兩個相位有所不同。因此，不同的耦合因數(shù)例如可以對每個信道(并且由此對每個所估計的相位)應 用一個耦合因數(shù)。在下一個實施例中，所述耦合因數(shù)對于至少兩個信道(例如，所要估計的相位)可 以相同。作為又一個實施例，所述方法被用于確定接收器處的本地振蕩器的頻率偏移。根據(jù)另一實施例，所述耦合因數(shù)包括至少一個固定數(shù)值。依據(jù)另一個實施例，所述耦合因數(shù)被自適應調(diào)節(jié)。根據(jù)另一個實施例，基于光纖長度和/或輸入功率確定所述耦合因數(shù)。以上所提到的問題還通過一種設備得以解決，所述設備包括處理器單元和/或硬 線電路和/或邏輯設備，和/或與所述處理器單元和/或硬線電路和/或邏輯設備相關聯(lián)， 所述處理器單元和/或硬線電路和/或邏輯設備被配置為能夠在其上執(zhí)行這里所描述的方 法。根據(jù)一個實施例，所述設備為通信設備或者與其相關聯(lián)，所述通信設備特別是光 網(wǎng)絡組件。之前所提到的問題進一步通過一種包括這里所描述的設備的通信系統(tǒng)而得以解決。


本發(fā)明的實施例在以下示圖中示出和說明圖2示出了(三個符號上)具有預先校正的聯(lián)合偏振相位估計；圖3示出了考慮到光纖長度而建議的方法的性能收益(誤碼率)。
具體實施例方式這里所提供的方法允許相位估計在存在來自相鄰信道的干擾的情況下(例如，交叉相位調(diào)制XPM的情形)得到顯著改善。因此，通過獨立于偏振的各自相位的預先校正并且通過例如根據(jù)光纖長度和/或 輸入功率而應用可變耦合因數(shù)來實現(xiàn)正交輸入信道或信號(例如，輸入信號的χ和y偏振 兩者)的聯(lián)合相位估計，對于已知的光纖鏈路而言，所述光纖長度和/或輸入功率可以自適 應調(diào)節(jié)或者為常數(shù)。對于QPSK而言，相位估計可以基于如[1]中所描述的“Viterbi-and-Viterbi相 位估計”，其對最可能發(fā)送的符號計算所傳送符號的相移并且隨后校正所接收的符號?？蓱玫恼{(diào)制機制例如為通常的所有PSK機制(BPSK、QPSK、8PSK)以及如QAM的 較高階格式，其中內(nèi)在的相位估計算法優(yōu)選地適用于所述調(diào)制機制。有利地，與相位的預先校正相耦合的相位估計可以獨立于每個偏振的相位估計 (這樣的偏振也可以被稱作正交輸入信道或信號)。特別地，所提供方法的特定屬性和/或優(yōu)勢可以如下a.所述耦合因數(shù)對于例如兩個偏振的正交輸入信號而言并不必是相同的。b.并不必對低的非線性信道串音執(zhí)行預先校正。c.預先校正不僅可以影響相位，而且還可以對振幅有所影響。d.所提供的方法能夠被用于本地振蕩器的頻率偏移估計，所述頻率偏移通常在估 計信號的剩余相位之前被估計并且從符號中減去。e.通過所建議方案所實現(xiàn)的性能提高會使得傳輸范圍有所延伸，成本降低并且系 統(tǒng)設計更為動態(tài)。這尤其可以使得光網(wǎng)絡能夠與任意的傳統(tǒng)相鄰信道相互配合。圖2示出了聯(lián)合偏振相位估計的示例，其中在3個符號上對相位進行估計?？?01描繪了 χ偏振的偏振相位估計，而框203描繪了 y偏振的相位估計。特別 地，兩個偏振彼此正交。然而，基于所提到的不同相移，每個偏振可以在一定程度上影響另 一偏振。因此，出于相位恢復的目的，考慮各自其它的偏振。框201和203特別包括每個信號的預先校正階段?？?02示出了將各自其它偏振的相移與預先確定的小于或等于1的耦合因數(shù)X進 行疊加的聯(lián)合處理。關于框201，符號xin被輸入到包括三個抽頭X[n+l]，X[n]和Χ[η_1]的位移寄存 器中。所述位移寄存器包括兩個延遲單元Τ。每一抽頭被乘以數(shù)值P0 = θχρΗΦχ(η-1))并且隨后通過(.)4算子進行處理。接下來，C)4算子的所有輸出被添加到信號 204并且提供給框202。對于MPSK調(diào)制而言，根據(jù)[1]的Viterbi-Viterbi的第M個功率相移估計能夠被 用來從復符號去除符號相位信息，留下復矢量，所述復矢量具有的相位等于M乘以到最接 近的未失真符號的相移。在具有四個不同相位的四元相位調(diào)制的情況下，M等于4并且算 子變?yōu)镃)4。為了確定相移，取所述復矢量的幅角并且以M(l/M*arg)相除。以類似的方式在框203對符號yin應用相同方法，其中位移寄存器包括三個抽頭 y [n+1]，y [η]和y [n-1]，其中每抽頭被乘以數(shù)值q0 = exp(-j(jiy(n-l))并且隨后通過(.)4算子進行處理。接下來，(.)4算子的輸出被添加到信號205并且提供給框202。在框202中，信號204與已經(jīng)乘以耦合因數(shù)Xy的信號205進行合并。該合并的結(jié) 果被提供給處理單元206。此外，信號205與已經(jīng)被乘以耦合因數(shù)Xx的信號204進行合并。 該合并的結(jié)果被提供給處理單元207。抽頭信號x[n]被提供給延遲單元209，而抽頭信號y[n]被提供給延遲單元208。數(shù)值Ptl得自于處理單元206的輸出，其被延遲單元210延遲預先確定的時間周期。 相應地，數(shù)值Citl得自于處理單元207的輸出，其被延遲單元211延遲預先確定的時間周期。優(yōu)選地，延遲單元208和209中的延遲等于相位反饋預先校正的處理時間，第4個 功率算子和兩個相加運算以所計算的相移領先輸入符號的校正。延遲單元209的輸出乘以處理單元206的輸出產(chǎn)生輸出偏振x。ut。延遲單元208 的輸出乘以處理單元207的輸出產(chǎn)生輸出偏振y。ut。在圖2所示的該示例中，耦合因數(shù)對于每個偏振有所不同。然而，優(yōu)選地，其可以 為小于或等于1的數(shù)值。對于單個符號的相位估計而言，使用了一個前達(precursor)和一個后達 (postcursor)作為示例。該數(shù)字為變量，并且可以針對光纖鏈路進行手工或自適應調(diào)節(jié)。輸入符號用對每個偏振最后計算的信號的相移進行校正。在預先校正之后，所述 符號信息被(.)4算子所去除并且被平均以提供更好的估計并消除噪聲。于是，所述估計通過以特定耦合因數(shù)X疊加其它偏振的相移矢量而得以改進，所 述特定耦合因數(shù)X即信號X的耦合因數(shù)Xy和信號y的耦合因數(shù)Xx。對兩個偏振計算相位φ(η)，并且該相位被用來校正所述相移，而且被用于對后續(xù) 的符號進行預先校正。在去除頻率偏移之后，本地振蕩器(LO)的相位漂移并且主要是XPM引起的相位變 化在第二步驟中得以校正。XPM的效應取決于偏振，如在具有相鄰信道‘2’的信道‘1’的傳 播的χ偏振的耦合非線性Schrdmnger等式中所示的
權利要求
1.一種用于至少兩個信道的相位恢復的方法，包括步驟 -針對每個信道估計相位；-通過耦合因數(shù)將每個信道的估計相位與至少一個其它估計相位進行疊加。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述至少兩個信道是至少兩個正交信道。
3.如之前任一項權利要求所述的方法，其中所述至少兩個信道是光信道。
4.如之前任一項權利要求所述的方法，其中根據(jù)以下調(diào)制機制之一對每個信道進行調(diào)制-所有類型的PSK機制，特別是QPSK、BPSK、8PSK ； -QAM，特別是高階QAM。
5.如之前任一項權利要求所述的方法，其中所述耦合因數(shù)對于至少兩個相位有所不同。
6.如權利要求1-4中任一項所述的方法，其中一個耦合因數(shù)被用于至少兩個相位。
7.如之前任一項權利要求所述的方法，被用于確定在接收器處的本地振蕩器的頻率偏移。
8.如之前任一項權利要求所述的方法，其中所述耦合因數(shù)包括至少一個固定數(shù)值。
9.如之前任一項權利要求所述的方法，其中所述耦合因數(shù)被自適應調(diào)節(jié)。
10.如之前任一項權利要求所述的方法，其中基于光纖長度和/或輸入功率確定所述 耦合因數(shù)。
11.一種設備，所述設備包括處理器單元和/或硬線電路和/或邏輯設備，和/或與所 述處理器單元和/或硬線電路和/或邏輯設備相關聯(lián)，所述處理器單元和/或硬線電路和 /或邏輯設備被配置為能夠在其上執(zhí)行如之前任一項權利要求所述的方法。
12.如權利要求11所述的設備，其中所述設備為通信設備或者與其相關聯(lián)，所述通信 設備特別是光網(wǎng)絡組件。
13.—種通信系統(tǒng)，包括權利要求11或12中任一項所述的設備。
全文摘要
提供了一種用于至少兩個信道的相位恢復的方法和設備，包括步驟(i)針對每個信道估計相位；(ii)通過耦合因數(shù)將每個信道的估計相位與至少一個其它估計相位進行疊加。此外，建議了一種包括這種設備的通信系統(tǒng)。
文檔編號H04L27/22GK102057640SQ200980121345
公開日2011年5月11日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權日2008年4月10日
發(fā)明者B·蘭克爾, B·斯平勒, F·豪斯克, K·皮亞瓦諾, M·庫施尼羅夫 申請人:諾基亞西門子通信公司