[发明专利]载波频率恢复方法和光内差相干接收机

说明书

技术领域

本发明涉及信号接收，更具体地涉及高速光传输中相干检测的信号接收。

背景技术

此部分所作的描述仅提供与本发明相关的背景信息，并不一定构成现有技术。

拥有比直检更高的性能使得相干光传输越来越受到关注。在内差相干光传输中，接收机端的本振激光器可能无法精确跟踪发射机端的激光频率。因此两端之间会发生载波频率偏移。这种频率偏移会导致接收信号出现中频包络。该效应应在接收机中使用数字信号处理(DSP)算法来补偿。

在现有技术中(例如，请参阅现有技术文档[1]、[2]、[3]、[4]和[5])，补偿载波频率偏移的解决方案是，首先估计频率偏移并将频率偏移转换为各个取样信号的相位偏移，然后使用该估计的相位反向旋转上述信号。根据现有技术文档[1]，通过信号的相位反转来补偿频率偏移。逆向相位旋转在时域中实施。根据后面引用的文档，对于每个样本信号，逆向旋转需要执行4次实数乘法、3次加法、1次取模、1次移位运算。

然而，光传输具有大容量，例如40Gbit/s或更大。即使采用正交相移键控(QPSK)外加偏振复用，符号率仍然高达10Gsymbol/s。鉴于如此高的速度，即使是简单的乘法器对于DSP也是一个挑战。现有技术文档[5]提出了一种光QPSK相干接收机的预判决相位恢复。提出的方法仅使用加法器、减法器、表查找和某些逻辑电路，而未使用乘法器。与传统的Viterbi&Viberbi的四次乘方方法相比，根据现有技术文档[5]的这种方法需要的计算时间被缩短。然而实践中使用这种方法来实现接收机似乎也不容易。

除载波频率偏移外，光纤的光色散也会导致传输信号失真。接收机必须补偿这个失真来改善信号质量，从而保证信号被正确地检测到。因此，在光信号接收系统中有信号均衡器来补偿信号的失真。例如，这种均衡可以是用来补偿色散的和/或用于补偿偏振模色散的。在诸如现有技术文档[6]的现有技术中，频率偏移补偿和色散补偿是独立进行的。根据现有技术文档[6]，为了实现光信号失真补偿，可使用时域滤波器或/和使用快速卷积法在频域中进行滤波，以将整个DSP的复杂性降至最低。即在频域中的滤波需要执行卷积，例如快速傅里叶变换(FFT)，以及逆卷积，例如快速傅里叶逆变换(IFFT).在大色散情况下，在频域中的这种滤波需要的运算要少于在时域中滤波需要的运算。

完成几种复杂的失真补偿需要一个复杂的接收器结构。

现有技术文档：

[1]Digital phase estimator，digital phase locked loop and optical coherent receiver，United States Patent Application Publication，No.：US 2008/0205905，Aug.28，2008；

[2]Apparatus and method for a carrier recovery，United States Patent Application Publication，No.：US 2004/0091066，May 13，2004；

[3]Phase estimation for coherent optical detection，United States Patent Application Publication，No.：US 2006/0245766，Nov.2，2006；

[4]Wide-range，accurate and simple digital frequency offset compensator for optical coherent receivers，OFC 2008；

[5]Multiplier-free phase recovery for optical coherent receivers，OFC 2008；

[6]Digital filters for coherent optical receivers，OPTICS EXPRESS，Jan.2008，Vol.16，No.2，pp.804-817。

发明内容

因此本发明的一个目标在于，提供一种解决方案用于高速光传输中信号的相干检测和接收，降低相干光接收机的复杂度。

此概要公开了本发明的若干方面和实施方式，通过它们可以分别实现上述目标。

根据本发明的第一个方面，提供一种方法用于在相干光传输系统中实现载波恢复，其中，在频域中对接收信号进行至少一种均衡，所述方法包括：