[发明专利]光纤通信系统中的最大似然序列估计

说明书

技术领域

本发明涉及用于光纤通信系统中的最大似然序列估计(MLSE)的方法和设备。

背景技术

近年来，基于精密(sophisticated)电子处理技术的接收器已经在高速光纤通信系统(40Gb/s或更快)的设计方面得到重视。在线性体制(regime)中，群速色散(GVD)和偏振模色散(PMD)是信号失真和系统恶化的最严重的来源。虽然能够利用色散补偿光纤对GVD的效应进行补偿，但是已知对GVD的容差(tolerance)随比特率的平方而降低。因此，由于不可忽略的剩余色散，当升级到更高比特率时，适用于10Gb/s系统的补偿可能是不够的。

此外，由于剩余GVD(其另外会与PMD(固有随机现象)相结合)，所增加的对更高传输容量网络的工程容差的敏感度会对信号产生不可预测的且经常变化的影响。在一阶近似中，PMD的效应被认为是光纤的两个主偏振态(PSP)之间的差分群延迟(DGD)Δτ，从而产生符号间干扰(ISI)。

PSP通常用矢量来描述，在一阶近似中，假设其独立于频率。当PMD矢量与频率相关时，出现更高阶的效应。在一般的二阶近似中，假设矢量为频率的线性函数，Ω→=Ω→0+Ω→1(ω-ω0),]]>其中是以载波频率ω₀处计算的导数。二阶效应主要是信号失真和加宽(broadening)。已经证实的是，利用诸如偏振控制器和偏振保持光纤的级联、平板波导电路或其他光学设备之类的不同光学补偿技术，可以恢复由一阶或二阶效应所引起的严重恶化。

以上所提及的技术尽管是有效的，但由于使用先进光学技术所产生的成本，这些技术通常是不切实际的。因而，已经为向光纤通信系统的情况应用经典或创新的电均衡方法投入了大量努力。

为光学系统所提出的第一电均衡技术之一是前馈均衡器(FFE)，其作用是抗衡多色色散(chromatic dispersion)所引起的ISI。由于光检测过程意味着信号的非线性变换，所以还假定了非线性消除(cancellation)。最近，已经给出了这些补偿方法和光学补偿技术之间的比较，显示出两种解决方案的利与弊。

除FFE均衡和判决反馈均衡(DFE)之外，通过维特比(Viterbi)算法(VA)利用其潜在最优性能所实现的最大似然序列估计(MLSE)正日益得到关注。

在上世纪90年代初，针对不包括光学放大的光纤系统提出了基于维特比算法的MLSE接收器。结果，没有考虑光学放大器所引入的放大自发射(ASE)，并且计算维特比算法(VA)的分支度量(branchmetrics)所需的接收信号的统计被假设为高斯，原因在于它们是由光检测过程之后所生成的热噪声和散射噪声所引起的。

光学放大器在当前的光学系统中得以广泛使用，因此光纤中的信号受到在线性体制中能够被建模为加性白高斯噪声(AWGN)的噪声的影响。然而，由于光检测过程执行平方律检测器的动作，所以后检测(post detection)噪声统计发生变化并且不能再被认为是高斯的。因此，在MLSE的情况下，假设光检测之后噪声是高斯统计既不现实也不正确，并且产生不准确的结果。

因此，已经提出了基于MLSE准则的PMD的适应性(adaptive)电补偿技术，其中在传输期间使用检测到的符号并且假设没有判决误差，实时测量和更新所接收信号的统计。已经将该方法与经典均衡方案进行了比较，其表现出改进的性能，所述方法假设诸如采样量化、存储器长度、滤波器类型和参数或者甚至不存在滤波之类的特定约束。