[发明专利]色散均衡装置和方法以及数字相干光接收机

说明书

技术领域

本发明一般涉及光通信，更具体地，涉及色散均衡装置和方法以及数字相干光接收机。

背景技术

数字相干光接收机技术具有灵敏度高、电均衡能力强和频谱效率高等优点，因此被认为是高速率光通信系统的关键技术。

在相干光接收机中，信号光与本地激光器产生的本振光进行混频，信号光的幅度和相位信息被搬移到基带电信号上。对该基带电信号进行采样量化和数字信号处理最终可恢复出原始发送信号。由于相干检测保留了光场所有的信息，因此可以采用电均衡技术近乎完全地补偿光信号的线性损伤(如色度色散和偏振模色散等)。数字相干光接收机所能补偿的损伤量(如色度色散量)仅取决于数字电路的规模(如有限长冲击响应(FIR)滤波器的抽头数)。S.J.Savory等人在其离线实验中验证了无在线色散补偿的相干光通信系统的可行性，他们用具有512个抽头的FIR滤波器对在标准单模光纤链路中传输6400km后的42.8Gb/s偏振复用NRZ-QPSK信号进行了色散补偿，补偿后的信号的光信噪比(OSNR)代价仅为1.2dB(S.J.Savory，G.Gavioli，R.I.Killey，P.Bayvel，“Transmissionof 42.8Gbit/s polarization multiplexed NRZ-QPSK over 6400km of standardfiber with no optical dispersion compensation”，OFC2007，OTuA1.)。

另一方面，目前通常的做法是将均衡功能分解成一个具有固定系数的均衡器和由自适应算法控制短FIR滤波器，如图1(A)所示。图1(a)示意性示出了现有的偏振分集相干光接收机的结构。双偏振光信号101和本振激光器102产生的连续光103在偏振分集相干检测器104中进行混频和光电变换，得到承载了双偏振光信号101在两个偏振态上的信息的复基带电信号105和106。复基带电信号105和106分别经过模数转换器107和108得到复数字信号序列109和110。然后由色散均衡器200或300进行处理以粗补偿大的色度色散。然后，经过粗色散补偿的信号111和112被送入具有较少抽头数目的自适应蝶形FIR滤波器113进行精确的色散补偿、偏振模色散补偿以及偏振解复用。自适应蝶形FIR滤波器113由相应算法控制，其抽头系数是动态调整的，从而可以跟踪信道的变化并实时补偿。自适应蝶形FIR滤波器113的输出信号114和115分别被送入频差补偿器118和119，同时频差监测器116根据信号114和115估算出接收光信号101的载波频率和本振激光器频率的差值，并将该差值输入给频差补偿器118和119的频差输入端口。经过频差补偿，频差补偿器118的输出信号120和频差补偿器119的输出信号121分别经过相位恢复器122和123进行相位恢复，得到相位恢复后的信号124和125。最后信号124和125由判决和解码器126和127判决和解码，得到数据128和129。

图1(a)中的色散均衡器200(或300)的用途是粗略补偿色散，使得残余色散落入自适应滤波器113的补偿范围。色散均衡器可以在时域对信号进行处理也可以在频域对信号进行处理。

时域色散均衡器200的结构如图1(b)所示。时域色散均衡器200的输入信号109和110分别进入滤波器203和204，得到均衡后的信号111和112。由于通常需要补偿的色散量较大，因而滤波器203和204的抽头数目可以达到数十个甚至数百个，故被称为长FIR滤波器。时域均衡器系数存储单元201中存储了多组不同色散补偿量所对应的滤波器抽头系数值202，时域均衡器系数存储单元201将抽头系数值202输入给滤波器203和204。由于光纤链路的色散值在很长的时间内不会有较大的变化，滤波器203和204在从时域均衡器系数存储单元201读取系数后的很长时间内也不需要对系数进行更新。