[发明专利]一种用于高速光时分复用系统的时钟恢复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光时分复用系统的时钟恢复方法，尤其设计一种基于附加相位调制的数据和时钟共传方案、实现光时分复用系统时钟恢复的方法。

背景技术

光时分复用(OTDM)技术利用超短脉冲及归零码(RZ)，通过脉冲间插的方式把2^N(N为正整数)基速率B比特/秒数据信通映射到一个基频时钟周期中去，在时域上把2^N路基速率的光信号复用成B×2^N比特/秒速率的高速光脉冲数据流。OTDM信号经过光纤传输后，通过光解复用器恢复出各路基速率数据信号。与波分复用(WDM)系统相比，OTDM使用单一光源，避免了WDM系统各路功率叠加而产生的四波混频串扰和拉曼散射等问题，使在线光纤放大器的管理简单化；虽然WDM已成为提高通信速率的首选方案，但利用OTDM可以提高WDM单信通速率，降低WDM通信信道数量，从而在现有的掺铒光纤放大器(EDFA)放大带宽内就可实现超大容量通信，传输管理更加简捷。OTDM技术通过在光域中对信号的直接处理，以达到提高每个波道携带的信息量增加传输容量的目的，其本身适合作为采用全光交换和全光路由选择的全光网络技术方案。

时钟恢复是指从高速光OTDM脉冲数据流中抽取基频时钟，基频时钟是OTDM系统中的解复用器、路由选择、信道选择、信号再生等的驱动信号，因此时钟恢复是OTDM系统必不可少的关键技术。在实际OTDM系统中，时钟恢复中最大的障碍在于复用后的OTDM脉冲数据流中包含的频率成份为B×2^N赫兹及其高次谐波，并不包含基频时钟的B赫兹频率成份，无法直接提取。目前，绝大部分时钟恢复方法基于电光或者全光锁相环实现，锁相环是一个能够跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统，一个锁相环由电光/全光鉴相器、环路滤波器、压控振荡器三个基本单元组成。实现上由压控振荡器产生一个与基频时钟频率接近的本地时钟，该本地时钟输入到光鉴相器与OTDM数据流进行相位比较。低通滤波器用于滤除光鉴相器输出信号中的高频分量和其它干扰分量，保证锁相环的整体性能，并增加环路的稳定性。低频的误差信号反馈给压控振荡器闭环调整本地时钟，从而得到稳定的、与OTDM脉冲流同步的基频时钟输出。由于锁相环是“有记忆”的系统，它的输出需要一定的时间才能响应输入的变化，这种方法虽然恢复时钟抖动小、质量高，但是很难获得快速的锁定，即很难获得快速的相位同步。另外，随着复用速率的提高，高速率(＞160Gbit/s)的电光/全光鉴相器难以实现，制约了该方法在超高速率OTDM系统中的应用。

发明内容

针对上述锁相环时钟恢复方法中存在的不足，本发明提出一种适用于高速OTDM系统快速时钟恢复方法，该方法以附加相位调制的方式，将基频时钟置于OTDM数据带内，实现高速OTDM数据与基频时钟共传，在接收端，只需将基频时钟分离出来，即可实现光时分复用系统基频时钟恢复。

本发明提出了一种高速光时分复用系统的时钟恢复方法，其特征包含以下步骤：

步骤1时钟恢复系统构成

如图2所示，时钟恢复系统由时钟置入单元和时钟提取单元，时钟置入单元位于OTDM发射端，其由偏振控制器和相位调制器组成，置入时钟的OTDM数据信号经过传输光纤传输后到达光接收端，之后数据信号被光功分器一分为二，一路光信号直接输出，另一路光信号进入时钟提取单元，时钟提取单元由光带通滤波器和光电探测器组成；

步骤2时钟置入

在光发送端，速率为B×2^N比特/秒的OTDM数据经过偏振控制器入射到相位调制器中，相位调制器的电口输入频率B赫兹的基频时钟信号，调整时钟信号的幅度，使得相位调制产生的1阶边带最大，相位调制器的输出信号即是置入了基频时钟的OTDM数据。

步骤3时钟提取

速率为B×2^N比特/秒的OTDM数据经过光纤传输之后到达光接收端，数据信号入射到光分路器一分为二，分路器的一支信号直接输出，分路器的另一支信号进入时钟提取单元，在时钟提取单元中，先经过一光带通滤波器滤出OTDM信号的中心载波及其临近的一个基频时钟边带，或者OTDM信号的B×2^N赫兹谱线及其临近的一个基频时钟边带，光带通滤波器的输出光进入光电探测器进行光电转换，探测器输出的电信号即为恢复出的频率为B赫兹的基频时钟。

本发明的实质该方法在发送端利用相位调制方式将正弦基频时钟信号置入到待传输的OTDM高速数据中，而在接收端，只需简单地从数据中提取该基频时钟信号就可恢复出基频时钟。

本发明的优点或积极的效果：