[发明专利]对光信号进行解码的方法和接收器

说明书

一种方法对通过光信道从发送器向接收器发送的光信号进行解码。接收器接收所发送的光信号，以产生包括数据符号和导频符号的数字信号，并且在忽略接收到的导频符号的相位与所发送的导频符号的相位之间的误差的同时，基于接收到的导频符号的振幅与所发送的导频符号的振幅之间的误差确定滤波系数。所发送的导频符号的振幅和相位在发送器和接收器处已知。接收器根据滤波系数对数字信号进行滤波，以产生具有经均衡的振幅和非约束的相位的经滤波的信号，对经滤波的信号进行解调和解码，以产生对所发送的光信号的估计。

技术领域

本发明总体涉及相干光通信系统，更具体地涉及对通过光信道发送的数据进行解码。

背景技术

载波相位估计和振幅均衡中的不准确引起导致失真(即，噪声增强)，这降低了光通信系统性能。在光通信中，使用不同的算法以降低失真。这些算法基于用于确定接收到的信号的相位和振幅的硬决策。例如，指向决策的最小均方(LMS)方法使用硬决策来确定用于更新的误差。

然而，硬决策可能是不正确的，这导致次最优的相位和振幅均衡。硬决策不准确的问题在具有低信噪比(SNR)的应用中特别明显。然而，对于每个固定SNR，需要进一步改善数据吞吐量和光通信的其他性能度量，诸如所发送的信号的频谱效率。

为了提供更高的光接口速率，最近的研究关注于带宽和频谱效率这两者的扩展。虽然一些研究已经关注时域或频域中对接收到的信号的分片，但这些解决方案需要多个并行的相干接收器。使用单个相干接收器的当前结果已经超过640Gb/s净比特率。然而，存在提供利用单个相干接收器检测超过1Tb/s的净比特率的系统和方法的需要。

利用单个接收器检测超过1Tb/s的比特率需要信号的精确解调。为了在光通信系统中解调信号，需要均衡由于光学和电气部件而引起的、对接收到的信号的相位和振幅这两者的失真。这对于用诸如64QAM和256QAM这样的高阶正交振幅调制(QAM)密集调制的信号是特别困难的。

一些传统系统，诸如US8320778中描述的系统，使用具有更新算法(诸如LMS方法)的指向半径的恒模算法(CMA)来执行振幅均衡。该方法利用高SNR和适度的低密度调制(例如，8QAM、16QAM)得到可接受的结果。然而，可能导致超过1Tb/s的比特率的密集调制信号会由于基于接收到的信号的半径造成的盲决策的不准确而在均衡器输出处引起显著的抽头噪声。

为了均衡相位失真，传统系统可以使用盲相位搜索方案，例如，参见US2011/0217043。然而，该方案对于密集调制的信号具有高的复杂性，并且在低SNR的区域中遭受差的性能。

发明内容

本发明的一些实施方式基于以下认识：导频辅助均衡可以有利地用于光信号，特别是可以有利地用于密集调制光信号的均衡，诸如双偏振(DP)64QAM和DP-256QAM。这是因为由于导频符号而引起的比特率的降低可以通过由于光信号的较准确的均衡而引起的光信号的调制阶数的增大来补偿。

本发明的一些实施方式基于以下认识：在光通信中，信号振幅的失真慢于相位的失真。因此，可以分开通过光信道发送的信号的振幅的均衡与相位的均衡。为此，一些实施方式在忽略导频信号的相位分量的同时执行导频辅助振幅均衡。另外或另选地，一些实施方式将导频辅助相位均衡与振幅均衡分开执行。

本发明的一些实施方式所用的分开的振幅和相位导频辅助均衡与试图对振幅和相位这两者同时进行修正的导频辅助均衡形成对比。虽然联合均衡对于无线系统足够，但相位噪声的高电平和在光系统中的并行处理的需要使振幅均衡和载波相位的估计的分开成为必需。

另外，分开均衡允许使用多个导频符号，例如通过对多个导频上的误差取平均，因此减小了在接收到的导频振幅上的噪声的影响。因此，一些实施方式使用导频符号来与相位均衡分开地均衡光信号的振幅，例如，基于所发送和接收到的导频符号的半径的差来执行振幅均衡。