[发明专利]相干相移键控

说明书

技术领域

本发明涉及用于进行相移键控的相干检测方法以及执行所述方法的设备。

背景技术

正交相移键控(QPSK)是比简单的开关调制方案更具有带宽效率的调制方案。在有线和无线通信系统中，QPSK接收器通常具有用于提供执行QPSK调制方案通常所需要的类型的相干检测的模拟锁相环(PLL)。PLL提供使得能够对本地振荡器发送的光载波进行相位和频率跟踪的反馈。本地振荡器提供用于对从发送器接收到的调制载波进行向下混频(down mixing)的基准信号。

在光通信系统中，已经提议使用光PLL的方案来实现相干检测。在这样的方案中，光接收器有用于对所接收到的调制光载波进行向下混频的本地光振荡器，并且还有光PLL。光PLL反馈用于对本地光振荡器与光载波进行相位和频率同步的信息。

遗憾的是，光PLL的构架常常难以实现。例如，常规的激光源常常有大的行宽。大的行宽使得以数据传输速率进行光相位同步变得困难。实际上，实现这种同步的有效和廉价设备的缺失阻碍了原本可以更有效地使用可用光带宽的相干光通信系统的发展。

发明内容

尽管相干光检测器的一些常规方案已经提议通过锁相环(PLL)对检测器的本地光振荡器，但是在这里光检测器的各种实施例数字地执行相移键控(PSK)调制方案中的相干检测所需要的同步。这些光检测器具有有效地提供这样的相位和频率同步的数字模块，而不是将本地光源严格地相位和频率锁定到接收的调制光载波。相干PSK检测的这种数字实现方式可以在没有与光PLL有关的许多困难的情况下提供高通信带宽。

在一个方面中，本发明为PSK调制光载波的相干检测提供一种接收器。所述接收器包括光检测器、数模转换器以及数字模块。光检测器被配置为对调制光载波和基准光载波的两个相位分量进行混频，以及产生表示通过上述混频产生的光信号的模拟输出信号。连接数模转换器，以接收所述模拟输出信号并从所接收的模拟输出信号产生数字信号。连接数字模块，以接收所述数字信号，并执行以下多个操作中的一个：对所接收的数字信号进行混频分量之间的共轭相位失准补偿；提取所接收的数字信号的相位；以及根据所接收的数字信号估算两个载波之间的频率偏移。

在另一方面中，本发明提供了一种方法。所述方法包括以下步骤：将PSK调制光载波和基准光载波的第一和第二相位分量进行混频；和产生对通过所述混频步骤所形成的光信号的强度进行测量的电信号。所述方法还包括以下步骤：对所述电信号进行数字化，以生成一系列数字信号；估算所述数字信号的相位的导数；以及基于所估算出的导数对所述PSK调制光载波进行解码。

在另一方面中，本发明描述了一种包括数字模块的设备的特征。所述数字模块被配置成对PSK符号序列进行估算，所述PSK符号序列通过对数字信号流进行解码来对接收到的载波进行调制，所述数字信号流是通过将所述载波与基准载波向下混频而产生的。所述数字模块被配置为执行以下操作中的一个：在所述下行混频期间对数字信号进行共轭相位失准补偿；提取所述数字信号的相位；以及根据所述数字信号估算经调制的载波与所述基准载波之间的频率偏移。

附图说明

在附图和具体实施方式中描述了各种实施例。然而，本发明可以实现为各种形式，而不限于在附图和具体实施方式中所描述的实施例。

图1A示出了二进制相移键控(BPSK)的信号点的星座图；

图1B示出了正交相移键控(QPSK)的信号点的星座图；

图1C示出了8相移键控(8PSK)的信号点的星座图；

图1D示出了16相移键控(16PSK)的信号点的星座图；

图2是光接收器的示例性实施例的框图，所述接收器被配置为采用差分编码对相移键控(PSK)调制光载波进行相干检测；

图3是例示了图2的光接收器的一个实施例中的光检测器的特定实施例的框图；

图4A示出了由于共轭相位失准、频率偏移以及噪声而导致失真之后的QPSK调制值的计算机模拟分布；

图4B示出了图4A的在进行了补偿以消除平均共轭相位失准之后的QPSK调制值的计算机模拟分布；

图5A示出了存在频率偏移和噪声的QPSK信号值的计算机模拟分布；

图5B示出了对图5A的在进行了补偿以消除时间平均频率偏移之后的QPSK信号点的计算机模拟；

图5C示出了由于共轭相位失准、频率偏移以及噪声而导致失真之后的8PSK调制值的计算机模拟分布；