[发明专利]信号处理电路、信号处理方法、光接收器、以及光通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号处理电路、信号处理方法、光接收器、以及光通信系统，并且尤其是涉及一种用于对在偏振复用/解复用光通信系统中的光载波的光相位偏差和光频率偏差进行补偿的技术。

背景技术

作为由于盛行的因特网所引起的主干通信系统的流量快速增长的结果，希望开发出一种超过40Gbps的可行超高速光通信系统。作为实现这种超高速光通信系统的技术，注意到光相位调制方法和光偏振复用/解复用技术。

与执行对激光束的光强的数据调制的光强调制方法不同，光相位调制方法执行对激光束的相位的数据调制。作为光相位调制方法，QPSK（Quadruple Phase Shift Keying：四相移相键控）或者8PSK的方法为大家所熟知。根据光相位调制方法，能够通过将多个比特分配给一个符号来降低符号率（波特率）。为此，因为能够通过利用光相位调制方法来降低电力设备的工作速度，因此期望降低装置的制造成本。

例如，在QPSK方法的情况下，将2比特（例如00、01、11、10）分别分配给四个光相位（例如45度、135度、225度、315度）。其结果是，QPSK的符号率降低为光强调制方法的符号率（即比特率）的一半。

图5例示了QPSK的星座和符号映射。星座是在相位平面上示出符号以及分配给符号的比特流的图。图5示出了QPSK的四个符号。此外，图5还示出了在光相位调制方法中与每个符号相关联的比特流（例如00、01、11、10）。这被称作用于使比特流与如上所述的每个符号相关联的符号映射。在这里，在图5至7中，横轴和纵轴分别是I（inphase：同相）轴和Q（quadrature：正交）轴。

在下文中，将举例说明使用QPSK作为光相位调制法的光通信方法。然而，即使使用另一光相位调制方法，以下描述也适用于光相位调制方法。

为了基于光相位调制方法接收光信号，使用光相干接收方法。在光相干接收方法中，通过被称为90度混频器(90degrees hybrid)的光学元件来将信号光与具有与该信号光几乎相同光频的激光束（称为本地振荡光（local oscillation light）和本地光（local light））组合。此后，接收90度混频器的输出的光接收元件输出在信号光与本地光之间的差拍信号。因为光相干接收方法的基本技术为大家所熟知，因此下面仅对要点进行描述。

为了使描述简单，假定信号光和本地光的偏振是相同线偏振类型。在使用光相干接收方法的情况下，由光接收元件输出的电信号的交流电分量是光信号与本地光之间的差拍信号。差拍信号的振幅与信号光的强度和本地光的强度成正比。如果光信号的光载波的频率与本地光的频率彼此相同，那么差拍信号的相位是信号光的相位与本地光的相位之间的相位差。同时，如果本地光的相位与输入到光发射器的光调制器的光载波（激光束）的光相位相同，那么差拍信号的相位与光发射器中的激光束的相位相同。为此，通过执行到差拍信号的相位的符号映射，并且将差拍信号的相位转换成比特流，能够重生在光发射器中对光载波相位调制所利用的传输数据。也就是说，如果光发射器发射具有图5所示的星座的光信号，那么光接收器能够重生具有相似星座的信号。

然而，通常，信号光的光载波的频率与本地光的频率不是完全相同的。此外，光接收器中的本地光的相位通常与输入到光发射器中的光调制器的激光束的相位不相同。在输入到光发射器中的光调制器的光载波与光接收器中的本地光之间的光相位差被称为光相位偏差。此外，在光信号的光载波的频率与本地光的频率之间的差被称作光载波频率偏差（在下文中称为“光频率偏差”）。

图6示出了在存在光相位偏差的情况下QPSK信号的星座。在存在光相位偏差的情况下，接收与图5所示的星座相比其星座旋转了与光相位偏差相对应的角度的信号。不可能预先知道光相位偏差的值。为此，当对图6所示的数据原样执行图5所示的符号映射并且转换成比特流时，可能会重生假数据。

此外，在存在光频率偏差的情况下，上述差拍信号的相位具有通过将光相位偏差加到光频率偏差与接收逝去时间的乘积所获得的值。为此，在存在光频率偏差的情况下，如图7所示，接收图5所示的其星座时间地旋转的信号。因为在这种情况下差拍信号的相位继续时间地变化，因此不可能通过利用图5所示的符号映射来基于差拍信号的相位而重生数据。

因此，在光相位调制方法的情况下，用于对光相位偏差和光频率偏差进行补偿的功能是强制性的，以便降低由于光相位偏差和光频率偏差所引起的星座旋转而造成的影响。在下文中，将描述在光相位调制方法中广泛使用的对光相位偏差和光频率偏差进行补偿的处理。