專(zhuān)利名稱(chēng)：偏振模式色散補(bǔ)償和對(duì)偏振復(fù)用信號(hào)解復(fù)用的系統(tǒng)、方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信系統(tǒng)的解調(diào)技術(shù)的領(lǐng)域，具體但非排他地來(lái)說(shuō)，涉及偏振復(fù)用信號(hào)的解調(diào)。
大家知道，偏振復(fù)用(PolMUX)允許兩個(gè)正交偏振光信號(hào)在相同+ 光纖中以相同載波波長(zhǎng)進(jìn)行傳輸，因而使頻譜效率加倍。這樣就能夠使單位時(shí)間內(nèi)傳送的數(shù)據(jù)量加倍，同時(shí)占用相同的波段。
參照波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)，PolMUX的使用可從兩個(gè)方面來(lái)看第一個(gè)是4級(jí)傳輸系統(tǒng)，允許每個(gè)波長(zhǎng)信道的傳輸速率加倍而沒(méi)有改變傳送符號(hào)速度(例如，40G比特/秒信道可采用兩個(gè)20G比特/秒正交偏振光信號(hào)的形式來(lái)傳送)，第二個(gè)是使WDM信道的數(shù)量加倍而沒(méi)有改變(減小)波長(zhǎng)信道間隔的方法。
雖然有發(fā)展前途，但PolMUX在光通信系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)存在很大的實(shí)際困難。例如，大家知道，通過(guò)光纖傳送的光信號(hào)經(jīng)過(guò)對(duì)其偏振狀態(tài)的隨機(jī)時(shí)變旋轉(zhuǎn)。因此，所接收光信號(hào)的偏振狀態(tài)經(jīng)過(guò)隨機(jī)時(shí)變旋轉(zhuǎn)。雖然這種現(xiàn)象不會(huì)影響兩個(gè)偏振復(fù)用信號(hào)的正交性，但將影響利用提供給接收機(jī)的偏振的正交狀態(tài)的定向，因而使它們的分離在沒(méi)有適當(dāng)?shù)膭?dòng)態(tài)偏振跟蹤技術(shù)的情況下是不可能的。
此外，在高速符號(hào)傳輸系統(tǒng)的情況中，偏振模式色散(PMD)會(huì)使傳送脈沖加寬、失真和去偏振，并且引起所接收信號(hào)質(zhì)量的顯著惡化。PMD還可能引起相互干擾以及兩個(gè)正交偏振信號(hào)的混合。
本發(fā)明努力地至少部分修正上述缺點(diǎn)，并且提供一種允許偏振復(fù)用信號(hào)的同時(shí)PMD補(bǔ)償和解復(fù)用的系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種傳輸系統(tǒng)，包括通過(guò)相同光纖以相同波長(zhǎng)傳送但具有正交偏振的兩個(gè)光信號(hào)，其特征在于接收設(shè)備能夠按照轉(zhuǎn)移矩陣對(duì)接收的信號(hào)的具有正交偏振的兩個(gè)分量進(jìn)行濾波，轉(zhuǎn)移矩陣根據(jù)輸出信號(hào)動(dòng)態(tài)控制，其方式是為了在信號(hào)所占用的頻譜區(qū)域中近似光纖的逆轉(zhuǎn)移矩陣，以便補(bǔ)償光纖所引起的PMD和偏振旋轉(zhuǎn)，以及消除兩種信號(hào)的失真和相互干擾影響，并在輸出上獲得所傳送的兩個(gè)信號(hào)的近似重復(fù)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種傳輸方法，包括通過(guò)相同光纖以相同波長(zhǎng)傳送但具有正交偏振的兩個(gè)光信號(hào)，其特征在于在接收側(cè)，按照轉(zhuǎn)移矩陣對(duì)所接收信號(hào)的具有正交偏振的兩個(gè)分量進(jìn)行濾波，以及根據(jù)信號(hào)輸出動(dòng)態(tài)控制轉(zhuǎn)移矩陣，其方式是為了在信號(hào)所占用的頻譜區(qū)域中近似光纖的逆轉(zhuǎn)移矩陣，以便補(bǔ)償光纖所引起的PMD和偏振旋轉(zhuǎn)，同時(shí)消除兩種信號(hào)的失真和相互干擾影響，并在輸出上獲得所傳送的兩個(gè)信號(hào)的近似重復(fù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種設(shè)備，用于接收通過(guò)光纖傳送并由兩個(gè)偏振復(fù)用信號(hào)組成的偏振復(fù)用光信號(hào)，并執(zhí)行同時(shí)的兩個(gè)信號(hào)的偏振模式色散(PMD)補(bǔ)償和解復(fù)用，其特征在于按照轉(zhuǎn)移矩陣對(duì)所接收信號(hào)的兩個(gè)正交偏振分量進(jìn)行濾波的部件，轉(zhuǎn)移矩陣根據(jù)信號(hào)輸出動(dòng)態(tài)控制，其方式是為了在信號(hào)所占用的頻譜區(qū)域中近似光纖的逆轉(zhuǎn)移矩陣，以便補(bǔ)償光纖所引起的PMD和偏振旋轉(zhuǎn)，同時(shí)消除兩種信號(hào)的失真和相互干擾影響，并在輸出上獲得所傳送的兩個(gè)信號(hào)的近似重復(fù)。
為了可以更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在僅作為實(shí)例、參照附圖來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的偏振復(fù)用傳輸系統(tǒng)的框圖；圖2是作為具有復(fù)系數(shù)的橫向?yàn)V波器的組合的圖1的解復(fù)用DMUX設(shè)備的原理框圖；圖3是采取平面光導(dǎo)電路(PLC)的形式所實(shí)現(xiàn)的圖2的DMUX設(shè)備的實(shí)際實(shí)現(xiàn)；圖4說(shuō)明采用偏振控制器(PC)和偏振保持光纖(PMF)的圖2的DMUX的另一種可能實(shí)現(xiàn)；
圖5是信號(hào)在圖1的系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)的轉(zhuǎn)移函數(shù)的框圖；圖6是在由平面光導(dǎo)電路(PLC)濾波之前(左側(cè))和之后(右側(cè))的兩個(gè)信道眼圖；以及圖7是本發(fā)明的偏振復(fù)用系統(tǒng)與無(wú)補(bǔ)償開(kāi)關(guān)鍵控(OOK)和一階補(bǔ)償OOK系統(tǒng)相比的停機(jī)概率對(duì)歸一化平均微分群延遲(DGD)的圖表。
參照?qǐng)D1，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的偏振復(fù)用傳輸系統(tǒng)(整體由參考標(biāo)號(hào)10表示)。具體來(lái)說(shuō)，虛線矩形11表示根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)級(jí)，用于同時(shí)補(bǔ)償偏振模式色散以及對(duì)所接收偏振復(fù)用光信號(hào)解復(fù)用。
在發(fā)射機(jī)端12，兩個(gè)獨(dú)立的比特流α1和α2被施加到兩個(gè)相應(yīng)發(fā)射機(jī)TX 13，它們產(chǎn)生具有相同載波波長(zhǎng)λ的對(duì)應(yīng)強(qiáng)度調(diào)制的光信號(hào)z1和z2。發(fā)射機(jī)13便利地包括用于產(chǎn)生光載波的單一激光器、用于分離激光的分光器以及用于以比特流α1和α2調(diào)制來(lái)自激光器的光的相應(yīng)光調(diào)制器。載波波長(zhǎng)λ的兩個(gè)已調(diào)制光信號(hào)z1和z2由偏振波束組合器(PBC)14進(jìn)行組合，使得它們各自的偏振狀態(tài)相互正交，以及偏振復(fù)用信號(hào)通過(guò)光纖15傳送給接收級(jí)11。
在接收機(jī)11中，所接收偏振復(fù)用信號(hào)由其軸任意定向的偏振分束器(PBS)16分為兩個(gè)正交分量。兩個(gè)分離分量x1和x2被施加到解復(fù)用(DMUX)裝置17的相應(yīng)輸入端口，以便在裝置的相應(yīng)輸出端口產(chǎn)生分量y1和y2。DEMUX裝置17將在下面詳細(xì)描述，并且可采取平面光導(dǎo)電路(PLC)的形式或者作為分立組件、如偏振控制器和偏振保持光纖的級(jí)聯(lián)來(lái)制作。
如圖所示，通過(guò)適當(dāng)配置和控制DEMUX裝置17的濾波函數(shù)，兩個(gè)輸出分量y1和y2對(duì)應(yīng)于經(jīng)過(guò)適當(dāng)均衡和解復(fù)用以補(bǔ)償通過(guò)光纖15的傳播的影響的兩個(gè)所傳送信號(hào)z1和z2。
分量y1和y2由相應(yīng)的光檢測(cè)器18來(lái)檢測(cè)，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電信號(hào)s1和s2，它們輸入到已知接收機(jī)(RX)19。接收機(jī)19產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào) 和 通過(guò)適當(dāng)配置和控制DMUX，它們將對(duì)應(yīng)于原始比特流信號(hào)α1和α2。用于兩個(gè)信道的接收機(jī)19可能完全分開(kāi)或者共用一些元件、如時(shí)鐘恢復(fù)電路。
下面將會(huì)闡明，DMUX裝置17有利地通過(guò)根據(jù)從信號(hào)s1、s2、 和 得到的反饋信號(hào)不斷更新它的控制參數(shù)的值以自適應(yīng)方式被控制。控制電路20根據(jù)由塊21所產(chǎn)生的反饋信號(hào)來(lái)控制DMUX裝置控制參數(shù)，塊21根據(jù)信號(hào)s1、s2、 和 的特性來(lái)計(jì)算所述信號(hào)。
下面說(shuō)明反饋控制配置的一個(gè)有利實(shí)現(xiàn)。
圖2通過(guò)以下表示為二維濾波器、具有復(fù)系數(shù)的N個(gè)橫向?yàn)V波器的組合來(lái)說(shuō)明解復(fù)用DMUX裝置17的原理圖。DMUX裝置具有由下式給定的轉(zhuǎn)移函數(shù)H(ω)H(ω)=e-jN2ωτC(ω)D(ω)-D*(ω)C*(ω)---(1)]]>兩個(gè)函數(shù)C(ω)和D(ω)可通過(guò)它們的傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)(N+1項(xiàng))來(lái)表示C(ω)=Σk=0Ncke-j(k-N/2)ωτ---(2)]]>D(ω)=Σk=0Ndke-j(k-N/2)ωτ---(3)]]>其中ck和dk是復(fù)系數(shù)。眾所周知，這類(lèi)濾波器具有周期性轉(zhuǎn)移函數(shù)，其周期為1/τ，它的過(guò)程可通過(guò)適當(dāng)改變系數(shù)來(lái)控制。唯一的限制通過(guò)轉(zhuǎn)移函數(shù)的周期性以及表示它們的諧波的有限數(shù)量N+1來(lái)設(shè)置。另外，為了具有酉轉(zhuǎn)移矩陣，存在附加約束|C(ω)|2+|D(ω)|2＝1(4)圖3說(shuō)明作為平面光導(dǎo)電路(PLC)來(lái)實(shí)現(xiàn)的DMUX裝置17的一種可能實(shí)現(xiàn)的示意表示。裝置17是4-端口裝置，兩個(gè)輸入和兩個(gè)輸出端口，并且包括N個(gè)相同濾波元件的級(jí)聯(lián)。各元件包括干涉測(cè)量結(jié)構(gòu)，它在第一光路中包括延遲線21，它相對(duì)第二通路把延遲τ引入沿第一通路傳遞的光信號(hào)；以及由參數(shù)φn(其中n＝1至N)控制的相位調(diào)制器22。每個(gè)濾波元件還包括由參數(shù)θn所控制的可變耦合器23，用于耦合來(lái)自第一和第二通路的光信號(hào)。在裝置17的輸入處，提供另一個(gè)可變耦合器θ0。DMUX裝置中的每個(gè)組件的實(shí)現(xiàn)將是本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于想到的，并且可包括例如馬赫-策恩德干涉儀類(lèi)型結(jié)構(gòu)。可控參數(shù)的總數(shù)為Q＝2N+1，它是裝置17的自由度的數(shù)量。為了增強(qiáng)裝置的動(dòng)態(tài)功能，裝置的N個(gè)元件的部分或全部包括大量相位調(diào)制器22和可變耦合器23以增加裝置的自由度的數(shù)量也是可行的。裝置的整個(gè)轉(zhuǎn)移矩陣可通過(guò)將各個(gè)元件的轉(zhuǎn)移矩陣相乘來(lái)計(jì)算。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)省略非必要的延遲相位項(xiàng)，可變耦合器的轉(zhuǎn)移矩陣Hθn、相位調(diào)制器的轉(zhuǎn)移矩陣Hφn以及延遲線的轉(zhuǎn)移矩陣Hτ(ω)分別為Hθn=cosθn-jsinθn-jsinθncosθn]]>Hφn=ejφn/200e-jφn/2]]>Hτ(ω)=e-jωτ/200ejωτ/2---(5)]]>因此，DEMUX裝置17的整體轉(zhuǎn)移矩陣H(ω)由下式表示H(ω)=[Πn=N1(HθnHφnHτ(ω))]Hθ0---(6)]]>可以證明，轉(zhuǎn)移矩陣(6)是頻率相關(guān)的酉轉(zhuǎn)移矩陣，它可寫(xiě)作由等式(1)至(4)所表示的相同形式。因此，PLC(圖3的平面光導(dǎo)電路)裝置實(shí)現(xiàn)DMUX裝置17的所請(qǐng)求功能性。實(shí)際上，考慮到以下事實(shí)是必要的控制參數(shù)不會(huì)直接是橫向?yàn)V波器的復(fù)系數(shù)，而是非線性鏈接到其中的PLC的Q個(gè)參數(shù)。這對(duì)于本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)不成問(wèn)題。
圖4說(shuō)明采用級(jí)聯(lián)偏振控制器(PC)和偏振保持光纖(PMF)的DMUX 17的一個(gè)備選實(shí)現(xiàn)。
從系統(tǒng)理論觀點(diǎn)來(lái)看，這個(gè)裝置的描述與圖3的PLC裝置相同。因此，考慮到在這種情況中偏振分離所對(duì)應(yīng)的PLC的輸入和輸出信號(hào)的空間分離，以及圖1中的DMUX裝置的輸入端的PBS必須移動(dòng)到設(shè)備的輸出端，以上等式(5)和(6)以及得到的結(jié)果同樣是有效的。
DMUX設(shè)備17的工作原理基于它的轉(zhuǎn)移矩陣的可控制性。如果把τ的值選擇為充分小(例如為輸入信號(hào)的比特周期的一半)，并且具有充分大數(shù)量的N級(jí)(例如4級(jí))，則裝置能夠在信號(hào)所占用的頻譜區(qū)域中近似光纖的逆轉(zhuǎn)移矩陣。
這樣，兩個(gè)輸出信號(hào)實(shí)質(zhì)上是所傳送信號(hào)的(近似)再現(xiàn)。
參照?qǐng)D5的框圖，向量Z1(ω)Z2(ω),X1(ω)X2(ω),Y1(ω)Y2(ω)---(7)]]>在頻域中分別表示光纖的輸入處的信號(hào)對(duì)z1和z2、光纖的輸出處的x1和x2以及DMUX的輸出處的y1和y2。
因此，可寫(xiě)作以下關(guān)系式Y(jié)1(ω)Y2(ω)=H(ω)X1(ω)X2(ω)---(8)]]>以及X1(ω)X2(ω)=H(ω)Z1(ω)Z2(ω)---(9)]]>在等式(9)中，U(ω)表示光纖15的瓊斯矩陣，并且考慮到在輸入處與偏振波束組合器(PBC)的軸對(duì)齊以及在輸出處與偏振分束器(PBS)的軸對(duì)齊的參考系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)和偏振模式色散(PMD)。
在其中裝置近似逆轉(zhuǎn)移矩陣的以上情況中，可寫(xiě)作
(ω)≅U-1(ω)---(10)]]>并應(yīng)用以下關(guān)系式Y(jié)1(ω)Y2(ω)=H(ω)U(ω)Z1(ω)Z2(ω)≅Z1(ω)Z2(ω)---(11)]]>從式(11)中得出的結(jié)果是，裝置17的輸出處的兩個(gè)信號(hào)y1和y2近似為兩個(gè)所傳送信號(hào)z1和z2的再現(xiàn)。由此斷定，光檢測(cè)所述信號(hào)并將其發(fā)送給相應(yīng)接收機(jī)19，所接收符號(hào)的兩個(gè)序列 和 與所傳送符號(hào)α1和α2的序列相同。
DMUX裝置17的操作的一個(gè)實(shí)例如圖6所示，它說(shuō)明在由DMUX裝置17進(jìn)行濾波之前(左側(cè))和之后(右側(cè))的兩個(gè)信道眼圖。在圖6中，DMUX裝置采取平面光導(dǎo)電路(PLC)的形式來(lái)制作，以及眼圖用于通過(guò)受偏振模式色散(PMD)所影響的光纖進(jìn)行的PolMUX傳輸。對(duì)于DMUX的輸入和輸出示出兩個(gè)信道的眼圖。從眼圖的比較清楚地看到，PMD所引起的失真和相互干擾實(shí)際上由DMUX裝置完全消除。
通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的傳輸系統(tǒng)可得到的性能可按照光信號(hào)噪聲比(OSNR)的惡化和停機(jī)概率(OP)來(lái)給出?？紤]把標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)關(guān)鍵控OOK系統(tǒng)用于比較目的。OSNR惡化表示10-12誤碼率(BER)的背靠背配置中的OOK系統(tǒng)。OP是OSNR惡化變?yōu)榇笥?dB的概率。
系統(tǒng)的性能的定量估算如圖7表示，它說(shuō)明作為是PMD方面的光纖的統(tǒng)計(jì)行為的表征參數(shù)的、連接的平均微分群延遲(DGD)的函數(shù)的停機(jī)概率。
在圖7中，具有4級(jí)(N＝4)DMUX的PolMUX系統(tǒng)的兩個(gè)信道(它們具有相同的停機(jī)概率)其中之一與未補(bǔ)償OOK系統(tǒng)以及與具有一階PMD的完全補(bǔ)償?shù)南嗤琌OK系統(tǒng)進(jìn)行比較。
可以看到，根據(jù)本發(fā)明所得到的PolMUX信道具有明顯更好的性能，以及表明，本發(fā)明的裝置實(shí)際上能夠多路分離兩個(gè)信道，并且甚至對(duì)于一階以上也執(zhí)行PMD的補(bǔ)償。具體來(lái)說(shuō)，所提出的系統(tǒng)可采用高達(dá)0.42Tb的平均DGD進(jìn)行操作，使OP保持低于10-6。如上所述，有利且優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明，在系統(tǒng)正常運(yùn)行期間，DMUX裝置參數(shù)被動(dòng)態(tài)更新，其方式是為了跟隨轉(zhuǎn)換為光纖轉(zhuǎn)移矩陣的變化的傳輸信道的時(shí)間變化。
為此，作為所接收信號(hào)質(zhì)量的良好指示符的反饋信號(hào)、即相應(yīng)的差錯(cuò)率用來(lái)控制參數(shù)。在本發(fā)明中，反饋信號(hào)有利地是所接收的兩個(gè)信號(hào)s1、s2的整體均方誤差(MSE)的估算值(兩個(gè)信號(hào)的每個(gè)的MSE的和或者相當(dāng)于均方值)。這由處理塊21來(lái)確定。
或者，可有利地響應(yīng)其它反饋信號(hào)來(lái)控制DMUX裝置，例如眼圖張開(kāi)度(眼開(kāi)口)的和(或平均值)。
對(duì)于兩個(gè)信道中的第一個(gè)，均方誤差MSE1是在抽樣的一般時(shí)刻ti的接收信號(hào)s1(ti)的值與對(duì)應(yīng)所傳送符號(hào)α1i之間的差值的平方的期望值MSE1＝E{(s1(ti)-α1i)2}(12)類(lèi)似地，對(duì)于第二信道MSE2＝E{(s2(ti)-α2i)2}(13)兩個(gè)數(shù)量的良好估算值可通過(guò)在等式(12)和(13)中采用接收的對(duì)應(yīng)符號(hào) 和 取代所傳送符號(hào)α1i和α2i以及采用有限數(shù)量M的樣本的平均值取代期望值來(lái)獲得。這樣，考慮取兩個(gè)信道的MSE的平均值，反饋信號(hào)為U(ti)=12MΣk=0M-1[(s1(ti-kTb)-a^1(i-k))2+(s2(ti-kTb)-a^2(i-k))2]---(14)]]>考慮M的值充分大，在系統(tǒng)正確運(yùn)行并且差錯(cuò)率因此極低的情況中，U是MSE的優(yōu)良近似。實(shí)際上，等式(14)所示的運(yùn)算在圖1表示為MSE的塊21內(nèi)部執(zhí)行，本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于想到，它可集成或者不集成在接收機(jī)中。
最后，在控制塊20中，有利地實(shí)現(xiàn)基于梯度方法的最小化算法。DMUX 17的Q個(gè)參數(shù)根據(jù)這個(gè)算法不斷更新，例如以便使反饋信號(hào)為最小。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，可采用本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于想到的各種算法，例如牛頓算法及其派生物、Levenberg-Marquardt算法或者例如‘模擬退火’等的隨機(jī)算法。
在我們的共同未決歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)EP1456980(申請(qǐng)No.02788441.0)中公開(kāi)了一個(gè)有利的可使用算法的詳細(xì)情況、估算梯度的方式以及用以更新參數(shù)的規(guī)則，通過(guò)引用將其內(nèi)容結(jié)合于此。
現(xiàn)在非常清楚，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)。應(yīng)用本發(fā)明的創(chuàng)造性原理的一個(gè)實(shí)施例的以上描述通過(guò)所述原理的非限制性實(shí)例來(lái)提供，以及可進(jìn)行變更，它們落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
雖然在前面的描述中，兩個(gè)信號(hào)α1和α2描述為相互獨(dú)立，即它們對(duì)應(yīng)于兩個(gè)不同的通信數(shù)據(jù)流，但是它們也可被理解為要傳送的信號(hào)的解碼信號(hào)(例如多級(jí))。本領(lǐng)域的技術(shù)人員非常清楚，在這種情況中，兩個(gè)所接收信號(hào) 和 可用來(lái)獲得反向解碼并恢復(fù)所傳送信號(hào)。
等式(10)和(11)表明以下事實(shí)本發(fā)明可用于各種備選調(diào)制格式。不管所使用的調(diào)制格式，(7)中所定義的向量可分別被認(rèn)為是光纖輸入處的場(chǎng)的瓊斯表示、光纖輸出處的對(duì)應(yīng)場(chǎng)的瓊斯表示以及DMUX的輸出處的場(chǎng)的瓊斯表示，假定DMUX的兩個(gè)輸出上的信號(hào)為相同場(chǎng)的兩個(gè)正交偏振。
在DMUX 17裝置實(shí)現(xiàn)為偏振控制器(PC)和偏振保持光纖(PMF)序列的上述情況中，這個(gè)常規(guī)方式是不必要的，因?yàn)檠b置的兩個(gè)輸出實(shí)際上由兩個(gè)信號(hào)偏振組成。
由于以上所述的現(xiàn)象，光纖輸出處的場(chǎng)上出現(xiàn)的失真可能使得不允許所使用調(diào)制格式的正確解碼。通過(guò)在輸出處恢復(fù)甚至從偏振狀態(tài)的觀點(diǎn)來(lái)看與所傳送的信號(hào)近似相同的信號(hào)，允許光纖轉(zhuǎn)移矩陣的求逆的本發(fā)明的使用實(shí)質(zhì)上允許消除信道的有害影響。這樣，可對(duì)信號(hào)正確解碼。
上述的一個(gè)實(shí)際實(shí)例例如由信號(hào)的偏振狀態(tài)的調(diào)制組成(稱(chēng)作多級(jí)PolSK調(diào)制)。對(duì)于這種類(lèi)型的調(diào)制，PMD或者甚至簡(jiǎn)單偏振旋轉(zhuǎn)是極有害的。通過(guò)使用本發(fā)明，通過(guò)根據(jù)對(duì)于PolMUX所示的相同簡(jiǎn)圖在光纖輸出處對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，以及把兩個(gè)DMUX輸出發(fā)送給PolSK格式的接收機(jī)、例如已知的Stokes參數(shù)接收機(jī)，能夠補(bǔ)償偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)以及PMD效應(yīng)。
在這種情況中，反饋信號(hào)是在與調(diào)制關(guān)聯(lián)的所有信道上仲裁的MSE的估算值。例如，考慮PolSK八級(jí)調(diào)制，三個(gè)不同的信道與光信號(hào)的三個(gè)Stokes參數(shù)關(guān)聯(lián)。然后對(duì)于所接收并在其中進(jìn)行仲裁的三個(gè)信道的每個(gè)來(lái)估算MSE。
此外，雖然發(fā)現(xiàn)把DMUX裝置制作為平面光波電路是有利的，但是可采用提供等效轉(zhuǎn)移矩陣的其它裝置或者裝置系列。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本文提供的說(shuō)明易于想到，它可包括偏振控制器和偏振保持光纖、如上述歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朎P1456980中所述，之后跟隨另一個(gè)偏振控制器和偏振分離器。
如上所述，在本發(fā)明中，對(duì)于裝置的動(dòng)態(tài)控制，有利地參照特定反饋信號(hào)、均方誤差MSE以及特定最小化算法、梯度算法。可采用能夠監(jiān)測(cè)所接收的兩個(gè)信道的質(zhì)量的其它反饋信號(hào)以及另一個(gè)最小化或最大化算法。
權(quán)利要求
1.傳輸系統(tǒng)(10)，包括通過(guò)相同光纖(15)以相同波長(zhǎng)傳送但具有正交偏振狀態(tài)的兩個(gè)光信號(hào)(z1，z2)，其特征在于接收設(shè)備(10)，它能夠按照轉(zhuǎn)移矩陣H(ω)對(duì)所接收信號(hào)的具有正交偏振的兩個(gè)分量進(jìn)行濾波，根據(jù)輸出信號(hào)(s1，s2)動(dòng)態(tài)控制所述轉(zhuǎn)移矩陣H(ω)，其方式是為了在所述信號(hào)所占用的頻譜區(qū)域中近似所述光纖的逆轉(zhuǎn)移矩陣，以便補(bǔ)償所述光纖引入的偏振模式色散和偏振旋轉(zhuǎn)，同時(shí)消除所述信號(hào)的失真和相互干擾影響，并且在輸出端獲得所傳送的兩個(gè)信號(hào)的近似重復(fù)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)移矩陣H(ω)為H(ω)=e-jN2ωτC(ω)D(ω)-D*(ω)C*(ω)---(1)]]>其中兩個(gè)函數(shù)C(ω)和D(ω)由下式給出C(ω)=Σk=0Ncke-j(k-N/2)ωτ---(2)]]>D(ω)=Σk=0Ndke-j(k-N/2)ωτ---(3)]]>其中|C(ω)|2+|D(ω)|2＝1(4)其中τ是適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲，以及ck和dk是根據(jù)輸出信號(hào)動(dòng)態(tài)控制的復(fù)系數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收設(shè)備10包括在輸入端的偏振分離器(16)，它根據(jù)偏振把所接收信號(hào)分為兩個(gè)分量；以及解復(fù)用裝置(17)，它對(duì)兩個(gè)分量進(jìn)行濾波，近似所述光纖的逆轉(zhuǎn)移矩陣。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所濾波分量(y1，y2)施加到光檢測(cè)裝置(18)，以及從光檢測(cè)得到的信號(hào)(s1，s2)被發(fā)送給時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述解復(fù)用裝置(17)的參數(shù)經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)控制，以便使設(shè)置成本函數(shù)為最小。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述成本函數(shù)是所述兩個(gè)輸出信號(hào)的均方誤差的和的函數(shù)。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述成本函數(shù)是所述兩個(gè)輸出信號(hào)的粗略圖的開(kāi)口的和的函數(shù)。
8.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述解復(fù)用裝置(17)是平面光導(dǎo)電路，其中包括N個(gè)相同元件的級(jí)聯(lián)，各元件包括在兩個(gè)光路之間具有延遲τ的干涉測(cè)量結(jié)構(gòu)(21)以及由參數(shù)φn控制的相位調(diào)制器(22)和由參數(shù)θn控制的可變耦合器(23)。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述解復(fù)用裝置的輸入端有另一個(gè)可變耦合器θn。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置(17)的所述N個(gè)元件中的一部分或全部由大量相位調(diào)制器(22)和可變耦合器(23)組成。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置的整體轉(zhuǎn)移矩陣為H(ω)=[Πn=N1(HθnHφnHτ(ω))]Hθ0---(6)]]>
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述矩陣是頻率相關(guān)的酉轉(zhuǎn)移矩陣，并且可寫(xiě)為以下形式H(ω)=e-jN2ωτC(ω)D(ω)-D*(ω)C*(ω)---(1)]]>|C(ω)|2+|D(ω)|2＝1(4)其中兩個(gè)函數(shù)C(ω)和D(ω)通過(guò)它們的傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)(N+1項(xiàng))來(lái)表示C(ω)=Σk=0Ncke-j(k-N/2)ωτ---(2)]]>D(ω)=Σk=0Ndke-j(k-N/2)ωτ---(3)]]>其中ck和dk是非線性地鏈接到所述裝置的實(shí)控制參數(shù)的復(fù)系數(shù)。
13.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述解復(fù)用裝置(17)包括偏振控制器(PC)和偏振保持光纖(PMF)的級(jí)聯(lián)。
14.一種設(shè)備(10)，用于接收通過(guò)光纖(15)傳送并由兩個(gè)偏振復(fù)用信號(hào)(z1，z2)組成的偏振復(fù)用光信號(hào)，以及用于同時(shí)執(zhí)行所述兩個(gè)信號(hào)的偏振模式色散的補(bǔ)償和解復(fù)用，其特征在于按照轉(zhuǎn)移矩陣H(ω)對(duì)所接收信號(hào)的具有正交偏振的兩個(gè)分量進(jìn)行濾波的裝置(17)，根據(jù)輸出信號(hào)動(dòng)態(tài)控制所述轉(zhuǎn)移矩陣H(ω)，以便在所述信號(hào)所占用的頻譜區(qū)域中近似所述光纖的逆轉(zhuǎn)移矩陣，從而補(bǔ)償所述光纖所引入的偏振模式色散和偏振旋轉(zhuǎn)，同時(shí)消除兩個(gè)信號(hào)的失真和相互干擾的影響，并且在輸出端獲得兩個(gè)所傳送信號(hào)的近似重復(fù)。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)移矩陣H(ω)為H(ω)=e-jN2ωτC(ω)D(ω)-D*(ω)C*(ω)---(1)]]>其中兩個(gè)函數(shù)C(ω)和D(ω)通過(guò)它們的傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)(N+1項(xiàng))來(lái)表示C(ω)=Σk=0Ncke-j(k-N/2)ωτ---(2)]]>D(ω)=Σk=0Ndke-j(k-N/2)ωτ---(3)]]>其中|C(ω)|2+|D(ω)|2＝1(4)其中τ是適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲，以及ck和dk是根據(jù)輸出信號(hào)動(dòng)態(tài)控制的復(fù)系數(shù)。
16.如權(quán)利要求14所述的接收設(shè)備，其特征在于，所述裝置包括輸入偏振分離器(16)，根據(jù)偏振把所接收信號(hào)分為兩個(gè)分量；以及解復(fù)用裝置(17)，對(duì)所述兩個(gè)分量進(jìn)行濾波，近似所述光纖的逆轉(zhuǎn)移矩陣。
17.如權(quán)利要求16所述的接收設(shè)備，其特征在于，所濾波分量(y1，y2)施加到光檢測(cè)裝置(18)，以及從光檢測(cè)得到的信號(hào)(s1，s2)被發(fā)送給時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。
18.如權(quán)利要求16所述的接收設(shè)備，其特征在于，所述解復(fù)用裝置(17)參數(shù)經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)控制，以便使設(shè)置成本函數(shù)為最小。
19.如權(quán)利要求18所述的接收設(shè)備，其特征在于，所述成本函數(shù)是所述兩個(gè)輸出信號(hào)的均方誤差的和的函數(shù)。
20.如權(quán)利要求18所述的接收設(shè)備，其特征在于，所述成本函數(shù)是所述兩個(gè)輸出信號(hào)的粗略圖的開(kāi)口的和的函數(shù)。
21.如權(quán)利要求16所述的接收設(shè)備，其特征在于，所述解復(fù)用裝置(17)是平面光導(dǎo)電路，并且包括N個(gè)相同元件的級(jí)聯(lián)，每個(gè)元件包括在兩個(gè)光路之間具有延遲τ的干涉測(cè)量結(jié)構(gòu)(21)、由參數(shù)φn控制的相位調(diào)制器(22)和由參數(shù)θn控制的可變耦合器(23)。
22.如權(quán)利要求21所述的接收設(shè)備，其特征在于，在所述裝置(17)的輸入端有另一個(gè)可變耦合器θn。
23.如權(quán)利要求21所述的接收設(shè)備，其特征在于，所述裝置的所述N個(gè)元件中的一部分或全部由更大量的相位調(diào)制器(22)和可變耦合器(23)組成。
24.如權(quán)利要求21所述的接收設(shè)備，其特征在于，所述裝置的整體轉(zhuǎn)移矩陣為H(ω)=[Πn=N1(HθnHφnHτ(ω))]Hθ0---(6)]]>
25.如權(quán)利要求24所述的接收設(shè)備，其特征在于，所述矩陣是頻率相關(guān)的酉轉(zhuǎn)移矩陣，并且可寫(xiě)為以下形式H(ω)=e-jN2ωτC(ω)D(ω)-D*(ω)C*(ω)---(1)]]>|C(ω)|2+|D(ω)|2＝1(4)其中兩個(gè)函數(shù)C(ω)和D(ω)通過(guò)它們的傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)(N+1項(xiàng))來(lái)表示C(ω)=Σk=0Ncke-j(k-N/2)ωτ---(2)]]>D(ω)=Σk=0Ndke-j(k-N/2)ωτ---(3)]]>其中ck和dk是非線性地鏈接到所述裝置的實(shí)控制參數(shù)的復(fù)系數(shù)。
26.如權(quán)利要求16所述的接收設(shè)備，其特征在于，所述解復(fù)用裝置(17)包括偏振控制器(PC)和偏振保持光纖(PMF)的級(jí)聯(lián)。
27.傳輸方法，包括通過(guò)相同光纖以相同波長(zhǎng)傳送但具有正交偏振的兩個(gè)光信號(hào)，以及在接收側(cè)，按照轉(zhuǎn)移矩陣H(ω)對(duì)所接收信號(hào)的具有正交偏振的兩個(gè)分量進(jìn)行濾波，根據(jù)信號(hào)輸出動(dòng)態(tài)控制所述轉(zhuǎn)移矩陣H(ω)，以便在所述信號(hào)所占用的頻譜區(qū)域中近似所述光纖的逆轉(zhuǎn)移矩陣，從而補(bǔ)償所述光纖所引入的偏振模式色散和偏振旋轉(zhuǎn)，同時(shí)消除兩個(gè)信號(hào)的失真和相互干擾影響，并且在輸出端獲得所述兩個(gè)所傳送信號(hào)的近似重復(fù)。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)移矩陣H(ω)為H(ω)=e-jN2ωτC(ω)D(ω)-D*(ω)C*(ω)---(1)]]>其中兩個(gè)函數(shù)C(ω)和D(ω)通過(guò)它們的傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)(N+1項(xiàng))來(lái)表示C(ω)=Σk=0Ncke-j(k-N/2)ωτ---(2)]]>D(ω)=Σk=0Ndke-j(k-N/2)ωτ---(3)]]>其中|C(ω)|2+|D(ω)|2＝1 (4)其中τ是適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲，以及ck和dk是根據(jù)信號(hào)輸出動(dòng)態(tài)控制的復(fù)系數(shù)。
全文摘要
偏振復(fù)用傳輸系統(tǒng)(10)包括通過(guò)相同光纖(15)以相同波長(zhǎng)傳送但具有正交偏振的兩個(gè)光信號(hào)(z
文檔編號(hào)H04B10/2569GK1977477SQ200580013945
公開(kāi)日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2005年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月9日
發(fā)明者M·塞康迪尼, E·福雷斯蒂里, G·普拉蒂, G·科拉弗爾佩 申請(qǐng)人:愛(ài)立信股份有限公司