專利名稱：一種相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通訊領(lǐng)域，尤其涉及一種相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著近年來(lái)光器件和微波器件的快速發(fā)展，相干光通訊技術(shù)成為了光通訊研究的熱點(diǎn)。其中，相干光接收機(jī)是相干光通訊中最重要的光器件之一。相干光接收機(jī)采用光相干解調(diào)方式，其檢測(cè)信號(hào)同時(shí)包含發(fā)送信號(hào)的幅度和相位信息，提高了傳統(tǒng)光接收機(jī)的接收靈敏度，從而被廣泛應(yīng)用于40Gb/s及更高速大容量的光傳輸系統(tǒng)中。在采用PM-QPSK調(diào)制方式的100G傳輸系統(tǒng)中，相干光接收機(jī)的前段將接收信號(hào)經(jīng)過(guò)偏振分離后得到兩路偏振光，隨后對(duì)兩路偏振光進(jìn)行光相干解調(diào)，通過(guò)兩個(gè)90混頻器混頻后得到四路分量輸出。然而，在相干解調(diào)過(guò)程中，由于四路輸出經(jīng)過(guò)的通路路徑不同，導(dǎo)致了四路輸出信號(hào)之間的相位偏斜。偏斜量的大小主要由器件特性和鏈接走線決定，隨環(huán)境的變化很小，但對(duì)于如何檢測(cè)這四路信號(hào)的偏斜量，目前還沒(méi)有相關(guān)的技術(shù)方案進(jìn)行支持。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)方法和系統(tǒng)，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法檢測(cè)相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜量的問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)方法，包括對(duì)相干光接收機(jī)的輸出信號(hào)的采樣值進(jìn)行歸一化處理；將歸一化處理后的各路輸出信號(hào)兩兩相乘，并在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)對(duì)所述兩兩相乘的結(jié)果進(jìn)行積分求平均；對(duì)所述積分求平均的結(jié)果進(jìn)行求解，得到各路輸出信號(hào)之間的偏斜量。得到所述偏斜量之后，該方法還包括根據(jù)所述偏斜量采用插值算法對(duì)所述各路輸出信號(hào)進(jìn)行偏斜補(bǔ)償。所述輸出信號(hào)包括四路模擬電信號(hào)；該方法還包括將所述四路模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的四路數(shù)字電信號(hào)，分別對(duì)所述四路數(shù)字電信號(hào)的采樣值進(jìn)行歸一化處理。所述相干光接收機(jī)輸出所述四路模擬電信號(hào)，包括所述相干光接收機(jī)將接收的一路信號(hào)光和一路本振光分別分成一路X方向和一路Y方向的偏振光信號(hào)；將X方向的所述信號(hào)光的偏振光信號(hào)與本振光的偏振光信號(hào)進(jìn)行90度混頻后,得到X方向的兩路正交光信號(hào)；將Y方向的所述信號(hào)光的偏振光信號(hào)與本振光的偏振光信號(hào)進(jìn)行90度混頻后，得到Y(jié)方向的兩路正交光信號(hào)；
對(duì)所述X方向的兩路正交光信號(hào)和所述Y方向的兩路正交光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換得到對(duì)應(yīng)的四路模擬電信號(hào)。本發(fā)明還提供了一種相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)系統(tǒng)，包括相干光接收機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)字信號(hào)處理單元；其中所述相干光接收機(jī),用于接收信號(hào)光和本振光,并輸出相干接收后的信號(hào)；所述ADC,用于獲取所述相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的米樣值并輸出；所述數(shù)字信號(hào)處理單元，用于接收所述輸出信號(hào)的采樣值，并進(jìn)行如下處理對(duì)所述輸出信號(hào)的采樣值進(jìn)行歸一化處理；將歸一化處理后的各路輸出信號(hào)兩兩相乘，并在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)對(duì)所述兩兩相乘的結(jié)果進(jìn)行積分求平均；對(duì)所述積分求平均的結(jié)果進(jìn)行求解，得到各路輸出信號(hào)之間的偏斜量。該系統(tǒng)還包括補(bǔ)償單元，用于根據(jù)所述偏斜量采用插值算法對(duì)所述各路輸出信號(hào)進(jìn)行偏斜補(bǔ)償。所述相干光接收機(jī)包括偏振分束器(PBS)、90度混頻器和光電轉(zhuǎn)換器；其中所述PBS,用于將接收的一路信號(hào)光和一路本振光分別分成一路X方向和一路Y方向的偏振光信號(hào)，并輸出給所述90度混頻器；所述90度混頻器,用于將X方向的所述信號(hào)光的偏振光信號(hào)與本振光的偏振光信號(hào)進(jìn)行90度混頻后，得到X方向的兩路正交光信號(hào)；以及將將Y方向的所述信號(hào)光的偏振光信號(hào)與本振光的偏振光信號(hào)進(jìn)行90度混頻后，得到Y(jié)方向的兩路正交光信號(hào)；并將四路光信號(hào)輸出給所述光電轉(zhuǎn)換器；所述光電轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)所述四路光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換得到對(duì)應(yīng)的四路模擬電信號(hào)，并輸出給所述ADC。所述ADC，用于對(duì)所述四路模擬電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到對(duì)應(yīng)的四路數(shù)字電信號(hào)的采樣值。該系統(tǒng)還包括激光器，用于產(chǎn)生所述信號(hào)光和本振光，并輸出給所述相干光接收機(jī)。本發(fā)明相干光接收機(jī)的偏斜檢測(cè)方法和系統(tǒng)，引入了數(shù)字信號(hào)處理單元，采用歸一化處理、積分求平均等過(guò)程，可以精確計(jì)算出相干接收機(jī)以及PCB走線、信號(hào)通過(guò)電纜接入ADC的偏斜。另外，采用數(shù)字信號(hào)處理單元使得偏斜計(jì)算和補(bǔ)償算法的實(shí)現(xiàn)更方便，成本更低。


圖I為本發(fā)明相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)方法流程圖；圖2為相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)系統(tǒng)框圖；圖3為相干光接收機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)闡述。如圖I所示，本發(fā)明相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)方法包括
步驟101，對(duì)相干光接收機(jī)的輸出信號(hào)的采樣值進(jìn)行歸一化處理。步驟102,將歸一化處理后的各路輸出信號(hào)兩兩相乘,并在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)對(duì)兩兩相乘的結(jié)果進(jìn)行積分求平均；這里的信號(hào)周期是指相乘后得到的信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)周期。步驟103，對(duì)積分求平均的結(jié)果進(jìn)行求解，得到各路輸出信號(hào)之間的偏斜量。在該偏斜檢測(cè)過(guò)程中相干光接收機(jī)的輸出信號(hào)包括四路模擬電信號(hào)，在將四路模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的四路數(shù)字電信號(hào)后，對(duì)四路數(shù)字電信號(hào)的采樣值進(jìn)行歸一化處理。得到偏斜量之后，還可以根據(jù)偏斜量采用插值算法對(duì)各路輸出信號(hào)進(jìn)行偏斜補(bǔ)償，具體實(shí)現(xiàn)為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。另外，相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的過(guò)程包括相干光接收機(jī)將接收的一路信號(hào)光和一路本振光分別分成一路X方向和一路Y方向的偏振光信號(hào)；將X方向的信號(hào)光的偏振光信號(hào)與本振光的偏振光信號(hào)進(jìn)行90度混頻后,得到X 方向的兩路正交光信號(hào)；將Y方向的所述信號(hào)光的偏振光信號(hào)與本振光的偏振光信號(hào)進(jìn)行 90度混頻后，得到Y(jié)方向的兩路正交光信號(hào)；對(duì)X方向的兩路正交光信號(hào)和Y方向的兩路正交光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換得到對(duì)應(yīng)的四路模擬電信號(hào)后輸出。下面本發(fā)明將結(jié)合圖2和圖3對(duì)上述方法進(jìn)行具體說(shuō)明。首先，用一個(gè)激光器(選用Integrable Tunable Laser Assembly,簡(jiǎn)稱 ITLA)作為信號(hào)源，用以產(chǎn)生信號(hào)光(Signal)，用另一個(gè)激光器(ITLA)產(chǎn)生本振光(LO)，信號(hào)光和本振光同時(shí)接入到相干光接收機(jī)。為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的偏斜檢測(cè)過(guò)程，這里將信號(hào)光表不為expj ( O ct+ 0 c (t))(I)；將本振光表示為expj (co lot+ 0 l0 (t))(2)。其中，表不信號(hào)光信號(hào)的頻率，W1。表不本振光信號(hào)的頻率，9。⑴表不信號(hào)光信號(hào)的相位，e1()(t)表示本振光信號(hào)的相位。相干光接收機(jī)對(duì)信號(hào)光信號(hào)和本振光信號(hào)的處理，如圖3所不偏振分束器(PBS,Polarization Beam Splitter)部分—路光信號(hào)進(jìn)入PBS后,被分為兩路偏振態(tài)正交的偏振光信號(hào)，為了方便后續(xù)描述，這里記為一路X方向的偏振光信號(hào)和一路Y方向的偏振光信號(hào)。那么信號(hào)光信號(hào)被分為偏振態(tài)正交的Xe和Yc ;本振光信號(hào)被分為偏振態(tài)正交的Xlo和Ylo最終，PBS輸出四路光信號(hào)Xc、Yc、Xlo、Ylo。90度混頻器部分將輸入的X方向的兩路偏振光信號(hào)(Xe和Ho)進(jìn)行90度相干混頻、將輸入的Y 方向的兩路偏振光信號(hào)(Yc和Ylo)進(jìn)行90度相干混頻。混頻后X方向的偏振光信號(hào)包括信號(hào)光的偏振光信號(hào)XQ和本振光的偏振光信號(hào) XI,XQ與XI正交；Y方向的偏振光信號(hào)包括信號(hào)光的偏振光信號(hào)YQ和本振光的偏振光信號(hào)H，YQ與YI正交?；祛l后，將XQ、XI、YQ和YI四路光信號(hào)輸出。
光電轉(zhuǎn)換器部分對(duì)混頻后的四路光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換得到四路模擬電信號(hào)后輸出，即本發(fā)明所述的相干光接收機(jī)的四路輸出信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)偏斜檢測(cè)方法，本發(fā)明增加了 ADC和數(shù)字信號(hào)處理單元的操作，如下首先，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)對(duì)相干光接收機(jī)輸出的四路模擬電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換， 包括進(jìn)行抽樣和量化處理，最后得到四路數(shù)字電信號(hào)的采樣值?；诠?I)和公式(2)，如果相干光接收機(jī)輸出的四路信號(hào)為理想狀態(tài)、即沒(méi)有發(fā)生偏斜，那么對(duì)應(yīng)的四路數(shù)字電信號(hào)的采樣值可以表示為XI =ReU1expj ((。l1C-wIo) t+ 0 c(t)~ 0lo (t)}(3. I)
XQ Im{y jexpj ((。l1C-wIo) t+ 0 c(t)~ 0lo (t)}(3. 2)
YI Re{y2expj ((。J c_ W lo) t+ 0 c(t)~ 0lo (t)}(3. 3)
YQ Im{y 2expj ((。J c_ W lo) t+ 0 c(t)~ 0lo (t)}(3. 4)
其中，Y1 Y 2為PBS輸出的X方向和Y方向的偏振光信號(hào)的分光比率差,可以認(rèn)為、和Y2是一個(gè)實(shí)數(shù);另外，在一段比較短的時(shí)間內(nèi)，可以認(rèn)為ACO = CO-CO1^AO = c Io、
6c(t)-0lo(t)也分別為一個(gè)常數(shù)。但是,在實(shí)際應(yīng)用中，相干光接收機(jī)輸出的四路信號(hào)之間會(huì)存在偏斜，因此需要對(duì)上述公式(3.1)、(3.2)、(3.3)(3.4)進(jìn)行修正。具體的，設(shè)置四路信號(hào)兩兩之間的六個(gè)偏斜量，但其中三個(gè)偏斜量是冗余的，因此可采用其中任意三個(gè)偏斜量對(duì)(3. I)、(3. 2)、(3. 3) (3. 4)進(jìn)行修正。例如，假設(shè)XQ與XI之間的偏斜量為S p YQ與YI之間的偏斜量為S 2，YI與XI之間的偏斜量為8 3。則在將Y p y2、A = (0。-%。、A 0 = 0 c(t)- 0 l0(t)作為常數(shù)時(shí), 修正后的四路數(shù)字電信號(hào)的采樣值可以表示為XI Y ! cos( A cot+A 0 )(4. I)XQ y ! sin( A cot+A 0 + 8(4. 2)YI Y 2 cos( A cot+A 0 + 6 3)(4.3)YQ y 2 sin (Ao t+ A 9 + 5 2+ 5 3)(4. 4)然后，數(shù)字信號(hào)處理單元基于四路數(shù)字電信號(hào)的采樣值進(jìn)行偏斜檢測(cè)，具體過(guò)程如下I、對(duì)四路數(shù)字電信號(hào)的采樣值進(jìn)行歸一化處理，得到XI :cos( A cot+A 0 )(5. I)XQ sin( A ot+A 0 + 6^(5. 2)YI cos ( A co t+ A 0 + 5 3)(5. 3)YQ :sin ( A co t+A 0 + 5 2+ 5 3) (5. 4)2、將(5.1)、(5.2)、(5.3)、(5.4)兩兩相乘，并在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)、即
內(nèi)進(jìn)行積分求平均。其中，F(xiàn) = 5。需要指出的是，兩兩相乘并進(jìn)行積分求平均后，最多可得到六個(gè)非線性方程式，但是該偏斜檢測(cè)過(guò)程中只采用了三個(gè)偏斜量，因此，六個(gè)非線性方程式中有三個(gè)是冗余的，只需要采用六個(gè)非線性方程式中的任意三個(gè)進(jìn)行求解，即可得到三個(gè)偏斜量的值。
例如，將(5. I)與(5. 2)相乘，并在
區(qū)間內(nèi)積分求平均可得非線性方程
權(quán)利要求
1.一種相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)方法，其特征在于，包括對(duì)相干光接收機(jī)的輸出信號(hào)的采樣值進(jìn)行歸一化處理；將歸一化處理后的各路輸出信號(hào)兩兩相乘，并在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)對(duì)所述兩兩相乘的結(jié)果進(jìn)行積分求平均；對(duì)所述積分求平均的結(jié)果進(jìn)行求解，得到各路輸出信號(hào)之間的偏斜量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)方法，其特征在于，得到所述偏斜量之后，該方法還包括根據(jù)所述偏斜量采用插值算法對(duì)所述各路輸出信號(hào)進(jìn)行偏斜補(bǔ)償。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)方法，其特征在于，所述輸出信號(hào)包括四路模擬電信號(hào)；該方法還包括將所述四路模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的四路數(shù)字電信號(hào)，分別對(duì)所述四路數(shù)字電信號(hào)的采樣值進(jìn)行歸一化處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)方法，其特征在于，所述相干光接收機(jī)輸出所述四路模擬電信號(hào)，包括所述相干光接收機(jī)將接收的一路信號(hào)光和一路本振光分別分成一路X方向和一路Y方向的偏振光信號(hào)；將X方向的所述信號(hào)光的偏振光信號(hào)與本振光的偏振光信號(hào)進(jìn)行90度混頻后,得到X 方向的兩路正交光信號(hào)；將Y方向的所述信號(hào)光的偏振光信號(hào)與本振光的偏振光信號(hào)進(jìn)行 90度混頻后，得到Y(jié)方向的兩路正交光信號(hào)；對(duì)所述X方向的兩路正交光信號(hào)和所述Y方向的兩路正交光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換得到對(duì)應(yīng)的四路模擬電信號(hào)。
5.一種相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括相干光接收機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)字信號(hào)處理單元；其中所述相干光接收機(jī)，用于接收信號(hào)光和本振光，并輸出相干接收后的信號(hào)；所述ADC，用于獲取所述相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的采樣值并輸出；所述數(shù)字信號(hào)處理單元，用于接收所述輸出信號(hào)的采樣值，并進(jìn)行如下處理對(duì)所述輸出信號(hào)的采樣值進(jìn)行歸一化處理；將歸一化處理后的各路輸出信號(hào)兩兩相乘，并在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)對(duì)所述兩兩相乘的結(jié)果進(jìn)行積分求平均；對(duì)所述積分求平均的結(jié)果進(jìn)行求解，得到各路輸出信號(hào)之間的偏斜量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)系統(tǒng),其特征在于,該系統(tǒng)還包括補(bǔ)償單元，用于根據(jù)所述偏斜量采用插值算法對(duì)所述各路輸出信號(hào)進(jìn)行偏斜補(bǔ)償。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述相干光接收機(jī)包括偏振分束器(PBS) >90度混頻器和光電轉(zhuǎn)換器；其中所述PBS,用于將接收的一路信號(hào)光和一路本振光分別分成一路X方向和一路Y方向的偏振光信號(hào)，并輸出給所述90度混頻器；所述90度混頻器,用于將X方向的所述信號(hào)光的偏振光信號(hào)與本振光的偏振光信號(hào)進(jìn)行90度混頻后，得到X方向的兩路正交光信號(hào)；以及將將Y方向的所述信號(hào)光的偏振光信號(hào)與本振光的偏振光信號(hào)進(jìn)行90度混頻后，得到Y(jié)方向的兩路正交光信號(hào)；并將四路光信號(hào)輸出給所述光電轉(zhuǎn)換器；所述光電轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)所述四路光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換得到對(duì)應(yīng)的四路模擬電信號(hào)， 并輸出給所述ADC。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述ADC，用于對(duì)所述四路模擬電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到對(duì)應(yīng)的四路數(shù)字電信號(hào)的采樣值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括激光器，用于產(chǎn)生所述信號(hào)光和本振光，并輸出給所述相干光接收機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)方法和系統(tǒng)，包括對(duì)相干光接收機(jī)的輸出信號(hào)的采樣值進(jìn)行歸一化處理；將歸一化處理后的各路輸出信號(hào)兩兩相乘，并在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)對(duì)兩兩相乘的結(jié)果進(jìn)行積分求平均；對(duì)積分求平均的結(jié)果進(jìn)行求解，得到各路輸出信號(hào)之間的偏斜量。通過(guò)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)相干光接收機(jī)輸出信號(hào)的偏斜檢測(cè)。
文檔編號(hào)H04B10/148GK102546026SQ20121001367
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者朱亞敏 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司