專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)相干光相位同步的方法和接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，尤其是涉及一種實(shí)現(xiàn)相干光相位同步的方法和接收機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著近年來網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的持續(xù)高速增長(zhǎng)，對(duì)單信道數(shù)據(jù)傳輸速率的要求越來越高，因此，具備提升現(xiàn)有光纖的數(shù)據(jù)容量、支持多種調(diào)制方式、接收機(jī)靈敏度高等優(yōu)勢(shì)的相干光接收技術(shù)成為國(guó)際光通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。相干光是指兩束振動(dòng)方向相同、振動(dòng)頻率相同、相位相同或相位差保持恒定的光，在兩束相干光相遇的區(qū)域內(nèi)會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。
實(shí)現(xiàn)相干光通信需要接收的相干光信號(hào)與接收機(jī)的本振信號(hào)頻率及相位相同。但是，由于目前使用的激光器發(fā)出的光普遍具有一定(從100KHz到100MHz不等)線寬，從而導(dǎo)致接收信號(hào)與本振信號(hào)之間有一定的相位誤差。因此，采用一定的方法使得接收信號(hào)的相位與本振信號(hào)同步成為相干光通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，被眾多技術(shù)人員廣泛研究。
現(xiàn)有技術(shù)中采用相位估計(jì)的方法，利用前向反饋實(shí)現(xiàn)相位同步。該方法具體為
將接收信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(Analog-to-digital conversion, A/D轉(zhuǎn)換)；
將轉(zhuǎn)換得到的信號(hào)與前一周期的信號(hào)相乘后提升四次方；
求N個(gè)長(zhǎng)度信號(hào)之和；
求出該信號(hào)的輻角再除以4 ; 將最后得到的相位誤差信號(hào)作為反饋信號(hào)消除接收到的信號(hào)中的相位誤差，從而實(shí)現(xiàn)相位同步。 在對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的研究和實(shí)踐過程中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題 由于采用輻角來進(jìn)行同步，只能檢測(cè)出幅角范圍在[-180° ，+180° ]之間的相位，當(dāng)幅角超過此范圍時(shí)就不能解出唯一確定的相位，會(huì)產(chǎn)生周期性多值問題，即相位模糊，從而影響接收系統(tǒng)的解調(diào)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)現(xiàn)相干光相位同步的方法和接收機(jī)，能夠避免相干通信系統(tǒng)信號(hào)產(chǎn)生相位模糊，提高相位同步精確度和接收系統(tǒng)的解調(diào)效率。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的實(shí)施例是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
—種實(shí)現(xiàn)相干光相位同步的方法 將接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)混頻后的信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的
混頻信號(hào)包含所述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的頻率偏移和相位噪聲；利用對(duì)數(shù)提取所述
混頻信號(hào)的相位誤差，所述相位誤差包含所述頻率偏移和相位噪聲；從所述混頻信號(hào)中除
去所述相位誤差。 —種接收機(jī)，包括
4
轉(zhuǎn)換單元，用于將接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)混頻后的信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的混頻信號(hào)包含所述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的頻率偏移和相位噪聲；提取單元，用于利用對(duì)數(shù)提取所述轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換后的混頻信號(hào)的相位誤差，所述相位誤差包含所述頻率偏移和相位噪聲；相位調(diào)整單元，用于從所述混頻信號(hào)中除去所述相位誤差。
由上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例利用對(duì)數(shù)提取接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)混頻后信號(hào)的相位誤差，再從所述混頻信號(hào)中除去所提取的相位誤差，從而實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)與本振信號(hào)相位的同步，能夠避免相干通信系統(tǒng)信號(hào)產(chǎn)生相位模糊，提高相位同步精確度和接收系統(tǒng)的解調(diào)效率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的方法流程示意 圖2是本發(fā)明實(shí)施例二的方法流程示意 圖3是本發(fā)明實(shí)施例三的方法流程示意 圖4是本發(fā)明實(shí)施例三的信號(hào)分路示意圖； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例三對(duì)信號(hào)提升M次方的并行處理示意 圖6是本發(fā)明實(shí)施例接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意 圖7是本發(fā)明實(shí)施例接收機(jī)的另一結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例適用于四相移相鍵控(Quadrature Phase-Shift Keying, QPSK)，
M進(jìn)制移相鍵控(M-ary Phase Shift Keying, M_ary PSK) ， M進(jìn)制正交幅度調(diào)制(M_ary
Quadrature Amplitude Modulation, M-ary QAM)調(diào)制類型的相干解調(diào)系統(tǒng)。 實(shí)施例一、參見圖1詳細(xì)說明，圖1為本實(shí)施例的方法流程示意圖。 步驟101 :將接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)混頻后的信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，
轉(zhuǎn)換后的混頻信號(hào)包含所述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的頻率偏移和相位噪聲。 發(fā)射機(jī)發(fā)射的相干光信號(hào)通過光纖傳輸?shù)浇邮諜C(jī)后，通常先送入90度光混頻器，
而本振信號(hào)則通常被輸入90度光混頻器另一端口，混頻器其余兩個(gè)端口可以設(shè)置為0，即
將其接地?；祛l后，通常將接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)分別輸入平衡接收機(jī)，然后將平
衡接收機(jī)的輸出信號(hào)分別通過濾波器，并進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的混頻信號(hào)包含所
述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的頻率偏移和相位噪聲。 將相干光信號(hào)和本振信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字模式，以利于后續(xù)運(yùn)算。
步驟102 :利用對(duì)數(shù)提取所述混頻信號(hào)的相位誤差，所述相位誤差包含所述頻率偏移和相位噪聲。 相位誤差指相干光信號(hào)與本振信號(hào)之間存在的誤差，可包括頻率偏移和相位噪聲等。 對(duì)經(jīng)過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的混頻信號(hào)利用對(duì)數(shù)進(jìn)行提取相干光信號(hào)和本振信號(hào)之間的相位誤差，對(duì)數(shù)可以采用自然對(duì)數(shù)，顯然，采用其他對(duì)數(shù)也不影響本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)自然對(duì)數(shù)可提取出相干光信號(hào)的相位誤差為ck = lnA+j(4AwkTs+4A cj)k)，
其中，Aw為所述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的頻率偏移，A小為所述相干光信號(hào)和所述
本振信號(hào)的相位噪聲，k代表第k個(gè)采樣周期，Ts指采樣周期，j為復(fù)數(shù)中虛部的單位，A =
sk4，為一實(shí)數(shù)，Sk代表在第k個(gè)采樣時(shí)刻的信息位，信息位指相位信息所在位。 利用對(duì)數(shù)提取相位誤差，則加強(qiáng)了大頻差處理能力，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)中超出
輻角范圍而產(chǎn)生的相位模糊。 步驟103 :從所述混頻信號(hào)中除去所述相位誤差。 除去所述相位誤差可以采用乘法器實(shí)現(xiàn)，將提取的相位誤差與混頻信號(hào)相乘消除相位誤差，即實(shí)現(xiàn)了同步，當(dāng)然，采用其他方式從所述混頻信號(hào)中除去所述相位誤差也不影響本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)。 同步后的信號(hào)消除了相位誤差，送入后續(xù)的均衡電路與數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，進(jìn)行EDC(Electrical dispersion compensation)、數(shù)據(jù)恢復(fù)等處理。 本發(fā)明實(shí)施例利用對(duì)數(shù)提取接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)混頻后信號(hào)的相位誤差，再從所述混頻信號(hào)中除去所提取的相位誤差，實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)與本振信號(hào)相位的同步，能夠避免相干通信系統(tǒng)信號(hào)產(chǎn)生相位模糊，提高相位同步精確度和接收系統(tǒng)的解調(diào)效率。
實(shí)際應(yīng)用中，可對(duì)相干光信號(hào)與本振信號(hào)進(jìn)行并行處理，以下實(shí)施例二則詳細(xì)說明實(shí)際應(yīng)用流程。 實(shí)施例二、參見圖2詳細(xì)說明，圖2為本實(shí)施例的方法流程示意圖。 步驟201 :將接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)混頻后的信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，
轉(zhuǎn)換后的混頻信號(hào)包含所述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的頻率偏移和相位噪聲。 混頻后，通常將接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)分別輸入平衡接收機(jī)，然后將平
衡接收機(jī)的輸出信號(hào)分別通過濾波器，并進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的混頻信號(hào)包含所
述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的頻率偏移和相位噪聲。 步驟202 :將所述混頻信號(hào)分為兩路， 一路輸入延時(shí)器件， 一路利用對(duì)數(shù)提取所述混頻信號(hào)中相干光信號(hào)和本振信號(hào)之間的相位誤差。 可通過信號(hào)分路器將混頻信號(hào)按功率平均分為兩路，每路都包含相干光信號(hào)和本振信號(hào)的完整信息；以便在從兩路分路中的一路混頻信號(hào)中提取到所述相位誤差后，從另一路延時(shí)的混頻信號(hào)中除去所述相位誤差。 對(duì)經(jīng)過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的混頻信號(hào)利用對(duì)數(shù)進(jìn)行提取相干光信號(hào)的相位誤差，所
述對(duì)數(shù)可以采用自然對(duì)數(shù)，顯然，采用其他對(duì)數(shù)也不影響本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)。 步驟203 :將所提取出的相位誤差從延時(shí)后的混頻信號(hào)中除去。 除去所述相位誤差可以采用乘法器實(shí)現(xiàn)，將將提取的相位誤差與延時(shí)后的混頻信號(hào)相乘消除相位誤差，實(shí)現(xiàn)同步，當(dāng)然，采用其他方式實(shí)現(xiàn)從混頻信號(hào)中除去所述相位誤差 也不影響本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)。 本發(fā)明實(shí)施例利用對(duì)數(shù)提取接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)混頻后信號(hào)的相位 誤差，再從所述混頻信號(hào)中除去所提取的相位誤差，實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)與本振信號(hào)相位的同步， 能夠避免相干通信系統(tǒng)信號(hào)產(chǎn)生相位模糊，提高相位同步精確度；并且將混頻信號(hào)分為兩 路，采用并行處理進(jìn)行前向反饋消除相位誤差，提高同步處理速度。 實(shí)際應(yīng)用中，還需對(duì)相干光信息進(jìn)行去除干擾的處理，以下實(shí)施例三則詳細(xì)說明 實(shí)際應(yīng)用流程。 實(shí)施例三、參見圖3詳細(xì)說明，圖3為本實(shí)施例的方法流程示意圖。 步驟301 :將接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)混頻后的信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，
轉(zhuǎn)換后的混頻信號(hào)包含所述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的頻率偏移和相位噪聲。 混頻后，通常將接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)分別輸入平衡接收機(jī)，然后將
平衡接收機(jī)的輸出信號(hào)分別通過濾波器，并進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的混頻信號(hào)包
含所述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的頻率偏移和相位噪聲。設(shè)接收到的相干光信號(hào)為
Es(t)-s(t)exp(/^^ + j'^)+m(t)，本振信號(hào)為EL(t"exp(/wL/十'其中，m(t)為噪聲信號(hào)，
"s是相干光信號(hào)的頻率，P,是相干光信號(hào)的初相；"^是本振信號(hào)的頻率，< \是本振信號(hào)
的初相，Ts指采樣周期，k代表第k個(gè)采樣周期，j為復(fù)數(shù)中虛部的單位。 可以90 ° Optical Hybrid為光混頻(波)器的理想器件，其中耦合器
傳遞函數(shù)為
7
1
2 丄
丄 .i
E21， E22，輸出為E33， E34， E43， E44，其中E ￡22 = Es(t)=s(t)exp(jW/ + y^ s,) + w(0 ，則有
設(shè)90 ° Optical Hybrid的輸入信號(hào)分別為En，
E21為零，而^=EL(t)=exp(jwj + /^>/)

五33丄五22 —丄五ll 2 2
問 、 —1 CN .、
p 、「 l一 l一 /一五22——￡l1 2 2
L 2 2
從而可以得出相干光信34
五33
.丄一 .丄一
7 2五22 + 7 2五n
五
22
1 —
2
=(.丄一 +丄—Y.丄—+ '丄—)*—(丄一 _丄—)(丄—
2_
2
.1
+ J一
22 2
2-
一 .1 —,
五11)(力'2五22
2
匿丄一—丄—、(丄—
22
1 — *、
2
7<formula>formula see original document page 8</formula>





=s(O exp(j'AW + j.Ap) +褲)
其中，A" = "s-c^，代表所述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的頻率偏移， A^ = ^s_p,，代表所述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的相位噪聲，m(t)表示噪聲信號(hào)，j為
復(fù)數(shù)中虛部的單位。 經(jīng)過A/D變化后，上式可變?yōu)锳 +7" :^exp[/Aw("7;) + j'A^k) + m(k7;),各參數(shù)意 義同前。 步驟302 :將所述混頻信號(hào)分為A、B兩路，A路輸入延時(shí)器件，B路利用對(duì)數(shù)提取所 述混頻信號(hào)的相位誤差。 可通過信號(hào)分路器將信號(hào)按功率平均分為A、 B兩路，每路都包含相干光信號(hào)和本 振信號(hào)的完整信息。參見圖4，圖4為本實(shí)施例的信號(hào)分路示意圖。 對(duì)經(jīng)過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的相干光信號(hào)和本振信號(hào)利用對(duì)數(shù)進(jìn)行提取相干光信號(hào) 的相位誤差，對(duì)數(shù)可以采用自然對(duì)數(shù)，顯然，采用其他對(duì)數(shù)也不影響本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)。 設(shè)、=Ik+jQk，信號(hào)分路器分路后的輸出為^A。 步驟303 :對(duì)B路信號(hào)進(jìn)行去除干擾的處理。
去除干擾的處理可包括去除信息位的影響和去除噪聲影響等，具體處理可以為
<formula>formula see original document page 8</formula>
從而可以得到首先對(duì)其求M次方，然后求取平均值；或者可以為將提升M次方后的所述信號(hào)除以M。
M在使用不同調(diào)制格式時(shí)的取值不同，在使用QPSK調(diào)制格式時(shí)M取4，使用M_ary PSK調(diào)制格式時(shí)M取4的整數(shù)倍。以QPSK調(diào)制格式為例，可得到
bk =《ak)4> = 〈 [sk exp (j A wkTs+j A小k) +m (kTs) ] 4>
= 〈sk4exp (j4 A wkTs+j4 A 4> k) >
+〈4sk3exp (j3 A wkTs+j3 A小k) m (kTs) >
+〈6sk2exp (j2 A wkTs+j2 A小k) m2 (kTs) >
+〈4skexp (j A wkTs+j A小k) m3 (kTs) >
+〈m4(kTs)> 由于mk(kig為高斯白噪聲，所以對(duì)于其高次項(xiàng)可以忽略。從而得到
bk = 〈sk4exp (j4 A wkTs+j4 A小k) >
+〈4sk3exp (j3 A wkTs+j3 A小k) m (kTs) > 另外，根據(jù)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性可以得知，上式中的第二項(xiàng)平均值為零，從而可得到 bk = 〈sk4eXp(j4AwTs+j4A (K)〉，其中，A = &4，為一實(shí)數(shù)，Sk代表在第k個(gè)采樣時(shí)刻的信 息位，信息位指相位信息所在位，其他各參數(shù)意義同前。 對(duì)B路信號(hào)求M次方可以采取結(jié)合信號(hào)分路器與乘法器等來實(shí)現(xiàn)，如先將信號(hào)分 路，然后相乘，再分路，再相乘，即可實(shí)現(xiàn)信號(hào)提升四次方的目的，可以采用并行處理技術(shù)， 以提高系統(tǒng)的反應(yīng)速度和處理能力。具體方法可如圖5所示，圖5為對(duì)信號(hào)提升M次方的 并行處理示意圖。 步驟304 :對(duì)B路信號(hào)利用對(duì)數(shù)提取相位誤差。 對(duì)數(shù)以自然對(duì)數(shù)為例，則有ck = lnA+j(4AwkTs+4A (tk)，其中各參數(shù)意義同前 所述。 本步驟可以通過FPGA的查找表(Look-up Table, LUT)來實(shí)現(xiàn)。因設(shè)計(jì)多大規(guī)模 的查找表，以及選用多長(zhǎng)的查找步長(zhǎng)會(huì)影響系統(tǒng)的處理速度和相位同步的精度，例如查找 表的規(guī)模越大，查找步長(zhǎng)越小，相位同步的精度就越高，但是系統(tǒng)的處理速度會(huì)下降。因此， 查找表的規(guī)模和查找步長(zhǎng)可需要根據(jù)實(shí)際情況來折中選取，但都不影響本發(fā)明實(shí)施例的實(shí) 現(xiàn)。 在系統(tǒng)速率相對(duì)較低或系統(tǒng)對(duì)相位同步要求相對(duì)較低的系統(tǒng)中，如IOG系統(tǒng)，或
者信道條件較好的40G系統(tǒng)(如新建的各種損傷都比較小的系統(tǒng))中，還可對(duì)N個(gè)相位誤
差的輸出求和，然后再將其求平均值，以提高精確度。 步驟305 :提取相位誤差的虛部。 提取虛部得到dk = Im(ck)/4 = AwkTs+A (j)k。 步驟306 :將相位誤差調(diào)節(jié)到以e為底的指數(shù)函數(shù)的指數(shù)上。 提取的相位誤差fk = exp—1 (j A wkTs+j A小k)。 步驟307 :將所提取出的相位誤差從延時(shí)后的A路信號(hào)中除去，實(shí)現(xiàn)相干光信號(hào)和 本振信號(hào)的同步。 去除相干光信號(hào)中的相位誤差后，則對(duì)相干光信號(hào)和本振信號(hào)進(jìn)行了同步。
除去所述相位誤差可以采用乘法器實(shí)現(xiàn)，將提取的相位誤差與混頻信號(hào)相乘消除相位誤差，實(shí)現(xiàn)同步，當(dāng)然，采用其他方式實(shí)現(xiàn)從混頻信號(hào)中除去所述相位誤差也不影響本 發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)。 A路延時(shí)器的延時(shí)時(shí)間應(yīng)等于步驟303至步驟306中信號(hào)處理時(shí)間的總和，其輸入 信號(hào)為^"4 ，輸出信號(hào)為^"" ， r為延時(shí)的采樣周期。 本發(fā)明實(shí)施例中，采用乘法器時(shí)，輸入信號(hào)分別為A路信號(hào)的^""和B路信號(hào)的
fk = exp—、j AwkTs+j A (K)，輸出為gk = Sk(nT》，各參數(shù)意義同前述。 對(duì)提取相位誤差的一路信號(hào)進(jìn)行處理的步驟303至步驟306可以通過
DSP(Digital Signal Processor,數(shù)字信號(hào)處理器)或FPGA(Field-ProgrammableGate
Array，可編程邏輯門陣列)來實(shí)現(xiàn)，從而可以減輕系統(tǒng)集成的難度及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。 并且，在步驟303至步驟306的實(shí)施前后都可使用濾波器進(jìn)行濾波，盡可能地消除
信號(hào)中的噪聲分量的影響，從而提高系統(tǒng)的信噪比?？梢圆捎媚壳暗囊恍┲髁鳛V波器來實(shí)
現(xiàn)濾波功能。當(dāng)然，在信道信噪比較大的情況下，濾波器可以根據(jù)實(shí)際情況省略。 本發(fā)明實(shí)施例利用對(duì)數(shù)提取接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)混頻后信號(hào)的相位
誤差，再從所述混頻信號(hào)中除去所提取的相位誤差，實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)與本振信號(hào)相位的同步，
能夠避免相干通信系統(tǒng)信號(hào)產(chǎn)生相位模糊，提高相位同步精確度；并且將混頻信號(hào)分為兩
路，采用并行處理進(jìn)行前向反饋消除相位誤差，提高同步處理速度；并對(duì)混頻信號(hào)進(jìn)行去除
干擾的處理，進(jìn)一步提高相位同步的精確度和接收系統(tǒng)的解調(diào)效率。 需要說明的是，對(duì)于前述的各方法實(shí)施例，為了簡(jiǎn)單描述，故將其都表述為一系列 的動(dòng)作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明并不受所描述的動(dòng)作順序的限制，因?yàn)?依據(jù)本發(fā)明，某些步驟可以采用其他順序或者同時(shí)進(jìn)行。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知 悉，說明書中所描述的實(shí)施例均屬于優(yōu)選實(shí)施例，所涉及的動(dòng)作和模塊并不一定是本發(fā)明 所必須的。 在上述實(shí)施例中，對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中沒有詳述的部 分，可以參見其他實(shí)施例的相關(guān)描述。 以上提供了一種實(shí)現(xiàn)相干光相位同步的方法，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種接收機(jī)。
—種接收機(jī)500，參見圖6，圖6為本發(fā)明實(shí)施例接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括
轉(zhuǎn)換單元501，用于將接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)混頻后的信號(hào)進(jìn)行模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的混頻信號(hào)包含所述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的頻率偏移和相位噪 聲；將相干光信號(hào)和本振信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字模式，以利于后續(xù)運(yùn)算。 提取單元502，用于利用對(duì)數(shù)提取所述轉(zhuǎn)換單元501轉(zhuǎn)換后的混頻的相位誤差；相 位誤差指相干光信號(hào)與本振信號(hào)之間的誤差，可包括頻率偏移和相位噪聲等，對(duì)數(shù)可以采 用自然對(duì)數(shù)，顯然，采用其他對(duì)數(shù)也不影響本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)。 相位調(diào)整單元503，用于從所述混頻信號(hào)中除去提取單元502提取的所述相位誤差。 所述接收機(jī)除了上述轉(zhuǎn)換單元501、提取單元502、相位調(diào)整單元503之外，還可以 包括，參見圖7，圖7為本發(fā)明實(shí)施例接收機(jī)的另一結(jié)構(gòu)示意圖 除干擾單元504，用于在提取單元502利用對(duì)數(shù)提取混頻信號(hào)的相位誤差前，對(duì)進(jìn)
10行了模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的信號(hào)進(jìn)行除干擾處理，可包括以下子單元 M次方單元505，用于對(duì)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換過的混頻信號(hào)提升M次方，所述M為4的整 數(shù)倍； 平均值單元506，用于對(duì)M次方單元505提升M次方的混頻信號(hào)求平均值。
或者，除干擾單元504可包括以下子單元 M次方單元505，用于對(duì)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換過的混頻信號(hào)提升M次方，所述M為4的整 數(shù)倍； 求商單元507，用于將M次方單元505提升M次方的混頻信號(hào)除以M。 所述除干擾單元504可以去除信息位的影響和噪聲的影響，提高接收系統(tǒng)處理信
號(hào)的精確度。 所述接收機(jī)還可以包括 分路單元，用于在除干擾單元對(duì)進(jìn)行了模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的混頻信號(hào)進(jìn)行除干擾處 理前，將轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換后的混頻信號(hào)分為兩路， 一路輸入延時(shí)器件， 一路利用對(duì)數(shù)提取所述 混頻信號(hào)的相位誤差。 除去相位誤差可以采用乘法器實(shí)現(xiàn)，將提取的相位誤差與延時(shí)后的混頻信號(hào)相乘 消除相位誤差，實(shí)現(xiàn)同步，當(dāng)然，采用其他方式實(shí)現(xiàn)從混頻信號(hào)中除去所述相位誤差也不影 響本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)。 本發(fā)明實(shí)施例利用對(duì)數(shù)提取接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)混頻后信號(hào)的相位 誤差，再從所述混頻信號(hào)中除去所提取的相位誤差，實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)與本振信號(hào)相位的同步， 能夠避免相干通信系統(tǒng)信號(hào)產(chǎn)生相位模糊，提高相位同步精確度；并且將混頻信號(hào)分為兩 路，采用并行處理進(jìn)行前向反饋消除相位誤差，提高同步處理速度；并對(duì)混頻信號(hào)進(jìn)行去除 干擾的處理，進(jìn)一步提高相位同步的精確度和接收系統(tǒng)的解調(diào)效率。 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程，是可 以通過計(jì)算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介 質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，可包括如上述各方法的實(shí)施例的流程。其中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)可為 磁碟、光盤、只讀存儲(chǔ)記憶體(Read-OnlyMemory， ROM)或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體(Random Access Memory,廳)等。 以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種實(shí)現(xiàn)相干光相位同步的方法和接收機(jī)進(jìn)行了 詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的 說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依 據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容 不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
1權(quán)利要求
一種實(shí)現(xiàn)相干光相位同步的方法，其特征在于將接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)混頻后的信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的混頻信號(hào)包含所述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的頻率偏移和相位噪聲；利用對(duì)數(shù)提取所述混頻信號(hào)的相位誤差，所述相位誤差包含所述頻率偏移和相位噪聲；從所述混頻信號(hào)中除去所述相位誤差。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)相干光相位同步的方法，其特征在于，所述通過對(duì)數(shù)提 取混頻信號(hào)的相位誤差具體為通過自然對(duì)數(shù)提取混頻信號(hào)的相位誤差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)相干光相位同步的方法，其特征在于，所述通過自然對(duì)數(shù)提取混頻信號(hào)的相位誤差具體為根據(jù)自然對(duì)數(shù)提取出混頻信號(hào)的相位誤差Ck二 In A+j(4AwkTs+4A (^)，其中，Aw為 所述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的頻率偏移，A小為所述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的相 位噪聲，k代表第k個(gè)采樣周期，Ts指采樣周期，j為復(fù)數(shù)中虛部的單位，A = sk4，為一實(shí)數(shù)， Sk代表在第k個(gè)采樣時(shí)刻的信息位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)相干光相位同步的方法，其特征在于，所述利用對(duì)數(shù)提 取所述相干光信號(hào)的相位誤差之前還包括將接收到的經(jīng)過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的所述相干光信號(hào)進(jìn)行去除干擾的處理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)現(xiàn)相干光相位同步的方法，其特征在于，所述將接收到的 相干光信號(hào)進(jìn)行去除干擾的處理具體為將相干光信號(hào)提升M次方；將提升M次方后的所述信號(hào)除以M，所述M為4的整數(shù)倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)現(xiàn)相干光相位同步的方法，其特征在于，所述將接收到的相干光信號(hào)進(jìn)行去除干擾的處理具體為 將相干光信號(hào)提升M次方；對(duì)提升M次方后的所述信號(hào)求取平均值，所述M為4的整數(shù)倍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的實(shí)現(xiàn)相干光相位同步的方法，其特征在于，在使用四相移 相鍵控調(diào)制格式時(shí)所述M取值為4。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的實(shí)現(xiàn)相干光相位同步的方法，其特征在于，在所述 利用對(duì)數(shù)提取所述相干光信號(hào)的相位誤差之前還包括將經(jīng)過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的包含所述相干光信號(hào)和本振信號(hào)的信號(hào)進(jìn)行分路并行處理； 相應(yīng)地，所述從所述混頻信號(hào)中除去所述相位誤差具體為將從所述分路的一路混頻信號(hào)中求出的所述相位誤差，從另 一路混頻信號(hào)中除去。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的實(shí)現(xiàn)相干光相位同步的方法，其特征在于，在所述利用對(duì)數(shù)提取所述相干光信號(hào)的相位誤差之后，從所述混頻信號(hào)中除去所述相位誤差之前還包括提取所述相位誤差的虛部；調(diào)節(jié)所述虛部到以e為底的指數(shù)函數(shù)的指數(shù)上。
10. —種接收機(jī)，其特征在于，包括轉(zhuǎn)換單元，用于將接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)混頻后的信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn) 換，轉(zhuǎn)換后的混頻信號(hào)包含所述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的頻率偏移和相位噪聲；提取單元，用于利用對(duì)數(shù)提取所述轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換后的混頻信號(hào)的相位誤差，所述相位 誤差包含所述頻率偏移和相位噪聲；相位調(diào)整單元，用于從所述混頻信號(hào)中除去所述相位誤差。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的接收機(jī)，其特征在于，還包括除干擾單元，用于在所述提取單元利用對(duì)數(shù)提取混頻信號(hào)的相位誤差前，對(duì)進(jìn)行了模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的信號(hào)進(jìn)行除干擾處理。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的接收機(jī)，其特征在于，所述除干擾單元具體包括M次方單元，用于對(duì)所述轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換過的混頻信號(hào)提升M次方，所述M為4的整數(shù)倍； 平均值單元，用于對(duì)所述M次方單元提升M次方的混頻信號(hào)求平均值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的接收機(jī)，其特征在于，所述除干擾單元具體包括M次方單元，用于對(duì)所述轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換過的混頻信號(hào)提升M次方，所述M為4的整數(shù)倍； 求商單元，用于將所述M次方單元提升M次方的混頻信號(hào)除以M。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種實(shí)現(xiàn)相干光相位同步的方法和接收機(jī)，所述方法為將接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)混頻后的信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的混頻信號(hào)包含所述相干光信號(hào)和所述本振信號(hào)的頻率偏移和相位噪聲；利用對(duì)數(shù)提取所述混頻信號(hào)的相位誤差，所述相位誤差包含所述頻率偏移和相位噪聲；從所述混頻信號(hào)中除去所述相位誤差。本發(fā)明實(shí)施例利用對(duì)數(shù)提取接收到的相干光信號(hào)和本振信號(hào)混頻后信號(hào)的相位誤差，再從所述混頻信號(hào)中除去所提取的相位誤差，從而實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)與本振信號(hào)相位的同步，能夠避免相干通信系統(tǒng)信號(hào)產(chǎn)生相位模糊，提高相位同步精確度和接收系統(tǒng)的解調(diào)效率。
文檔編號(hào)H04B10/12GK101729147SQ200810171949
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者喬耀軍, 徐曉庚, 杜曉, 紀(jì)越峰 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司;北京郵電大學(xué)