專利名稱：一種相干光接收機輸出信號的偏斜檢測方法和系統(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輸出信號的偏斜檢測方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著近年來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。其中，相干光接收機是相干光通訊中最重要的光器件之一。相干光接收機采用光相干解調(diào)方式，其檢測信號同時包含發(fā)送信號的幅度和相位信息，提高了傳統(tǒng)光接收機的接收靈敏度，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，相干光接收機的前段將接收信號經(jīng)過偏振分離后得到兩路偏振光，隨后對兩路偏振光進行光相干解調(diào)，通過兩個90混頻器混頻后得到四路分量輸出。然而，在相干解調(diào)過程中，由于四路輸出經(jīng)過的通路路徑不同，導(dǎo)致了四路輸出信號之間的相位偏斜。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，但對于如何檢測這四路信號的偏斜量，目前還沒有相關(guān)的技術(shù)方案進行支持。

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輸出信號的偏斜檢測方法和系統(tǒng)，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中無法檢測相干光接收機輸出信號的偏斜量的問題。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種相干光接收機輸出信號的偏斜檢測方法，包括對相干光接收機的輸出信號的采樣值進行歸一化處理；將歸一化處理后的各路輸出信號兩兩相乘，并在一個信號周期內(nèi)對所述兩兩相乘的結(jié)果進行積分求平均；對所述積分求平均的結(jié)果進行求解，得到各路輸出信號之間的偏斜量。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所述各路輸出信號進行偏斜補償。所述輸出信號包括四路模擬電信號；該方法還包括將所述四路模擬電信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的四路數(shù)字電信號，分別對所述四路數(shù)字電信號的采樣值進行歸一化處理。所述相干光接收機輸出所述四路模擬電信號，包括所述相干光接收機將接收的一路信號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；將X方向的所述信號光的偏振光信號與本振光的偏振光信號進行90度混頻后,得到X方向的兩路正交光信號；將Y方向的所述信號光的偏振光信號與本振光的偏振光信號進行90度混頻后，得到Y(jié)方向的兩路正交光信號；
對所述X方向的兩路正交光信號和所述Y方向的兩路正交光信號進行光電轉(zhuǎn)換得到對應(yīng)的四路模擬電信號。本發(fā)明還提供了一種相干光接收機輸出信號的偏斜檢測系統(tǒng)，包括相干光接收機、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)字信號處理單元；其中所述相干光接收機,用于接收信號光和本振光,并輸出相干接收后的信號；所述ADC,用于獲取所述相干光接收機輸出信號的米樣值并輸出；所述數(shù)字信號處理單元，用于接收所述輸出信號的采樣值，并進行如下處理對所述輸出信號的采樣值進行歸一化處理；將歸一化處理后的各路輸出信號兩兩相乘，并在一個信號周期內(nèi)對所述兩兩相乘的結(jié)果進行積分求平均；對所述積分求平均的結(jié)果進行求解，得到各路輸出信號之間的偏斜量。該系統(tǒng)還包括補償單元，用于根據(jù)所述偏斜量采用插值算法對所述各路輸出信號進行偏斜補償。所述相干光接收機包括偏振分束器(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，并輸出給所述90度混頻器；所述90度混頻器,用于將X方向的所述信號光的偏振光信號與本振光的偏振光信號進行90度混頻后，得到X方向的兩路正交光信號；以及將將Y方向的所述信號光的偏振光信號與本振光的偏振光信號進行90度混頻后，得到Y(jié)方向的兩路正交光信號；并將四路光信號輸出給所述光電轉(zhuǎn)換器；所述光電轉(zhuǎn)換器，用于對所述四路光信號進行光電轉(zhuǎn)換得到對應(yīng)的四路模擬電信號，并輸出給所述ADC。所述ADC，用于對所述四路模擬電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到對應(yīng)的四路數(shù)字電信號的采樣值。該系統(tǒng)還包括激光器，用于產(chǎn)生所述信號光和本振光，并輸出給所述相干光接收機。本發(fā)明相干光接收機的偏斜檢測方法和系統(tǒng)，引入了數(shù)字信號處理單元，采用歸一化處理、積分求平均等過程，可以精確計算出相干接收機以及PCB走線、信號通過電纜接入ADC的偏斜。另外，采用數(shù)字信號處理單元使得偏斜計算和補償算法的實現(xiàn)更方便，成本更低。


圖I為本發(fā)明相干光接收機輸出信號的偏斜檢測方法流程圖；圖2為相干光接收機輸出信號的偏斜檢測系統(tǒng)框圖；圖3為相干光接收機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進一步詳細闡述。如圖I所示，本發(fā)明相干光接收機輸出信號的偏斜檢測方法包括
步驟101，對相干光接收機的輸出信號的采樣值進行歸一化處理。步驟102,將歸一化處理后的各路輸出信號兩兩相乘,并在一個信號周期內(nèi)對兩兩相乘的結(jié)果進行積分求平均；這里的信號周期是指相乘后得到的信號對應(yīng)的信號周期。步驟103，對積分求平均的結(jié)果進行求解，得到各路輸出信號之間的偏斜量。在該偏斜檢測過程中相干光接收機的輸出信號包括四路模擬電信號，在將四路模擬電信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的四路數(shù)字電信號后，對四路數(shù)字電信號的采樣值進行歸一化處理。得到偏斜量之后，還可以根據(jù)偏斜量采用插值算法對各路輸出信號進行偏斜補償，具體實現(xiàn)為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。另外，相干光接收機輸出信號的過程包括相干光接收機將接收的一路信號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；將X方向的信號光的偏振光信號與本振光的偏振光信號進行90度混頻后,得到X 方向的兩路正交光信號；將Y方向的所述信號光的偏振光信號與本振光的偏振光信號進行 90度混頻后，得到Y(jié)方向的兩路正交光信號；對X方向的兩路正交光信號和Y方向的兩路正交光信號進行光電轉(zhuǎn)換得到對應(yīng)的四路模擬電信號后輸出。下面本發(fā)明將結(jié)合圖2和圖3對上述方法進行具體說明。首先，用一個激光器(選用Integrable Tunable Laser Assembly,簡稱 ITLA)作為信號源，用以產(chǎn)生信號光(Signal)，用另一個激光器(ITLA)產(chǎn)生本振光(LO)，信號光和本振光同時接入到相干光接收機。為了更清楚地說明本發(fā)明的偏斜檢測過程，這里將信號光表不為expj ( O ct+ 0 c (t))(I)；將本振光表示為expj (co lot+ 0 l0 (t))(2)。其中，表不信號光信號的頻率，W1。表不本振光信號的頻率，9。⑴表不信號光信號的相位，e1()(t)表示本振光信號的相位。相干光接收機對信號光信號和本振光信號的處理，如圖3所不偏振分束器(PBS,Polarization Beam Splitter)部分—路光信號進入PBS后,被分為兩路偏振態(tài)正交的偏振光信號，為了方便后續(xù)描述，這里記為一路X方向的偏振光信號和一路Y方向的偏振光信號。那么信號光信號被分為偏振態(tài)正交的Xe和Yc ;本振光信號被分為偏振態(tài)正交的Xlo和Ylo最終，PBS輸出四路光信號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(Xe和Ho)進行90度相干混頻、將輸入的Y 方向的兩路偏振光信號(Yc和Ylo)進行90度相干混頻?；祛l后X方向的偏振光信號包括信號光的偏振光信號XQ和本振光的偏振光信號 XI,XQ與XI正交；Y方向的偏振光信號包括信號光的偏振光信號YQ和本振光的偏振光信號H，YQ與YI正交?；祛l后，將XQ、XI、YQ和YI四路光信號輸出。
光電轉(zhuǎn)換器部分對混頻后的四路光信號進行光電轉(zhuǎn)換得到四路模擬電信號后輸出，即本發(fā)明所述的相干光接收機的四路輸出信號。為了實現(xiàn)偏斜檢測方法，本發(fā)明增加了 ADC和數(shù)字信號處理單元的操作，如下首先，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)對相干光接收機輸出的四路模擬電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換， 包括進行抽樣和量化處理，最后得到四路數(shù)字電信號的采樣值。基于公式(I)和公式(2)，如果相干光接收機輸出的四路信號為理想狀態(tài)、即沒有發(fā)生偏斜，那么對應(yīng)的四路數(shù)字電信號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方向的偏振光信號的分光比率差,可以認為、和Y2是一個實數(shù);另外，在一段比較短的時間內(nèi)，可以認為ACO = CO-CO1^AO = c Io、
6c(t)-0lo(t)也分別為一個常數(shù)。但是,在實際應(yīng)用中，相干光接收機輸出的四路信號之間會存在偏斜，因此需要對上述公式(3.1)、(3.2)、(3.3)(3.4)進行修正。具體的，設(shè)置四路信號兩兩之間的六個偏斜量，但其中三個偏斜量是冗余的，因此可采用其中任意三個偏斜量對(3. I)、(3. 2)、(3. 3) (3. 4)進行修正。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, 修正后的四路數(shù)字電信號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)字信號處理單元基于四路數(shù)字電信號的采樣值進行偏斜檢測，具體過程如下I、對四路數(shù)字電信號的采樣值進行歸一化處理，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，并在一個信號周期內(nèi)、即
內(nèi)進行積分求平均。其中，F(xiàn) = 5。需要指出的是，兩兩相乘并進行積分求平均后，最多可得到六個非線性方程式，但是該偏斜檢測過程中只采用了三個偏斜量，因此，六個非線性方程式中有三個是冗余的，只需要采用六個非線性方程式中的任意三個進行求解，即可得到三個偏斜量的值。
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輸出信號的偏斜檢測方法，其特征在于，包括對相干光接收機的輸出信號的采樣值進行歸一化處理；將歸一化處理后的各路輸出信號兩兩相乘，并在一個信號周期內(nèi)對所述兩兩相乘的結(jié)果進行積分求平均；對所述積分求平均的結(jié)果進行求解，得到各路輸出信號之間的偏斜量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述相干光接收機輸出信號的偏斜檢測方法，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所述各路輸出信號進行偏斜補償。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述相干光接收機輸出信號的偏斜檢測方法，其特征在于，所述輸出信號包括四路模擬電信號；該方法還包括將所述四路模擬電信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的四路數(shù)字電信號，分別對所述四路數(shù)字電信號的采樣值進行歸一化處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述相干光接收機輸出信號的偏斜檢測方法，其特征在于，所述相干光接收機輸出所述四路模擬電信號，包括所述相干光接收機將接收的一路信號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；將X方向的所述信號光的偏振光信號與本振光的偏振光信號進行90度混頻后,得到X 方向的兩路正交光信號；將Y方向的所述信號光的偏振光信號與本振光的偏振光信號進行 90度混頻后，得到Y(jié)方向的兩路正交光信號；對所述X方向的兩路正交光信號和所述Y方向的兩路正交光信號進行光電轉(zhuǎn)換得到對應(yīng)的四路模擬電信號。
5.一種相干光接收機輸出信號的偏斜檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括相干光接收機、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)字信號處理單元；其中所述相干光接收機，用于接收信號光和本振光，并輸出相干接收后的信號；所述ADC，用于獲取所述相干光接收機輸出信號的采樣值并輸出；所述數(shù)字信號處理單元，用于接收所述輸出信號的采樣值，并進行如下處理對所述輸出信號的采樣值進行歸一化處理；將歸一化處理后的各路輸出信號兩兩相乘，并在一個信號周期內(nèi)對所述兩兩相乘的結(jié)果進行積分求平均；對所述積分求平均的結(jié)果進行求解，得到各路輸出信號之間的偏斜量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述相干光接收機輸出信號的偏斜檢測系統(tǒng),其特征在于,該系統(tǒng)還包括補償單元，用于根據(jù)所述偏斜量采用插值算法對所述各路輸出信號進行偏斜補償。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述相干光接收機輸出信號的偏斜檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述相干光接收機包括偏振分束器(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，并輸出給所述90度混頻器；所述90度混頻器,用于將X方向的所述信號光的偏振光信號與本振光的偏振光信號進行90度混頻后，得到X方向的兩路正交光信號；以及將將Y方向的所述信號光的偏振光信號與本振光的偏振光信號進行90度混頻后，得到Y(jié)方向的兩路正交光信號；并將四路光信號輸出給所述光電轉(zhuǎn)換器；所述光電轉(zhuǎn)換器，用于對所述四路光信號進行光電轉(zhuǎn)換得到對應(yīng)的四路模擬電信號， 并輸出給所述ADC。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述相干光接收機輸出信號的偏斜檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述ADC，用于對所述四路模擬電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到對應(yīng)的四路數(shù)字電信號的采樣值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述相干光接收機輸出信號的偏斜檢測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括激光器，用于產(chǎn)生所述信號光和本振光，并輸出給所述相干光接收機。
全文摘要
本發(fā)明公開一種相干光接收機輸出信號的偏斜檢測方法和系統(tǒng)，包括對相干光接收機的輸出信號的采樣值進行歸一化處理；將歸一化處理后的各路輸出信號兩兩相乘，并在一個信號周期內(nèi)對兩兩相乘的結(jié)果進行積分求平均；對積分求平均的結(jié)果進行求解，得到各路輸出信號之間的偏斜量。通過本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)相干光接收機輸出信號的偏斜檢測。
文檔編號H04B10/148GK102546026SQ20121001367
公開日2012年7月4日 申請日期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 申請人:中興通訊股份有限公司