专利名称：光dqpsk接收机的相位监测装置、相位控制装置及其方法
技术领域：
本发明涉及光差分四相相移键控(光DQPSK)接收机，更具体地，涉及光差分四相相移键控(光DQPSK)接收机的相位监测装置、相位自动控制装置及其方法。
背景技术：
虽然光通信系统的容量在过去几年中有了很快的增长，但实用化的调制技术依然是传统的非归零(NRZ)或归零(RZ)的二进制幅移键控(又叫“开-关”键控，on-off key，OOK)。最近，在光通信中应用了许多新的调制解调技术，如双二进制(duobinary)、载波抑制的归零码(CSRZ)、差分相移键控(DPSK)。在DPSK调制中，信息由相邻两个码元的相位变化表示。在二进制DPSK中，相位变化是O或π。如果相位变化是0、π/2、π、3π/2，就叫做差分四相相移键控(光DQPSK)。和传统的OOK相比，相移键控有如下优点3dB的光信噪比(OSNR)增益，抗非线性能力强。光DQPSK由于传输四进制码元，其频谱利用率翻番。同时，这又减轻了对电子器件的速度、色散管理和偏振模色散的要求。总之，光DQPSK可望在下一代光通信系统中占据重要地位。
根据文献“Optical Differential Quadrature Phase-Shift Key(oDQPSK)for High Capacity Optical Transmission”R.A.Griffin等，OFC 2002，典型的光DQPSK接收机由一对Mach-Zehnder干涉仪构成，分别对应I和Q支路。干涉仪两臂的光时延差τ等于传输系统的码元周期(symbol period)，两臂的相位差是π/4(I支路)和-π/4(Q支路)。干涉仪的两个输出端接平衡光电检测器(Balanced optical detector)以恢复所传的信号。在接收机中，两臂的相位差必须是严格的π/4和-π/4，否则就会引入额外的光信噪比代价。通常采用反馈控制环来实现这一点，它监测接收机的相位误差，并产生相位调节信号来调节接收机相位，使相位锁定在目标值。目前常用的反馈控制技术是“抖动-测峰”技术。在该“抖动-测峰”技术方案中，接收机相位以一个固定的频率f作轻微的扰动并同时监测某种误差信号的2f分量。当接收机相位在目标值时，误差信号的2f分量达到最值。这种方案有其固有的缺点1、相位的扰动必然导致额外的光信噪比代价。
2、测峰技术只能判定当前相位是否在目标值上，不能回答当前相位是大于还是小于目标值。
3、通常测峰得到的信号与相位误差成平方关系。这样在零误差点附近，测峰信号对真正的相位误差就很不敏感。这导致相位控制的精度比较低。
4、相位控制的速度受限于抖动的频率。
综上所述，目前迫切需要一种新的相位控制技术来克服上述缺点。
发明内容
鉴于现有技术的上述问题，本发明的一个目的是提供一种光DQPSK接收机用相位监测装置，不仅可以提供相位误差的大小，而且可以提供相位误差的符号。
本发明的另一个目的是提供一种光DQPSK接收机相位控制装置，其可以克服因现有技术的局限和缺点导致的一个或更多个问题。
本发明的又一个目的是提供一种光DQPSK接收机，其具有本发明所提供的相位控制装置。
本发明的再一个目的是提供一种光DQPSK接收机的相位监测的方法，不仅可以监测相位误差的大小，而且可以提供所监测出的相位误差的符号。
本发明的还有一个目的是提供一种光DQPSK接收机的相位控制方法，其可以克服因现有技术的局限和缺点导致的一个或更多个问题。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光DQPSK接收机用相位监测装置，所述光DQPSK接收机包括第一支路和第二支路，每个支路各包含一个干涉仪、一个平衡光电检测器、一个数据恢复器，其特征在于，所述光DQPSK接收机用相位监测装置用于监测所述光DQPSK接收机的一个支路的相位误差，包括一个乘法器和一个与所述乘法器串联的平均器，所述乘法器用于使输入的本支路数据恢复器前的信号和另一支路数据恢复器后的信号相乘，所述平均器用于平均从所述乘法器输入的信号。
优选地，所述平均器是低通滤波器或数字信号处理器。
根据本发明的另一方面，提供了一种光DQPSK接收机用相位控制装置，所述光DQPSK接收机包括第一支路和第二支路，每个支路各包含一个干涉仪、一个平衡光电检测器、一个数据恢复器，其特征在于，所述光DQPSK接收机用相位控制装置包括分别与光DQPSK接收机的第一支路和第二支路对应的第一相位控制支路和第二相位控制支路，所述第一相位控制支路包括相互串联的第一相位监测装置和第一相位调节器，所述第二控制支路包括相互串联的第二相位监测装置、反相装置和第二相位调节器，所述第一相位监测装置用于根据所述光DQPSK接收机的第一支路的数据恢复器前的信号和所述光DQPSK接收机的第二支路的数据恢复器后的信号，获得所述光DQPSK接收机的第一支路的带符号的相位误差信号，所述第二相位监测装置用于根据所述光DQPSK接收机的第二支路的数据恢复器前的信号和所述光DQPSK接收机的第一支路的数据恢复器后的信号，获得所述光DQPSK接收机的第二支路的带符号的相位误差信号，所述反相装置用于根据输入的信号产生相位调节信号，所述第一和第二相位调节器用于根据所输入的信号调节所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位。
优选地，所述第一和第二相位监测装置分别包括相互串联的乘法器和平均器。
进一步，所述平均器由低通滤波器实现或由数字信号处理器DSP以求平均值的方式实现。所述乘法器由模拟乘法器件实现或由串联连接的模数转换器和用于进行乘法运算的数字信号处理器实现。
优选地，所述光DQPSK接收机的第一支路为I支路，所述第二支路为Q支路，所述反相装置为反相器，所述第一和第二相位调节器在输入的信号大于零时，增加所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，在输入的信号小于零时，减少所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位。
进一步，所述第一相位控制支路包括连接在所述第一相位监测装置和第一相位调节器之间的放大器。
进一步，所述第二相位控制支路包括连接在所述第二相位监测装置和第二相位调节器之间的放大器。
优选地，所述光DQPSK接收机的第一支路为Q支路，所述第二支路为I支路，所述反相装置为反相器，所述第一和第二相位调节器在输入的信号小于零时，增加所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，在输入的信号大于零时，减少所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位。
根据本发明的再一方面，提供了一种光DQPSK接收机，包括第一支路和第二支路，所述第一支路包含第一干涉仪、第一平衡光电检测器、第一数据恢复器和第一相位控制装置，所述第二支路包含第二干涉仪、第二平衡光电检测器、第二数据恢复器和第二相位控制装置，其特征在于，所述第一相位控制装置包括相互串联的第一相位监测装置和第一相位调节器，所述第二相位控制装置包括相互串联的第二相位监测装置、反相装置和第二相位调节器，所述第一相位监测装置用于根据所述光DQPSK接收机的第一支路的数据恢复器前的信号和所述光DQPSK接收机的第二支路的数据恢复器后的信号，获得所述光DQPSK接收机的第一支路的带符号的相位误差，所述第二相位监测装置用于根据所述光DQPSK接收机的第二支路的数据恢复器前的信号和所述光DQPSK接收机的第一支路的数据恢复器后的信号，获得所述光DQPSK接收机的第二支路的带符号的相位误差，所述反相装置用于根据输入的信号产生相位调节信号，所述第一和第二相位调节器用于根据所输入的信号调节所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位。
根据本发明的又一方面，提供了一种光DQPSK接收机的相位监测方法，所述光DQPSK接收机包括第一支路和第二支路，每个支路各包含一个干涉仪、一个平衡光电检测器、一个数据恢复器，所述光DQPSK接收机的相位监测方法用于监测光DQPSK接收机的一个支路的相位误差，所述方法包括以下步骤使输入的本支路数据恢复器前的信号和另一支路数据恢复器后的信号相乘的步骤；以及平均所述相乘后的信号的步骤。
本发明还提供了一种光DQPSK接收机，包括第一支路和第二支路，所述第一支路包含第一干涉仪、第一平衡光电检测器、第一数据恢复器和第一相位控制装置，所述第二支路包含第二干涉仪、第二平衡光电检测器、第二数据恢复器和第二相位控制装置，其特征在于，所述第一相位控制装置包括相互串联的第一相位监测装置和第一相位调节器，所述第二相位控制装置包括相互串联的第二相位监测装置和第二相位调节器，所述第一相位监测装置用于根据所述光DQPSK接收机的第一支路的数据恢复器前的信号和所述光DQPSK接收机的第二支路的数据恢复器后的信号，获得所述光DQPSK接收机的第一支路的带符号的相位误差信号，所述第二相位监测装置用于根据所述光DQPSK接收机的第二支路的数据恢复器前的信号和所述光DQPSK接收机的第一支路的数据恢复器后的信号，获得所述光DQPSK接收机的第二支路的带符号的相位误差信号，所述第一相位调节器在输入的信号大于零时，增加所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，在输入的信号小于零时，减少所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，所述第二相位调节器在输入的信号大于零时，减少所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，在输入的信号小于零时，增加所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位。
此外，本发明还提供了一种光DQPSK接收机的相位控制方法，所述光DQPSK接收机包括第一支路和第二支路，每个支路各包含一个干涉仪、一个平衡光电检测器、一个数据恢复器，所述方法包括以下步骤根据输入的第一支路的数据恢复器前的信号和所述第二支路的数据恢复器后的信号获得所述光DQPSK接收机的第一支路的带符号的相位误差信号；根据所述光DQPSK接收机的第一支路的带符号的相位误差信号调节所述光DQPSK接收机的第一支路相位；根据输入的第二支路的数据恢复器前的信号和所述第一支路的数据恢复器后的信号获得所述光DQPSK接收机的第二支路的带符号的相位误差信号；根据所述光DQPSK接收机的第二支路的带符号的相位误差信号调节所述光DQPSK接收机的第二支路相位。
本发明采用了一种新的光DQPSK接收机相位控制技术，其中的相位监测器不仅提供相位误差的大小，而且提供相位误差的符号，以避免了“抖动-测峰”方案的使用。此外，相位监测器输出的相位误差信号与真实的相位误差成正比。这个特性保证了相位误差信号的灵敏度在相位误差趋于0时依然保持恒定。因此本发明具有以下的一个或多个显著优点1)新的误差监测器避免了相位抖动的使用，不再引入额外的光信噪比代价。
2)相位误差监测器不仅提供相位误差的大小，而且提供相位误差的符号。
3)相位误差控制精度有显著提高，因为相位误差信号对相位误差的导数恒定，这保证了误差信号的灵敏度在小误差时也保持恒定。
4)相位控制的速度不再受限于抖动速度，从而可以实现快速相位锁定。
应该理解，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性的和说明性的，并且意在对所要求的本发明提供进一步的说明。
附图用来进一步说明本发明，其示出了本发明的实施例，构成了本说明书的一部分，并与说明书一起解释本发明的原理。在附图中图1示出了依据本发明第一实施例的带有相位控制装置的光DQPSK接收机结构；图2示出了依据本发明第二实施例的带有相位控制装置的光DQPSK接收机结构；图3示出了依据本发明第三实施例的带有相位控制装置的光DQPSK接收机结构。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行说明。在所有的附图中，只要可能，就由相同的标号指明相同或类似的部件。
图1示出了依据本发明第一实施例的带有相位控制装置的光DQPSK接收机结构。如图1所示，该接收机分I支路102和Q支路103。I支路102包括一个Mach-Zehnder干涉仪104、一个平衡光电检测器110、一个数据恢复器111和I支路相位控制装置112。Q支路103包括一个Mach-Zehnder干涉仪107、一个平衡光电检测器113、一个数据恢复器114和Q支路相位控制装置115。干涉仪104、107的上臂分别具有一个光时延器105、108。其时延长度为光DQPSK系统的码元周期(T)，它等于2除以比特率。干涉仪104、107的下臂分别具有一个相移器106、109。I支路的相移器106的相位是π/4。Q支路的相移器109的相位是-π/4。它们是相位控制装置的目标值。I支路相位控制装置112的输入端与数据恢复器111的输入端以及数据恢复器114的输出端相连接，I支路相位控制装置112的输出端与干涉仪104相连接(具体地是与相移器106相连接)。Q支路相位控制装置115的输入端与数据恢复器114的输入端以及数据恢复器111的输出端相连接，Q支路相位控制装置115的输出端与干涉仪107相连接(具体地是与相移器109相连接)。也就是说，I支路相位控制装置112的输入信号为平衡光电检测器110的输出信号124和数据恢复器114的输出信号129，Q支路相位控制装置115的输入信号为平衡光电检测器113的输出信号128和数据恢复器111的输出信号125。
该接收机的干涉仪、平衡光电检测器、数据恢复器可以采用本领域技术人员所公知的器件。下面详细介绍本发明的相位控制装置。
如图1所述，I支路相位控制装置112由相互串联的相位监测器(在本实施例中其包括乘法器116和平均器117)和相位调节器119组成。Q支路相位控制装置115由相互串联的相位监测器(在本实施例中其包括乘法器120和平均器121)、反相装置122和相位调节器123组成。在本实施例中反相装置122为反相器。乘法器用于使输入的信号相乘，平均器用于平均从乘法器输入的信号，它们都可以采用本领域所公知的器件。例如，乘法器可以由模拟的乘法器件(如spectrum microwave公司的mixer)实现或采用模数转换器(AD convertor)后用数字信号处理器作乘法(即将模数转换器和数字信号处理器相串联)来实现。其中模数转换器例如可以采用Analog Devices公司的AD系列芯片。平均器例如可以采用低通滤波器，低通滤波器滤除输入信号的高频部分，保留含有平均值信息的低频信号，从而实现平均器的功能，或直接用数字信号处理器DSP进行平均值计算来实现。
下面结合图1介绍本发明的原理。如图1所示，光DQPSK调制信号101的数学表达式为s(t)＝A(t)exp(φn)exp(jωt)其中，A(t)是单个码元的波形，φn是第n个码元的相位，ω是光载波角频率。φn可以是如下四值中的任意一个π/4，3π/4，5π/4，7π/4。
在光DQPSK中，信息是通过相邻两个码元之间的相位差来传输的，其值可以是如下四值中的任意一个0，π/2，π，3π/2。
根据光DQPSK接收机理论I支路平衡光电检测器110的输出124为A2(t)cos(Δφ+π/4+δI)Q支路平衡光电检测器113的输出128为A2(t)cos(Δφ-π/4+δQ)其中，Δφ是相邻两个码元之间的相位差，δI是I支路相移器106的相位误差，δQ是Q支路相移器109的相位误差。
数据恢复器111通过一个判决点是0的判决器恢复I支路信号125。恢复后的信号125是cos(Δφ+π/4)＝-sin(Δφ-π/4)。类似，Q支路恢复后的信号129为cos(Δφ-π/4)＝sin(Δφ+π/4)。这些都是已知公开的内容。
在本发明的I支路中乘法器116的输入为信号124和信号129，其输出126为
A2(t)cos(Δφ+π/4+δI)cos(Δφ-π/4)＝A2(t)cos(Δφ+π/4+δI)sin(Δφ+π/4)＝A2(t)cos(Δφ+π/4)sin(Δφ+π/4)cos(δI)-A2(t)sin2(Δφ+π/4)sin(δI)由于Δφ在0，π/2，π，3π/2内均匀分布，上式中的第一项被平均器117去掉。另一方面，在平均前，第二项不论Δφ取什么值都是-A2(t)sin(δI)/2。因此，平均器仅将A2(t)平均为某个与所传输信息无关的常数项。所以，平均器117的输出127正比于-sin(δI)。当相位误差不大时该输出127可以近似为-δI这样相位监测器不仅提供了相位误差的大小，而且提供了相位误差的符号。此外，相位误差信号127对相位误差的导数是常数，所以相位监测的灵敏度也是常数，即使相位误差本身是0。
Q支路乘法器120的输入是信号125和信号128，其输出130为A2(t)cos(Δφ-π/4+δQ)cos(Δφ+π/4)＝-A2(t)cos(Δφ-π/4+δQ)sin(Δφ-π/4)＝-A2(t)cos(Δφ-π/4)sin(Δφ-π/4)cos(δQ)+A2(t)sin2(Δφ-π/4)sin(δQ)由于Δφ在0，π/2，π，3π/2内均匀分布，上式中的第一项被平均器121去掉。另一方面，在平均前，第二项不论Δφ取什么值都是A2(t)sin(δQ)/2。因此，平均器仅将A2(t)平均为某个与所传输信息无关的常数项。所以，平均器121的输出131正比于sin(δQ)。当相位误差不大时，该输出131可以近似为δQ。
这样相位监测器不仅提供了相位误差的大小，而且提供了相位误差的符号。此外，相位误差信号131对相位误差的导数是常数，所以相位监测的灵敏度也是常数，即使相位误差本身是0。
如上所述可知，本发明的相位监测器可根据本支路(I或Q)数据恢复前的信号和另一支路(Q或I)数据恢复后的信号，产生了正比于本支路相位误差本身的误差监测信号。
相位监测器后，相位误差信号131送入反相装置122，反相装置122是一个反相器，经反相后，产生了相位调节信号133，并将其输入到相位调节器123。相位误差信号127作为相位调节信号直接输入相位调节器119。如果相位调节信号大于零，则相位调节器119/123增加相应支路的干涉仪的相位；如果相位调节信号小于零，则相位调节器119/123减小相应支路干涉仪的相位。如果相位调节信号等于0，相位调节器不动作。相位调节器可以采用本领域技术人员所知道的各种相位调节器，如加拿大ITF Optical Technologies公司的DPSK Demodulator提供了含有相位调节器的Mach-Zehnder干涉仪，它通过改变干涉仪的温度来实现干涉仪的相位调节。
这样，如果I支路相移器106的相位是π/4+δI，它有一个正的相位误差δI＞0。此时，相位监测器的输出127是-δI＜0。由于相位调节器119的输入信号小于0，它减少相移器的相位。所以，相位向目标值π/4移动。如果相移器106有一个负的相位误差，那么相位监测器的输出是正的，于是相位调节器增加相位。所以，相位依然向目标值移动。如果相位误差是0，相位监测器的输出是0，相位调节器不动作，相位依然保持目标值。
对应地，如果Q支路相移器109的相位是-π/4+δQ，它有一个正的相位误差δQ＞0。此时，相位监测器的输出131是δQ。经反相122后，相位调节信号133是-δQ＜0。由于相位调节器123的输入信号小于0，它减少相移器的相位。所以，相位向目标值-π/4移动。如果相移器109有一个负的相位误差，那么相位监测器的输出是负的。但是，因为反相装置的缘故，相位调节信号是正的，所以相位调节器增加相位。这样，相位依然向目标值移动。如果相位误差是0，相位监测器的输出是0，相位调节器不动作，相位依然保持目标值。
下面结合图2说明本发明的第二实施例。第二实施例与第一实施例基本相同，不同之处在于I支路相位控制装置的平均器117和相位调节器119之间串联了同相放大器G(G＞0)，Q支路相位控制装置的反相装置122由反相放大器-G(G＞0)构成。
在这种情况下，如果I支路相移器106的相位是π/4+δI，它有一个正的相位误差δI＞0。此时，相位监测器的输出127是-δI＜0。经过同相放大器118放大后，该信号变为-GδI，仍然小于0，由于相位调节器119的输入信号小于0，它减少相移器的相位。所以，相位向目标值π/4移动。如果相移器106有一个负的相位误差，那么相位监测器的输出是正的，同样相位调节器的输入也是正的，于是相位调节器增加相位。所以，相位依然向目标值移动。如果相位误差是0，相位监测器的输出是0，相位调节器不动作，相位依然保持目标值。
对应地，如果Q支路相移器109的相位是-π/4+δQ，它有一个正的相位误差δQ＞0。此时，相位监测器的输出131是δQ。经反相放大器122后，相位调节信号133是-GδQ＜0。由于相位调节器123的输入信号小于0，它减少相移器的相位。所以，相位向目标值-π/4移动。如果相移器109有一个负的相位误差，那么相位监测器的输出是负的。但是，因为反相装置的缘故，相位调节信号是正的，所以相位调节器增加相位。这样，相位依然向目标值移动。如果相位误差是0，相位监测器的输出是0，相位调节器不动作，相位依然保持目标值。
下面结合图3说明本发明的第三实施例。第三实施例与第一实施例基本相同，不同之处在于I支路相位控制装置的平均器117和相位调节器119之间串联了反相装置122’，Q支路相位控制装置不再具有反相装置122。另外，相对应地，相位调节器119’、123’在相位调节信号大于零时减少相位；在相位调节信号小于零时，则增加相位。如果相位调节信号等于0，则相位调节器不动作。
在这种情况下，如果I支路相移器106的相位是π/4+δI，它有一个正的相位误差δI＞0。此时，相位监测器的输出127是-δI＜0。经过反相装置122’反相后，该信号变为δI＞0，由于相位调节器119’的输入信号大于0，它减少相移器的相位。所以，相位向目标值π/4移动。如果相移器106有一个负的相位误差，那么相位监测器的输出是正的，经反相后，相位调节器的输入是负的，于是相位调节器增加相位。所以，相位依然向目标值移动。如果相位误差是0，相位监测器的输出是0，相位调节器不动作，相位依然保持目标值。
对应地，如果Q支路相移器109的相位是-π/4+δQ，它有一个正的相位误差δQ＞0。此时，相位监测器的输出131是δQ。于是相位调节器123’的输入信号大于0，因而它减少相移器的相位。所以，相位向目标值-π/4移动。如果相移器109有一个负的相位误差，那么相位监测器的输出是负的。所以相位调节器123’增加相位。这样，相位依然向目标值移动。如果相位误差是0，相位监测器的输出是0，相位调节器不动作，相位依然保持目标值。
很显然，可以将反相装置122’实现为反相放大器，而在Q支路相位控制装置115的相位调节器123’和平均器121之间串联同相放大器。这是本领域人员在阅读本说明书后，可以显而易见的，所以本文不予赘述。
前面的同相放大器、反相放大器等都可采用本领域技术人员所公知的器件，如Maxim公司的放大器系列芯片。
其它实施例本发明的实施方式不限于以上的说明，对于本领域技术人员来说，可以想到各种各样的修改和变型。例如可以在一个乘法器和平均器之间串联放大器。可以在两个支路上采用放大系数不同的放大器。另外，在以上的实施例中，两个支路上采用的相位调节器都是相同的，但也可以采用不同的相位调节器，即一个支路上的相位调节器在输入信号为正时，增加相应支路的干涉仪的相位，另一支路上的相位调节器在输入信号为正时，减少相应支路干涉仪的相位。显然，对比第一实施例的情况，如果相位控制装置112的相位调节器119变为图3所示的相位调节器119’，则应在平均器117后串联一反相器。同样地，如果第一实施例中的相位调节器123变为结合图3所说明的相位调节器123’，则应取消反相装置122。此外，还可以在将信号输入到乘法器之前，对所输入的信号进行低通滤波，即在乘法器之前增加两个低通滤波器，分别对本支路的数据恢复器之前的信号和另一支路数据恢复器之后的信号进行低通滤波。此外，在前面的实施例中，乘法器的输入为本支路数据恢复器前的信号和另一支路数据恢复器后的信号相乘，对此应该做广义的理解，而不应仅仅认为只是直接输入本支路的数据恢复器的信号或只是另一支路的数据恢复器直接输出的信号。对本领域技术人员来说，通过阅读和理解本发明的原理并通过对本发明的实践，这些方案都将是显而易见的，因而本文不予赘述。
另外，根据以上实施例，本发明提供了一种光DQPSK接收机的相位控制方法，所述光DQPSK接收机包括第一支路和第二支路，每个支路各包含一个干涉仪、一个平衡光电检测器、一个数据恢复器，所述方法包括以下步骤根据输入的第一支路的数据恢复器前的信号和所述第二支路的数据恢复器后的信号获得所述光DQPSK接收机的第一支路的带符号的相位误差信号；根据所述光DQPSK接收机的第一支路的带符号的相位误差信号调节所述光DQPSK接收机的第一支路相位；根据输入的第二支路的数据恢复器前的信号和所述第一支路的数据恢复器后的信号获得所述光DQPSK接收机的第二支路的带符号的相位误差信号；根据所述光DQPSK接收机的第二支路的带符号的相位误差信号调节所述光DQPSK接收机的第二支路相位。
虽然为了完整和清楚公开的目的已经参照特定实施例说明了本发明，但所附的权利要求并不因此受限，而是构成为包括本领域技术人员能够想到的落在此处所说明的基本教导内的所有修改和替换。
权利要求
1.一种光DQPSK接收机用相位监测装置，所述光DQPSK接收机包括第一支路和第二支路，每个支路各包含一个干涉仪、一个平衡光电检测器、一个数据恢复器，所述光DQPSK接收机用相位监测装置用于监测所述光DQPSK接收机的一个支路的相位误差，其特征在于，所述光DQPSK接收机用相位监测装置包括相互串联的乘法器和平均器，所述乘法器用于使输入的本支路数据恢复器前的信号和另一支路数据恢复器后的信号相乘，所述平均器用于平均从所述乘法器输入的信号。
2.根据权利要求1所述的光DQPSK接收机用相位监测装置，其特征在于，所述平均器由低通滤波器实现，或由数字信号处理器以求平均的方式实现。
3.根据权利要求1所述的光DQPSK接收机用相位监测装置，其特征在于，所述乘法器由模拟乘法器件实现或由串联连接的模数转换器和用于进行乘法运算的数字信号处理器实现。
4.根据权利要求1、2或3所述的光DQPSK接收机用相位监测装置，其特征在于，所述乘法器和所述平均器之间串联有放大器。
5.根据权利要求1、2或3所述的光DQPSK接收机用相位监测装置，其特征在于，还包括第一低通滤波器，用于对将输入所述乘法器的本支路数据恢复器前的信号进行低通滤波；和第二低通滤波器，用于对将输入所述乘法器的另一支路数据恢复器后的信号进行低通滤波。
6.一种光DQPSK接收机用相位控制装置，所述光DQPSK接收机包括第一支路和第二支路，每个支路各包含一个干涉仪、一个平衡光电检测器、一个数据恢复器，其特征在于，所述光DQPSK接收机用相位控制装置包括分别与所述光DQPSK接收机的第一支路和第二支路对应的第一相位控制支路和第二相位控制支路，所述第一相位控制支路包括相互串联的第一相位监测装置和第一相位调节器，所述第二控制支路包括相互串联的第二相位监测装置、反相装置和第二相位调节器，所述第一相位监测装置用于根据所述光DQPSK接收机的第一支路的数据恢复器前的信号和所述光DQPSK接收机的第二支路的数据恢复器后的信号，获得所述光DQPSK接收机的第一支路的带符号的相位误差信号，所述第二相位监测装置用于根据所述光DQPSK接收机的第二支路的数据恢复器前的信号和所述光DQPSK接收机的第一支路的数据恢复器后的信号，获得所述光DQPSK接收机的第二支路的带符号的相位误差信号，所述反相装置用于根据输入的信号产生相位调节信号，所述第一和第二相位调节器用于根据所输入的信号调节所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位。
7.根据权利要求6所述的光DQPSK接收机用相位控制装置，其特征在于，所述第一和第二相位监测装置分别包括相互串联的乘法器和平均器。
8.根据权利要求7所述的光DQPSK接收机用相位控制装置，其特征在于，所述平均器由低通滤波器实现，或由数字信号处理器以求平均的方式实现。
9.根据权利要求7所述的光DQPSK接收机用相位控制装置，其特征在于，所述乘法器由模拟乘法器件实现或由串联连接的模数转换器和用于进行乘法运算的数字信号处理器实现。
10.根据权利要求7、8或9所述的光DQPSK接收机用相位控制装置，其特征在于，所述第一和第二相位监测装置还分别包括第一低通滤波器，用于对将输入所述乘法器的本支路数据恢复器前的信号进行低通滤波；和第二低通滤波器，用于对将输入所述乘法器的另一支路数据恢复器后的信号进行低通滤波。
11.根据权利要求6到9任一项所述的光DQPSK接收机用相位控制装置，其特征在于，所述光DQPSK接收机的第一支路为I支路，所述第二支路为Q支路，所述反相装置为反相器，所述第一和第二相位调节器在输入的信号大于零时，增加所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，在输入的信号小于零时，减少所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位。
12.根据权利要求11所述的光DQPSK接收机用相位控制装置，其特征在于，所述第一相位控制支路包括连接在所述第一相位监测装置和第一相位调节器之间、或所述第一相位监测装置中的所述乘法器和所述平均器之间的一个或多个第一放大器，所述第二相位控制支路包括连接在所述第二相位监测装置和第二相位调节器之间、或所述第二相位监测装置中的所述乘法器和所述平均器之间的一个或多个第二放大器。
13.根据权利要求6到9任一项所述的光DQPSK接收机用相位控制装置，其特征在于，所述光DQPSK接收机的第一支路为Q支路，所述第二支路为I支路，所述反相装置为反相器，所述第一和第二相位调节器在输入的信号小于零时，增加所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，在输入的信号大于零时，减少所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位。
14.根据权利要求13所述的光DQPSK接收机用相位控制装置，其特征在于，所述第一相位控制支路包括连接在所述第一相位监测装置和第一相位调节器之间、或所述第一相位监测装置中的所述乘法器和所述平均器之间的一个或多个第一放大器，所述第二相位控制支路包括连接在所述第二相位监测装置和第二相位调节器之间、或所述第二相位监测装置中的所述乘法器和所述平均器之间的一个或多个第二放大器。
15.一种光DQPSK接收机用相位控制装置，所述光DQPSK接收机包括第一支路和第二支路，每个支路各包含一个干涉仪、一个平衡光电检测器、一个数据恢复器，其特征在于，所述光DQPSK接收机用相位控制装置包括分别与所述光DQPSK接收机的第一支路和第二支路对应的第一相位控制支路和第二相位控制支路，所述第一相位控制支路包括相互串联的第一相位监测装置和第一相位调节器，所述第二相位控制支路包括相互串联的第二相位监测装置和第二相位调节器，所述第一相位监测装置用于根据所述光DQPSK接收机的第一支路的数据恢复器前的信号和所述光DQPSK接收机的第二支路的数据恢复器后的信号，获得所述光DQPSK接收机的第一支路的带符号的相位误差信号，所述第二相位监测装置用于根据所述光DQPSK接收机的第二支路的数据恢复器前的信号和所述光DQPSK接收机的第一支路的数据恢复器后的信号，获得所述光DQPSK接收机的第二支路的带符号的相位误差信号，所述第一相位调节器在输入的信号大于零时，增加所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，在输入的信号小于零时，减少所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，所述第二相位调节器在输入的信号大于零时，减少所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，在输入的信号小于零时，增加所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位。
16.根据权利要求15所述的光DQPSK接收机用相位控制装置，其特征在于，所述第一和第二相位监测装置分别包括相互串联的乘法器和平均器。
17.根据权利要求16所述的光DQPSK接收机用相位控制装置，其特征在于，所述第一和第二相位监测装置还分别包括第一低通滤波器，用于对将输入所述乘法器的本支路数据恢复器前的信号进行低通滤波；和第二低通滤波器，用于对将输入所述乘法器的另一支路数据恢复器后的信号进行低通滤波。
18.根据权利要求16或17所述的光DQPSK接收机用相位控制装置，其特征在于，所述第一相位控制支路包括连接在所述第一相位监测装置和第一相位调节器之间、或所述第一相位监测装置中的所述乘法器和所述平均器之间的一个或多个第一放大器，所述第二相位控制支路包括连接在所述第二相位监测装置和第二相位调节器之间、或所述第二相位监测装置中的所述乘法器和所述平均器之间的一个或多个第二放大器。
19.一种光DQPSK接收机，包括第一支路和第二支路，所述第一支路包含第一干涉仪、第一平衡光电检测器、第一数据恢复器和第一相位控制装置，所述第二支路包含第二干涉仪、第二平衡光电检测器、第二数据恢复器和第二相位控制装置，其特征在于，所述第一相位控制装置包括相互串联的第一相位监测装置和第一相位调节器，所述第二相位控制装置包括相互串联的第二相位监测装置、反相装置和第二相位调节器，所述第一相位监测装置用于根据所述光DQPSK接收机的第一支路的数据恢复器前的信号和所述光DQPSK接收机的第二支路的数据恢复器后的信号，获得所述光DQPSK接收机的第一支路的带符号的相位误差信号，所述第二相位监测装置用于根据所述光DQPSK接收机的第二支路的数据恢复器前的信号和所述光DQPSK接收机的第一支路的数据恢复器后的信号，获得所述光DQPSK接收机的第二支路的带符号的相位误差信号，所述反相装置用于根据输入的信号产生相位调节信号，所述第一和第二相位调节器用于根据所输入的信号调节所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位。
20.根据权利要求19所述的光DQPSK接收机，其特征在于，所述第一和第二相位监测装置分别包括相互串联的乘法器和平均器。
21.根据权利要求20所述的光DQPSK接收机，其特征在于，所述平均器由低通滤波器实现，或由数字信号处理器以求平均的方式实现。
22.根据权利要求20所述的光DQPSK接收机，其特征在于，所述乘法器由模拟乘法器件实现或由串联连接的模数转换器和用于进行乘法运算的数字信号处理器实现。
23.根据权利要求20所述的光DQPSK接收机，其特征在于，所述第一和第二相位监测装置还分别包括第一低通滤波器，用于对将输入所述乘法器的本支路数据恢复器前的信号进行低通滤波；和第二低通滤波器，用于对将输入所述乘法器的另一支路数据恢复器后的信号进行低通滤波。
24.根据权利要求19至23任一项所述的光DQPSK接收机，其特征在于，所述光DQPSK接收机的第一支路为I支路，所述第二支路为Q支路，所述反相装置为反相器，所述第一和第二相位调节器在输入的信号大于零时，增加所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，在输入的信号小于零时，减少所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位。
25.根据权利要求19至23任一项所述的光DQPSK接收机，其特征在于，所述光DQPSK接收机的第一支路为Q支路，所述第二支路为I支路，所述反相装置为反相器，所述第一和第二相位调节器在输入的信号小于零时，增加所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，在输入的信号大于零时，减少所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位。
26.一种光DQPSK接收机，包括第一支路和第二支路，所述第一支路包含第一干涉仪、第一平衡光电检测器、第一数据恢复器和第一相位控制装置，所述第二支路包含第二干涉仪、第二平衡光电检测器、第二数据恢复器和第二相位控制装置，其特征在于，所述第一相位控制装置包括相互串联的第一相位监测装置和第一相位调节器，所述第二相位控制装置包括相互串联的第二相位监测装置和第二相位调节器，所述第一相位监测装置用于根据所述光DQPSK接收机的第一支路的数据恢复器前的信号和所述光DQPSK接收机的第二支路的数据恢复器后的信号，获得所述光DQPSK接收机的第一支路的带符号的相位误差信号，所述第二相位监测装置用于根据所述光DQPSK接收机的第二支路的数据恢复器前的信号和所述光DQPSK接收机的第一支路的数据恢复器后的信号，获得所述光DQPSK接收机的第二支路的带符号的相位误差信号，所述第一相位调节器在输入的信号大于零时，增加所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，在输入的信号小于零时，减少所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，所述第二相位调节器在输入的信号大于零时，减少所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，在输入的信号小于零时，增加所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位。
27.根据权利要求26所述的光DQPSK接收机，其特征在于，所述第一和第二相位监测装置分别包括相互串联的乘法器和平均器。
28.根据权利要求27所述的光DQPSK接收机，其特征在于，所述平均器由低通滤波器实现，或由数字信号处理器以求平均的方式实现。
29.根据权利要求27所述的光DQPSK接收机，其特征在于，所述乘法器由模拟乘法器件实现或由串联连接的模数转换器和用于进行乘法运算的数字信号处理器实现。
30.根据权利要求27、28或29所述的光DQPSK接收机，其特征在于，所述第一和第二相位监测装置还分别包括第一低通滤波器，用于对将输入所述乘法器的本支路数据恢复器前的信号进行低通滤波；和第二低通滤波器，用于对将输入所述乘法器的另一支路数据恢复器后的信号进行低通滤波。
31.一种光DQPSK接收机的相位监测方法，所述光DQPSK接收机包括第一支路和第二支路，每个支路各包含一个干涉仪、一个平衡光电检测器、一个数据恢复器，所述光DQPSK接收机的相位监测方法用于监测光DQPSK接收机的一个支路的相位误差，所述方法包括以下步骤使输入的本支路数据恢复器前的信号和另一支路数据恢复器后的信号相乘的步骤；以及平均所述相乘后的信号的步骤。
32.根据权利要求31所述的相位监测方法，还包括在所述相乘之前分别对所述本支路数据恢复器前的信号和另一支路数据恢复器后的信号进行滤波的步骤。
33.一种光DQPSK接收机的相位控制方法，所述光DQPSK接收机包括第一支路和第二支路，每个支路各包含一个干涉仪、一个平衡光电检测器、一个数据恢复器，所述方法包括以下步骤根据输入的第一支路的数据恢复器前的信号和所述第二支路的数据恢复器后的信号获得所述光DQPSK接收机的第一支路的带符号的相位误差信号；根据所述光DQPSK接收机的第一支路的带符号的相位误差信号调节所述光DQPSK接收机的第一支路相位；根据输入的第二支路的数据恢复器前的信号和所述第一支路的数据恢复器后的信号获得所述光DQPSK接收机的第二支路的带符号的相位误差信号；根据所述光DQPSK接收机的第二支路的带符号的相位误差信号调节所述光DQPSK接收机的第二支路相位。
34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，根据输入的第一支路的数据恢复器前的信号和所述第二支路的数据恢复器后的信号获得所述光DQPSK接收机的第一支路的带符号的相位误差信号的步骤包括使所输入的第一支路的数据恢复器前的信号和所述第二支路的数据恢复器后的信号相乘的步骤；以及平均相乘后的信号的步骤。
35.根据权利要求33或34所述的方法，其特征在于，所述光DQPSK接收机的第一支路为1支路，所述第二支路为Q支路，调节所述光DQPSK接收机的第一支路的步骤为当相应支路的带符号的相位误差信号大于零时，增加所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，在输入的信号小于零时，减少所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，调节所述光DQPSK接收机的第二支路的步骤为当相应支路的带符号的相位误差信号大于零时，减少所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位，在输入的信号小于零时，增加所对应的光DQPSK接收机支路的所述干涉仪的相位。
全文摘要
本发明公开了一种光DQPSK接收机的相位监测装置、相位控制装置和方法，所述光DQPSK接收机包括第一支路和第二支路，每个支路各包含一个干涉仪、一个平衡光电检测器、一个数据恢复器，所述光DQPSK接收机用相位监测装置用于监测所述光DQPSK接收机的一个支路的相位误差，其特征在于，所述光DQPSK接收机用相位监测装置包括一个乘法器和与一个所述乘法器串联的平均器，所述乘法器用于使输入的本支路数据恢复器前的信号和另一支路数据恢复器后的信号相乘，所述平均器用于平均从所述乘法器输入的信号。
文档编号H04B10/18GK1893324SQ20051008447
公开日2007年1月10日 申请日期2005年7月8日 优先权日2005年7月8日
发明者陶振宁, 延斯·C·拉斯穆森 申请人:富士通株式会社