专利名称：光信号接收机的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及到光通信系统而且特别涉及到用于光信号的接收机。
背景技术：
众所周知，信号散射——例如偏振形式的散射——是和光通信系统相关的、而且特别是和光纤的光传输链路相关的多种限制标准之一。连续的数字脉冲沿着光链路传播时被弄得模糊不清，以至于在接收机处其不能被识别为明确定义的脉冲。而是代之以脉冲互相重叠产生具有所谓符号间干扰的失真光信号。
还已知判决反馈均衡器可以用于在接收机中消除符号间干扰。为了达到这个目的，判决反馈均衡器可以包括分别包含一个或多个抽头的前馈滤波器和反馈滤波器，以及包括检测器。前馈滤波器接收失真信号而检测器产生校正的输出信号。将这个输出信号输入到反馈滤波器，然后将前馈滤波器的输出和反馈滤波器的输出之差输入到检测器。两种滤波器可以用具有可调整系数的有限冲激响应滤波器实现。为了调整的目的，这些系数可以通过例如最小均方(last mean square)算法改进。参考John.G.Proakis信道均衡器，(Channel Equalization)在J.D.Gibson通信手册，(The communication Handbook)CRC出版社/IEEE出版社的339到363页。
然而，已知的算法不提供最优的调整所以得到的误码率没有最小化。
进一步地，已知为了改进信号间干扰的消除可以结合判决反馈均衡器和眼监视器。在US2002/0060820A1中公开了这种结合的一个实例。在这里，结合图3，描述了包括两个并联的判决单元的数字判决反馈均衡器，其中这些判决单元的输出和一个开关相连。判决单元可以用判决触发器实现。在图3中同样示出了存在并行连接的两个监视器并且其中每一个都包含另一个判决触发器。
因此，到来的失真信号被转发到四个判决触发器。由于这四个判决触发器的输入电路，失真信号变得更加恶化而且误码率上升。
发明内容
本发明的目的之一是为光信号提供具有最小误码率的接收机。
本发明通过根据本发明的用于光信号的接收机达到这个目的。
本发明提供了判决反馈均衡器，其中把从光信号中得到的失真的输入信号，以及第一门限信号和/或第一系数提供给判决反馈均衡器。判决反馈均衡器的目的是调整第一门限信号和/或第一系数，特别是在接收机的启动过程中。进一步的，本发明提供了为其提供失真输入信号的眼监视器。眼监视器的目的是最优化调整后的第一门限信号和/或调整后的第一系数，并且特别是在启动过程之后。
本发明的一个优点是眼监视器允许调整后的门限信号和/或调整后的系数的“精密调谐”。这种最优化得到了最小的误码率从而改进了接收机。
本发明的另一个优点是只需要最小数量的判决触发器来实现判决反馈均衡器和眼监视器。特别地，只使用两个判决触发器来实现接收机。判决触发器的最小数量不会进一步增加失真输入信号的恶化程度。如果涉及到具有多于一个抽头的判决反馈均衡器，这个优点将变得更加明显。
本发明的另一个优点是不需要前向纠错来得到用于门限信号和/或系数信号调整所需的误差信号。这减少了接收机的电路数量从而得到了改善的误码率。
在本发明的一种优化的实施方式中，提供了用于根据判决反馈均衡器和眼监视器的输出影响第一门限信号和/或第一系数的控制单元。该控制单元允许实现给定的用于产生第一门限信号和/或第一系数的方案。特别地，对于眼监视器的眼图的上部眼和下部眼可以使用不同的方案。因此，可以根据上部眼或下部眼最优化第一门限信号和/或第一系数的产生。
本发明的示例性实施方式在附图中示出，本发明进一步的特征、应用以及优点将从下面的对实施方式的说明中变得更加明显。这里，所有描述和显示的特征分别或者任意结合地表达了本发明的主题，而与说明书中的措辞或者附图的表示无关，并与权利要求特征的结合或者权利要求的引用关系无关。
图1示出的是根据本发明的用于光信号的接收机的判决反馈均衡器和监视器的一个实施方式的示意框图，图2示出的是在图1中示出的接收机的另一个电路的示意框图，而图3示出的是图1的眼监视器的示意眼图的一个实例。
具体实施例方式
图1和图2示出了用于光信号的接收机的部件。除了示出的电路之外，接收机还包括和光纤连接的光电转换器，光信号在该转换器上被发送。开始，光信号作为二进制信号产生。然而，由于信号的散射，光信号在其沿着光纤的传输中变得失真。然后转换器接收失真的光信号并将其转换成电信号。产生的电信号也是失真的，在下文中称为失真输入信号DIS。
根据图1，提供了作为判决反馈均衡器DFE的一部分的第一判决触发器DFF 1。第一判决触发器DFF1可以通过第一门限信号Th1进行调整。同样地，将第一时钟相位Cl1提供给第一判决触发器DFF1。第一判决触发器DFF1产生第一输出信号OS1输入到第一反馈滤波器FF1。第一反馈滤波器FF1可以通过第一系数Coeff1调整。失真输入信号DIS减去第一反馈滤波器FF1的输出得到第一输入信号IS1用于第一判决触发器DFF1。
第一输入信号IS1和第一判决触发器DFF1的第一输出信号OS1相减得到第一误差信号ES1。
根据图1，提供了第二判决触发器DFF2作为眼监视器EM的一部分。第二判决触发器DFF2可以通过第二门限信号Th2进行调整。同样地，将第二时钟相位Cl2提供给第二判决触发器DFF2。第一判决触发器DFF1的第一输出信号OS1输入到可以通过第二系数Coeff2调整的第二反馈滤波器FF2。失真输入信号DIS减去第二反馈滤波器FF2的输出，得到第二输入信号IS2用于第二判决触发器DFF2。第二判决触发器DFF2产生第二输出信号OS2。
将第一判决触发器DFF1的第一输出信号OS1和第二判决触发器DFF2的第二输出信号OS2输入到异或门，异或门根据其两个输入信号执行异或功能。异或门的输出转发到具有两个输出的电开关SW，在此处出现了第二和第三误差信号ES2、ES3。
根据图1，延迟门TBit产生控制信号CS将来自第一判决触发器DFF1的第一输出信号OS1延迟一个二进制数位的时间长度。开关SW的位置由控制信号CS的状态控制。
如图2所示，接收机包括的控制单元CU分别接收第一、第二和第三误差信号ES1、ES2、ES3。控制单元CU可以包括用于处理这些输入信号的信号处理器。根据已编程的方案，控制单元分别产生第一和第二门限信号Th1、Th2以及第一和第二系数Coeff1、Coeff2。另外，其他输入信号可以提供给控制单元CU，例如控制信号CS。同样地，控制单元CU可以分别产生更多的输出信号，例如第一和第二时钟相位Cl1、Cl2。
上述的和图1和图2相关的接收机的功能如下接收机启动时，通过控制单元CU选择第一门限信号Th1和第一系数Coeff1的粗略的估计值。这些估计值转发到第一判决触发器DFF1和第一反馈滤波器FF1。然后，在接收机的启动过程中，接收到失真的输入信号DIS，产生了第一误差信号ES1并转发到控制单元CU。控制单元CU使用第一误差信号ES1执行最小均方(LMS)算法以调整选定的第一门限信号Th1和第一系数Coeff1的估计值。特别地这个启动过程将持续到眼监视器EM的眼图打开。
在接收机的正常操作中，也就是，在接收机启动之后，控制单元CU在各自的平均值附近，特别是在第一门限信号Th1和第一系数Coeff1的附近抖颤调谐(dither)第二门限信号Th2和第二系数Coeff2。这些抖颤调谐信号被转发到第二判决触发器DFF2和第二反馈滤波器FF2。进一步地，第一和第二判决触发器DFF1、DFF2接收失真的输入信号DIS并产生第一、第二和第三误差信号ES1、ES2、ES3，将其转发到控制单元CU。控制单元CU使用第二和第三误差信号ES2、ES3产生第一门限信号Th1和第一系数Coeff1。第一误差信号ES1在这个连接中不再使用。
在接收机的正常操作中，第一判决触发器DFF1的第一输出信号OS1通过延迟门TBit被延迟了一个二进制数位的时间长度。结果，控制信号CS总是对应于第一输出信号OS1的前面的二进制数位。因此，开关SW根据第一输出信号OS1的前面的二进制数位来回切换。
进一步地，在正常操作中，第一和第二判决触发器DFF1、DFF2的第一和第二输出信号OS1、OS2通过异或门进行比较。得到的输出信号指示出第一和第二输出信号OS1、OS2的不同二进制数位。然后将根据开关SW的位置，因此也就是根据第一输出信号OS1的前面的二进制数位，将得到的输出信号根据开关SW的位置作为第二误差信号ES2或者第三误差信号ES3转发。
图3示出的是上述的和图1的接收机相关的眼监视器EM的眼图。图3的眼图的值通过时间描述。
图3的眼图包括上部眼和下部眼。根据第一输出信号OS1的前面的二进制数位执行从这些眼中选出一个。如果第一输出信号OS1为数字“1”，则结合下一个二进制数位使用图3的眼图的上部眼。而如果第一输出信号OS1是数字“0”，则结合下一个二进制数位使用图3的眼图的下部眼。
因此，利用开关SW和延迟门TBit，结合第一输出信号OS1的每一个二进制数位，选出图3的眼图中的上部或者下部眼。
如图3的眼图中可以看到的，上部眼和下部眼分别提供了垂直的眼开口和水平的眼开口。两个眼开口都应该为最大值以得到最小的误码率。但是，由于所述的信号散射，眼开口是变化的而且特别是会减小。通过例如影响第一和第二门限信号Th1、Th2和/或第一和第二系数Coeff1、Coeff2来影响接收机以调整变化的眼开口从而降低误码率。
根据定义，眼图的上部和下部眼分别与第二和第三误差信号ES2、ES3相关。
同样地从图3可以看到，上部眼通常比下部眼包括更多的噪声。因此，控制单元CU会有区别地处理第二和第三误差信号ES2、ES3。例如，第二误差信号ES2可以影响第一门限信号Th1和第一系数Coeff1，然而第三误差信号ES3只能影响第一门限信号Th1而保持第一系数Coeff1不变，例如为零。
如果开关SW选择第二或者第三误差信号ES2、ES3中的一个，则不考虑相应的未选择的误差信号而将其设为保持状态。而选定的误差信号影响第一门限信号Th1和/或第一系数Coeff1从而分别影响上部或者下部眼的垂直的眼开口。
可以将第一和第二时钟相位Cl1，Cl2——例如通过控制单元CU——选择为给定值。同样的，也可以抖颤调谐第二时钟相位Cl2来测量水平的眼开口。然后，可以调整第一时钟相位Cl1来影响水平的眼开口。
在另一个实施方式中，不存在开关SW和控制信号CS的产生。在这种情况中，异或门的输出提供的信号直接影响第一门限信号Th1和/或第一系数Coeff1而不会区别图3的眼图的上部眼和下部眼。
在进一步的另一个实施方式中，判决反馈均衡器DFE可以不仅包括一个抽头而且可以包括多个抽头。
因此，图1和图2示出的接收机包括判决反馈均衡器DFE和眼监视器EM。判决反馈均衡器DFE利用一种算法调整第一门限信号Th1和/或第一系数Coeff1。利用眼监视器EM持续地最优化第一门限信号Th1和/或第一系数Coeff1。因此，最大化了对应的眼图的垂直的和/或水平的眼开口，使误码率变为最小。
权利要求
1.一种用于光信号的接收机，其包括判决反馈均衡器(DFE)，其中从所述光信号得到失真的输入信号(DIS)，同样地提供第一门限信号(Th1)和/或第一系数(Coeff1)给所述判决反馈均衡器(DFE)，并且其中由所述判决反馈均衡器(DFE)提供误差信号(ES1)；控制单元(CU)，其中将所述误差信号(ES1)提供给所述控制单元(CU)，并且其中所述第一门限信号(Th1)和/或所述第一系数(Coeff1)通过所述控制单元(CU)进行调整；以及眼监视器(EM)，用于最优化所述调整后的第一门限信号(Th1)和/或所述调整后的第一系数(Coeff1)，其中将所述失真的输入信号(DIS)提供给所述眼监视器(EM)。
2.权利要求1的接收机，其中所述判决反馈均衡器(DFE)包括第一判决触发器(DFF1)和第一反馈滤波器(FF1)，其中由所述第一判决触发器(DFF1)产生第一输出信号(OS1)，其中所述第一输出信号(OS1)经过所述第一反馈滤波器(FF1)进行转发然后结合所述失真的输入信号(DIS)得到第一输入信号(IS1)，其中将所述第一输入信号(IS1)提供给所述第一判决触发器(DFF1)，其中将所述第一门限信号(Th1)提供给所述第一判决触发器(DFF1)和/或其中将所述第一系数(Coeff1)提供给所述第一反馈滤波器(FF1)，并且其中结合所述第一输入信号(IS1)和所述第一输出信号(OS1)得到用于调整所述第一门限信号(Th1)和/或所述第一系数(Coeff1)的所述第一误差信号(ES1)。
3.权利要求1的接收机，其中所述眼监视器(EM)包括第二判决触发器(DFF2)和第二反馈滤波器(FF2)，其中所述判决反馈均衡器(DFE)的第一输出信号(OS1)经过所述第二反馈滤波器(FF2)转发然后结合所述失真的输入信号(DIS)得到第二输入信号(IS2)，而且其中由所述第二判决触发器(DFF2)提供第二输出信号(OS2)。
4.权利要求3的接收机，其中将所述第一输出信号(OS1)和所述第二输出信号(OS2)提供给异或门，而且其中由所述异或门产生输出信号。
5.权利要求3的接收机，其中将第二门限信号(Th2)提供给所述第二判决触发器(DFF2)和/或其中将第二系数(Coeff2)提供给所述第二反馈滤波器(FF2)，而且其中所述第二门限信号(Th2)和/或所述第二系数(Coeff2)在平均值附近抖颤调谐。
6.权利要求4的接收机，其中将所述第一误差信号(ES1)和所述异或门的输出信号提供给所述控制单元(CU)，而且其中所述控制单元(CU)根据所述第一误差信号(ES1)或者根据所述异或门的所述输出信号产生所述第一门限信号(Th1)和/或所述第一系数(Coeff1)。
7.权利要求6的接收机，其中在所述接收机的启动过程中根据所述第一误差信号(ES1)产生所述第一门限信号(Th1)和/或所述第一系数(Coeff1)，而且其中在所述启动过程之后根据所述异或门的所述输出信号产生所述第一门限信号(Th1)和/或所述第一系数(Coeff1)。
8.权利要求4的接收机，其中根据所述第一输出信号(OS1)的前面的二进制数位，将所述异或门的所述输出信号提供作为第二误差信号(ES2)或者第三误差信号(ES3)，而且其中将所述第二和所述第三误差信号(ES2、ES3)提供给所述控制单元(CU)并由所述控制单元(CU)区别处理。
全文摘要
描述了一种用于光信号的接收机。该接收机包括判决反馈均衡器(DFE)，其中从光信号得到失真的输入信号(DIS)，并且将第一门限信号(Th1)和/或第一系数(Coeff1)提供给该判决反馈均衡器(DFE)，而且其中由判决反馈均衡器(DFE)提供误差信号(ES1)。接收机包括控制单元(CU)，其中将误差信号(ES1)提供给该控制单元(CU)，而且其中由控制单元(CU)调整第一门限信号(Th1)和/或第一系数(Coeff1)。接收机包括用于最优化调整后的第一门限信号(Th1)和/或调整后的第一系数(Coeff1)的眼监视器(EM)，其中将失真的输入信号(DIS)提供给眼监视器(EM)。
文档编号H04B10/66GK1909422SQ20061010831
公开日2007年2月7日 申请日期2006年8月1日 优先权日2005年8月2日
发明者贝恩德·弗朗茨 申请人:阿尔卡特公司