专利名称：用于光接收器的时钟恢复电路以及方法
技术领域：
本发明涉及用于从数字信号恢复时钟信号的时钟恢复电路，该数字信号包括由于光域中的偏振扰频引入的高频抖动分量。
本发明还涉及光接收器，其包括用于将在所述光域中的接收到的信号转换成电域中的数字信号的装置，其中所述数字信号包括时钟信号和由于光域中的偏振扰频引入的高频抖动分量。
而且，本发明涉及根据数字信号恢复时钟信号的方法，该数字信号包括所述时钟信号以及由于光域中的偏振扰频引入的高频抖动分量。
背景技术：
偏振模式色散(PMD)在现有技术的光多信道传输系统中是严重的问题。在本文中，显示分布偏振扰频(PSC)联合前向纠错(FEC)以提供有效的多信道PMD抑制(mitigation)。但是偏振扰频同通过光纤链路产生的PMD一起引入在上文提及的类型的光传输系统中的光接收器接收到的光信号的抖动和失真。其在所述接收到的光信号中由于使用的高扰频速率(例如20MHz或甚至40MHz)引起高频抖动分量。为了利用FEC的更高突发纠错效率，这样的扰频速率是必要的。但是在具有高PMD失真、快速抖动以及低光信噪比(OSNR)(例如对于40Gbit/s光传输系统为15dB)时，光接收器中使用的现有技术的时钟恢复电路不操作。
发明内容
本发明目的是提供使用在光接收器中的时钟恢复电路以及方法，其容许针对接收到的光信号的失真和高频抖动。
根据本发明的第一方面，所述目的通过提供上文提及的类型的时钟恢复电路实现，所述时钟恢复电路包括
-第一时钟恢复子电路，其适合产生至少部分去除了高频抖动分量的第一辅助时钟信号，-第二时钟恢复子电路，其适合产生仍包括所述高频抖动分量的第二辅助时钟信号，-相位比较器，与第一和第二时钟恢复子电路连接，用于比较第一和第二辅助时钟信号各自的相位以根据第一和第二辅助时钟信号之间的相位差产生高频抖动信号，以及-相位调制器，与连接第一时钟恢复子电路和相位比较器连接，并且适合于利用高频抖动信号调制第一辅助时钟信号的相位以产生恢复的时钟信号。
根据本发明的第二方面，该目标还通过提供上文提及的类型的光接收器实现，该光接收器还包括根据本发明所述第一方面的时钟恢复电路。
而且，根据本发明第三方面，通过提供上文提及的类型的方法实现该目标，该方法包括以下步骤-从数字信号产生至少部分去除了高频抖动分量的第一辅助时钟信号，-从数字信号产生仍包括所述高频抖动分量的第二辅助时钟信号，-比较第一和第二辅助时钟信号各自的相位以根据第一和第二辅助时钟信号之间的相位差产生高频抖动信号，以及-利用高频抖动调制第一辅助时钟信号的相位以产生恢复时钟信号。
在根据本发明的所述时钟恢复电路的另一个实施方式中，将第一时钟恢复子电路设计为数字PLL-型(锁相环型)时钟恢复子电路，如本领域技术人员所知，其同样能处理信号失真，但不能处理快速抖动。
在根据本发明所述时钟恢复电路的又一个实施方式中，将第二时钟恢复子电路设计为一个滤波器型时钟恢复子电路，优选地包括一个非线性元件联合一个宽带时钟滤波器，由此以高噪声影响为代价输出包括快速抖动分量的时钟线路。
因为已知所述扰频抖动的一些参数，例如由已知容许的最大PMD引起的最大幅值或由已知偏振扰频频率引起的频率范围，如上文提及的，所以能有效处理所述相位比较器的输出，例如通过限制它的幅值以去除来自所述相位差信号的噪声。为此，在根据本发明的所述时钟恢复电路的另一个实施方式中，后者还包括适合处理所述相位比较器输出的线性或非线性滤波器装置，例如限制后者的输出幅值或限制频率范围。在根据本发明的所述方法的相应的另一实施方式中，后者还包括限制输出幅值、限制所述频率范围或进一步应用所述相位比较器的线性或非线性处理的步骤。
本发明的其他优势和特性能从下面仅参考所附附图示例性给出的优选实施方式的描述中获悉。上文以及下文提及的特征能根据本发明单独地或联合地使用。提及的实施方式不应理解为穷尽列举而应理解为关于本发明基本概念的示例。
图1是光接收器示意性框图，其包括根据本发明的时钟恢复电路；图2a、2b和2c是说明图1中所述时钟恢复电路在不同点的信号形状的视图；以及图3是根据本发明方法的具体实施方式
的流程图。
具体实施例方式
图1表示光接收器1的示意性框图。所述光接收器1具有输入2，其用于接收光传输系统(未示出)中在光传输链路3上传输的光信号OS。所述光接收器1还包括可操作地连接到输入2的信号转换装置4，其适合用于将所述接收到的光信号OS转换成如本领域技术人员所知的电域中的数字信号DS。而且，所述光接收器1可以包括附加的光和/或电信号处理装置，例如解复用装置(未示出)等等，如本领域技术人员所知的。所述信号转换装置4与第一时钟恢复子电路5以及第二时钟恢复子电路6连接，其中所述第一时钟恢复子电路5与第二时钟恢复子电路6并联。在所示的实施方式中，所述第一时钟恢复子电路5被设计为数字PLL-型子电路，其适合产生第一辅助时钟信号CS1。图1的所述第二时钟恢复子电路6被设计为滤波器型子电路，其适合产生第二辅助时钟信号CS2。所述第一时钟恢复子电路5和所述第二时钟恢复子电路6都与相位比较器7连接，该相位比较器7适合比较所述第一和第二辅助时钟信号CS1、CS2各自的相位。图1的所述相位比较器7还适合产生输出信号JS，并经由滤波器装置9以及放大装置10连接相位调制器8。除了与相位比较器7的所述连接之外，所述相位调制器8还与所述第一时钟恢复子电路5连接。在图1的实施方式中，所述第二滤波器型时钟恢复子电路6包括非线性单元6.1，其可操作地与宽带时钟滤波器单元6.2连接，其中所述非线性单元6.1优选地是一个x2单元，如本领域技术人员所知的。
所述第一和第二时钟恢复子电路5和6、所述相位比较器7、所述相位调制器8、所述滤波器装置9以及所述放大装置10组成时钟恢复电路，其用虚线框表示，在图1中以参考序号1a标出。
在图1的光接收器1的优选操作模式期间，在光传输链路3上传输的光信号OS在输入2处输入光接收器1。所述光信号OS包括时钟信号以及由在光域中的偏振扰频引入的高频抖动分量，该偏振扰频通过其他单元执行，例如偏振扰频器(PSC)(未示出)，其出现在光传输链路3中。在信号转换装置4中，将所述接收到的光信号OS转换成电域中的数字信号DS，使得所述数字信号DS也包括时钟信号以及由所述光域中的偏振扰频引入的高频抖动分量。所述数字信号DS被送到所述PLL-型时钟恢复子电路5和所述滤波器型时钟恢复子电路6，其分别产生所述第一和第二辅助时钟信号CS1和CS2。所述辅助时钟信号CS1和CS2的相位通过相位比较器7进行比较，相位比较器7根据第一和第二辅助时钟信号CS1和CS2之间相位差产生表示高频抖动信号的输出信号JS。相位比较器7的输出通过滤波器装置9有效限制了幅值和/或频率，由此去除噪声。在放大装置10中放大之后，来自所述高频抖动信号JS的信号JS′输入用于调制通过所述第一时钟恢复子电路5直接提供给相位调制器8的所述第一辅助时钟信号CS1相位的相位调制器8。在所述相位调制之后，相位调制器8输出一个恢复的时钟信号CS，其为所述光接收器1的其他部件(未示出)使用。
图2a-2c示出图1中所述时钟恢复电路1a不同点的相应的信号形状的图。
图2a表示通过图1的所述PLL-型时钟恢复子电路5产生的所述第一辅助时钟信号CS1。因为子电路5将通常不能跟随所述数字信号DS的所述快速抖动，因此所述辅助时钟信号CS1有效地表示具有去除的高频抖动分量的时钟信号，由此仅显示慢抖动，典型地10MHz以下的抖动。与此对比，所述第二辅助时钟信号CS2(未示出)通常表示噪声时钟信号，其仍包括慢抖动和快速抖动分量。所述第一和第二辅助时钟信号CS1和CS2之差是由于图1的所述第一和第二时钟恢复子电路5和6固有的功能差别，如本领域技术人员所知的。
图2b表示相位比较器7(图1)的所述相位差信号，其采用在滤波器装置9以及放大装置10进一步处理信号之后的信号JS′的形式。因为所述第一和所述第二辅助时钟信号CS1和CS2都包括所述慢抖动分量(参见图2a)，因此图2b的信号JS′示出了未出现在所述第一辅助时钟信号CS1中的其余快速抖动分量，所述第一辅助时钟信号CS1通过PLL-型时钟恢复子电路5提供(图1)。
图2c表示相位调制器8(图1)的所述输出信号CS，其通过利用从相位比较器7获得的所述高频抖动信号JS、JS′调制所述第一辅助时钟信号CS1的相位而产生(图1)。
这样，提供了在光接收器1中使用的时钟恢复电路1a，其由于并联连接的第一和第二时钟恢复子电路5和6的所述组合动作而可容许失真以及抖动，如上文详细描述的。
如本领域技术人员将理解到的，上文描述的第一和第二时钟恢复子电路能分别被任何其他类型的时钟恢复子电路所代替，只要能获得前述的关于失真和/或抖动容许的特性。也就是说所述第一时钟恢复子电路5必须适合恢复时钟信号，即使所述数据信号DS的所述失真很高。但是，这种时钟恢复通常将仅跟随来自所述数据信号DS的慢抖动。另外，所述第二时钟恢复子电路6必须适合产生包括数据信号DS的所述快速抖动分量的辅助时钟信号，该快速抖动分量通过所述第一时钟恢复子电路5有效滤波，使得可以产生所述恢复时钟信号CS，其包括所有出现在所述数字信号DS中的抖动分量，而与数字信号DS的失真无关。
图3表示根据本发明方法的实施方式的流程图。所述方法从步骤300开始。在随后的步骤302，所述光信号OS(图1)由根据本发明的所述光接收器接收。随后在步骤304，所述光信号转换成出现失真和抖动(如前文所描述)的数字信号DS(图1)。在步骤306，将所述数字信号提供给根据本发明的所述时钟恢复电路1a(图1)。随后的步骤308和310并联执行，其中将所述数字信号提供给所述第一PLL-型时钟恢复子电路5和所述第二滤波器型时钟恢复子电路6(图1)，用于分别产生所述第一和第二辅助时钟信号。然后在步骤312，组合所述第一和第二辅助时钟信号，用于比较所述第一和第二辅助时钟信号的相应相位以根据所述辅助时钟信号之间的相位差产生高频抖动信号。之后在随后的步骤314中进一步处理信号(噪声减少滤波和放大)，将所述高频抖动信号提供给所述相位调制器8(图1)，用于调制所述第一辅助时钟信号的相位(步骤316)，以及在步骤318，从所述相位调制器输出具有慢抖动和快速抖动分量的恢复的时钟信号，供所述光接收器的其他组件使用。所述发明方法结束于步骤320。
上文描述的容许失真和抖动的时钟将通过快速偏振扰频、优选地结合在所述光接收器中使用的前向纠错(FEC)方案提高PMD抑制中的PMD容限，而且允许扩展至具有甚至更高的PMD抑制率的UFEC。由于所述快速抖动通过简单前馈单元而不是要求苛刻的反馈方案控制，因此对所述第一时钟恢复子电路的电学性能要求不严格，其导致提高了建议的时钟恢复电路和/或光接收器的成本效益。而且，对比一些现有技术，不需要对扰频频率的复杂适用。
权利要求
1.一种时钟恢复电路(1a)，用于从数字信号(DS)恢复时钟信号，所述数字信号包括由于光域中的偏振扰频而引入的高频抖动分量，所述时钟恢复电路(1a)包括-第一时钟恢复子电路(5)，其适合产生至少部分去除了所述高频抖动分量的第一辅助时钟信号(CS1)，-第二时钟恢复子电路(6)，其适合产生仍包括所述高频抖动分量的第二辅助时钟信号(CS2)，-相位比较器(7)，与所述第一和第二时钟恢复子电路连接，并且适合比较所述第一和第二辅助时钟信号各自的相位以根据所述第一和第二辅助时钟信号之间的相位差产生高频抖动信号(JS、JS′)，以及-相位调制器(8)，与所述第一时钟恢复子电路和所述相位比较器连接，并且适合利用所述高频抖动信号调制所述第一辅助时钟信号的相位以产生恢复的时钟信号(CS)。
2.根据权利要求1的所述时钟恢复电路(1a)，其中所述第一时钟恢复子电路(5)是数字PLL-型时钟恢复子电路。
3.根据权利要求1的所述时钟恢复电路(1a)，其中所述第二时钟恢复子电路(6)是滤波器型时钟恢复子电路。
4.根据权利要求1的所述时钟恢复电路(1a)，还包括滤波器装置(9)，适合对所述相位比较器(7)的输出执行线形或非线性处理，特别适合限制输出幅值和/或滤波输出频率。
5.一种光接收器(1)，包括用于将在光域中的接收到的信号(OS)转换成电域中的数字信号(DS)的装置(4)，所述数字信号包括时钟信号和由于所述光域中的偏振扰频而引入的高频抖动分量，所述光接收器(1)还包括根据权利要求1到4中任意一项的所述时钟恢复电路(1a)。
6.一种从数字信号(DS)恢复时钟信号的方法，所述数字信号包括所述时钟信号和由于光域中的偏振扰频而引入的高频抖动分量，所述方法包括以下步骤-从所述数字信号产生至少部分去除了所述高频抖动分量的第一辅助时钟信号(CS1)，-从所述数字信号产生仍包括所述高频抖动分量的第二辅助时钟信号(CS2)，-比较所述第一和第二辅助时钟信号各自的相位以根据所述第一和第二辅助时钟信号之间的相位差产生高频抖动信号(JS、JS′)，以及-利用所述高频抖动调制所述第一辅助时钟信号的相位以产生恢复时钟信号(CS)。
7.根据权利要求6的方法，还包括线形或非线性处理所述高频动信号的步骤，特别是限制所述高频抖动信号的幅值和/或滤波所述高频抖动信号的频率。
全文摘要
一种针对数字信号(DS)的时钟恢复电路(1a)，数字信号包括时钟信号和由光域中的偏振扰频引入的高频抖动分量。该时钟恢复电路包括第一时钟恢复子电路(5)，产生至少部分去除了高频抖动分量的第一辅助时钟信号(CS1)；第二时钟恢复子电路(6)，产生仍包括高频抖动分量的第二辅助时钟信号(CS2)；相位比较器(7)，连接第一和第二时钟恢复子电路以及比较第一和第二辅助时钟信号各自的相位以根据第一和第二辅助时钟信号之间的相位差产生高频抖动信号(JS、JS′)；以及相位调制器(8)，连接第一时钟恢复子电路和相位比较器以及利用高频抖动信号调制第一辅助时钟信号的相位以产生恢复的时钟信号(CS)。
文档编号H04B10/66GK101018114SQ20071000432
公开日2007年8月15日 申请日期2007年1月23日 优先权日2006年2月9日
发明者亨宁·比洛 申请人:阿尔卡特朗讯