相干光接收机的迭代后均衡的制作方法
【专利说明】相干光接收机的迭代后均衡
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利文件要求序号为62/079，751于2014年11月14日提交的美国临时专利申请的权益。前述专利申请的全部内容通过引用作为本文件的公开的一部分被并入。
技术领域
[0003]本专利文件涉及数字通信，并且一方面涉及光传输信号的接收机侧的处理。
【背景技术】
[0004]数据通信需求在应用领域中诸如无线通信、光纤通信等不断地增长。核心网上的带宽需求尤其更高，因为不仅用户装置诸如智能手机和电脑由于多媒体应用使用越来越多的带宽，而且数据在核心网上承载的装置的总数也在不断地增加。
【发明内容】
[0005]本专利文件描述了处理已接收的光信号以恢复在信号上的调制的信息的技术。
[0006]在一个示例方面，公开了从调制的光信号中恢复信息比特的方法，其中，使用相干调制技术来调制光信号中的信息比特。方法包括接收光传输介质上的已调制信号，通过执行接收的调制信号的模拟-数字转换来生成数字采样流，通过第一解码级处理数字采样流，在第一解码级进行载波频率和相位恢复，在第一解码级之后，对数字采样流执行后均衡；其中执行后均衡包括迭代地执行:对数字采样流的信道均衡、使用数字后置滤波器对信道均衡的输出的数字滤波操作和对数字后置滤波器的输出的符号估计操作直到满足了迭代终止准则。符号估计操作的输出被反馈到信道均衡操作中。方法还包括在迭代终止后，从符号估计过程的输出中恢复信息比特。
[0007]在另一个示例方面，公开了从调制的光信号中恢复信息比特的仪器，其中使用相干调制技术来调制光信号中的信息比特。仪器包括接收光传输介质上的调制信号的光前端、通过执行接收的调制信号的模拟-数字转换来生成数字采样流的模拟数字转换器、存储可执行指令的存储器以及从存储器读取可执行指令并且实现方法的数字信号处理器，该方法包括:通过第一解码级处理数字采样流，在第一解码级中进行载波频率和相位恢复，在第一解码级之后，对数字采样流执行后均衡；其中执行后均衡包括迭代地执行:对数字采样流的信道均衡、使用数字后置滤波器对信道均衡的输出的数字滤波操作和对数字后置滤波器的输出的符号估计操作直到满足了迭代终止准则，并且在迭代终止之后，从符号估计过程的输出中恢复信息比特。符号估计操作的输出被反馈到信道均衡操作中。
[0008]在又一个方面，公开了光通信系统。系统包括光信号发射机和光信号接收机，光信号发射机产生包括使用相干调制技术来调制的信息比特的光信号，光信号接收机从调制光信号恢复信息比特。所述恢复通过以下操作来完成:接收光传输介质上的调制信号、通过执行接收的调制信号的模拟-数字转换来生成数字采样流、通过第一解码级处理数字采样流，在第一解码级中进行载波恢复和相位恢复，在第一解码级之后，对数字采样流执行后均衡；其中执行后均衡包括迭代地执行:对数字采样流的信道均衡、使用数字后置滤波器对信道均衡的输出的数字滤波操作和对数字后置滤波器的输出的符号估计操作直到满足了迭代终止准则，在迭代终止后，从符号估计过程的输出恢复信息比特。
[0009]本专利申请中描述的主题的特定实施方式可以缓解来自发射信号的符号衰减，致使调制数据更精确的接收。这样的实施方式还可以提高发射信号的信噪比裕度，因此可能增加在每赫兹每秒的基础上发送的数据量，缓解信号带宽的限制。
[0010]多个实施方式的细节在以下的附图和描述中进行阐述。
【附图说明】
[0011]图1示出了光通信系统的示例。
[0012]图2示出了相干光通信系统的示例。
[0013]图3是数字通信接收机中的后均衡子系统的示例。
[0014]图4是数字通信接收机中包括向前纠错的后均衡子系统的示例。
[0015]图5示出了 T间隔判决引导最小均方(DD-LMS)模块的示例。
[0016]图6示出了数字后置滤波器(DPF)的幅度响应的示例。
[0017]图7不出了最大似然序列估计的不例状态图和不例网格结构。
[0018]图8是光通信的方法的流程图示例。
[0019]图9是光通信仪器的示例的框图。
【具体实施方式】
[0020]随着通信网络上承载的带宽的需求的增长，网络运营商、服务提供者和设备供应商已经在寻找使用现有网络基础设施提高网络吞吐量的方式。在通信网络的核心处，光传输介质上往往承载着数据。因此光传输和接收技术中的进展不仅仅只有益于核心网，而且还有益于当今通信网络(诸如，移动(蜂窝)、线缆调制解调器以及其他网络)中的全端到端的用户体验。
[0021]图1描绘了可以实践当前公开的技术的光通信系统100。一个或多个光发射机102可通信地通过光网络104与一个或多个光接收机106耦合。光网络104可以包括长度从几百英尺(例如，最后一英里的下降)延伸到几千公里(长距离网络)的光纤。发射的光信号可以通过中间光学设备诸如放大器、中继器、交换机、可重构光分插复用(ROADM)等，为了清晰，其并未在图1中示出。
[0022]典型的相干光接收机通常采用最小均方(LMS)算法诸如恒模算法(CMA)或判决引导LMS算法用于其均衡器的实现。蝶式均衡器结构也通常用于这样的实现。这些线性均衡器用良好的光谱特性提供了信道上的优良性能以补偿主要的线性传输损害。当信号通过带宽受限的信道时，信号通常经历符号间干扰(ISI)损害。全响应均衡器预期大体上呈现与信道频率响应相反的频率响应，这意味着某些光谱组件的衰减将转化为相同光谱组件上的线性均衡器的增益。然而，相同光谱组件上的带内噪声也随信号被放大。因此，噪声被增强并且信噪比(SNR)减小。
[0023]在这样的带宽受限的传输的情况中，数字信号处理(DSP)可以利用有限冲激响应(FIR)数字后置滤波器和多符号检测算法来抑制增强的噪声和补偿ISI的失真。除了典型的DSP流程，数字后置滤波器(DPF)被添加到载波频率和相位恢复之后。DPF的功能是通过在它之前的其它均衡过程来抑制增强的噪声，因此引起显著的信噪比的提高。
[0024]基于相干检测和DSP的光接收技术已经在超高速光传输中建立了它们不可缺少的角色以提高接收机的灵敏度和实现信号损害的优越的信道均衡。提高光交换的光谱效率(SE)和灵活配置是发展高速光传输网络的主要推动者。为了增强SE和每信道的数据速率，并且因此增强总的信道容量、脉冲成形或窄带前置滤波和更高的符号速率，已通过达到超奈奎斯特带宽来证明是有效的。在这些实施方式中，信道间隔通常被设置为等于或甚至小于波特率(奈奎斯特带宽)。
[0025]相似地，由于通过基于多波长选择开关(WSS)的光节点后的光谱截短，可重构光分插复用(ROADM)可以使光信号带宽变窄。
[0026]在这些情况的任何一个中，ISI损害被补偿以实现可接受的性能。使用DPF和相继的多符号检测算法诸如最大似然序列估计(MLSE)或波尔-库克-贾里尼克-拉维夫(Bahl-Cocke-jelinek-Raviv) (BCJR)算法的方案已经证明了有效的噪声抑制和ISI损害的均衡。然而，这些方案缺乏可在多个不同操