专利名称：相位偏移和抖动补偿器的制作方法
技术领域：
本发明涉及相位偏移和抖动补偿，尤其涉及内差相干通信系统中的载波恢复的相位偏移和抖动的补偿。
背景技术：
在数字通信系统中，载波恢复对于正确检测接收机中的由发端传输过来的信息十分重要。通常，载波恢复指的是频率和相位恢复，可根据一个使用(例如)科斯塔斯环的反馈环路结构来实现，如John P. Costas在1956年发表的!Proceedings of the IRE中的 “同步通信”所述。然而，由于反馈环路的延迟，带宽分辨率往往有限，因此这种结构适合补偿缓慢变化的相位涨落。为了补偿快速变化的相位抖动，可依照IEEE Trans. IT 1983年 7 月第四期 29 卷中的"Nonlinear estimation of PSK modulated carrier phase with application to burst digital transmission”所述部署维特比-维特比译码器和维特比-维特比检测方法，这样可能会增加复杂度。
发明内容
本发明要实现的目标是提供一种有效的相位补偿方法，同时补偿在载波恢复系统中缓慢变化的相位偏移和快速变化的相位抖动。本发明的基础是，针对缓慢变化的相位偏移利用反馈环路提供有效的相位补偿方法，此外，在同一个相位偏移补偿器中为快速变化的相位抖动配备一个前馈环路。由于两个环路可以共享一个相位误差检测器，甚至共享部分滤波器，根据某些实施例，这样可降低复杂度。此外，前馈和反馈环路可能相互耦合，例如，串联，从而使低复杂度的实施例成为现实。本发明一方面涉及用于补偿相位偏移的相位偏移补偿器，此相位偏移包含第一相位子偏移和第二相位子偏移。相位偏移补偿器由一个反馈环路和一个前馈环路组成，反馈环路包含第一滤波器，配置为用于补偿相位偏移的第一相位子偏移，前馈环路包含第二滤波器，配置为用于补偿相位偏移的第二相位子偏移。第一子偏移随着时间的变化可能会比第二相位子偏移的变化慢。根据一种实施形式，反馈环路与前馈环路连接，特别是以串联方式连接。举例来说，反馈环路和前馈环路可能因此在同一个相位误差检测信号上运行，此信号可由查找表提供。根据一种实施形式，将反馈环路的中间输出提供给前馈环路的输入，或其中，将前馈环路的中间输出提供给反馈环路的输入。根据一种实施形式，第二环路滤波器的输出可能提供给第一滤波器。因此，两个环路相互耦合。根据一种实施形式，第一环路滤波器可能包含一阶环路滤波器和二阶环路滤波器，两者平行放置。根据一种实施形式，相位偏移补偿器可能包含一个复数乘法器，用于乘以Cordic单元或查找表的输出，其输入是一阶环路滤波器和二阶环路滤波器的输出相加。因此，可将输出用于补偿相位偏移。根据一种实施形式，第一乘法器的输出提供给第二环路滤波器的第二乘法器，用于第二阶段的相位抖动补偿，因此反馈环路补偿和前馈环路补偿串联连接。根据一种实施形式，第一环路滤波器可能包含一个科斯塔斯环路滤波器，例如，一阶和/或二阶的科斯塔斯环路滤波器。根据一种实施形式，第一环路滤波器可能包含一个低通滤波器。根据一种实施形式，前馈环路可能配置为补偿第二相位环路偏移，此第二相环路偏移随着时间推移将变化得比第一相位环路偏移更快。因此，前馈环路可能配置为对不能完全基于反馈环路补偿的剩余相位抖动进行补偿。根据一种实施形式，相位偏移补偿器可能包含一个共用于反馈环路和前馈环路的相位误差检测器。最好的就是将相位误差检测器配置为根据输入信号检测相位偏移。根据一种实施形式，此相位误差检测器可能包含一个查找表，其中，量化复信号的同相分量和正交分量均为查找表的地址。因此，输出即是复信号相位及其QPSK判决相位之间的差。根据一种实施形式，相位误差检测器可能包含一个信号相位检测器和一个减法器，减法器用于从输出信号的相位减去输入信号的相位，从而提供相位误差检测信号。根据一种实施形式，相位偏移补偿器可能包含第一乘法器(用于用Cordic单元或查找表的输出乘以接收信号，Cordic单元或查找表的输入为第一环路滤波器的输出)，一个相位误差检测器(用于根据输入信号检测相位误差，此相位误差检测器配置为向第一环路滤波器和第二环路滤波器提供相位误差检测信号，此相位误差检测信号指示相位误差)， 以及第二乘法器(用于用Cordic单元或查找表的输出乘以延迟的信号，此Cordic单元或查找表的输入为第二环路滤波器的输出)。本发明另一方面涉及一种载波恢复装置，由一个接收滤波器和一个相位偏移和抖动补偿器组成。本发明另一方面涉及一种用于补偿相位偏移和抖动的相位补偿方法，此相位偏移包含第一相位子偏移和第二相位子偏移，此相位偏移补偿方法包含使用带有第一环路滤波器的反馈环路补偿第一相位子偏移，以及使用含有第二环路滤波器的前馈环路来补偿第二相位子偏移。
本发明的其他实施例将针对以下图形进行说明，其中图1显示了根据一种实施形式的载波恢复装置；图2显示了根据第二种实施形式的载波恢复装置；图3显示了根据第三种实施形式的载波恢复装置；
具体实施例图1显示根据一种实施形式所得的载波恢复装置，包含一个接收滤波器101，例如 FIR(有限冲激响应)滤波器，和一个相位偏移补偿器。此相位偏移补偿器还包含一个反馈环路103，含有第一环路滤波器105。相位偏移补偿器进一步包含一个前馈环路107，含有第二环路滤波器109。反馈环路103和前馈环路107可能在一个点111(例如)上连接，以形成一个相联的环路结构(例如)。第一环路滤波器105可能包含一个科斯塔斯环路滤波器，一个低通滤波器或一阶环路滤波器和/或二阶环路滤波器。第二环路滤波器109可能包含一个低通滤波器。第一环路滤波器105的输出是一个相位偏移估算值，可以转换为一个复数，其实部是相位偏移估算值的余弦，其虚部是相位偏移估算值的正弦。这种转换可以通过Cordic 算法或使用查找表来实现。此复数的共轭可能连接到乘法器115的输入，乘以接收滤波器 105的输出，从而获得相位校正接收信号。此复数的共轭可能还会提供给接收滤波器101， 用于更新其滤波器抽头权重系数。相位误差检测器117共用于反馈环路103和前馈环路107。相位误差检测器117 可以通过使用查找表来实现。其输出(相位误差)将通过公共点111提供给反馈环路103 和前馈环路107。相位偏移补偿器可能还包含第二乘法器123，用第一乘法器115的延迟输出乘以一个复数，此复数的相位是第二环路滤波器109估算的相位抖动的负数。第一乘法器115 的输出和第二乘法器123的输入之间的延迟可能通过一个延迟元件125来实现，提供此延迟元件是用于补偿由反馈环路103和/或前馈环路107、前馈环路107以及相位误差检测器 117引入的延迟。因此，延迟元件125会延迟输入信号，未延迟的信号则提供给相位误差检测器117。第二乘法器123的输出提供给另一个信号判决器127。图2显示根据另一种实施形式所得的载波恢复装置，包含一个相位偏移补偿器。 为区分图1中描述的相位偏移补偿器，图2显示的相位偏移补偿器包含一个前馈环路201， 含有一个低通滤波器203，其输入与相位误差检测器117的输出耦合。低通滤波器203的输出向前耦合到第二乘法器123以及反馈环路207的第一环路滤波器205。因此，前馈环路 201的低通滤波器203也连带地用于前馈环路201和反馈环路207。 反馈环路207的第一环路滤波器205可能包含一个一阶环路滤波器209和一个二阶环路滤波器211。一阶环路滤波器209和二阶环路滤波器211同时接收低通滤波器203 的输出。一阶环路滤波器209和二阶环路滤波器211的输出将提供给加法器213的输入， 让输出连接到Cordic单元或查找表，然后连接到第一乘法器115和接收滤波器101。图3显示根据另一种实施形式所得的载波恢复装置，拥有一个相位偏移补偿器。 此相位偏移补偿器包含一个反馈环路301，耦合至相位误差检测器117的输出。反馈环路 301的输出用作前馈环路303的输入。更加具体地说就是，反馈环路301的输出将提供给低通滤波器305的输入，此低通滤波器也可能是前馈环路303的一部分。低通滤波器305的输出将连接到一个Cordic单元或查找表，然后再连接到第一乘法器115和第二乘法器123 的输入。此外，低通滤波器305的输出可能会提供给接收滤波器101，用于抽头权重系数更新。反馈环路301包含第一环路滤波器307，此环路滤波器可能含有一阶环路滤波器 309和二阶环路滤波器311，同时接收相位误差检测器117的输出，即，相位误差检测信号。 一阶环路滤波器309和二阶环路滤波器311的输出将提供给另一个加法器313。此加法器 313的输出将提供给低通滤波器305。
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参考图1至3所示的实施形式，现部署一种接合反馈和前馈载波恢复的结构，其中，反馈环路103、207、301可能包含一阶环路滤波器209、309和二阶环路滤波器211、311。 一阶环路滤波器209、309可能分别用于估算相位子偏移，其中二阶环路滤波器211、311可能用于估算频率偏移导致的累计相位子偏移。因此，反馈环路107、201、303可能收敛于缓慢变化的相位子偏移，此相位子偏移可通过反旋转整个反馈环路估算的相位子偏移总和来进行补偿，如图1所述的反馈环路103，图2所述的反馈环路207以及图3所述的反馈环路 301和305。然而，剩余的快速变化的相位抖动则通过前馈环路107、201和303来进行补偿。 此外，可能会为反馈环路和前馈环路同时提供相位误差检测器117，用作第一阶段的相位偏移估算器。根据某些实施例，对某些信号失真的容限将增加。这些失真是由于(例如)发送和接收激光器线宽以及交叉相位调制效应(XPM)和自相位调制效应(SPM)等光纤非线性效应引起的。因此根据这些实施形式，信号的传输距离将增加。
权利要求
1.用于补偿相位偏移的相位偏移补偿器，所述相位偏移包含第一相位子偏移和第二相位子偏移，所述相位偏移补偿器包含一个反馈环路(103)，含有第一环路滤波器(105)，所述反馈环路(103)配置为用于补偿所述相位偏移的所述第一相位子偏移；包括第二环路滤波器(109)的一个前馈环路(107)，所述前馈环路(107)配置为用于补偿所述相位偏移的所述第二相位子偏移；
2.如权利要求1的相位偏移补偿器，其中，所述反馈环路(103)与所述前馈环路(107) 连接。
3.如任一前述权利要求所述的相位偏移补偿器，其中，所述反馈环路(103)的中间阶段输出将提供给所述前馈环路(107)的输入，或者其中，所述前馈环路(107)的中间阶段输出提供给所述反馈环路(10 的输入。
4.如任一前述权利要求所述的相位补偿器，其中，所述第一环路滤波器(10 包含一个一阶环路滤波器(209)和一个二阶环路滤波器011)。
5.如权利要求4所述的相位偏移补偿器，进一步包含一个加法器013；313)，用于把所述一阶环路滤波器(209)和所述二阶环路滤波器(211)估算的所述相位偏移相加起来。
6.如权利要求5所述的相位偏移补偿器，其中，所述加法器(31 的输出提供给低通滤波器(305)的输入。
7.如任一前述权利要求所述的相位偏移补偿器，其中，所述第一环路滤波器(105)包括科斯塔斯环路滤波器。
8.如任一前述权利要求所述的相位偏移补偿器，其中，所述第一环路滤波器(105)包括低通环路滤波器。
9.如任一前述权利要求所述的相位偏移补偿器，其中，第二环路滤波器(109)包含一个低通环路滤波器。
10.如任一前述权利要求所述的相位偏移补偿器，其中，所述前馈环路(107)配置为用于补偿所述第二相位子偏移，所述第二相位子偏移随着时间的变化比所述第一相位子偏移更快。
11.如任一前述权利要求所述的相位偏移补偿器，进一步包含一个相位误差检测器 (117)，被所述反馈环路(103 ；207 ；301)和所述前馈环路(107 ；201 ；303)共用，所述相位误差检测器(117)配置为根据输入信号以及查找表或Cordic算法来检测所述相位偏移。
12.如权利要求11所述的相位偏移补偿器，其中，所述相位偏移补偿器(117)包含一个查找表，量化复信号的同相分量和正交分量均为查找表的地址。
13.如任一前述权利要求所述的相位偏移补偿器，包含第一乘法器(115)，用于将接收信号乘以Cordic单元或查找表的所述输出，Cordic单元或查找表的输入为所述第一环路滤波器(105)的所述输出；一个相位误差检测器(117)，用于根据所述输入信号检测所述相位偏移，所述相位误差检测器(117)配置为将相位偏移检测信号提供给所述第一环路滤波器(10 和所述第二环路滤波器(107)，相所述位偏移检测信号指示所述相位偏移；和第二乘法器(123)，用于将所述输入信号或其延迟信号乘以Cordic单元或查找表的所述输出，Cordic单元或查找表的输入为第二环路滤波器(109)的输出；
14.一个载波恢复设备，包含 一个接收环路滤波器(101)；和任一前述权利要求所述的相位偏移补偿器。
15.用于补偿相位偏移的相位偏移补偿方法，所述相位偏移包含第一相位子偏移和第二相位子偏移，所述相位偏移补偿方法包含使用一个包括第一环路滤波器的反馈环路补偿所述第一相位子偏移；和使用一个包括第二相位环路滤波器的前馈环路补偿所述第二相位子偏移。
全文摘要
本发明涉及用于补偿相位偏移和抖动的相位补偿器，此相位偏移包含第一相位子偏移和第二相位子偏移(相位抖动)。相位偏移和抖动补偿器由一个反馈环路(103)和一个前馈环路(107)组成，反馈环路(103)包含第一滤波器(105)，配置为用于补偿相位偏移的第一相位子偏移，前馈环路(107)包含第二滤波器(109)，配置为用于补偿相位偏移的第二相位子偏移。
文档编号H04L27/227GK102369706SQ201080024474
公开日2012年3月7日 申请日期2010年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者解长松 申请人:华为技术有限公司