用于同相和正交调制的系统和方法与流程

本公开一般地涉及光通信，尤其涉及用于同相和正交调制的系统和方法。

背景技术：

1、通常，并联马赫-曾德尔调制器(parallel mach-zehnder modulator，mzm)或同相和正交mzm(in-phase and quadrature mzm，iq-mzm)用于产生相干光传输系统的正交相移键控(quadrature-phase shift keying，qpsk)和正交幅度调制(quadrature amplitudemodulation，qam)信号。

2、为了获得适当的调制性能，需要在同相数据和正交数据之间保持π/2的相位差。为了满足这个条件，外部mzm的dc偏置电压(即相位偏置)应该锁定到i和q数据在相位上正交的点。偏离π/2相位偏置点会导致相位误差，导致i和q数据信道的相位正交性下降。

3、虽然正交误差(quadrature error，qe)可以通过接收端数字信号处理(digitalsignal processing，dsp)模块内的iq均衡在一定程度上缓解，但iq均衡的补偿性能受到信道损伤的限制，例如放大器自激发射(amplified spontaneous emission，ase)噪声、极化状态(state of polarization，sop)等。此外，偏置漂移必须控制在较小的范围内，以确保接收端的采集。

4、一般地，在发射端使用偏置锁定电路，将qe锁定到最小值。与产生i和q数据分量的mzm的单个偏置锁定(它应用一阶锁定机制)相比，锁相通常基于二阶锁定机制。抖动信号通常分别施加于i和q mzm的dc偏置，并且从i和q抖动之间的差拍信号中检测qe偏置误差信号。然后，锁定精度和误差信号受抖动信号在拍频下的检测灵敏度限制。为了提高检测灵敏度和锁定精度，通常需要相对强的抖动信号。然而，强抖动信号会极大扰动信号幅度，降低信号质量以及传输性能。

5、因此，人们对开发用于iq调制器的高效相位偏置控制的系统和方法感兴趣。

技术实现思路

1、本公开的实施例是基于开发人员对现有技术相关限制的理解而开发的，即有效地保持光信号的同相和正交调制分量之间90°的相位差。

2、本技术的开发者已经设计了用于光信号的同相和正交调制的系统和方法，特别是确定所述光信号的同相和正交调制分量之间的相位偏差并校正所确定的相位偏差。为此，在各种非限制性实施例中，在调制光信号之前使用导频音来处理承载同相和正交数字信号的数据。

3、根据本公开的第一方面，提供了一种同相和正交(in-phase and quadrature，iq)调制器系统，包括：数字信号处理器(digital signal processor，dsp)，用于处理同相数字信号和正交数字信号，其中，所述同相数字信号和所述正交数字信号的处理包括：向所述同相数字信号和所述正交数字信号中的至少一种提供第一延迟；将所述同相数字信号和所述正交数字信号进行组合以生成数字复信号；通过第一导频音(pilot-tone，pt)频率信号调制所述数字复信号的上边带(upper side band，usb)频率分量，并生成对应于所述usb频率分量的pt调制时域样本；通过第二pt频率信号调制所述数字复信号的下边带(lower sideband，lsb)频率分量，并生成对应于所述lsb频率分量的pt调制时域样本；将对应于所述usb频率分量的pt调制时域样本和对应于所述lsb频率分量的pt调制时域样本进行组合，并生成组合后的pt调制时域样本；将所述组合后的pt调制时域样本分成pt调制同相数字信号和pt调制正交数字信号；其中，如果是所述同相数字信号被提供了所述第一延迟，则向所述pt调制同相数字信号提供第二延迟，并且如果是所述正交数字信号被提供了所述第一延迟，则向所述pt调制正交数字信号提供所述第二延迟；将所述pt调制同相数字信号和所述pt调制正交数字信号转换为对应的pt调制同相模拟信号和pt调制正交模拟信号；光调制器，包括：输入光口，用于接收光信号；臂，耦合到所述输入光口，所述臂包括：多个射频(radiofrequency，rf)电极，耦合到所述dsp并且用于根据所述pt调制同相模拟信号和所述pt调制正交模拟信号调制所述光信号，并且生成pt调制同相光信号和pt调制正交光信号；多个dc电压偏置电极，用于将所述pt调制同相光信号和所述pt调制正交光信号偏置到零点；相位偏置电极，用于调整所述pt调制正交光信号的相位偏置点，并生成相位调整后的pt调制正交光信号，使得所述pt调制同相光信号和所述相位调整后的pt调制正交光信号之间的相位差为90°；组合器，用于将所述pt调制同相光信号与所述相位调整后的pt调制正交光信号组合，并生成待向接收器发送的组合后的pt调制光信号。

4、根据本公开的其它实施例，所述iq调制器系统还包括：rf驱动器，用于放大所述pt调制同相模拟信号和pt调制正交相位模拟信号，并将所述放大后的pt调制同相模拟信号和所述放大后的pt调制正交模拟信号提供给所述多个rf电极。

5、根据本公开的其它实施例，所述iq调制器系统还包括：iq偏置电压控制器，用于向所述多个dc电压偏置电极提供iq偏置电压。

6、根据本公开的其它实施例，所述iq调制器系统还包括：相位偏置电压控制器，用于向所述相位偏置电极提供相位偏置电压。

7、根据本公开的其它实施例，所述iq调制器系统，所述第一延迟和所述第二延迟由至少一个有限脉冲响应(finite impulse response，fir)滤波器提供。

8、根据本公开的其它实施例，所述iq调制器系统，所述数字复信号的usb频率分量通过所述第一pt频率信号进行幅度调制。

9、根据本公开的其它实施例，所述iq调制器系统，所述数字复信号的lsb频率分量通过所述第二pt频率信号进行幅度调制。

10、根据本公开的其它实施例，所述iq调制器系统，所述第一延迟和所述第二延迟的总和近似等于零。

11、根据本公开的其它实施例，所述iq调制器系统还包括偏置控制单元，用于：检测所述第一pt频率信号和所述第二pt频率；根据检测到的所述第一pt频率信号和所述第二pt频率生成误差信号；将所述误差信号提供给所述相位偏置电极。

12、根据本公开的其它实施例，所述iq调制器系统，所述偏置控制单元包括：光电二极管，用于将所述组合后的pt调制光信号的小功率转换为对应的电信号；pt检测器，用于从所述电信号中检测所述第一pt频率信号和所述第二pt频率；幅度差计算器，用于计算所述第一pt频率信号和所述第二pt频率信号之间的幅度差，所述幅度差表示为所述误差信号；反馈控制回路，用于将所述误差信号提供给所述相位偏置电极。

13、根据本公开的其它实施例，所述iq调制器系统，所述相位偏置电极用于根据所述误差信号调整所述pt调制正交光信号的相位。

14、根据本公开的第二方面，提供了一种用于同相和正交(in-phase andquadrature，iq)调制的方法，包括：数字信号处理器(digital signal processor，dsp)处理同相数字信号和正交数字信号，其中，所述同相数字信号和正交数字信号的处理包括：向所述同相数字信号和所述正交数字信号中的至少一种提供第一延迟；将所述同相数字信号与所述正交数字信号组合以生成数字复信号；通过第一导频音(pilot-tone，pt)频率信号调制所述数字复信号的上边带(upper side band，usb)频率分量，并生成对应于所述usb频率分量的pt调制时域样本；通过第二pt频率信号调制所述数字复信号的下边带(lowerside band，lsb)频率分量，并生成对应于所述lsb频率分量的pt调制时域样本；将对应于所述usb频率分量的pt调制时域样本和对应于所述lsb频率分量的pt调制时域样本进行组合，并生成组合后的pt调制时域样本；将所述组合后的pt调制时域样本分成pt调制同相数字信号和pt调制正交数字信号；其中，如果是所述同相数字信号被提供了所述第一延迟，则向所述pt调制同相数字信号提供第二延迟，并且如果是所述正交数字信号被提供了所述第一延迟，则向所述pt调制正交数字信号提供第二延迟；将所述pt调制同相数字信号和所述pt调制正交数字信号转换为pt调制同相模拟信号和pt调制正交模拟信号；光调制器的输入光口接收光信号；多个射频(radio frequency，rf)电极根据所述pt调制同相模拟信号和所述pt调制正交模拟信号调制所述光信号，并生成pt调制同相光信号和pt调制正交光信号；多个dc电压偏置电极将所述pt调制同相光信号和所述pt调制正交光信号偏置到零点；相位偏置电极调整所述pt调制正交光信号的相位偏置点，并生成相位调整后的pt调制正交光信号，使得所述pt调制同相光信号和所述相位调整后的pt调制正交光信号之间的相位差为90°；组合器将所述pt调制同相光信号与所述相位调整后的pt调制正交光信号组合，并生成待向接收器发送的组合后的pt调制光信号。

15、根据本公开的其它实施例，所述方法还包括：rf驱动器放大所述pt调制同相模拟信号和pt调制正交模拟信号，并将所述放大后的pt调制同相模拟信号和所述放大后的pt调制正交模拟信号提供给所述多个rf电极。

16、根据本公开的其它实施例，所述方法还包括：iq偏置电压控制器向所述多个dc电压偏置电极提供iq偏置电压。

17、根据本公开的其它实施例，所述方法还包括相位偏置电压控制器向所述相位偏置电极提供相位偏置电压。

18、根据本公开的其它实施例，所述方法，所述第一延迟和所述第二延迟由至少一个有限脉冲响应(finite impulse response，fir)滤波器提供。

19、根据本公开的其它实施例，所述方法，所述数字复信号的usb频率分量通过所述第一pt频率信号进行幅度调制。

20、根据本公开的其它实施例，所述方法，所述数字复信号的lsb频率分量通过所述第二pt频率信号进行幅度调制。

21、根据本公开的其它实施例，所述方法，所述第一延迟和所述第二延迟的总和近似等于零。

22、根据本公开的其它实施例，所述方法还包括：偏置控制单元检测所述第一pt频率信号和所述第二pt频率信号；所述偏置控制单元根据检测到的所述第一pt频率信号和所述第二pt频率信号生成误差信号；所述偏置控制单元向所述相位偏置电极提供所述误差信号。

23、根据本公开的其它实施例，所述方法还包括：光电二极管将所述组合后的pt调制光信号的小功率转换为对应的电信号；pt检测器从所述电信号中检测所述第一pt频率信号和所述第二pt频率信号；幅度差计算器计算所述第一pt频率信号和所述第二pt频率信号之间的幅度差，所述幅度差表示为所述误差信号；所述反馈控制回路将所述误差信号提供给所述相位偏置电极。

24、根据本公开的其它实施例，所述方法，所述相位偏置电极根据所述误差信号调整所述pt调制正交光信号的相位。