专利名称：光域干扰畸变的电信号的均衡方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及寻求对从通过光纤发送的光信号得到的、由于光信号中的干扰-特别是极化模式色散(PMD)造成的干扰-而畸变的电输入信号进行最佳可能均衡的方法以及对这种电输入信号进行均衡、包括电子均衡器的电均衡设备。
这种电均衡设备例如可参见J.Winters等人发表的“长途光纤传输系统中的电信号处理技术”(“Electrical Signal Processing Techniquesin Long-Haul Fiber-Optic Systems”,IEEE Transactions onCommunications,Vol.38,No.9,1990,pages 1439 to 1453)。
在单模光纤中出现的极化模式色散(PMD)是由于光信号双向传播而引起的。如果光纤有双折射，即对于两个正交的极化方向(主轴)传播情况各不相同，那么基模就分裂为两个在相互垂直的平面内极化的模式。沿着光纤的这两个主轴，光信号以不同的群速传播，形成一个“快”信号分量和一个“慢”信号分量。PMD可以充分表征为两个量的函数，例如用“快”、“慢”信号分量之间的时差Δτ和在一个主轴上的相对功率γ表示。在光纤上进行超高比特率光传输(＞2.5Gb/s)时，所发生的PMD就会限制传输率(或最大传输距离)。
从T.Takahashi等人发表的“在线放大系统中时变极化模式色散的自动补偿技术”(“Automatic Compensation Technique for timewisefluctuating polarisation mode dispersion in inline amplifier systems”，Electronics Letters,Vol.30,No.4,1994,pages 348/349)得知，可以通过在光信号通路中适当插入反向双折射减小畸变来补偿光域中由于PMD而引起的信号畸变。这是通过在光接收器前的光信号通路中插入一个极化控制器和一个光延迟线来实现的。
从前面所提到的J.Winters等人的文章可知，可以在电域对PMD进行补偿。为了补偿线性畸变，在光接收机中，在光电二极管后配置了一个线性电子均衡器。这个电子均衡器用一个具有N个抽头的电子滤波器作为分支延迟线。使所采用的横向滤波器和判决反馈均衡器(DFE)的参数对时变的PMD进行跟踪。由于PMD随时间改变，在光域内，延迟线就必需适应时变的PMD，这只有在使用大量的电路的情况下才是可能的。在电域内，例如采用横向滤波器的问题是，在两个极化状态的相对功率比γ=0.5时不可能加以补偿。也就是说，DFE不允许在小γ的情况下进行补偿。由于在电子均衡器中许多均衡参数必需相互独立设置，寻求对由于PMD而畸变的电输入信号的最佳可能均衡需要复杂、费时的最佳化算法。
因此，本发明的目的是提供一种改善的寻求对由于PMD而畸变的电信号进行最佳可能均衡的方法以及具体实现这种方法的改善的电均衡设备。
本发明所提出的方法包括下列步骤确定受畸变的输出信号的质量；根据任意设定的表征导致畸变的至少两个干扰参数确定至少一组均衡参数，干扰参数的数目少于所述至少一组中的均衡参数的数目；以及改变干扰参数，从而改变所述至少一组的均衡参数，直至使均衡后的输出信号的质量最佳。
最好，连续或每隔一段预定时间周期性地确定均衡后的输出信号的质量和所述至少一组均衡参数。
由于电子均衡器的每一组均衡参数分别根据一对干扰参数事先单值指定，或者可以从这样一对干扰参数单值地计算出来，因此通过改变少数几个干扰参数就能方便地确定一组相应的均衡参数。代替必需根据均衡后的信号的质量修改电子均衡器的所有均衡参数，按照本发明，由于减少到只有少数几个干扰参数；就可使改变既方便又迅速。如果使电输出信号的质量达到最佳，例如如果使输出信号的差错率最小或使输出信号的眼图张开度最大，于是就使畸变的输入信号得到最佳可能均衡。
在本发明所提出的这种方法的一个具体优选实施例中，极化模式色散(PMD)引起的干扰只用两个干扰参数(PMD参数)Δτ和γ表征，其中Δτ为光信号沿光纤两个主轴传输期间发生的差分模式延迟，而γ为光纤的一个主轴上的例如快信号分量的相对功率。PMD在理论上或实际上可用这两个量充分描述。
如果为使均衡后的输出信号最佳而求得的至少一组均衡参数连续或每隔一段预定的时间周期性可变，那么就能根据电输入信号的时变畸变情况来调整这些均衡参数。也可以每当输出信号的质量-例如由眼图张开度或比特差错率表征-低于预定门限时进行一次调整。
本发明所提出的电均衡设备的特征是它包括若干个并进行连接、加有电输入信号的不同的可变电子均衡器；以及一个控制单元，用来选择相应最佳均衡电子均衡器(Ei)的电输出信号，控制这个电子均衡器的均衡参数，使得它均衡后的信号的质量最佳。
在本发明的这种包括两个或更多个均衡器的均衡设备中，可以选择当前工作得最为满意的均衡器。如果按照经验预先为各均衡器分别指配一个可满意地进行均衡的给定干扰参数范围，那么只需根据所确定的干扰参数就能选择适当的均衡器。这种实施方式的主要优点是，由于干扰而引起的畸变的整个范围可用一系列这种在各自预先按干扰参数确定的范围内提供最佳均衡的均衡器最佳地予以覆盖。控制单元使信号质量最佳、跟踪畸变情况、按各个干扰参数确定相应所选均衡器的最佳均衡参数。就电子均衡器而言，可以采用线性滤波器(横向滤波器)或判决反馈均衡器(DFE)。采用本发明所提出的这种均衡设备，最大传输距离可以大大增大，例如增大十倍。
本发明的一个优点是可以用来补偿PMD，但同时也可以用来补偿由于其他原因，如自相位调制(SPM)、色散或发射机之类的部件参数改变，而引起的畸变。
在一个具体优选实施例中，控制单元包括一个选择装置，用来选择最佳均衡电子均衡器的均衡输出信号作为数据信号输出。这个选择装置例如可以是一个可控电子开关，用来使所需的均衡线路接通或只激活能提供最佳均衡的相应均衡器。
为了能按照均衡输出信号连续修改均衡参数，所选电子均衡器的均衡输出信号送至控制单元，对这个均衡器的这组均衡参数进行控制。
为了避免在两个电子均衡器之间切换期间出现比特丢失或比特重复，每个电子均衡器最好配有一个延迟由控制单元控制的可变延迟线。在两个均衡器之间进行切换所需的延迟也可以根据干扰参数事先设定。这种可变延迟线可以以数字形式实现，例如为长度可变的移位寄存器，或者采用可变的延迟移位寄存器时钟。或者，可变延迟线也可以是由一系列具有不同长度的分得足够精细的延迟线组成，按需要接入或断离电路。
这些延迟线可以接在各自所配合的电子均衡器的前面或后面。然而，最好接在所配合的电子均衡器的前面，这样有一个优点在从畸变的输入信号得出时钟信号期间不需要考虑由于电子均衡器而引起的附加延迟。
在另一个优选实施例中，控制单元包括一个信号监测装置，用来确定和跟踪电输出信号的质量。
在本发明的又一个优选实施例中，控制单元包括一个改变均衡参数组以寻求最佳均衡输出信号的装置，以便能根据电输入信号的时变畸变情况调整这些均衡参数。
本发明还涉及一种具有接收装置(例如光电二极管)的光接收机，这种光接收机配有如上所述的电均衡设备。
从以下结合附图
所作的说明中可以更清楚地看到本发明的其他一些优点。可以理解，上面所提到的这些特点和下面所说明的这些特点可以单独加以利用，也可以以任何方式结合起来加以利用，而本说明只是示例性的，并不构成以本发明范围的限制。
附图示出了具有适合执行本发明所提出的方法的本发明的电均衡设备的光接收机的原理方框图。
在图中标为1的光接收机中，通过光纤发送的光信号L由呈光电二极管形式的接收装置2变换成电输入信号S。由于光信号中受到极化模式色散的干扰，电输入信号S是有畸变的。
为了进行均衡，电输入信号S送至电均衡设备的n个(n＞1)并行连接的不同的可变电子均衡器E1,…,Ei,…,En。这些可变电子均衡器后各自接有相应的可变延迟线D1,…,Di,…,Dn。分别经电子均衡器E1,…,Ei,…,En均衡后的电输出信号S1,…,Si,…,Sn中受到最佳可能均衡的那个作为数据信号D输出。
由于各电子均衡器E1,…,Ei,…,En输出端上的均衡输出信号S1,…,Si,…,Sn具有不同的时间延迟，因此在两个均衡器之间进行切换时会发出比特丢失或比特重复，这通过适当调整各延迟线D1,…,Di,…,Dn的延迟T1,…,Ti,…,Tn来避免。
控制单元3用来选择最佳均衡的均衡器Ei、确定它的m个均衡参数Ei,1,…Ei,m(i=1,…,n)的最佳可能设置和调整延迟T1,…Ti,…,Tn。控制单元3最佳地使这些参数适应当前的畸变情况，也就是说适应导致这畸变的极化模式色散。
为此，控制单元3包括一个选择装置4，它控制一个可控的电子开关5将符合要求的均衡输出信号Si接至输出端作为数据信号D。或者，选择装置4也可以用一个相应的选择信号激活最佳均衡的均衡器Ei，如图中虚线6所示。
相应的均衡参数Ei,1,…,Ei,m和延迟Ti由控制逻辑7(“PMD监测器”)确定，分别送至均衡器Ei和延迟线Di。作为数据信号D输出的输出信号Si送至控制单元3的信号监测装置8(“眼图监测器”)，由它根据例如输出信号Si的眼图张开度或比特差错率确定电输出信号Si的质量Q。控制单元3通过改变装置9改变均衡参数Ei,1,…Ei,m，使信号监测装置8能够或更便于跟踪信号质量Q或信号质量的决定因素PMD。均衡参数Ei,1,…,Ei,m一直被改变到均衡输出信号Si的质量Q为最佳。
为了调整均衡参数Ei,1,…,Ei,m以寻求最佳均衡输出信号Si，根据电输入信号S的时变畸变情况，有必要的话连续改变均衡参数Ei,1,…,Ei,m，加以控制，获得最佳的信号质量Q。
为了寻求最佳均衡，控制逻辑7根据两个任意设定的足以表征导致畸变的PMD的PMD参数Δτ和γ确定所选均衡器Ei的这组均衡参数Ei,1,…,Ei,m，其中Δτ为光信号L沿光纤的两个主轴传输期间发生的关分模式延迟，而γ为在光纤的一个光轴上的相对功率。相应均衡参数Ei,1,…,Ei,m和相应延迟Ti可借助于已知特性或表格根据表示PMD的PMD参数对(Δτ,γ)确定。按照所求得的PMD参数对(Δτ,γ)，由控制逻辑7通过选择装置4适当控制开关5从均衡器E1,…,En中选择出对于这对参数的最佳均衡的均衡器。
在这个实施例中，只讨论了补偿由于极化模式色散而引起的畸变。然而，本发明也能用来补偿诸如自相位调制(SPM)、色散或例如发射机的部件参数变动之类其他干扰源而引起的畸变。为此，干扰各自需用相应的干扰参数表征。
权利要求
1．一种寻求对从通过光纤发送的光信号(L)得到的、由于光信号中的干扰而畸变的电输入信号(S)进行最佳可能均衡的方法，所述方法包括下列步骤确定受畸变的输出信号(S1,…,Si,…,Sn)的质量(Q)；根据任意设定的表征导致畸变的干扰的至少两个干扰参数(P1,…,Pj)确定至少一组(i)均衡参数(Ei,1,…,Ei,m)，干扰参数(P1,…,Pj)的数目(j)少于所述至少一组(i)中的均衡参数(Ei,1,…,Ei,m)的数目(m)；以及改变干扰参数(P1,…,Pj)，从而改变所述至少一组(i)的均衡参数(Ei,1,…,Ei,m)，直至使均衡后的输出信号(S1,…,Si,…,Sn)的质量(Q)最佳。
2．一种如在权利要求1中所提出的方法，其中所述在光信号中的干扰是由极化模式色散(PMD)引起的，而所述至少两个干扰参数为PMD参数。
3．一种如在权利要求2中所提出的方法，其特征是PMD仅由两个PMD参数Δτ和γ表征，Δτ为光信号(L)沿光纤的两个主轴传输期间发生的差分模式延迟，而γ为光纤的一个主轴上的相对功率。
4．一种如在权利要求1中所提出的方法，其中所述均衡后的输出信号(S1,…,Si,…,Sn)的质量(Q)和均衡参数(Ei,1,…,Ei,m)是周期性地加以确定的。
5．一种如在权利要求4中所提出的方法，其特征是所述为最佳均衡输出信号(S1,…,Si,…,Sn)寻求的至少一组(i)的均衡参数(Ei,1,…Ei,m)连续需加以改变。
6．一种对从通过光纤发送的光信号(L)得到的、由于光信号(L)中的干扰而畸变的电输入信号(S)进行均衡的电均衡设备，所述电均衡设备包括一个专为执行上述任何一个权利要求中所提出的方法的电子均衡器，其特征是它包括若干(n＞1)个并行连续、加有电输入信号(S)的不同的可变电子均衡器(E1,…,Ei,…,En)；以及一个控制单元(3)，用来选择相应最佳均衡电子均衡器(Ei)的电输出信号(Si)，控制所述最佳均衡电子均衡器的均衡参数(Ei,1,…,Ei,n)使得它均衡后的输出信号(Si)的质量(Q)为最佳。
7．一种如在权利要求6中所提出的电均衡设备，其特征是所述控制单元(3)包括一个选择装置(4)，用来选择最佳均衡电子均衡器(Ei)的均衡输出信号(Si)作为数据信号(D)输出。
8．一种如在权利要求6或7中所提出的电均衡设备，其特征是所述控制单元(3)馈有最佳均衡电子均衡器(Ei)的均衡输出信号(Si)，用来控制所述最佳均衡电子均衡器(Ei)的这组均衡参数(Ei,1,…,Ei,n)。
9．一种如在权利要求6至8的任何一个权利要求中所提出的电均衡设备，其特征是所述电子均衡器(E1,…,Ei,…,En)各有一个可变延迟线与之配合，这些可变延迟线(D1,…,Di,…,Dn)的延迟时间(T1,…,Ti,…,Tn)受控制单元(3)控制。
10．一种如在权利要求9中所提出的电均衡设备，其特征是所述延迟线(D1,…,Di,…,Dn)分别接在各自所配合的电子均衡器(E1,…,Ei,…En)的前面。
11．一种如在权利要求6至10的任何一个权利要求中所提出的电均衡设备，其特征是所述控制单元(3)包括一个确定电输出信号(Si)的质量(Q)的信号监测装置。
12．一种如在权利要求6至11的任何一个权利要求中所提出的电均衡设备，其特征是所述控制单元(3)包括一个改变均衡参数组(Ei,1,…,Ei,m)以寻求一个最佳均衡输出信号(Si)的装置(9)。
13．一种具有一个接收装置(2)的光接收机(1)，其特征是所述光接收机(1)还具有一个按权利要求6至12的任何一个权利要求所述构成的电均衡设备。
全文摘要
一种对从通过光纤发送的光信号(L)得出的、由于光信号(L)中例如极化模式色散(PMD)引起的干扰而畸变的电输入信号(S)进行均衡的电均衡设备包括若干(n>1)个并行连接、加有电输入信号(S)的不同的可变电子均衡器(E
文档编号H04B10/18GK1210401SQ9811675
公开日1999年3月10日 申请日期1998年8月4日 优先权日1997年8月5日
发明者亨宁·布劳 申请人:阿尔卡塔尔-阿尔斯托姆通用电气公司