專利名稱：用于光接收器的時鐘恢復電路以及方法
技術領域：
本發明涉及用于從數字信號恢復時鐘信號的時鐘恢復電路，該數字信號包括由于光域中的偏振擾頻引入的高頻抖動分量。
本發明還涉及光接收器，其包括用于將在所述光域中的接收到的信號轉換成電域中的數字信號的裝置，其中所述數字信號包括時鐘信號和由于光域中的偏振擾頻引入的高頻抖動分量。
而且，本發明涉及根據數字信號恢復時鐘信號的方法，該數字信號包括所述時鐘信號以及由于光域中的偏振擾頻引入的高頻抖動分量。
背景技術：
偏振模式色散(PMD)在現有技術的光多信道傳輸系統中是嚴重的問題。在本文中，顯示分布偏振擾頻(PSC)聯合前向糾錯(FEC)以提供有效的多信道PMD抑制(mitigation)。但是偏振擾頻同通過光纖鏈路產生的PMD一起引入在上文提及的類型的光傳輸系統中的光接收器接收到的光信號的抖動和失真。其在所述接收到的光信號中由于使用的高擾頻速率(例如20MHz或甚至40MHz)引起高頻抖動分量。為了利用FEC的更高突發糾錯效率，這樣的擾頻速率是必要的。但是在具有高PMD失真、快速抖動以及低光信噪比(OSNR)(例如對于40Gbit/s光傳輸系統為15dB)時，光接收器中使用的現有技術的時鐘恢復電路不操作。
發明內容
本發明目的是提供使用在光接收器中的時鐘恢復電路以及方法，其容許針對接收到的光信號的失真和高頻抖動。
根據本發明的第一方面，所述目的通過提供上文提及的類型的時鐘恢復電路實現，所述時鐘恢復電路包括
-第一時鐘恢復子電路，其適合產生至少部分去除了高頻抖動分量的第一輔助時鐘信號，-第二時鐘恢復子電路，其適合產生仍包括所述高頻抖動分量的第二輔助時鐘信號，-相位比較器，與第一和第二時鐘恢復子電路連接，用于比較第一和第二輔助時鐘信號各自的相位以根據第一和第二輔助時鐘信號之間的相位差產生高頻抖動信號，以及-相位調制器，與連接第一時鐘恢復子電路和相位比較器連接，并且適合于利用高頻抖動信號調制第一輔助時鐘信號的相位以產生恢復的時鐘信號。
根據本發明的第二方面，該目標還通過提供上文提及的類型的光接收器實現，該光接收器還包括根據本發明所述第一方面的時鐘恢復電路。
而且，根據本發明第三方面，通過提供上文提及的類型的方法實現該目標，該方法包括以下步驟-從數字信號產生至少部分去除了高頻抖動分量的第一輔助時鐘信號，-從數字信號產生仍包括所述高頻抖動分量的第二輔助時鐘信號，-比較第一和第二輔助時鐘信號各自的相位以根據第一和第二輔助時鐘信號之間的相位差產生高頻抖動信號，以及-利用高頻抖動調制第一輔助時鐘信號的相位以產生恢復時鐘信號。
在根據本發明的所述時鐘恢復電路的另一個實施方式中，將第一時鐘恢復子電路設計為數字PLL-型(鎖相環型)時鐘恢復子電路，如本領域技術人員所知，其同樣能處理信號失真，但不能處理快速抖動。
在根據本發明所述時鐘恢復電路的又一個實施方式中，將第二時鐘恢復子電路設計為一個濾波器型時鐘恢復子電路，優選地包括一個非線性元件聯合一個寬帶時鐘濾波器，由此以高噪聲影響為代價輸出包括快速抖動分量的時鐘線路。
因為已知所述擾頻抖動的一些參數，例如由已知容許的最大PMD引起的最大幅值或由已知偏振擾頻頻率引起的頻率范圍，如上文提及的，所以能有效處理所述相位比較器的輸出，例如通過限制它的幅值以去除來自所述相位差信號的噪聲。為此，在根據本發明的所述時鐘恢復電路的另一個實施方式中，后者還包括適合處理所述相位比較器輸出的線性或非線性濾波器裝置，例如限制后者的輸出幅值或限制頻率范圍。在根據本發明的所述方法的相應的另一實施方式中，后者還包括限制輸出幅值、限制所述頻率范圍或進一步應用所述相位比較器的線性或非線性處理的步驟。
本發明的其他優勢和特性能從下面僅參考所附附圖示例性給出的優選實施方式的描述中獲悉。上文以及下文提及的特征能根據本發明單獨地或聯合地使用。提及的實施方式不應理解為窮盡列舉而應理解為關于本發明基本概念的示例。
圖1是光接收器示意性框圖，其包括根據本發明的時鐘恢復電路；圖2a、2b和2c是說明圖1中所述時鐘恢復電路在不同點的信號形狀的視圖；以及圖3是根據本發明方法的具體實施方式
的流程圖。
具體實施例方式
圖1表示光接收器1的示意性框圖。所述光接收器1具有輸入2，其用于接收光傳輸系統(未示出)中在光傳輸鏈路3上傳輸的光信號OS。所述光接收器1還包括可操作地連接到輸入2的信號轉換裝置4，其適合用于將所述接收到的光信號OS轉換成如本領域技術人員所知的電域中的數字信號DS。而且，所述光接收器1可以包括附加的光和/或電信號處理裝置，例如解復用裝置(未示出)等等，如本領域技術人員所知的。所述信號轉換裝置4與第一時鐘恢復子電路5以及第二時鐘恢復子電路6連接，其中所述第一時鐘恢復子電路5與第二時鐘恢復子電路6并聯。在所示的實施方式中，所述第一時鐘恢復子電路5被設計為數字PLL-型子電路，其適合產生第一輔助時鐘信號CS1。圖1的所述第二時鐘恢復子電路6被設計為濾波器型子電路，其適合產生第二輔助時鐘信號CS2。所述第一時鐘恢復子電路5和所述第二時鐘恢復子電路6都與相位比較器7連接，該相位比較器7適合比較所述第一和第二輔助時鐘信號CS1、CS2各自的相位。圖1的所述相位比較器7還適合產生輸出信號JS，并經由濾波器裝置9以及放大裝置10連接相位調制器8。除了與相位比較器7的所述連接之外，所述相位調制器8還與所述第一時鐘恢復子電路5連接。在圖1的實施方式中，所述第二濾波器型時鐘恢復子電路6包括非線性單元6.1，其可操作地與寬帶時鐘濾波器單元6.2連接，其中所述非線性單元6.1優選地是一個x2單元，如本領域技術人員所知的。
所述第一和第二時鐘恢復子電路5和6、所述相位比較器7、所述相位調制器8、所述濾波器裝置9以及所述放大裝置10組成時鐘恢復電路，其用虛線框表示，在圖1中以參考序號1a標出。
在圖1的光接收器1的優選操作模式期間，在光傳輸鏈路3上傳輸的光信號OS在輸入2處輸入光接收器1。所述光信號OS包括時鐘信號以及由在光域中的偏振擾頻引入的高頻抖動分量，該偏振擾頻通過其他單元執行，例如偏振擾頻器(PSC)(未示出)，其出現在光傳輸鏈路3中。在信號轉換裝置4中，將所述接收到的光信號OS轉換成電域中的數字信號DS，使得所述數字信號DS也包括時鐘信號以及由所述光域中的偏振擾頻引入的高頻抖動分量。所述數字信號DS被送到所述PLL-型時鐘恢復子電路5和所述濾波器型時鐘恢復子電路6，其分別產生所述第一和第二輔助時鐘信號CS1和CS2。所述輔助時鐘信號CS1和CS2的相位通過相位比較器7進行比較，相位比較器7根據第一和第二輔助時鐘信號CS1和CS2之間相位差產生表示高頻抖動信號的輸出信號JS。相位比較器7的輸出通過濾波器裝置9有效限制了幅值和/或頻率，由此去除噪聲。在放大裝置10中放大之后，來自所述高頻抖動信號JS的信號JS′輸入用于調制通過所述第一時鐘恢復子電路5直接提供給相位調制器8的所述第一輔助時鐘信號CS1相位的相位調制器8。在所述相位調制之后，相位調制器8輸出一個恢復的時鐘信號CS，其為所述光接收器1的其他部件(未示出)使用。
圖2a-2c示出圖1中所述時鐘恢復電路1a不同點的相應的信號形狀的圖。
圖2a表示通過圖1的所述PLL-型時鐘恢復子電路5產生的所述第一輔助時鐘信號CS1。因為子電路5將通常不能跟隨所述數字信號DS的所述快速抖動，因此所述輔助時鐘信號CS1有效地表示具有去除的高頻抖動分量的時鐘信號，由此僅顯示慢抖動，典型地10MHz以下的抖動。與此對比，所述第二輔助時鐘信號CS2(未示出)通常表示噪聲時鐘信號，其仍包括慢抖動和快速抖動分量。所述第一和第二輔助時鐘信號CS1和CS2之差是由于圖1的所述第一和第二時鐘恢復子電路5和6固有的功能差別，如本領域技術人員所知的。
圖2b表示相位比較器7(圖1)的所述相位差信號，其采用在濾波器裝置9以及放大裝置10進一步處理信號之后的信號JS′的形式。因為所述第一和所述第二輔助時鐘信號CS1和CS2都包括所述慢抖動分量(參見圖2a)，因此圖2b的信號JS′示出了未出現在所述第一輔助時鐘信號CS1中的其余快速抖動分量，所述第一輔助時鐘信號CS1通過PLL-型時鐘恢復子電路5提供(圖1)。
圖2c表示相位調制器8(圖1)的所述輸出信號CS，其通過利用從相位比較器7獲得的所述高頻抖動信號JS、JS′調制所述第一輔助時鐘信號CS1的相位而產生(圖1)。
這樣，提供了在光接收器1中使用的時鐘恢復電路1a，其由于并聯連接的第一和第二時鐘恢復子電路5和6的所述組合動作而可容許失真以及抖動，如上文詳細描述的。
如本領域技術人員將理解到的，上文描述的第一和第二時鐘恢復子電路能分別被任何其他類型的時鐘恢復子電路所代替，只要能獲得前述的關于失真和/或抖動容許的特性。也就是說所述第一時鐘恢復子電路5必須適合恢復時鐘信號，即使所述數據信號DS的所述失真很高。但是，這種時鐘恢復通常將僅跟隨來自所述數據信號DS的慢抖動。另外，所述第二時鐘恢復子電路6必須適合產生包括數據信號DS的所述快速抖動分量的輔助時鐘信號，該快速抖動分量通過所述第一時鐘恢復子電路5有效濾波，使得可以產生所述恢復時鐘信號CS，其包括所有出現在所述數字信號DS中的抖動分量，而與數字信號DS的失真無關。
圖3表示根據本發明方法的實施方式的流程圖。所述方法從步驟300開始。在隨后的步驟302，所述光信號OS(圖1)由根據本發明的所述光接收器接收。隨后在步驟304，所述光信號轉換成出現失真和抖動(如前文所描述)的數字信號DS(圖1)。在步驟306，將所述數字信號提供給根據本發明的所述時鐘恢復電路1a(圖1)。隨后的步驟308和310并聯執行，其中將所述數字信號提供給所述第一PLL-型時鐘恢復子電路5和所述第二濾波器型時鐘恢復子電路6(圖1)，用于分別產生所述第一和第二輔助時鐘信號。然后在步驟312，組合所述第一和第二輔助時鐘信號，用于比較所述第一和第二輔助時鐘信號的相應相位以根據所述輔助時鐘信號之間的相位差產生高頻抖動信號。之后在隨后的步驟314中進一步處理信號(噪聲減少濾波和放大)，將所述高頻抖動信號提供給所述相位調制器8(圖1)，用于調制所述第一輔助時鐘信號的相位(步驟316)，以及在步驟318，從所述相位調制器輸出具有慢抖動和快速抖動分量的恢復的時鐘信號，供所述光接收器的其他組件使用。所述發明方法結束于步驟320。
上文描述的容許失真和抖動的時鐘將通過快速偏振擾頻、優選地結合在所述光接收器中使用的前向糾錯(FEC)方案提高PMD抑制中的PMD容限，而且允許擴展至具有甚至更高的PMD抑制率的UFEC。由于所述快速抖動通過簡單前饋單元而不是要求苛刻的反饋方案控制，因此對所述第一時鐘恢復子電路的電學性能要求不嚴格，其導致提高了建議的時鐘恢復電路和/或光接收器的成本效益。而且，對比一些現有技術，不需要對擾頻頻率的復雜適用。
權利要求
1.一種時鐘恢復電路(1a)，用于從數字信號(DS)恢復時鐘信號，所述數字信號包括由于光域中的偏振擾頻而引入的高頻抖動分量，所述時鐘恢復電路(1a)包括-第一時鐘恢復子電路(5)，其適合產生至少部分去除了所述高頻抖動分量的第一輔助時鐘信號(CS1)，-第二時鐘恢復子電路(6)，其適合產生仍包括所述高頻抖動分量的第二輔助時鐘信號(CS2)，-相位比較器(7)，與所述第一和第二時鐘恢復子電路連接，并且適合比較所述第一和第二輔助時鐘信號各自的相位以根據所述第一和第二輔助時鐘信號之間的相位差產生高頻抖動信號(JS、JS′)，以及-相位調制器(8)，與所述第一時鐘恢復子電路和所述相位比較器連接，并且適合利用所述高頻抖動信號調制所述第一輔助時鐘信號的相位以產生恢復的時鐘信號(CS)。
2.根據權利要求1的所述時鐘恢復電路(1a)，其中所述第一時鐘恢復子電路(5)是數字PLL-型時鐘恢復子電路。
3.根據權利要求1的所述時鐘恢復電路(1a)，其中所述第二時鐘恢復子電路(6)是濾波器型時鐘恢復子電路。
4.根據權利要求1的所述時鐘恢復電路(1a)，還包括濾波器裝置(9)，適合對所述相位比較器(7)的輸出執行線形或非線性處理，特別適合限制輸出幅值和/或濾波輸出頻率。
5.一種光接收器(1)，包括用于將在光域中的接收到的信號(OS)轉換成電域中的數字信號(DS)的裝置(4)，所述數字信號包括時鐘信號和由于所述光域中的偏振擾頻而引入的高頻抖動分量，所述光接收器(1)還包括根據權利要求1到4中任意一項的所述時鐘恢復電路(1a)。
6.一種從數字信號(DS)恢復時鐘信號的方法，所述數字信號包括所述時鐘信號和由于光域中的偏振擾頻而引入的高頻抖動分量，所述方法包括以下步驟-從所述數字信號產生至少部分去除了所述高頻抖動分量的第一輔助時鐘信號(CS1)，-從所述數字信號產生仍包括所述高頻抖動分量的第二輔助時鐘信號(CS2)，-比較所述第一和第二輔助時鐘信號各自的相位以根據所述第一和第二輔助時鐘信號之間的相位差產生高頻抖動信號(JS、JS′)，以及-利用所述高頻抖動調制所述第一輔助時鐘信號的相位以產生恢復時鐘信號(CS)。
7.根據權利要求6的方法，還包括線形或非線性處理所述高頻動信號的步驟，特別是限制所述高頻抖動信號的幅值和/或濾波所述高頻抖動信號的頻率。
全文摘要
一種針對數字信號(DS)的時鐘恢復電路(1a)，數字信號包括時鐘信號和由光域中的偏振擾頻引入的高頻抖動分量。該時鐘恢復電路包括第一時鐘恢復子電路(5)，產生至少部分去除了高頻抖動分量的第一輔助時鐘信號(CS1)；第二時鐘恢復子電路(6)，產生仍包括高頻抖動分量的第二輔助時鐘信號(CS2)；相位比較器(7)，連接第一和第二時鐘恢復子電路以及比較第一和第二輔助時鐘信號各自的相位以根據第一和第二輔助時鐘信號之間的相位差產生高頻抖動信號(JS、JS′)；以及相位調制器(8)，連接第一時鐘恢復子電路和相位比較器以及利用高頻抖動信號調制第一輔助時鐘信號的相位以產生恢復的時鐘信號(CS)。
文檔編號H04B10/66GK101018114SQ20071000432
公開日2007年8月15日 申請日期2007年1月23日 優先權日2006年2月9日
發明者亨寧·比洛 申請人:阿爾卡特朗訊