用于對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解碼的方法和系統(tǒng)與流程

本發(fā)明涉及一種用于對(duì)調(diào)制信號(hào)，特別是相干接收和解碼的差分m進(jìn)制相或正交調(diào)幅光信號(hào)，進(jìn)行解碼的改進(jìn)的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在差分m進(jìn)制調(diào)相信號(hào)的相干光接收中，處于某個(gè)給定頻率的輸入光信號(hào)與被設(shè)置為接近頻率的參考本地振蕩器非線性混合(或疊加)。所期望的結(jié)果是處于差頻的混合信號(hào)，其在相位角中攜帶原始較高頻率信號(hào)的信息(諸如幅度、相位和頻率調(diào)制)，但以較低并且因此更容易處理的頻率振蕩。

所檢測(cè)的相位角取決于兩個(gè)因素：發(fā)射(發(fā)送)的符號(hào)；以及本地振蕩器激光與輸入光信號(hào)的中心頻率之間的頻率偏置。在零差(homodyne)相干檢測(cè)方案中，人們努力將本地振蕩器的頻率精確地設(shè)置在光信號(hào)的中心波長(zhǎng)處，并且因此頻率偏置為零。實(shí)際上，幾乎不能實(shí)現(xiàn)頻率的完美匹配，并且因此零差檢測(cè)方案在實(shí)踐中通常是“內(nèi)差(intradyne)”，即本地振蕩器的波長(zhǎng)不等于輸入信號(hào)的中心波長(zhǎng)，但是非常靠近輸入信號(hào)的中心波長(zhǎng)并且在輸入信號(hào)的頻譜內(nèi)。然而，在許多實(shí)際應(yīng)用中，本地振蕩器的波長(zhǎng)位于輸入信號(hào)的頻譜之外的外差(heterodyne)檢測(cè)方案越來越普及，主要是因?yàn)樗鼈兛梢杂酶贁?shù)量的光學(xué)部件來實(shí)現(xiàn)。在外差檢測(cè)方案中，通過將接收信號(hào)乘以(“下變頻”)具有差頻的正弦函數(shù)或余弦函數(shù)，電補(bǔ)償本地振蕩器激光與輸入光信號(hào)的中心頻率之間的頻率偏置。

在零差/內(nèi)差檢測(cè)和外差檢測(cè)兩者中，混合的結(jié)果是兩個(gè)基帶信號(hào)，其包含信號(hào)的同相(i)分量和正交(q)分量?？梢栽谛亲鶊D中以圖形表示同相分量和正交分量，并且分量的不同范圍值(或區(qū)域)可以與不同的信號(hào)比特相關(guān)聯(lián)。將正交分量分配給信號(hào)比特構(gòu)成允許從同相分量和正交分量提取編碼信號(hào)的解碼方案。

由于電子設(shè)備中的缺陷和本地振蕩器激光的有限的頻率穩(wěn)定性，在實(shí)際中，在內(nèi)差檢測(cè)和外差檢測(cè)兩者中幾乎不能實(shí)現(xiàn)完美的頻率偏置。由于不完美的偏置，所檢測(cè)的差分相位角在星座中旋轉(zhuǎn)。如果頻率偏置過大，則不能再正確地檢測(cè)差分相位角。出于實(shí)際目的，本地振蕩器頻率偏差或下變頻頻率必須保持在約±50mhz的閾值以下，以允許在622mbaud(d)qpsk調(diào)制信號(hào)的情況下進(jìn)行可靠檢測(cè)。這不是一個(gè)太大的技術(shù)挑戰(zhàn)，并已被證明是有效可行和穩(wěn)定的。

然而，上述條件意味著最初當(dāng)系統(tǒng)被啟動(dòng)并且本地振蕩器激光掃描可用于信號(hào)的頻帶時(shí)，需要非常緩慢地進(jìn)行掃描過程以足夠接近地定位到正確的頻率窗口。典型的可調(diào)諧激光覆蓋大約4太赫茲或更大的光頻帶。以100mhz的分辨率掃描該頻帶需要40,000個(gè)步長(zhǎng)或更多。在每個(gè)激光頻率步長(zhǎng)之后，數(shù)字信號(hào)處理對(duì)所接收的比特進(jìn)行解碼，并且嘗試識(shí)別所接收的數(shù)據(jù)流中的預(yù)定幀定界比特模式。對(duì)于m＝4，比特流由兩個(gè)比特對(duì)組成。然而，通常不知道字節(jié)本身在此比特流內(nèi)開始的位置。通常，采用并行幀搜尋器單元來掃描用于幀定界模式的比特流，其中每個(gè)幀搜尋器在比特流內(nèi)采用不同的偏置。對(duì)于m＝4，通常使用四個(gè)并行幀搜尋器單元。假設(shè)激光每秒掃描100個(gè)步長(zhǎng)，則完整的本地振蕩器激光掃描可能需要400秒，這對(duì)于許多實(shí)際應(yīng)用來說是不可接受的長(zhǎng)時(shí)間間隔。

在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)采用幅度檢測(cè)來增加掃描速度。在這些方案中，進(jìn)行粗略掃描，直到檢測(cè)到信號(hào)幅度增加，并且然后如上所述僅執(zhí)行激光的微調(diào)。然而，這些方案引入了額外的復(fù)雜性。

所需要的是一種改進(jìn)的解碼方法，其允許在啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)加快掃描過程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

此目的分別通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1和11的用于對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解碼的方法和系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求涉及優(yōu)選實(shí)施方式。

根據(jù)本發(fā)明的用于對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解碼的方法包括接收編碼信號(hào)的步驟，所述編碼信號(hào)包括從混合信號(hào)提取的同相分量和正交分量的對(duì)，通過將接收的處于第一頻率的調(diào)制信號(hào)與處于第二頻率的本地振蕩器信號(hào)混合來獲得所述混合信號(hào)。方法還包括根據(jù)多個(gè)不同解碼規(guī)則對(duì)所述編碼信號(hào)進(jìn)行解碼的步驟，所述多個(gè)解碼規(guī)則對(duì)應(yīng)于所述第一頻率與所述第二頻率之間的頻差或失配(mismatch)的不同數(shù)值。

本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)：通過提供若干不同的解碼規(guī)則(而不是如在現(xiàn)有技術(shù)情況中的單個(gè)解碼規(guī)則)，解碼方法可以適應(yīng)本地振蕩器激光與輸入光信號(hào)的中心頻率之間的較大頻率偏置?？梢赃x擇不同解碼規(guī)則，該不同解碼規(guī)則對(duì)應(yīng)于接收調(diào)制信號(hào)的所述第一頻率與本地振蕩器信號(hào)的所述第二頻率之間的頻差或失配的不同數(shù)值或范圍?？梢圆⑿械卦囂叫缘販y(cè)試不同的解碼規(guī)則，從而即使在本地振蕩器激光與輸入光信號(hào)的中心頻率之間存在顯著頻率偏置的情況下，也允許更可靠和更快地對(duì)編碼信號(hào)進(jìn)行解碼。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了，通過選擇足夠多的解碼規(guī)則，可以適應(yīng)第一頻率與第二頻率之間的任意差值或失配，除非接收器帶寬變?yōu)橄拗埔蛩亍?/p>

根據(jù)本發(fā)明的方法有可能會(huì)增強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求，因?yàn)樵诮獯a步驟中需要采用和測(cè)試幾個(gè)不同的解碼規(guī)則而不是單個(gè)解碼規(guī)則。然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在初始鎖定過程中的提高的掃描速度足以補(bǔ)償附加的處理時(shí)間或資源。同時(shí)，本發(fā)明允許準(zhǔn)許較高的本地振蕩器偏置，并且因此允許采用具有較低調(diào)諧粒度的較不精確并且由此更便宜的激光設(shè)備。

可以優(yōu)選地根據(jù)多個(gè)不同解碼規(guī)則對(duì)所述編碼信號(hào)并行地進(jìn)行解碼以最小化處理時(shí)間。然而，如果需要順序地進(jìn)行一些或所有處理，則本發(fā)明還實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果。

在本發(fā)明的意義上，編碼可以被理解為這樣一種過程，其中通過調(diào)制的物理載波信號(hào)(優(yōu)選為光信號(hào))來傳送數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)，所述信號(hào)無線地或通過電纜連接來發(fā)射。作為示例，所述編碼信號(hào)可以表示比特或字節(jié)的序列。

在本發(fā)明的意義上，解碼過程可以被理解為表示這樣的逆過程，其中從編碼信號(hào)檢索編碼信息或其修改版本，例如表示為比特或字節(jié)序列。檢索編碼信息可能不總是完美可行的，并且在許多實(shí)際應(yīng)用中，如果可以大致或以足夠高的精度檢索編碼信息將足夠了。

在本發(fā)明的語境中，根據(jù)所述多個(gè)不同的解碼規(guī)則對(duì)所述編碼信號(hào)進(jìn)行解碼可包括以下步驟：測(cè)試所述不同的解碼規(guī)則；以及確定所述不同的解碼規(guī)則中的哪一個(gè)提供準(zhǔn)確的解碼結(jié)果。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述解碼步驟包括識(shí)別所述解碼信號(hào)中的預(yù)定參考結(jié)果的步驟。所述預(yù)定參考結(jié)果可以表示所測(cè)試的不同的解碼規(guī)則中的哪一個(gè)提供最佳解碼結(jié)果。

具體地，所述編碼信號(hào)可包括測(cè)試符號(hào)(例如定界符模式)的預(yù)定序列。參考結(jié)果可以對(duì)應(yīng)于測(cè)試序列的準(zhǔn)確傳輸?shù)念A(yù)期解碼結(jié)果。因此，通過采用多個(gè)不同的解碼規(guī)則來搜索測(cè)試序列，產(chǎn)生期望參考結(jié)果的一個(gè)解碼規(guī)則可以被識(shí)別為準(zhǔn)確或適當(dāng)?shù)慕獯a規(guī)則，其對(duì)應(yīng)于所述第一頻率與所述第二頻率之間的頻差或失配。

本發(fā)明還可包括基于所識(shí)別的參考結(jié)果來確定所述頻差或失配、或至少所述頻差或失配的范圍的步驟。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，方法還包括根據(jù)所識(shí)別的參考結(jié)果調(diào)整所述頻差或失配的步驟。

調(diào)整所述頻差或失配可以具體地包括對(duì)供應(yīng)所述本地振蕩器信號(hào)的本地振蕩器(諸如本地振蕩器激光)進(jìn)行調(diào)諧的步驟。

通過調(diào)整所述頻差或失配，可以補(bǔ)償本地振蕩器激光與輸入光信號(hào)的中心頻率之間的頻率偏置的影響。調(diào)整所述頻率可相當(dāng)于返回標(biāo)準(zhǔn)參考幀或解碼規(guī)則。

可替代地，可以采用已經(jīng)被確定為對(duì)應(yīng)于實(shí)際頻差或失配的所述解碼規(guī)則(諸如再現(xiàn)預(yù)期參考結(jié)果的解碼規(guī)則)來解碼后續(xù)信號(hào)，而不需要重新調(diào)整頻差或失配或?qū)Ρ镜卣袷幤鬟M(jìn)行調(diào)諧。

因此，在優(yōu)選實(shí)施方式中，方法包括以下步驟：在所述多個(gè)不同的解碼規(guī)則中選擇解碼規(guī)則；以及采用所選擇的解碼規(guī)則來對(duì)后續(xù)編碼信號(hào)進(jìn)行解碼。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述不同的解碼規(guī)則對(duì)應(yīng)于不同的分配規(guī)則，并且所述解碼步驟包括根據(jù)所述不同的分配規(guī)則向所述編碼信號(hào)分配不同的信息符號(hào)的步驟。

例如，所述解碼規(guī)則可包括用于不同范圍的頻差或頻率失配的不同解碼表。然后可以采用所述多個(gè)不同的解碼表來試探性地解碼所述編碼信號(hào)，可以將正確的解碼表確定為再現(xiàn)預(yù)定參考結(jié)果的解碼表。

因此，在優(yōu)選實(shí)施方式中，方法還包括將所述信息符號(hào)的多個(gè)序列與預(yù)定參考結(jié)果進(jìn)行比較的步驟，所述多個(gè)序列對(duì)應(yīng)于所述不同的分配規(guī)則。

可替代地，所述解碼步驟可包括根據(jù)給定分配規(guī)則(諸如給定解碼表)向所述編碼信號(hào)分配信息符號(hào)的步驟，以及所述解碼步驟還可包括將所述信息符號(hào)與多個(gè)參考結(jié)果進(jìn)行比較的步驟。

在此可替代的配置中，不同的解碼規(guī)則(對(duì)應(yīng)于頻差或失配的不同數(shù)值或范圍)被并入對(duì)應(yīng)的多個(gè)參考結(jié)果中。識(shí)別匹配參考結(jié)果然后允許推斷頻差或失配的值或范圍。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述調(diào)制信號(hào)是光信號(hào)，具體地，是m進(jìn)制調(diào)制信號(hào)，m是正整數(shù)。

優(yōu)選地，所述調(diào)制信號(hào)是光學(xué)m進(jìn)制調(diào)相信號(hào)或光學(xué)m進(jìn)制正交調(diào)幅信號(hào)。

根據(jù)本發(fā)明的方法還可包括接收處于所述第一頻率的所述調(diào)制信號(hào)的步驟。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，方法還包括通過將所接收的調(diào)制信號(hào)與本地振蕩器信號(hào)混合來提供所述混合信號(hào)的步驟，所述本地振蕩器信號(hào)具有所述第二頻率。

根據(jù)本發(fā)明的方法還可包括從所述混合信號(hào)提取所述同相分量和所述正交分量的步驟。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，通過外差檢測(cè)從所述混合信號(hào)中提取所述同相分量和所述正交分量，所述外差檢測(cè)可包括下變頻。

然而，也可以在零差檢測(cè)或內(nèi)差檢測(cè)的環(huán)境中采用根據(jù)本發(fā)明的方法。

本發(fā)明還涉及一種用于對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解碼的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于接收編碼信號(hào)的接收單元，所述編碼信號(hào)包括從混合信號(hào)提取的同相分量和正交分量的對(duì)，所述混合信號(hào)通過將接收的處于第一頻率的調(diào)制信號(hào)與處于第二頻率的本地振蕩器信號(hào)混合來獲得。系統(tǒng)還包括：解碼單元，其適于根據(jù)多個(gè)不同的解碼規(guī)則對(duì)所述編碼信號(hào)進(jìn)行解碼，所述多個(gè)解碼規(guī)則對(duì)應(yīng)于所述第一頻率與所述第二頻率之間的頻差或失配的不同數(shù)值。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)包括提供處于所述第二頻率的所述本地振蕩器信號(hào)的本地振蕩器單元。

系統(tǒng)還可包括混合單元，其適于接收處于所述第一頻率的所述調(diào)制信號(hào)，從而將所述調(diào)制信號(hào)與所述本地振蕩器信號(hào)混合以及從所述混合信號(hào)中提取所述同相分量和所述正交分量的所述對(duì)，所述混合單元還適于向所述解碼單元提供所提取的對(duì)。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述解碼單元包括幀搜尋器單元，其適于將所述解碼信號(hào)與預(yù)定參考結(jié)果進(jìn)行比較。

通常，所述系統(tǒng)可以適于實(shí)現(xiàn)具有如上所述的特征中的一部分或全部的方法。

本發(fā)明還涉及包括計(jì)算機(jī)可讀指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)可讀指令使得聯(lián)接到具有上述特征中的一部分或全部的系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)在所述系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)具有上述特征中的一部分或全部的方法。

附圖說明

通過參照附圖的優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，根據(jù)本發(fā)明的用于對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解碼的方法和系統(tǒng)的特征和諸多有益效果將得以闡明，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于發(fā)射調(diào)制信號(hào)的系統(tǒng)的示意圖，所述系統(tǒng)包括用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼的系統(tǒng)；

圖2是對(duì)于每個(gè)符號(hào)發(fā)射兩個(gè)比特并具有完美頻率補(bǔ)償?shù)氖纠氖疽庑孕亲鶊D；

圖3是對(duì)應(yīng)于不完美頻率補(bǔ)償?shù)男D(zhuǎn)星座圖；以及

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的解碼系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1是用于通過光通道16(諸如光纖鏈路)在發(fā)送器單元12與接收器單元14之間發(fā)射正交調(diào)幅信號(hào)的系統(tǒng)10的示意圖。在發(fā)送器單元12中，通過改變(調(diào)制)兩個(gè)載波信號(hào)20、20'的幅度來對(duì)兩個(gè)數(shù)字消息比特流18、18'進(jìn)行編碼。通常是正弦波的兩個(gè)載波信號(hào)20、20'彼此相位相差90°，并且導(dǎo)致正交調(diào)幅(qam)。在發(fā)送器單元12中，對(duì)調(diào)制波進(jìn)行求和，并且所得的波形是相移鍵控(psk)和幅移鍵控(ask)、或調(diào)相和調(diào)幅的組合。

通過光通道16將所得的信號(hào)發(fā)送到接收器單元14。

如圖1所示，接收器單元包括混合單元22、本地振蕩器單元24和解碼單元26?；旌蠁卧?2在第一輸入端28處接收調(diào)制光信號(hào)并且具有第二輸入端30，第二輸入端30用于接收本地振蕩器單元24所提供的本地振蕩器信號(hào)。本地振蕩器單元24可以通過激光的方式生成本地振蕩器信號(hào)，并且可以向第二輸入端30提供本地振蕩器信號(hào)，正如本領(lǐng)域中所公知的那樣。

混合單元22用作用于解調(diào)輸入光信號(hào)的相干解調(diào)器。為此，在第一輸入端28處接收的輸入光信號(hào)與在第二輸入端30處接收的本地振蕩器信號(hào)疊加。在接收光電二極管處，疊加產(chǎn)生與本地振蕩器激光的電場(chǎng)和輸入信號(hào)的電場(chǎng)的乘積成比例的電流。此外，電流隨著本地振蕩器信號(hào)和輸入調(diào)制信號(hào)的角頻率差而振蕩，

在此等式中，ipd表示所生成的光電流，elo表示本地振蕩器的電場(chǎng)，esignal表示調(diào)制輸入信號(hào)的電場(chǎng)，ωlo表示本地振蕩器信號(hào)的角頻率，ωsignal表示輸入調(diào)制信號(hào)的角頻率，t表示時(shí)間，以及描述包含所發(fā)射的數(shù)據(jù)信息的時(shí)間相關(guān)相位。

從等式可以看出，光電二極管電流取決于兩個(gè)光源的差分角頻率ωlo-ωsignal。此振蕩項(xiàng)通過均衡兩個(gè)激光頻率(所謂的“零差相干檢測(cè)”)而被完全刪除，或其通過使接收信號(hào)與具有差頻的正弦函數(shù)和余弦函數(shù)(“外差檢測(cè)”)相乘(“下變頻”)來進(jìn)行電子補(bǔ)償。在任何情況下，混合單元22供應(yīng)包括解調(diào)信號(hào)的“同相”(i)分量的第一信號(hào)32、以及包括解調(diào)信號(hào)的“正交”(q)分量的第二信號(hào)34。將同相分量32和正交分量34供應(yīng)到解碼單元26，以通過數(shù)字信號(hào)處理(dsp)來進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)原。

在m進(jìn)制差分調(diào)制方案中，發(fā)射的信息被編碼成兩個(gè)符號(hào)之間的相對(duì)相位差，即根據(jù)可能的差分相位數(shù)m，對(duì)于每個(gè)符號(hào)可以發(fā)射log2(m)個(gè)比特。作為示例，對(duì)于m＝4，對(duì)于每個(gè)符號(hào)可以發(fā)射log2(4)＝2個(gè)比特。換句話說，在理想信號(hào)和理想接收器的情況下，對(duì)于m＝4，可以具有四個(gè)不同數(shù)值。然后通過將這四個(gè)差分相位角對(duì)分配到兩個(gè)數(shù)據(jù)比特來重構(gòu)比特流。示例如下表1所示：

表1：針對(duì)不同值的檢測(cè)比特的分配

作為示例，表1僅示出一個(gè)可能的分配。只要建立了比特對(duì){i,q}與相位差的范圍之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，則該分配是完全任意的，并且可以選擇為與表1不同。例如，在可替代的示例中，可以采用“格雷碼(graycode)”來分配值，以使得在表1中僅一個(gè)比特值在行與行之間不同。

為了從輸入信號(hào)中檢索出相位差解碼單元26優(yōu)選地在分配給每個(gè)符號(hào)的時(shí)隙的中部對(duì)基帶信號(hào)32、34進(jìn)行采樣。然后可以將時(shí)間t處的光信號(hào)場(chǎng)的相位計(jì)算為然后可以將相位差計(jì)算為其中δt＝t2–t1表示符號(hào)持續(xù)時(shí)間。

圖2示出了這樣的示例性星座圖，在該示例性星座圖中，針對(duì)多個(gè)接收信號(hào)繪制了i分量和q分量，并且根據(jù)表1將區(qū)域或象限(由虛線界定)分配到比特對(duì)。圖2所示的信號(hào)分布是由于在實(shí)踐中不能完全避免的信號(hào)和接收設(shè)備中的噪聲造成的。解碼單元26根據(jù)表1從星座分量i和q來重構(gòu)比特序列，并輸出重構(gòu)消息比特流18、18'的成對(duì)的解碼信號(hào)比特流36、36'。

圖2表示完美頻率補(bǔ)償?shù)那闆r，即角頻率差δω＝ωlo–ωsignal＝0。然而，在實(shí)踐中，幾乎不能實(shí)現(xiàn)完美的頻率補(bǔ)償，這主要是由于本地振蕩器激光中的漲落或其他裝置缺陷造成的。不完美的頻率補(bǔ)償將生成接收的符號(hào)的旋轉(zhuǎn)角度α。這在圖3中示意性地示出。

可以將旋轉(zhuǎn)角α計(jì)算為α＝δω*δt(弧度制)。換句話說，頻率控制可鎖定到δω＝n*π/(2*δt)的倍數(shù)?？梢酝ㄟ^例如確定圖3的符號(hào)云的重心，從檢測(cè)角度中推導(dǎo)出α的值。然而，應(yīng)注意，僅可能以可能的相位角的數(shù)量為模來確定α的值。因此，當(dāng)四個(gè)相位角是可能的時(shí)，只能在±45°內(nèi)確定α。較高的α值折回到較低區(qū)域中。

如以上參考圖2和表1所描述的，如果所計(jì)算的差分相位角位于相應(yīng)區(qū)域的邊界內(nèi)，則檢測(cè)到某個(gè)比特對(duì)。例如，如果差分角在-45°與+45°之間，則它位于0°區(qū)域內(nèi)，并且因此根據(jù)表1被解碼為比特對(duì){0,0}，并且類似地適用于其他區(qū)域{0,1}、{1,0}和{1,1}。因此，在無噪聲系統(tǒng)中，可以允許α在-45°與+45°之間變化。根據(jù)系統(tǒng)的信噪比，實(shí)際上α的可容許公差是較小的，通常在±30°附近。對(duì)于符號(hào)率為例如622mbaud的數(shù)字正交相移鍵控系統(tǒng)，這轉(zhuǎn)換為本地振蕩器激光的在±52mhz范圍內(nèi)的最大可允許頻率偏置。因此，本地振蕩器激光或下變頻頻率必須保持在此區(qū)間內(nèi)以供解碼可靠地工作。

在大致±50mhz內(nèi)控制本地振蕩器激光頻率或下變頻頻率實(shí)際上是可行的，并且已經(jīng)確定實(shí)際可行。然而，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，本地振蕩器激光必須掃描可用于信號(hào)的頻帶。這個(gè)掃描過程需要是相對(duì)較慢的，以足夠接近定位到正確的頻率窗口。典型的可調(diào)諧激光覆蓋大約4thz或更大的光頻帶。為了以約100mhz的分辨率掃描該頻帶，需要約40,000個(gè)步長(zhǎng)。在每個(gè)激光頻率步長(zhǎng)之后，解碼單元26對(duì)所接收的比特進(jìn)行解碼，并且通常嘗試識(shí)別所接收的數(shù)據(jù)流中的特定預(yù)定幀定界符比特模式。比特流由兩個(gè)比特對(duì)組成，并且通常不知道比特在此比特流內(nèi)開始的位置。在實(shí)踐中，可以采用四個(gè)并行幀搜尋器單元來掃描用于幀定界符模式的比特流。每個(gè)幀搜尋器單元可以在比特流內(nèi)使用不同的偏置。因此，即使激光每秒掃描100個(gè)步長(zhǎng)，完整的本地振蕩器激光掃描實(shí)際上可能需要高達(dá)400秒，這對(duì)于許多實(shí)際應(yīng)用來說是過長(zhǎng)的。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了，可以通過添加允許較高值的旋轉(zhuǎn)角α的一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)方案來增強(qiáng)最大可允許頻率偏置的公差值，并且因此增加初始鎖定過程的速度。假設(shè)旋轉(zhuǎn)角α超過45°，則所有檢測(cè)的差分角將落入圖1中的錯(cuò)誤檢測(cè)區(qū)域中。然而，假設(shè)角度α不隨時(shí)間變化，則此行為是確定性的。例如，假設(shè)45°<α≤135°，則所有檢測(cè)的信號(hào)順時(shí)針偏移一個(gè)區(qū)域，即它們沿順時(shí)針方向落入相鄰區(qū)域中。這可以通過用多個(gè)附加比特分配模式補(bǔ)充表1來適應(yīng)。例如，可以根據(jù)表2采用三個(gè)附加比特分配模式以適應(yīng)任意值的α，其中每個(gè)解碼方案對(duì)應(yīng)于圖1中的一個(gè)檢測(cè)區(qū)域。

表2：三個(gè)附加比特分配模式

從表2可以看出，范圍abs(α)≤45°的第一模式與表1相同。象限(i)45°<α≤135°、(ii)135°<α≤225°和(iii)225°<α<315°的三個(gè)附加比特分配模式是第一比特分配模式的偏移版本。因此，這些附加比特分配模式通過abs(α)>45°的角度α來補(bǔ)償星座的旋轉(zhuǎn)，并且實(shí)際上將較大的偏移角旋轉(zhuǎn)回到第一區(qū)域中，以使得如α的絕對(duì)值小于45°那樣分配比特值。

所檢測(cè)的相位本身通常不允許推斷偏移角α。然而，這可以通過針對(duì)預(yù)定參考結(jié)果檢查接收的信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，諸如對(duì)于已知發(fā)送器單元12發(fā)射的某個(gè)幀定界符位模式，如現(xiàn)在將參考圖4所解釋的。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的解碼單元26的詳細(xì)視圖。解碼單元26包括復(fù)制單元38、多個(gè)幀搜尋器單元40a-40d和控制單元42。

復(fù)制單元38將從混合單元接收的同相分量32和正交分量34復(fù)制為四個(gè)相同的副本。然后將這些信號(hào)對(duì)供應(yīng)到四個(gè)幀搜尋器單元40a至40d，這四個(gè)幀搜尋器單元40a至40d各自根據(jù)表2中的四個(gè)不同的比特分配模式中的一個(gè)分析輸入信號(hào)并且掃描幀定界符比特模式。幀定界符模式可以是已知發(fā)送器單元12將用作參考模式發(fā)送的預(yù)定比特序列。取決于α的值，幀搜尋器單元40a至40d中只有一個(gè)將找到參考比特模式，并且將通知控制單元42。例如，假設(shè)45°<α≤135°，實(shí)現(xiàn)表2中的第二比特分配模式的幀搜尋器單元40b將檢測(cè)幀定界符模式，并且將其轉(zhuǎn)發(fā)到控制單元42?？刂茊卧?2確保根據(jù)對(duì)應(yīng)的比特分配模式(即根據(jù)表2中的第二比特模式)來解碼所有后續(xù)信號(hào)。解碼的比特值作為解碼的信號(hào)比特流36、36'輸出。

可替代地，響應(yīng)于控制單元42所檢測(cè)的α的范圍，控制單元42可以向本地振蕩器單元24發(fā)送控制信號(hào)(未示出)以適配本地振蕩器頻率，以使得偏移角α減小到第一象限abs(α)≤45°。然后可以根據(jù)表2中的第一比特分配模式來對(duì)所有后續(xù)信號(hào)進(jìn)行解碼，所述第一比特分配模式對(duì)應(yīng)于表1中的原始比特分配模式。

在以上參考圖4和表2描述的實(shí)施方式中，幀搜尋器單元40a至40d根據(jù)四種不同的比特分配方案對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行解碼，并且將結(jié)果與已知的幀定界符模式進(jìn)行比較?？商娲?，可根據(jù)一個(gè)固定比特分配模式(諸如表1中的比特分配模式)對(duì)輸入信號(hào)32、34進(jìn)行解碼，并且可將所述輸入信號(hào)32、34與幀定界符模式的不同(旋轉(zhuǎn))版本進(jìn)行比較。這提供了確定偏移角α的范圍的另一種等效方式。

為了簡(jiǎn)單起見，上述示例假定m＝4，因此可以具有四個(gè)不同的值。然而，相同的方案可適用于包含更多數(shù)據(jù)點(diǎn)的高階星座。

在上述示例中，已經(jīng)在外差檢測(cè)的語境中描述了本發(fā)明。然而，相同的方案可適用于零差檢測(cè)或內(nèi)差檢測(cè)。

本發(fā)明增加了最大可允許頻率偏置的公差窗口，并且因此可用于實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射器數(shù)據(jù)的更快初始掃描和鎖定。同時(shí)，本發(fā)明允許適應(yīng)具有較低調(diào)諧粒度的激光，并且因此使得能夠利用不太復(fù)雜以及由此更便宜的設(shè)備來進(jìn)行更快和可靠的相干檢測(cè)。

對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的描述以及附圖僅用于說明本發(fā)明和與其相關(guān)聯(lián)的有益效果，但不應(yīng)理解為暗示任何限制。本發(fā)明的范圍僅基于所附權(quán)利要求書來確定。

附圖標(biāo)記

10用于發(fā)射調(diào)制信號(hào)的系統(tǒng)

12發(fā)送器單元

14接收器單元

16光通道

18,18'消息比特流

20,20'載波信號(hào)

22混合單元

24本地振蕩器單元

26解碼單元

28混合單元22的用于調(diào)制光信號(hào)的第一輸入端

30混合單元22的用于本地振蕩器單元的第二輸入端

32解調(diào)信號(hào)的同相(i)分量

34解調(diào)信號(hào)的正交(q)分量

36,36'解碼的信號(hào)比特流

38復(fù)制單元

40a,b,c,d幀搜尋器單位

42控制單元