信号产生装置和数据恢复装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及相干光奈奎斯特波分复用（Nyquist-WDM)系统，并且具体涉及一种可 W在相干光奈奎斯特WDM系统中使用的信号产生装置、数据恢复装置W及对应的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，相干光传输系统已成为100G商用系统的标准解决方案。然而，随着各类大 带宽数据业务的迅猛发展，传统的50G/100G通道栅格已经不能满足传输系统的需求，因 此，提出了基于12. 5GHz整数倍的灵活栅格技术。在此背景下，提出了相干光奈奎斯特单载 波传输技术W及基于该技术的相干光奈奎斯特WDM系统，与传统单载波传输技术相比，其 使用窄带电/光滤波器来压缩信号带宽，W获得更高的频谱效率。
[0003] 在相干光奈奎斯特WDM系统的接收机中，往往采用基于盲估计的数字信号 均衡技术。具体地，接收机主要包括时钟恢复（ClockRecovery)模块、色散补偿（CD compensation)模块、基于横模算法（CMA;ConstantModulusAlgorithm)的解偏振复用 模块、载波恢复（CarrierRecovery)模块W及相位噪声恢复（PhaseNoiseRecovery)模 块。由于相干光奈奎斯特WDM系统使用窄带滤波器来压缩信号带宽，因此信号的码间干扰 (ISI:Inter-SymbolInterference)变大，使得盲估计的准确性W及解偏振复用模块的性 能下降，该性能下降在使用高阶数字调制技术时更为明显。此外，使用盲估计算法会引起90 度相位模糊的概率问题，即相位跳周，导致系统出现连续的误码，因此，通常必须配合使用 差分编码W避免该一问题。然而，使用差分编码会带来额外的光信号与噪声功率比（0SNR) 的代价。此外，在基于盲估计的数字信号均衡技术中，需要根据发射机使用的数字调制格式 来调整盲估计算法，因此需要针对每种数字调制格式准备相应的接收机，而不能使用同一 个接收机接收所有数字调制格式的奈奎斯特WDM信号。
【发明内容】
[0004] 鉴于W上问题，提出了本发明。本发明的一个目的是提供一种能够在相干光奈奎 斯特WDM系统中使用的信号产生装置和数据恢复装置W及对应的方法，其能够避免传统奈 奎斯特WDM系统中的跳周问题，并且可W与发射机使用的数字调制格式无关地进行数据恢 复，从而具有更大的灵活性。
[0005] 根据本发明的一个方面，提供了一种信号产生装置，包括；奈奎斯特信号产生设 备，被配置为基于要发送的用户数据产生奈奎斯特数据信号；合成设备，被配置为基于所述 奈奎斯特数据信号和预先存储的OFDM码元训练序列产生合成信号，该合成信号包括至少 一个峽，每个峽包括所述OFDM码元训练序列和从所述奈奎斯特数据信号中依序提取的预 定长度的数据序列；W及转换设备，被配置为将所述合成信号转换为预定波长的光信号。
[0006] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于从光信号中恢复用户数据的数据恢复装 置，包括；预处理设备，被配置为对所述光信号进行预处理W产生数字信号，该数字信号包 括至少一个峽；峽同步设备，被配置为对所述数字信号进行峽同步W确定所述至少一个峽 的峽头位置；载波恢复设备，被配置为根据所述峽头位置从所述数字信号中提取OFDM码元 训练序列，并且基于所提取的OFDM码元序列对所述数字信号进行载波恢复；信道恢复设 备，被配置为基于所提取的OFDM码元训练序列和预先存储的OFDM码元训练序列，对载波恢 复后的数字信号进行信道恢复；W及后处理设备，被配置为从信道恢复后的数字信号中恢 复用户数据。
[0007] 根据本发明的另一方面，提供了一种信号产生方法，包括：基于要发送的用户数据 产生奈奎斯特数据信号；基于所述奈奎斯特数据信号和预先存储的OFDM码元训练序列产 生合成信号，该合成信号包括至少一个峽，每个峽包括所述OFDM码元训练序列和从所述奈 奎斯特数据信号中依序提取的预定长度的数据序列；W及将所述合成信号转换为预定波长 的光信号。
[0008] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于从光信号中恢复用户数据的数据恢复方 法，包括：对所述光信号进行预处理W产生数字信号，该数字信号包括至少一个峽；对所述 数字信号进行峽同步W确定所述至少一个峽的峽头位置；根据所述峽头位置从所述数字信 号中提取OFDM码元训练序列，并且基于所提取的OFDM码元序列对所述数字信号进行载波 恢复；基于所提取的OFDM码元训练序列和预先存储的OFDM码元训练序列，对载波恢复后的 数字信号进行信道恢复；W及从信道恢复后的数字信号中恢复用户数据。
[0009] 根据本发明的上述方面，在发射机中，可W在发送信号中引入包含(FDM码元训练 序列（即，OFDM格式的训练序列）的峽结构，从而有效地避免传统奈奎斯特WDM系统中出现 的跳周问题。此外，由于OFDM码元训练序列频谱灵活，并且可W不使用整形滤波器而达到 奈奎斯特WDM系统要求的带宽，因此当在接收机中使用该训练序列进行解偏振复用和信道 估计时，不会受到整型滤波器崎变的影响。而且，由于基于OFDM码元训练序列进行的信道 恢复与发射机使用的数字调制格式无关，因而接收机具有更大的灵活性。
【附图说明】
[0010] 通过结合附图对本发明的实施例进行详细描述，本发明的上述和其它目的、特征、 优点将会变得更加清楚，其中：
[0011] 图1示意性地示出了本发明的实施例的原理；
[0012] 图2示出了根据本发明实施例的相干光奈奎斯特WDM系统的示意图；
[0013] 图3示意性地示出了根据本发明实施例的信号产生装置的框图；
[0014] 图4示意性地示出了根据本发明实施例的X偏振码元训练序列和y偏振码元训练 序列的结构；
[0015] 图5示意性地示出了根据本发明实施例的X偏振峽的结构和y偏振峽的结构；
[0016] 图6示意性地示出了根据本发明实施例的数据恢复装置的框图；
[0017] 图7示意性地示出了相干光奈奎斯特WDM系统的光传输信道模型；
[0018] 图8示意性地示出了信道恢复的原理；
[0019] 图9示出了根据本发明实施例的信号产生方法的流程图；
[0020] 图10示出了根据本发明实施例的数据恢复方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 下面将参照附图来描述根据本发明的实施例。在附图中，相同的参考标号自始至 终表示相同的元件。
[0022] 首先，参照图1来简要描述本发明的实施例的原理。在发射机中，如图1所示，首 先，与传统奈奎斯特WDM系统相同，对于每个信道(波长)，利用窄带滤波器对携带要发送的 用户数据的原始单载波信号进行滤波W压缩其带宽，从而产生奈奎斯特单载波信号。然后， 可W将根据本发明实施例的OFDM格式的码元训练序列（即，OFDM码元训练序列）与该奈奎 斯特单载波信号合成，从而产生具有根据本发明实施例的峽格式的合成信号（即，附加了所 述(FDM码元训练序列的奈奎斯特单载波信号)，该合成信号在经过一系列处理之后被发送 给接收机。然后，接收机可W从所接收的信号中提取所述OFDM码元训练序列，并且基于该 训练序列进行载波恢复和信道恢复W及进行其他处理，从而恢复在发射机中发送的用户数 据。
[0023] 接下来，参照图2来描述根据本发明实施例的相干光奈奎斯特WDM系统。如图2 所示，该相干光奈奎斯特WDM系统可W包括发射机10、光纤链路20和接收机30。
[0024] 发射机10可W包括多个信号产生装置11(作为示例，示出4个信号产生装置11-1 至11-4)和光复用器12。所述多个信号产生装置11的数量与该奈奎斯特WDM系统中使用 的光信号的波长的数量相同。也就是说，所述多个信号产生装置11分别对应不同的波长， 并且基于要发送的用户数据产生相应波长的光信号。光复用器12对所述多个信号产生装 置11产生的多个光信号进行波分复用，并且将所得到的WDM信号经由光纤链路20发送给 接收机30。所述波长可W是光通信系统常用的波长，例如在1530nm和1650nm之间的波长， 也可W是其他波长。
[0025] 接收机30可W包括光解复用器31W及多个数据恢复装置32 (作为示例，示出4 个数据恢复装置32-1至32-4)。光解复用器31将接收机30接收到的WDM信号解复用为多 个不同波长的光信号，并且将所述多个光信号分别输出到对应的数据恢复装置32。所述多 个数据恢复装置32分别从所接收的相应波长的光信号恢复在发射机中发送的用户数据。
[0026] 下面，将参照图3来详细描述所述多个信号产生装置11。由于所述多个信号产生 装置11除了产生的光信号的波长不同W外，结构和功能相同，因此在该里只描述一个信号 产生装置11，该描述同样适用于其他信号产生装置。
[0027] 如图3所示，信号产生装置11包括奈奎斯特信号产生设备110、存储器111、合成 设备112和转换设备113。
[0028] 奈奎斯特信号产生设备110可W基于输入到信号产生装置11的要发送的用户数 据产生奈奎斯特数据信号。在本实施例中，该奈奎斯特数据信号可W包括与信号产生装置 11产生的光信号的第一偏振态(例如X偏振)对应的第一分量数据信号（W下称为X偏振数 据信号)、W及与该光信号的第二偏振态(例如与X偏振垂直的y偏振)对应的第二分量数据 信号下称为y偏振数据信号)。X偏振数据信号和y偏振数据信号是复数信号，从而包括 I路分量和Q路分量。因此，奈奎斯特信号产生设备110产生的奈奎斯特数据信号实际上可 W包括4个子信号，即X偏振数据信号的I路分量和Q路分量、W及y偏振数据信号的I路 分量和Q路分量。X偏振数据信号和y偏振数据信号中的每一个可W具有波特率BGHz(B 为正有理数)，其码元时间L为1/B。
[0029] 奈奎斯特信号产生设备110可W按照本领域公知的方式产生所述奈奎斯特数据 信号。例如，如图3所示，奈奎斯特信号产生设备110可W包括前向纠错（FEC)编码器1101、 数字调制器1102和数字滤波器1103。FEC编码器1101可W对用户数据进行FEC编码。数 字调制器