相關申請交叉引用

本專利申請要求于2014年10月20日提交的申請?zhí)枮?4/518,881、發(fā)明名稱為“直接檢測光學系統(tǒng)中的載波信號功率比控制”的美國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在本申請中。

本發(fā)明涉及光學傳輸系統(tǒng)，并在具體實施例中涉及一種用于直接檢測光學系統(tǒng)中載波信號功率比控制的系統(tǒng)與方法。

背景技術：

眾所周知，載波信號功率比(cspr)是直接檢測正交頻分復用(ofdm)系統(tǒng)中重要的參數(shù)。圖1示出了系統(tǒng)誤碼率(ber)和cspr之間典型關系的曲線圖100。當cspr較小時，誤碼率未達到最佳標準，因為子載波信號差拍干擾(ssbi)功率相對于信號功率增大。而當cspr較大時，誤碼率也未達到最佳標準，因為系統(tǒng)噪聲(通常由光學信噪比(osnr)測定)占主導地位。cspr的甜蜜點隨系統(tǒng)噪聲發(fā)生變化。

對于光強度調(diào)制器，可以用光學濾波器設置最佳的cspr。然而，由于激光波長徘徊，激光波長和光學濾波器中心波長之間的相對頻率偏置在時間上變化緩慢，這會導致cspr中存在不希望的變化而且系統(tǒng)存在誤碼性能。因此，需要密切監(jiān)控并積極控制cspr。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)實施例，一種用于直接檢測光學系統(tǒng)中載波信號功率比(cspr)控制的方法包括：在接收器(rx)數(shù)字信號處理器(dsp)中接收電信號，其中，所述電信號通過直接檢測組件從相應的光信號中獲得；采用所述rxdsp估計所述電信號的cspr；根據(jù)所述cspr，采用所述rxdsp生成控制信號；以及采用所述rxdsp向光學濾波器和激光器中的一種發(fā)送所述控制信號，其中，所述控制信號使所述光學濾波器和激光器中一種的中心波長(cw)被調(diào)整，使得所述光學濾波器的cw和所述激光器的cw之間的偏移產(chǎn)生所需的cspr。

根據(jù)實施例，一種用于直接檢測光學系統(tǒng)中載波信號功率比(cspr)控制的網(wǎng)絡組件包括：處理器和用于存儲由所述處理器執(zhí)行的程序的計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，所述程序包括指令用于：接收電信號，其中，所述電信號通過直接檢測組件從相應的光信號中獲得；估計所述電信號的cspr：根據(jù)所述cspr生成控制信號；以及向光學濾波器和激光器中的一種發(fā)送所述控制信號，其中，所述控制信號使所述光學濾波器和激光器中一種的中心波長(cw)被調(diào)整，使得所述光學濾波器的cw和所述激光器的cw之間的偏移產(chǎn)生所需的cspr。

根據(jù)實施例，一種直接檢測光學傳輸系統(tǒng)包括：激光器；來自所述激光器的光輸出的信號路徑中的光學濾波器；和通信耦合到所述激光器和所述光學濾波器中至少一種的處理器，其中，所述處理器用于估計所述直接檢測光學傳輸系統(tǒng)中的載波信號功率比(cspr)，所述處理器還用于根據(jù)所述cspr生成控制信號，所述處理器還用于向所述激光器和所述光學濾波器中的一種發(fā)送所述控制信號，所述控制信號使所述光學濾波器和所述激光器中一種的中心波長(cw)被調(diào)整，使得所述光學濾波器的cw和所述激光器的cw之間的偏移在傳輸?shù)墓庑盘栔挟a(chǎn)生所需的cspr。

附圖說明

為了更全面的理解本發(fā)明及其優(yōu)點，現(xiàn)結(jié)合附圖參考以下描述，其中：

圖1為示出了系統(tǒng)ber和cspr之間典型關系的曲線圖；

圖2為采用光強度調(diào)制器和光學濾波器的直接檢測光學系統(tǒng)的實施例的示意圖；

圖3為采用直接調(diào)制激光器(dml)或外部調(diào)制激光器(eml)和光學濾波器的直接檢測光學系統(tǒng)的實施例的示意圖；

圖4示出了光學濾波器前的光譜的示例和光學濾波器后的光譜的示例；

圖5為采用光強度調(diào)制器和光學濾波器的wdm收發(fā)器系統(tǒng)的實施例的示意圖；

圖6為采用直接調(diào)制激光器(dml)或外部調(diào)制激光器(eml)和光學濾波器的wdm收發(fā)器系統(tǒng)的實施例的示意圖；

圖7為采用直接調(diào)制激光器(dml)或外部調(diào)制激光器(eml)和光學濾波器的wdm收發(fā)器系統(tǒng)的實施例的示意圖；

圖8示出了相對于wdm信道的兩種可能的ssb排列；

圖9為不帶有光學濾波器的直接檢測收發(fā)器系統(tǒng)的實施例的示意圖；

圖10為不帶有光學濾波器的直接檢測收發(fā)器系統(tǒng)的實施例的示意圖；

圖11為不帶有光學濾波器的直接檢測收發(fā)器系統(tǒng)的實施例的示意圖；

圖12為示出了在rx處常見的信號頻譜的曲線圖；

圖13為分別繪出了用于rx處信號和ssbi的功率譜密度(psd)的曲線圖；

圖14為示出了cspr跟蹤的仿真示例的曲線圖；

圖15為估計cspr相對實際cspr的曲線圖，其示出了估值與實際cspr之間良好的線性關系；

圖16為不同osnrs下估計cspr的曲線圖；

圖17為示出了如果osnr在rx處保持相同則預計傳輸不會產(chǎn)生影響的曲線圖；

圖18為針對實際cspr、采用開環(huán)系統(tǒng)的估計cspr以及采用閉環(huán)系統(tǒng)的cspr的cspr相對時間的曲線圖；

圖19為示出了實際頻率偏移、采用閉環(huán)系統(tǒng)的估計頻率偏移以及采用開環(huán)系統(tǒng)的估計頻率偏移的頻率相對時間的曲線圖；

圖20為閉環(huán)ber和開環(huán)ber的ber對數(shù)相對osnr的曲線圖；以及

圖21為光學數(shù)據(jù)路由器的實施例的框圖。

具體實施方式

當前優(yōu)選實施例的形成和使用將在以下進行詳細討論。然而，應理解，本發(fā)明提供了許多可以在各種特定背景下進行體現(xiàn)的適用性發(fā)明構(gòu)思。所討論的具體實施例僅僅用來說明形成并使用本發(fā)明的具體方式，并不限制本發(fā)明的范圍。

在實施例中，實質(zhì)上最佳的或改進的載波信號功率比(cspr)有助于優(yōu)化采用直接檢測接收器的光傳輸系統(tǒng)的傳輸容量和/或誤差性能。本文中公開了一種可以在包括數(shù)字信號處理器(dsp)的各種平臺上實現(xiàn)的cspr的估計和控制方法。在一實施例中，該方法可以在系統(tǒng)不需要額外光電(eo)硬件的情況下輕而易舉地用在單信道或波分復用(wdm)傳輸中，從而造成硬件和成本效率。在一實施例中，cspr用于控制發(fā)射機激光器的中心波長(cw)以基本上匹配光學濾波器。在一實施例中，cspr用于控制光學濾波器的cw以基本上匹配發(fā)射激光器的。所公開的系統(tǒng)和方法實施例提高了直接檢測光學系統(tǒng)的傳輸容量和/或誤差性能。相比其它解決方案，所公開的系統(tǒng)和方法實施例為直接檢測光學系統(tǒng)中的改進傳輸容量和/或誤差性能提供了更高的硬件效率和更低成本的解決方案。所公開的系統(tǒng)和方法實施例可應用于單信道或wdm傳輸而無需給系統(tǒng)中增加新的eo硬件，從而導致硬件和成本效率。在實施例中，隨著wdm信道數(shù)量增加，采用所公開的系統(tǒng)和方法的優(yōu)勢變得更大。雖然本發(fā)明實施例參照ofdm信號進行描述，實施例方法可以輕而易舉地擴展到其它數(shù)字生成的光信號。

其它解決方案依賴于比較光學濾波器之前和之后的光功率和光場差異。然而，這種解決方案需要額外的光學硬件(例如，光檢測器)，這會增加成本。

本文中公開了用于激光器和/或光學濾波器波長控制的系統(tǒng)、方法和裝置。在一實施例中，接收器(rx)dsp可以估計cspr，并將控制信號發(fā)送回發(fā)送器(tx)用于激光器或濾波器波長控制。在一實施例中，不需要額外的光學硬件。

在一實施例中，一種用于直接檢測光學系統(tǒng)中載波信號功率比(cspr)控制的方法包括：在接收器(rx)數(shù)字信號處理器(dsp)中接收電信號，其中，所述電信號通過直接檢測組件從相應的光信號中獲得；采用所述rxdsp估計所述電信號的cspr；采用所述rxdsp根據(jù)所述cspr生成控制信號；以及采用所述rxdsp向光學濾波器和激光器中的一種發(fā)送所述控制信號，其中，所述控制信號使所述光學濾波器和所述激光器中一種的中心波長(cw)被調(diào)整，使得所述光學濾波器的cw和所述激光器的cw之間的偏移產(chǎn)生所需的cspr。在一實施例中，通過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流量是不間斷的。在一實施例中，估計所述cspr包括確定信號功率比以及由于信號-信號差拍干擾(ssbi)而產(chǎn)生的信號。在一實施例中，估計所述cspr包括根據(jù)正交幅度調(diào)制(qam)解調(diào)器中的數(shù)字采樣估計數(shù)字域中的cspr。在一實施例中，生成所述控制信號包括：對多個wdm信道上的估計cspr進行平均，并將平均后的估計cspr轉(zhuǎn)換成用于單邊帶(ssb)濾波器的單調(diào)諧電壓。

在一實施例中，一種直接檢測光學傳輸系統(tǒng)包括：激光器；來自所述激光器的光輸出的信號路徑中的光學濾波器；和通信耦合到所述激光器和所述光學濾波器中至少一種的處理器，其中，所述處理器用于估計所述直接檢測光學傳輸系統(tǒng)中的載波信號功率比(cspr)，所述處理器還用于根據(jù)所述cspr生成控制信號，所述處理器還用于向所述激光器和所述光學濾波器中的一種發(fā)送所述控制信號，所述控制信號使所述光學濾波器和所述激光器中一種的中心波長(cw)被調(diào)整，使得所述光學濾波器的cw和所述激光器的cw之間的偏移在傳輸?shù)墓鈱W信號中產(chǎn)生所需的cspr。

圖2為采用光強度調(diào)制器和光學濾波器的直接檢測光學系統(tǒng)200的實施例的示意圖。系統(tǒng)200包括發(fā)送器(tx)數(shù)字信號處理器(dsp)202、數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(dac)204、調(diào)制器驅(qū)動器(drv)206、激光器208、光學調(diào)制器210、光學濾波器212、tx放大器214、接收器(rx)放大器216、光檢測器(pin/apd)218、跨阻放大器(tia)220、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)222和rxdsp224。系統(tǒng)200的組件可以設置成如圖2所示。在一實施例中，光檢測器218是p-型、本征、n-型二極管(pin)或雪崩光電二極管(apd)。

激光器208生成并向光學調(diào)制器210輸出連續(xù)光。在一實施例中，激光器208是激光二極管(ld)。在其它實施例中，可以利用其它光源，而不是激光器208。光學調(diào)制器210基于從drv206輸出的驅(qū)動信號調(diào)制輸入光。在一實施例中，光學調(diào)制器210是光強度調(diào)制器。在一實施例中，驅(qū)動信號被疊加在導頻信號上。在一實施例中，驅(qū)動信號是ofdm信號。然而，在其它實施例中，可以利用其它的光學驅(qū)動信號。驅(qū)動信號由txdsp202進行確定，并由dac204從數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。將來自光學調(diào)制器210的輸出提供給光學濾波器212，其對來自光學調(diào)制器210的光輸出進行濾波僅通過與導頻和驅(qū)動信號相關聯(lián)的光的波長。濾波后的光由光學放大器214，216進行放大并由pin/apd218檢測并轉(zhuǎn)換成電信號。轉(zhuǎn)換的電信號由tia220進行放大，并由adc222轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。rxdsp224分析檢測到的信號并估計cspr?；谒烙嫷腸spr，rxdsp224生成控制信號并向激光器208或光學濾波器212發(fā)送所述控制信號。在一實施例中，對于激光器208，控制信號與用于激光器208的直流偏置電流或電壓相結(jié)合來調(diào)節(jié)cspr。在一實施例中，對于光學濾波器212，控制信號與驅(qū)動電壓相結(jié)合來調(diào)整光學濾波器212的中心頻率。在其它實施例中，可以使用其它方法向激光器208和/或光學濾波器212發(fā)送控制信號的。控制信號使激光器208或光學濾波器212調(diào)整其中心波長(cw)。通過調(diào)整激光器208的cw和光學濾波器212的cw之間的相對頻率偏移，可以獲得所需的cspr。在各實施例中，最佳cspr對于優(yōu)化采用直接檢測接收器的光學傳輸系統(tǒng)的傳輸容量和/或誤差性能來說是至關重要的。

圖3為采用直接調(diào)制激光器(dml)或外部調(diào)制激光器(eml)和光學濾波器的直接檢測光學系統(tǒng)300的實施例的示意圖。系統(tǒng)300包括txdsp302、dac304、drv306、激光器308、光學濾波器310、tx光學放大器312、接收器光學放大器314、光檢測器(例如，pin/apd)316、tia318、adc320和rxdsp322。系統(tǒng)300的組件可以設置成如圖3所示。系統(tǒng)300以類似系統(tǒng)200的方式運行，不同之處在于省略了光學調(diào)制器，這是因為系統(tǒng)300是dml或eml系統(tǒng)。rxdsp322分析檢測到的信號并估計cspr?；谒烙嫷腸spr，rxdsp322生成控制信號并向激光器308或光學濾波器310發(fā)送控制信號?？刂菩盘柺辜す馄?08或光學濾波器310調(diào)整其中心波長(cw)。通過調(diào)整激光器308的cw和光學濾波器310的cw之間的相對頻率偏移，可以獲得所需的cspr。在各實施例中，最佳cspr對于優(yōu)化采用直接檢測接收器的光學傳輸系統(tǒng)的傳輸容量和/或誤差性能來說是至關重要的。

圖2和圖3示出了用于直接檢測的兩種低成本收發(fā)器架構(gòu)。在這兩種情況下，采用諸如馬赫-曾德爾(mach-zehnder，mz)調(diào)制器、電吸收調(diào)制器(eam)、直接調(diào)制激光器(dml)和外部調(diào)制激光器(eml)等強度調(diào)制器來將實值數(shù)字生成的信號轉(zhuǎn)換到光域?？梢詫⒐鈱W濾波器用在光學調(diào)制器或激光器之后以產(chǎn)生單邊帶(ssb)信號，因此系統(tǒng)變得更不易受光纖傳輸中色散(cd)的影響。同時，可以通過控制激光器的中心波長(cw)和光學濾波器的中心波長之間的相對頻率偏移來獲得所需的cspr。

圖4示出了光學濾波器前的光譜400的示例和光學濾波器后的光譜420的示例。在應用光學濾波器406之前，光譜包括兩個驅(qū)動信號402和導頻信號404。光學濾波器后，光譜包括一個功率增加的驅(qū)動信號422。

由于其波長的周期性質(zhì)，ssb濾波器可以很容易地在wdm信道之間共享，從而改善硬件和成本效率。圖5和圖6分別描繪了與圖2和圖3中的架構(gòu)相對應的wdm收發(fā)器架構(gòu)。rx可以解碼嵌入在ofdm幀中的反饋cspr值，并用它來控制激光器或光學濾波器波長。每個wdm信道可以形成單獨的控制回路。

圖5為采用光強度調(diào)制器和光學濾波器的wdm收發(fā)器系統(tǒng)500的實施例的示意圖。系統(tǒng)500包括多個中心局側(cè)收發(fā)器502和多個客戶側(cè)收發(fā)器526。每個收發(fā)器502，526包括pin506、tia508、adc510、rxdsp512、txdsp514、dac516、rf驅(qū)動器518、光學調(diào)制器520以及激光器522。將來自每個收發(fā)器502的輸出提供給復用(mux)和光學濾波器504。在解復用器(demux)524的輸入端接收來自mux和光學濾波器504的組合輸出，并且組合信號分離成多個接收光信號，其中，多個接收光信號中的每一個指向所述收發(fā)器526的相應一個。系統(tǒng)500的組件可以設置成如圖5所示。

每個所述中心局側(cè)收發(fā)器502中的rxdsp512分析檢測到的信號，并估計cspr。基于所估計的cspr，rxdsp512生成控制信號并將所述控制信號發(fā)送給激光器522或光學濾波器504。控制信號使激光器522或光學濾波器504調(diào)整其中心波長(cw)。通過調(diào)整激光器522的cw和光學濾波器504的cw之間的相對頻率偏移，可以獲得所需的cspr。在各實施例中，最佳cspr對于優(yōu)化采用直接檢測接收器的光學傳輸系統(tǒng)的傳輸容量和/或誤差性能來說是至關重要的。

在一實施例中，mux+光學濾波器在實現(xiàn)上與demux完全相同。在本實施例中，可以在單個設備中實施mux+光學濾波器，并且該設備還可以用作demux。本實施例中的雙向鏈路是完全相同的。因此，中心局rxdsp可以分析接收到的信號并估計cspr，且直接將此估計應用到中心局側(cè)發(fā)送器。

在另一實施例中，不能將雙向鏈路視為是相同的。在本實施例中，利用從客戶端返回到中心局的反饋信道(通常是低速的)。在客戶端側(cè)rxdsp中估計cspr并將所估計的cspr通過反饋信道發(fā)送回中心局。然后，中心局rx恢復cspr估計，并將由rxdsp確定的cspr估計應用到中心局發(fā)送器。

圖6為采用直接調(diào)制激光器(dml)或外部調(diào)制激光器(eml)和光學濾波器的wdm收發(fā)器系統(tǒng)600的實施例的示意圖。系統(tǒng)600包括多個中心局側(cè)收發(fā)器602和多個客戶側(cè)收發(fā)器626。每個收發(fā)器602，626包括pin606、tia608、adc610、rxdsp612、txdsp614、dac616、rf驅(qū)動器618以及激光器622。將來自每個收發(fā)器602的輸出提供給復用(mux)和光學濾波器604。在解復用器(demux)624的輸入端接收來自mux和光學濾波器604的組合輸出，并且組合信號分離成多個接收光信號，其中，多個接收光信號中的每一個指向所述收發(fā)器626的相應一個。系統(tǒng)600的組件可以設置成如圖6所示。

每個所述中心局側(cè)收發(fā)器602中的rxdsp612分析檢測到的信號，并估計cspr?；谒烙嫷腸spr，rxdsp612生成控制信號并將所述控制信號發(fā)送給激光器622或光學濾波器604?？刂菩盘柺辜す馄?22或光學濾波器604調(diào)整其中心波長(cw)。通過調(diào)整激光器622的cw和光學濾波器604的cw之間的相對頻率偏移，可以獲得所需的cspr。在各實施例中，最佳cspr對于優(yōu)化采用直接檢測接收器的光學傳輸系統(tǒng)的傳輸容量和/或誤差性能來說是至關重要的。

圖7為采用直接調(diào)制激光器(dml)或外部調(diào)制激光器(eml)和光學濾波器的wdm收發(fā)器系統(tǒng)700的實施例的示意圖。系統(tǒng)700包括多個中心局側(cè)收發(fā)器702和多個客戶側(cè)收發(fā)器726。每個收發(fā)器702，726包括pin706、tia708、adc710、rxdsp712、txdsp714、dac716、rf驅(qū)動器718以及激光器722。將來自每個收發(fā)器702的輸出提供給復用(mux)和光學濾波器704。在解復用器(demux)724輸入端接收來自mux和光學濾波器704的組合輸出，并且組合信號分離成多個接收光信號，其中，多個接收光信號中的每一個指向所述收發(fā)器726的相應一個。系統(tǒng)700的組件可以設置成如圖7所示。

圖7示出了利用業(yè)務信道可以形成控制回路以便減少反饋延遲的另一種可能性。來自mux光學濾波器704的光信號輸出的一部分由pin706進行分離并檢測。該檢測到的信號由rxdsp用來估計cspr并為激光器722或光學濾波器704生成控制信號。此外，在一實施例中，一個所述中心局側(cè)收發(fā)器702中的rxdsp712控制所有中心局側(cè)收發(fā)器702中的激光器。

圖8示出了相對于wdm信道的兩種可能的ssb排列。wdm信號802的一種排列包括針對每個信道的濾波器806，頻率直接比導頻信號804高。在wdm信號812的另一種結(jié)構(gòu)中，濾波器816包括兩個導頻信號814每隔一對之間的兩個wdm信號812。

圖9為不帶有光學濾波器的直接檢測收發(fā)器系統(tǒng)900的實施例的示意圖。系統(tǒng)900包括txdsp902、多個dacs904、多個drvs906、激光器908、光學調(diào)制器910、tx光學放大器912、rx光學放大器914、光檢測器(例如，pin/apd)916、tia918、adc920和rxdsp922。系統(tǒng)900的組件可以設置成如圖9所示。rxdsp922估計檢測到的光信號中的cspr，并生成發(fā)送回光學調(diào)制器910的偏置控制信號以控制激光器908的cw。

圖10為不帶有光學濾波器的直接檢測收發(fā)器系統(tǒng)1000的實施例的示意圖。系統(tǒng)1000包括txdsp1002、dac1004、drv1006、激光器1008、tx光學放大器1010、rx光學放大器1012、光檢測器(例如，pin/apd)1014、tia1016、adc1018和rxdsp1020。系統(tǒng)1000的組件可以設置成如圖10所示。rxdsp1020估計檢測到的光信號中的cspr，并生成發(fā)送回激光器1008的偏置控制信號以控制激光器1008的cw。

圖11為不帶有光學濾波器的直接檢測收發(fā)器系統(tǒng)1100的實施例的示意圖。系統(tǒng)1100包括txdsp1102、dac1104、drv1106、激光器1108、光學調(diào)制器1110、tx光學放大器1112、rx光學放大器1114、光檢測器(例如，pin/apd)1116、tia1118、adc1120和rxdsp1122。系統(tǒng)1100的組件可以設置成如圖11所示。rxdsp1122估計檢測到的光信號中的cspr，并生成發(fā)送回光學調(diào)制器1110的偏置控制信號以控制激光器1108的cw。

圖9、圖10和圖11示出了三種不帶有光學濾波器的一般類型的直接檢測收發(fā)器，其中，也可以使用本發(fā)明中提出的cspr估計和控制方法。在這些情況下，cspr通常通過用于激光器和/或調(diào)制器的直流偏置電壓進行設置。在一實施例中，這也可以很容易地擴展到如圖5-圖7中所示的wdm系統(tǒng)。

針對cspr控制的操作

在一實施例中，ssb濾波器控制的一個要素在于在不中斷數(shù)據(jù)流量的前提下獲得準確的cspr估計。在一實施例中，所公開的方法依賴于rxdsp，并且該方法不需要額外的硬件或模擬組件。此外，cspr估計可以無縫地作為解調(diào)過程的一部分來完成。

圖12為示出了在rx處常見的信號頻譜的曲線圖1200。除了7-14ghz之間的ofdm信號，由于信號-信號差拍干擾(ssbi)，新的頻率內(nèi)容出現(xiàn)在直接檢測后的間隙中。為了更好地說明，圖13為分別繪出了用于rx處信號和ssbi的功率譜密度(psd)的曲線圖1300。這里可以做出兩種觀察。首先，信號和ssbi停留在不同的頻帶中，因此可以采用dsp對其進行提取。其次，ssbi功率隨著cspr降低而增加，這為cspr控制提供了基礎。在數(shù)學上，rx電信號與光電流成比例，

v(t)＝(a+m(t))²＝a²+2are(m(t)+m(t)^*)+|m(t)|²

＝dc+signal+ssbi

其中，a為直流電壓，m(t)為ofdm信號，()*為復共軛。cspr被定義為20log10(a/rms(m(t)))，單位為db。直流術語由于交流耦合通常被拒絕。據(jù)發(fā)現(xiàn)，cspr可以近似于信號功率和停留在間隙中的功率的比值，

在數(shù)字域中，利用qam解調(diào)器中的數(shù)字采樣計算估計cspr，其中，數(shù)據(jù)子載波位于從子載波n1到n2，間隙子載波為從1到n1-1。

其中，navg為待求平均值的符號數(shù)量，n是子載波索引，n1是間隙中的子載波數(shù)量，n2是間隙中的子載波和數(shù)據(jù)段的總數(shù)。另外，為了降低光噪聲影響，切片信號符號也可以用于cspr估計和多個ofdm幀上的平均，

其中，dn是第n個子載波上的訓練數(shù)據(jù)，是決策后第n個子載波上的數(shù)據(jù)。在一實施例中，可能有必要在估算精度和跟蹤速度之間做出折衷。例如，在10gbaud和fft＝1024的系統(tǒng)中，如果不進行平均，則可以跟蹤到頻率為10ghz/1024～＝10mhz的cspr。如果獲得10個ofdm幀的平均值，則仍然可以跟蹤到大約1mhz的變化。這對源于模擬組件的cspr變化應該足夠，比如：激光器頻率漂移和/或溫度變化。

圖14為示出了cspr跟蹤的仿真示例的曲線圖1400。隨著ssb濾波器頻率偏移增加，濾波器移動到更高的正頻率，并且cspr會降低，這是因為更多的直流功率抑制了cspr。由此可以看出，估計cspr可以非常緊密地跟蹤實際值。cspr出現(xiàn)較大偏差是由于噪聲干擾增加，從而降低估計精度。正常運行期間，由于將cspr控制為～0db，偏差并不是一個大問題。簡單的查找表就能夠滿足校準目的。

此外，圖15為估計cspr相對實際cspr的曲線圖1500，其示出了估值與實際cspr之間良好的線性關系。這意味著估計cspr可以用作ssb濾波器的極佳控制信號。

此外，當激光器音調(diào)被頻率鎖定在wdm傳輸中時，可以對多個wdm信道上的估計cspr進行平均，并轉(zhuǎn)換成ssb濾波器的單調(diào)諧電壓。這對諸如腔標準具等特定ssb濾波器設計是有用的，其中，不同信道的ssb濾波器通過單調(diào)諧電壓調(diào)諧在一起。

其中，cspravg是所述平均cspr，nchannel是信道的總數(shù)量，cspri是第i個信道的估計cspr。

在以下部分中，解決了可能會潛在地降低估計精度和控制曲線靈敏度的兩個問題。首先考慮光學噪聲的影響。

圖16為不同osnrs下估計cspr的曲線圖1600。當osnr降低時，估計cspr與實際曲線偏離。然而，對于較小cspr，控制曲線線性程度較高，其用于正常操作。應注意，對于模擬系統(tǒng)，ber＝1e-3時，rosnr＝28db。

其次，考慮光纖傳輸后的估計精度。圖17為示出了如果osnr在rx處保持相同則預計傳輸不會產(chǎn)生影響的曲線圖1700。然而，光纖pmd和非線性效應不包括在當前仿真中。然而，并不希望其會顯著影響性能。

閉環(huán)性能

在本節(jié)中，對所提出的控制方法的閉環(huán)性能進行模擬評價。每個信道攜帶采用64-正交幅度調(diào)制(qam)調(diào)制格式的40.2-千兆比特/秒(gb/s)的ofdm信號。信號帶寬為7千兆赫(ghz)。當使用控制回路時，即使可能存在自由運行的頻率偏移斜坡，cspr和頻率偏移均控制在穩(wěn)定值。圖18為針對實際cspr、采用開環(huán)系統(tǒng)的估計cspr以及采用閉環(huán)系統(tǒng)的cspr的cspr相對時間的曲線圖1800。圖19為示出了實際頻率偏移、采用閉環(huán)系統(tǒng)的估計頻率偏移以及采用開環(huán)系統(tǒng)的估計頻率偏移的頻率相對時間的曲線圖1900。圖20為閉環(huán)ber和開環(huán)ber的ber對數(shù)相對osnr的曲線圖2000。

以下參考文獻涉及本申請的主題。該參考文獻通過引用全部結(jié)合在本文中：

[1]專利號為8,233,799、發(fā)明名稱為“光信號接收的提高方法與裝置”的美國專利。

圖21為光學數(shù)據(jù)路由器2100的實施例的框圖。光學數(shù)據(jù)路由器2100可以用于實現(xiàn)本文中所公開的設備與方法。具體設備可以利用所有示出的組件或僅利用組件的子集，并且設備與設備間的集成度可能會發(fā)生變化。此外，設備可以包含組件的多個實例。路由器2100包括一個或多個分離器2104、輸入接口2106、切換元件2108、輸出接口2110、控制器2112和一個或多個組合器2114。每個分離器2104用于分離通信鏈路2102上傳輸?shù)妮斎牍庑盘?103。分離器2104可以包括，例如，波分解復用器。如全文中所使用的，短語“波分復用器”和“波分解復用器”可以包括任何光學和/或電氣組件-包括任何硬件、軟件和/或固件-能夠處理波分復用信號和/或密集波分復用信號。在一實施例中，輸入接口2106、切換元件2108和/或輸出接口2110包括結(jié)合了所公開的熱光開關的pic，其具有熱隔離和熱限制支柱。

通信鏈路2102可以包括，例如，標準單模光纖(smf)、色散位移光纖(dsf)、非零色散位移光纖(nzdsf)、色散補償光纖(dcf)或其它光纖類型或光纖類型的組合。在一些實施例中，通信鏈路2102用于將路由器2100與其它光學和/或電光組件耦合。例如，鏈路2102可以將路由器2100與交叉連接或其它設備耦合，所述其它設備可用于終止、切換、路由、處理和/或提供接入和/或來自通信鏈路2102和其它通信鏈路或通信設備。如全文中所使用的，術語“耦合”和/或“耦合的”指兩個或更多元件之間的任何直接或間接通信，無論這些元件是否被物理連接到彼此。在一些實施例中，通信鏈路2102可以包括點對點通信鏈路或更大的通信網(wǎng)絡的一部分，比如：環(huán)狀網(wǎng)絡、網(wǎng)狀網(wǎng)絡、星形網(wǎng)絡或其它網(wǎng)絡配置。

光信號2103可以包括多波長光信號。例如，光信號2103可以包括至少5個波長信道、至少100個波長信道或至少250個波長信道。在一特定實施例中，光信號2103包括250個波長，在100納米(nm)的光譜窗口內(nèi)具有50千兆赫(ghz)的間距。在該示例中，100nm的光譜窗口可以位于與光纖相關聯(lián)的1400nm～1650nm低損耗窗口內(nèi)。在各實施例中，光信號2103可以實現(xiàn)一個或多個數(shù)據(jù)格式，例如，偏振移位鍵控(plsk)、脈沖位置調(diào)制(ppm)、多協(xié)議標簽交換(mpls)、通用多協(xié)議標簽交換(gmpls)、非歸零(nrz)、歸零(rz)、差分相移鍵控(dpsk)或者這些或其它格式類型的組合。

在一實施例中，分離器2104用于或適于將光信號2103分離成單獨的波長信道2105并將每個波長信道2105與輸入接口2106耦合。在一可選實施例中，分離器2104可以將光信號2103分離成單獨的多波長信道并將那些多波長信道與輸入接口2106耦合。波長信道2105可以包括，例如，因特網(wǎng)協(xié)議(ip)分組、語音數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)或任何其它數(shù)據(jù)類型和/或數(shù)據(jù)格式。在此特定實施例中，每個波長信道2105執(zhí)行包括一個或多個成幀比特的幀格式、分組數(shù)據(jù)前的第一分組標簽和所述分組數(shù)據(jù)后的第二分組標簽。用分組標簽圍繞分組數(shù)據(jù)能夠有利地使與每個波長信道2105相關聯(lián)的目的地處的錯誤校驗相對簡單，但這種格式不是必需的。在本實施例中，每個波長信道2105在第一和第二分組標簽內(nèi)執(zhí)行通用多協(xié)議標簽交換(gmpls)路由協(xié)議。雖然本實施例執(zhí)行gmpls路由協(xié)議，在不脫離本發(fā)明范圍的前提下也可以使用其它路由協(xié)議或數(shù)據(jù)格式。

在一實施例中，輸入接口2106用于接收并處理與光信號2103相關聯(lián)的每個波長信道2105。輸入接口2106可以包括任何光學和/或電氣組件，包括任何硬件、軟件和/或固件，能夠處理、轉(zhuǎn)換、復制、更新和/或交換與每個波長信道2105相關聯(lián)的一個或多個分組標簽。在各實施例中，輸入接口2106可以為與每個波長信道2105相關聯(lián)的分組數(shù)據(jù)確定所需的路由，并且可以使用全光標簽交換技術更新第一和/或第二分組標簽。短語“全光”是指所需功能基本上無光-電或電-光轉(zhuǎn)換的性能?！叭狻惫δ懿⒉唤箤υO備整體功能有貢獻的控制電路使用光-電或電-光轉(zhuǎn)換。例如，輸入接口2106可以包括控制器，其接收表示分組標簽的電信號并生成作用是調(diào)制光信號上的交換序列的控制信號。

切換元件2108用于處理一個或多個與從輸入接口2106接收到的波長信道2105相關聯(lián)的分組數(shù)據(jù)并將這些分組數(shù)據(jù)引導到所需目的地。切換元件2108可以包括任何光學和/或電氣組件，包括任何硬件、軟件和/或固件，能夠切換、路由、錯誤校驗和/或管理所述與每個波長信道2105相關聯(lián)的一個或多個分組數(shù)據(jù)或分組標簽。在一實施例中，切換元件2108可以包括具有一個或多個核心路由器節(jié)點和至少一個管理節(jié)點的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。雖然本實施例執(zhí)行環(huán)狀結(jié)構(gòu)，但是切換元件2108可以在不脫離本發(fā)明范圍的前提下執(zhí)行網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、星形結(jié)構(gòu)或任何其它結(jié)構(gòu)。在各實施例中，切換元件2108可以適于以，例如，至少10千兆比特/秒(gb/s)、至少40gb/s、至少100gb/s或至少160gb/s的處理速度處理波長信道2105。

在一實施例中，切換元件2108用于將與波長信道2105相關聯(lián)的一個或多個分組數(shù)據(jù)路由到輸出接口2110。輸出接口2110可以包括任何光學和/或電氣組件，包括：能夠為來自路由器2100的通信準備與波長信道2105相關聯(lián)的一個或多個分組數(shù)據(jù)的任何硬件、軟件和/或固件。在本示例中，輸出接口2110適于通過適當?shù)牟ㄩL信道2113將所述來自路由器2100的一個或多個分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿枘康牡亍?/p>

在一實施例中，每個組合器2114用于針對通信鏈路2116上的通信將輸出波長信道2113組合成一個或多個輸出光信號2115。在一實施例中，組合器2114包括，例如，波分復用器。通信鏈路2116的結(jié)構(gòu)和功能可以基本上類似于通信鏈路2102的結(jié)構(gòu)和功能。在本示例中，通信鏈路2116適于將路由器2100與其它光學和/或電光組件耦合。

在本實施例中，控制器2112也能夠至少部分有助于控制與路由器2100相關聯(lián)的一個或多個功能。即，不要求控制器2112能夠獨自執(zhí)行所需功能，但可以作為較大程序的一部分對功能的性能有所貢獻?？刂破?112可以包括任何通信和/或計算設備或設備，包括任何硬件、軟件、固件或其組合。在一實施例中，控制器2112包括處理器2117、存儲器2118以及存儲設備2119。處理器2117用于執(zhí)行存儲在存儲器2118中的指令。存儲器2118可以是隨機存取存儲器(ram)，如動態(tài)ram(dram)。數(shù)據(jù)可以存儲在用于長期存儲的存儲設備2119中。存儲設備2119可以是硬盤驅(qū)動器、光盤或其它數(shù)據(jù)存儲解決方案。

在一實施例中，操作過程中，與波長信道2105相關聯(lián)的分組數(shù)據(jù)對于路由器2100的處理功能是透明的。即，路由器2100在操作過程中不檢查與每個波長信道2105相關聯(lián)的分組數(shù)據(jù)的內(nèi)容。在某些情況下，路由器2100檢查一個或多個分組標簽的內(nèi)容和/或與波長信道2105相關聯(lián)的幀格式的其它元素。在大多數(shù)情況下，路由器2100適于保持光域中與波長信道2105相關聯(lián)的分組數(shù)據(jù)。也就是說，與每個波長信道2105相關聯(lián)的分組數(shù)據(jù)不受路由器2100進行的光-電轉(zhuǎn)換的影響。在某些情況下，分組標簽中的一個或多個和/或與波長信道2105相關聯(lián)的幀格式中的其它元素可能受一個或多個光-電和/或電-光轉(zhuǎn)換的影響。在各實施例中，路由器2100的總?cè)萘靠梢詾?，例如，至?兆兆位/秒(tb/s)、至少25tb/s、至少50tb/s或至少100tb/s。

在一實施例中，路由器2100可以適于在切換元件2108和/或通信鏈路2102，2116內(nèi)最小化和/或避免與光信號2103，2115和/或波長信道2105，2113相關聯(lián)的分組數(shù)據(jù)之間的競爭。本文中所使用的術語“競爭”是指分組數(shù)據(jù)針對特定波長上的通信與其它分組數(shù)據(jù)進行競爭的過程。在一些情況下，競爭可以通過例如，執(zhí)行環(huán)狀網(wǎng)絡架構(gòu)或執(zhí)行波長轉(zhuǎn)換等方式最小化。最小化和/或避免競爭可能導致與光信號波長相關的擁塞得以降低。

雖然已對說明書進行了詳細描述，但是應當理解，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明精神和范圍的前提下，可以做出各種變化、替換和修改。此外，本發(fā)明的范圍并不限定于本文中所描述的特定實施例，因為本領域普通技術人員通過本發(fā)明很容易意識到當前存在或以后待開發(fā)的流程、機器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法或步驟可以基本上執(zhí)行本文中所述相應實施例的相同功能或基本上實現(xiàn)相同結(jié)果。因此，所附權(quán)利要求目的為在其范圍內(nèi)包括此類流程、機器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法或步驟。