本申請(qǐng)涉及用于減輕光通信系統(tǒng)中的干擾的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

在直接檢測(cè)的光通信系統(tǒng)中，多路干擾(mpi)源于光接口(連接器，接收器/發(fā)射器接口)處的發(fā)射波形的反射的組合。圖1中繪出了一個(gè)實(shí)例，該實(shí)例示出了通過(guò)光纜序列連接到接收器102的發(fā)射器100，所述光纜在光接口104，106，108處連接。在發(fā)射器100發(fā)射信號(hào)s(t)之后，由于接口104，106，108處的反射，在接收器102處接收的信號(hào)u(t)是已發(fā)射信號(hào)的一組延遲復(fù)制品的和。通常在110處指示的是圖1的系統(tǒng)的邏輯等效版本，圖1示出了四個(gè)延遲組分的求和與各自的衰減a1，a2，a3，a4。

另一個(gè)干擾的源是由于在電域中發(fā)生的反射，例如在接收器中的光電二極管之后或在發(fā)射器中的激光調(diào)制器之前。這些電反射可以通過(guò)估計(jì)每個(gè)組分的延遲和幅度直接消除。這種電反射通常發(fā)生在非常短的距離(幾十毫米或更小的數(shù)量級(jí))，因此它們保持在來(lái)自主信號(hào)的少量波特內(nèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種處理多個(gè)光信號(hào)樣本的方法，光信號(hào)具有脈沖幅度調(diào)制電場(chǎng)，方法包括：對(duì)于每個(gè)樣本，估計(jì)各自的脈沖幅度調(diào)制電平；對(duì)于每個(gè)樣本，從各自的脈沖幅度調(diào)制電平中減去樣本以生成相應(yīng)的誤差樣本；對(duì)誤差樣本進(jìn)行低通濾波以產(chǎn)生多路干擾的估計(jì)；對(duì)于每個(gè)樣本，將多路干擾的估計(jì)中的一個(gè)與樣本組合以產(chǎn)生干擾減輕的樣本。

根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)方面，提供了一種處理多個(gè)光信號(hào)樣本的電路，光信號(hào)具有脈沖幅度調(diào)制電場(chǎng)，電路包括：限幅器，對(duì)于每個(gè)樣本，估計(jì)樣本各自的脈沖幅度調(diào)制電平；減法器，對(duì)于每個(gè)樣本，從各自的脈沖幅度調(diào)制電平中減去樣本以生成相應(yīng)的誤差樣本；低通濾波器，對(duì)誤差樣本進(jìn)行濾波以產(chǎn)生多路干擾的估計(jì)；組合器，對(duì)于每個(gè)樣本，將多路干擾的估計(jì)中的一個(gè)與樣本組合以產(chǎn)生干擾減輕的樣本。

根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)方面，提供了一種光模塊，包括：光輸入/輸出和電輸入/輸出；光電二極管，用于對(duì)在光輸入/輸出處接收的輸入光信號(hào)執(zhí)行直接檢測(cè)，以產(chǎn)生直接檢測(cè)輸出；跨阻放大器，放大直接檢測(cè)輸出；脈沖幅度調(diào)制asic，被配置為對(duì)跨阻放大器的輸出執(zhí)行脈沖幅度調(diào)制解調(diào)以在電輸入/輸出處產(chǎn)生信號(hào)，脈沖幅度調(diào)制asic包括根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面的電路，脈沖幅度調(diào)制asic進(jìn)一步被配置為基于電輸入/輸出處的輸入電信號(hào)執(zhí)行脈沖幅度調(diào)制調(diào)制；激光器，基于脈沖幅度調(diào)制調(diào)制的輸出在具有脈沖幅度調(diào)制調(diào)制的電場(chǎng)的光輸入/輸出處輸出光信號(hào)。

根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)方面，提供了一種光通信系統(tǒng)，包括：通過(guò)包括光纖和光接口的光路互連的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件；網(wǎng)絡(luò)元件中的至少一個(gè)包括具有減輕根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面的多路干擾的電路的光模塊。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將參照附圖描述本公開(kāi)的實(shí)施例，其中：

圖1描繪了具有多路干擾的光系統(tǒng)和相應(yīng)的信號(hào)；

圖2是具有帶有不同回波損耗的連接器的光系統(tǒng)的另一個(gè)示例；

圖3是用于圖2的光系統(tǒng)的多路信道模型；

圖4是波特率系統(tǒng)模型的方框圖；

圖5a是具有mpi減輕電路的光接收器的方框圖；

圖5b是圖5a的接收器的波特率模型；

圖6是圖5a的rx1組分的實(shí)例實(shí)施的方框圖；

圖7是具有mpi減輕電路和干擾組分估計(jì)器的光接收器的方框圖；

圖8是具有mpi減輕電路的光模塊的方框圖；

圖9是包括具有mpi減輕電路的網(wǎng)絡(luò)元件的光網(wǎng)絡(luò)的方框圖；以及

圖10是執(zhí)行mpi減輕的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

如在背景技術(shù)部分中提到的，由于在電域中發(fā)生的反射引起的干擾可通過(guò)估計(jì)每個(gè)組分的延遲和幅度直接消除，因?yàn)殡姺瓷渫ǔ０l(fā)生在非常短的距離上，因此它們保持在來(lái)自主信號(hào)的少量波特內(nèi)。干擾消除的傳統(tǒng)方法明確地消除單獨(dú)反射的項(xiàng)(例如使用決策反饋均衡器)。這種方法對(duì)于應(yīng)用于mpi是有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)榉瓷淇赡鼙谎舆t許多1000s波特，并且抽頭(taps)的大小和位置可根據(jù)時(shí)間變化，例如由于機(jī)械振動(dòng)和激光器相位變化。使適配環(huán)路足夠快是非常具有挑戰(zhàn)性的，并且需要大量的存儲(chǔ)來(lái)儲(chǔ)存過(guò)去的決策。

另外，mpi的影響對(duì)于直接檢測(cè)接收器(即，檢測(cè)光波形的功率的接收器)是電平依賴的。更具體而言，在諸如脈沖幅度調(diào)制(pam)的多電平調(diào)制方案中，對(duì)于較大的pam電平，mpi的效果比對(duì)于較小的pam電平更大。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種處理多個(gè)光信號(hào)樣本的方法，光信號(hào)具有脈沖幅度調(diào)制(pam)電場(chǎng)，所述方法包括：對(duì)于每個(gè)樣本，估計(jì)各自的pam水平；對(duì)于每個(gè)樣本，從各自的pam電平減去所述樣本以生成相應(yīng)的誤差樣本；對(duì)所述誤差樣本進(jìn)行低通濾波以產(chǎn)生多路干擾(mpi)的估計(jì)；對(duì)于每個(gè)樣本，將mpi的估計(jì)中的一個(gè)與所述樣本組合以產(chǎn)生干擾減輕的樣本。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于處理多個(gè)光信號(hào)樣本的電路，光信號(hào)具有脈沖幅度調(diào)制(pam)電場(chǎng)，所述電路包括：限幅器，對(duì)于每個(gè)樣本，估計(jì)樣本的各自的pam電平；減法器，對(duì)于每個(gè)樣本，從各自的pam電平中減去所述樣本以生成相應(yīng)的誤差樣本；低通濾波器，對(duì)所述誤差樣本進(jìn)行濾波以產(chǎn)生多路干擾(mpi)的估計(jì)；組合器，對(duì)于每個(gè)樣本，將mpi的估計(jì)中的一個(gè)與所述樣本組合以產(chǎn)生干擾減輕的樣本。

圖2中描繪了光通信系統(tǒng)的實(shí)例。該實(shí)例包括具有發(fā)射光組件(tosa)連接器230的第一收發(fā)器201和具有接收光組件(rosa)連接器232的第二收發(fā)器204。兩個(gè)收發(fā)器201，204通過(guò)光路徑連接，該路徑具有五段電纜200，202，206，208，210和連接器212，214，216，218，220，222，224，226。在典型的光通信系統(tǒng)中，將存在具有不同質(zhì)量的連接器。在圖2中，連接器214，216，222，224與其它連接器相比具有優(yōu)異的回波損耗。該系統(tǒng)可使用諸如圖3所示的多路信道模型來(lái)建模，其中具有良好回波損耗的連接器已經(jīng)被抽出，因?yàn)樗鼈儗?duì)mpi沒(méi)有顯著幫助。對(duì)于這個(gè)具體實(shí)例，電纜的五個(gè)物理長(zhǎng)度具有長(zhǎng)度li。該模型包括位于四個(gè)相對(duì)較差的回波損耗連接器處的接口，加上tosa連接器和rosa連接器處的接口。應(yīng)當(dāng)理解，該方法概括為任意數(shù)量的連接器和電纜。

每個(gè)連接器具有關(guān)聯(lián)的回波損耗。每個(gè)電纜長(zhǎng)度具有相關(guān)的相移θi，該相移涉及鏈路引起的干擾方相位隨機(jī)化(相對(duì)于主信號(hào)，本文中也稱為干擾受害方，或簡(jiǎn)稱為受害方).

基于圖2的系統(tǒng)(但是再次，更一般地，基于具有任何數(shù)量的連接器和電纜的系統(tǒng))的波特率系統(tǒng)模型在圖4中繪出。在該模型中，輸入樣本x[k]通過(guò)多路信道傳輸，所述多路信道將輸入樣本x[k]變換為y[k]。在402執(zhí)行對(duì)y[k]的直接檢測(cè)以產(chǎn)生w[k]。在404添加噪聲貢獻(xiàn)n[k]以產(chǎn)生接收的樣本r[k]?？梢愿鶕?jù)下式對(duì)輸入樣本x[k]的復(fù)雜基帶表示進(jìn)行建模：

x[k]＝a[k]e^jφ[k]

其中，a[k]是輸入樣本x[k]的pam電平，并且是根據(jù)pam調(diào)制方案的一組pam電平中的一個(gè)，并且φ[k]是輸入樣本x[k]的相位。

另外，可根據(jù)下式對(duì)y[k]、r[k]和mpi干擾組分進(jìn)行建模：

r[k]≈|a[k]|²+2|a[k]|∑mγm|a[k-dm]|cos(φ[k]-φ[k-dm]+ψ[m])+n[k]

mpi干擾：2|a[k]|∑mγm|a[k-dm]|cos(φ[k]-φ[k-dm]+ψ[m])

出于該模型的目的，假設(shè)：

發(fā)射信號(hào)的相位根據(jù)隨機(jī)游走而變化，其中

φ[k]-φ[k-1]＝ρ[l]，其中ρ[l]是具有方差σ²＝2πδvltb的零均值高斯隨機(jī)變量，其中δv是激光器的3-db線寬，tb為信號(hào)的波特周期；

dm和θm，與干擾路徑關(guān)聯(lián)的時(shí)間和相位延遲，由于機(jī)械/熱效應(yīng)而變化；

附加噪聲n[k]模擬信道中的其他噪聲源；

由于數(shù)據(jù)符號(hào)a[k]的獨(dú)立性，受害方和干擾方的幅度是聯(lián)合獨(dú)立的；

γm模擬反射信號(hào)的衰減，源自發(fā)生反射的連接器的回波損耗；

ψ[m]是一般形式，其中，a,b∈{1,2,3,4,5}

現(xiàn)參照?qǐng)D5a，示出了光接收器的方框圖，所述光接收器包括由本發(fā)明的實(shí)施例提供的mpi減輕電路500。方框rx1501表示在mpi減輕電路500之前執(zhí)行的任何輸入信號(hào)處理。以下給出具體實(shí)例。方框rx2510表示在mpi減輕電路500之后執(zhí)行的接收信號(hào)處理。以下給出具體實(shí)例。mpi減輕電路500在連接到光信號(hào)路徑的接收器中實(shí)施，諸如在圖1至圖3中示例的。

mpi減輕電路500具有誤差生成器506，誤差生成器506估計(jì)從rx1501接收的樣本的pam電平，并生成相應(yīng)的誤差信號(hào)。在低通濾波器508中對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行濾波以產(chǎn)生mpi的估計(jì)。補(bǔ)償組合器504可選地在延遲502之后將mpi的估計(jì)與從rx1501接收的樣本組合，所述延遲502解釋在誤差生成器506和濾波器508中處理樣本所花費(fèi)的時(shí)間。

圖5b是圖5a的mpi減輕電路500的波特率視圖。在限幅器522中對(duì)輸入樣本r[k]進(jìn)行限幅，限幅器522對(duì)于每個(gè)樣本，估計(jì)樣本的各個(gè)pam電平。減法器524(圖5a的誤差生成器506的特定實(shí)例)從各自估計(jì)的pam電平減去樣本以產(chǎn)生相應(yīng)的誤差樣本。在低通濾波器526中對(duì)誤差樣本進(jìn)行濾波以產(chǎn)生mpi的估計(jì)，然后使用減法器528從輸入樣本r[k]中減去mpi的估計(jì)。

對(duì)于低通濾波器存在許多選擇。在一些實(shí)施例中，低通濾波器是固定區(qū)塊平均組件，其確定連續(xù)樣本的區(qū)塊的誤差樣本的平均值。由此確定的平均值被用作與連續(xù)樣本的區(qū)塊中的每個(gè)樣本組合的mpi的估計(jì)。在具體實(shí)例中，根據(jù)下式使用固定的32波特窗口來(lái)確定mpi的估計(jì)：

該方法要求每32個(gè)波特31次加法。

在一些實(shí)施例中，低通濾波器是移動(dòng)窗口平均組件，其對(duì)于每個(gè)樣本確定由移動(dòng)窗口限定的各誤差樣本的區(qū)塊的誤差樣本的平均值，其中，該平均值用作與樣本組合的mpi的估計(jì)。在一些實(shí)施例中，存在用于每個(gè)樣本的唯一窗口。在其他實(shí)施例中，相同的窗口用于小于誤差樣本的區(qū)塊的大小的一組連續(xù)樣本。在具體實(shí)例中，使用滑動(dòng)32波特窗口來(lái)確定mpi的估計(jì)，其中mpi減輕在8個(gè)連續(xù)波特上是共有的，其根據(jù)：

該方法要求每32個(gè)波特>＝40次加法。

在一些實(shí)施例中，連續(xù)樣本的區(qū)塊的大小(對(duì)于固定或移動(dòng)窗口實(shí)施例)被根據(jù)發(fā)射器相干性配置。

在一些實(shí)施例中，補(bǔ)償組合器504是減法器，將多路干擾的組分的估計(jì)與樣本組合，以便通過(guò)從樣本減去估計(jì)以產(chǎn)生干擾減輕樣本來(lái)產(chǎn)生干擾減輕樣本。

在一些實(shí)施例中，補(bǔ)償組合器504是電平依賴的減法器，其通過(guò)將濾波器的mpi輸出的估計(jì)乘以與各自的pam水平成比例的值來(lái)產(chǎn)生加權(quán)估計(jì)，所述各自的pam電平調(diào)制從樣本估計(jì)的電場(chǎng)。然后從樣本中減去該加權(quán)估計(jì)以產(chǎn)生干擾減輕的樣本。調(diào)制電場(chǎng)的pam電平要與直接檢測(cè)器(例如限幅器522)的輸出相區(qū)別，因?yàn)橹苯訖z測(cè)之后的pam電平是功率的函數(shù)，電場(chǎng)振幅的平方也是功率的函數(shù)。

如上所述，rx1區(qū)塊501表示在前饋mpi減輕電路500之前執(zhí)行的任何輸入信號(hào)處理。參照?qǐng)D6，在具體實(shí)例中，這包括至少一個(gè)直接檢測(cè)接收器，諸如光電二極管(pd)600；跨阻放大器(tia)601，放大直接檢測(cè)輸出；模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)602，對(duì)tia的輸出執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換以生成原始樣本；以及均衡器604，均衡化原始樣本以產(chǎn)生多個(gè)樣本。在rx1區(qū)塊501中可存在不同的或附加的功能。

如上所述，rx2區(qū)塊510表示在前饋mpi減輕電路500之后執(zhí)行的任何輸入信號(hào)處理。在一些實(shí)施例中，這包括對(duì)每個(gè)干擾減輕的樣本執(zhí)行pam決策限幅(decisionslicing)的pam決策限幅器(decisionslicer)。在rx2區(qū)塊510中可存在附加功能。

現(xiàn)將參照?qǐng)D7描述由本發(fā)明的實(shí)施例提供的另一個(gè)干擾減輕的電路，圖7包括許多與圖5a共同的組分。該電路另外包括干擾組分估計(jì)器702和組合器704，組合器704接收mpi估計(jì)器500的輸出和干擾組分估計(jì)器702的一個(gè)或多個(gè)輸出。

干擾組分估計(jì)器702通過(guò)估計(jì)每個(gè)干擾組分的各自的延遲和各自的幅度來(lái)估計(jì)至少一個(gè)干擾組分。通常，干擾組分估計(jì)器將估計(jì)由于電反射引起的組分。因?yàn)殡姺瓷渫ǔ０l(fā)生在非常短的距離(幾十毫米或更小的數(shù)量級(jí))上，所以它們保持在來(lái)自主信號(hào)的少量波特內(nèi)。組合器705將mpi的估計(jì)和估計(jì)的至少一個(gè)電性的干擾組分702與樣本組合以產(chǎn)生傳遞到rx2區(qū)塊510的干擾減輕的樣本。

參照?qǐng)D8，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種光模塊800。光模塊800具有光io(輸入/輸出)802和電io801。關(guān)于在光i/o處接收的光信號(hào)，存在光電二極管(pd)810，用于執(zhí)行直接檢測(cè)以產(chǎn)生直接檢測(cè)輸出。直接檢測(cè)輸出在tia812中被放大。存在pamasic806，被配置為對(duì)tia812的輸出執(zhí)行pam解調(diào)，以便在電io801處產(chǎn)生信號(hào)。pamasic包括mpi減輕電路804，其根據(jù)本文描述的實(shí)施例之一實(shí)施mpi減輕。pamasic可例如包括圖6的電路。

關(guān)于在電io801處接收的信號(hào)，pamasic進(jìn)一步被配置為基于輸入電信號(hào)執(zhí)行pam調(diào)制。光模塊還具有激光器加調(diào)制器808，該調(diào)制器基于pam調(diào)制的輸出在具有pam調(diào)制電場(chǎng)的光io處輸出光信號(hào)。

現(xiàn)參照?qǐng)D9，圖9示出了由本發(fā)明的實(shí)施例提供的光通信系統(tǒng)的方框圖。該系統(tǒng)包括多個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件900、902(僅示出兩個(gè)，但通常將有更多)。例如，網(wǎng)絡(luò)元件900、902可以是交換機(jī)、路由器、服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)元件900、902通過(guò)包括光纖和光接口的光路徑互連。在示出的具體實(shí)例中，網(wǎng)絡(luò)元件900、902通過(guò)包括光纖908、接口914、光纖910、接口916和光纖912的光路互連。光纖和接口的數(shù)量是根據(jù)實(shí)施方式具體規(guī)定的。另外，根據(jù)本文描述的實(shí)施例中的一個(gè)，網(wǎng)絡(luò)元件中的至少一個(gè)包括具有mpi減輕電路的光模塊。在示出的實(shí)例中，網(wǎng)絡(luò)元件900、902包括各自的光模塊904、924，所述光模塊904、924包括各自的mpi減輕電路906、926。在一些實(shí)施例中，光模塊根據(jù)圖8的實(shí)例。

就輸入信號(hào)的波特率而言，具體的操作頻率和低通濾波器的通帶都是根據(jù)實(shí)施方式具體規(guī)定的。在一些實(shí)施例中，本文描述的系統(tǒng)和方法應(yīng)用于具有大于25gbaud波特率的光信號(hào)，并且在一些實(shí)施例中，mpi減輕電路執(zhí)行低通濾波以去除頻率低于100mhz的mpi，以及在其他實(shí)施例中，去除頻率低于10mhz的mpi。

圖10是處理多個(gè)光信號(hào)的樣本的方法的流程圖，所述光信號(hào)具有脈沖幅度調(diào)制(pam)電場(chǎng)。在方框10-1中，對(duì)于每個(gè)樣本，估計(jì)各自的pam電平。在方框10-2中，對(duì)于每個(gè)樣本，從各自的pam電平中減去樣本以生成相應(yīng)的誤差樣本。在方框10-3中，對(duì)誤差樣本進(jìn)行低通濾波以產(chǎn)生多路干擾(mpi)的估計(jì)。在方框10-4中，對(duì)于每個(gè)樣本，將mpi的估計(jì)中的一個(gè)與樣本組合以產(chǎn)生干擾減輕的樣本。上面已經(jīng)描述了可如何執(zhí)行這些步驟的各種實(shí)例。

根據(jù)上述教義，本公開(kāi)的許多修改和變化是可能的。因此，應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本公開(kāi)可以以不同于本文具體描述的方式來(lái)實(shí)施。