CN103430003B - 用于估计接收到的光信号的色散的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于估计接收到的光信号（R_x（f））的色散的方法（100），所述方法（100）包括：使用分辨率（△D）在色散滤波范围（D_min...D_max）内通过数量（M）个色散补偿滤波器扫描（101）所述接收到的信号（R_x（f））以获得所述接收到的光信号（R_x（f））的滤波后样本（R_x，D（f）），所述色散滤波范围（D_min...D_max）在第一色散值（D_min）和第二色散值（D_max）之间，所述分辨率（△D）通过使用色散补偿滤波器的所述数量（M）归一化所述色散滤波范围（D_min...D_max）确定，以及对所述接收到的光信号的所述滤波后样本（R_x，D（f））在相关带宽（B）上做频率偏移（T）相关，来确定指示色散的估计的相关函数（C_D（T，B））；其中所述相关带宽（B）、所述色散滤波范围（D_min...D_max）和所述分辨率（△D）是根据最优化准则进行迭代地自适应。

Description

用于估计接收到的光信号的色散的方法

技术领域

本发明涉及用于估计接收到的光信号的色散(CD)的方法。本发明的各方面涉及相干检测接收器中用于数字均衡的CD估计。

背景技术

在相干光传输系统中，色散在光纤传输过程中累积并引起严重的符号间干扰(ISI)，这样带来严重的系统损耗。在数字相干接收器初始化的过程中，稳定且准确的CD估计对于设置频域(FD)CD补偿滤波器极为重要。如果CD估计存在较大的估计误差，那么随后的均衡和同步步骤都不会起效。这将导致收发器完全失效。

当前，在带宽限制和采样率等实施约束条件下，由非数据辅助技术，即盲估计技术来进行CD估计。所述估计通过在整个可能的CD范围内进行扫描，因此花费大量时间，且由于所有其他的过程要等到扫描完成才能进行，故减慢了数字相干接收器的初始化速度。

就现有的CD估计来说，已察觉到以下两个问题：

A)为了更高的分辨率而改变步长，即更小的CD扫描步长，不会提高估计精确度。估计性能受到限制且不能获得更精确和更稳定的估计。

B)为了更低的分辨率而改变步长，即更大的CD扫描步长，对于更快的扫描程序是需要的，却遭遇错过最适宜的CD估计区域的风险。

从A)和B)中观察到的特性得出结论，即，估计的精确度不能被提高且复杂性和估计时间不能得到改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种概念，用于光系统中快速且准确的色散估计技术。进一步地，适合于高速处理的低复杂性实施方案。

此目的由独立权利要求项的特征实现。其他实施方式可从从属权利要求、说明书和附图中清楚地了解。

本发明基于以下发现：提供梯度或指示器，其中总扫描范围内最相配CD补偿函数所处的部分将会通过总扫描范围的缩小而加速估计技术。提供优化准则作为此梯度以迭代地自适应相关带宽、CD滤波范围和扫描分辨率。

如下所呈现，通过此优化准则，在准确度、稳定性和速度方面，所述估计有了显著提高。

为了详细描述本发明，将使用以下术语、缩写和记号：

CD:色散，

FD:频域，

ISI:符号间干扰，

M:色散补偿滤波器的数目，

step:步数，

ΔD:分辨率，

D_min…D_max:色散滤波范围，

D_max:第二色散值，

D_min:第一色散值，

step_max:最大步数，

c:光速，

M_FFT:FFT的大小，

λ:载波波长，

R_x(f):接收到的光信号，

τ:频率偏移，

B:相关带宽，

N:积分带宽，

C_D(τ，B):关于频率偏移τ的相关函数，取决于相关带宽B的选择

f_s:取样频率，

R_x，D(f):接收到的光信号的滤波后样本，

PDM:偏分复用，

QPSK:正交相移键控，

FFT:快速傅立叶变换，

IFFT:快速傅立叶反变换，

DSP:数字信号处理，

ASIC:专用集成电路，

ADC:模/数转换器，

LO:本地振荡器，

WDM:波分复用，

POLMUX-QPSK:偏振复用的正交相移键控。

根据第一方面，本发明涉及一种用于估计接收到的光信号的色散的方法，所述方法包括：使用分辨率(ΔD)在色散滤波范围(D_min…D_max)内通过数量(M)个色散补偿滤波器扫描(101)所述接收到的信号(R_x(f))以获得所述接收到的光信号(R_x(f))的滤波后样本(R_x，D(f))，所述色散滤波范围(D_min…D_max)在第一色散值(D_min)和第二色散值(D_max)之间，所述分辨率(ΔD)通过使用色散补偿滤波器的所述数量(M)归一化所述色散滤波范围(D_min…D_max)确定；以及对所述接收到的光信号的所述滤波后样本(R_x，D(f))在相关带宽(B)上做频率偏移(τ)相关，来确定指示色散的估计的相关函数(C_D(τ，B))；其中所述相关带宽(B)、所述色散滤波范围(D_min…D_max)和所述分辨率(ΔD)是根据最优化准则进行迭代地自适应。

相关函数中有效部分的范围，即最适宜的相关函数周围的估计，可由相关带宽控制。较小的相关带宽导致较宽的最大范围，较大的相关带宽导致较小的最大范围。这样允许产生一相关函数，此相关函数含有关于可能的最相配CD函数的宽范围梯度信息，并且因此对每一步用较大的CD步长而使用较少的扫描步骤。

在根据第一方面的方法的第一种可能实施方式中，所述方法进一步包括：使用傅立叶变换来对经过色散滤波器的接收到的光信号进行扫描，以获得接收到的光信号的滤波后样本；以及选择相关函数的分量的一部分来定义成本函数。

当在频域中进行扫描时，CD补偿可通过具有相应补偿系数的滤波实现。这样导致了简单的实施。傅立叶变换可通过快速傅立叶变换(FFT)实施。FFT是准则的算法。可适于应用于CD补偿的许多实施方案存在于硬件和软件中。FFT是计算效率高的。FFT计算充当平均滤波器，更大的FFT大小提供更好的稳定性以防失真。

通过选择相关函数的分量的一部分以确定成本函数，可减少滤波扫描的次数。当将相关函数的偏移参数设为等于取样频率时，即获得第一谐波，即时钟音(clocktone)。对于最佳CD滤波，即，滤波信号的零残留CD，第一谐波取最大值。对于偏移参数不等于取样频率的所有其他值，对于最佳CD滤波，相关函数的期望值最小。根据偏移参数的选择，这样将导致最大或最小的期望值。当将相关函数的偏移参数设为等于取样频率时，确定相关函数的单一值以发现最大值是足够的。这样降低了计算复杂性且可视为最高稳定性的准则。

在根据第一方面本身或根据第一方面的第一种实施方式的方法的第二可能实施方式中，扫描的分辨率与相关带宽成比例。

这样允许通过相关带宽控制最适宜的相关函数周围的扫描分辨率。较小的相关带宽导致较宽的最大范围，较大的相关带宽导致较小的最大范围。可产生一相关函数，此相关函数含有关于可能的最相配CD函数的宽范围梯度信息，并且因此对每一步用较大的CD步长而使用较少的扫描步骤。

调整相关带宽选择滤波信号的不同频率分量。只对选定的频率分量计算CD扫描的滤波操作是足够的。因此，可降低CD估计的实施复杂性。

为了减轻接收到的信号中的通道失真和数据样式影响，可对来自不同的接收到的信号的相关求平均值。基于小相关带宽的成本函数导致峰均比较低的较宽的最大范围。这样达到估计的特定可靠性需要进行的求平均值次数较多。基于大相关带宽的成本函数导致峰均比较高的较小的最大范围。这样达到估计的特定可靠性需要进行的求平均值次数较少。

在根据第一方面本身或根据第一方面的任何前述的实施方式的方法的第三种可能实施方式中，在确定相关函数的每次迭代中，增加了扫描的分辨率，减少了色散滤波范围且增加了相关带宽。

这样允许通过应用梯度搜索发现最适宜的CD估计。在每次迭代中，可增加CD估计的准确度。准确度可通过迭代的次数而预先确定，例如，通过相对于预定迭代次数应用停止准则(stopcriterion)。因此，CD估计快速且准确。

在根据第一方面本身或根据第一方面的任何前述的实施方式的方法的第四种可能实施方式中，在确定相关函数的每次迭代之后提供色散的估计。

当在确定相关函数的每次迭代之后提供色散时，可通过配置而预先确定计算时间。当有许多可利用时间时，迭代次数可调整为对应于大量迭代的长时间；当有少量可利用时间时，迭代次数可调整为对应于少量迭代的短时间。尽管在第一种情况下，获得CD估计非常快，但是在第一种情况下，CD估计是高准确度的。

在根据第一方面本身或根据第一方面的任何先前的实施形式的方法的第五种可能实施形式中，优化准则包括相对于确定相关函数的前一次迭代中的色散估计来选择色散滤波范围、扫描分辨率和相关带宽。

这样允许根据前一次迭代的结果来控制色散滤波扫描范围、扫描分辨率和相关带宽并由此实现递归算法或递归方法。在收敛速度方面，递归算法比迭代算法优越。人们发现，最适宜的CD估计与不使用递归的迭代程序相比是非常快速的。

在根据第一方面本身或根据第一方面的任何前述的实施方式的方法的第六种可能实施方式中，确定相关函数包括第一迭代，其中在期望的色散周围的第一色散滤波范围内扫描接收到的光信号的滤波后样本并根据第一方面的第一种实施方式确定相关函数的最适宜成本函数；并且其中确定相关函数包括第二迭代，其中在第一迭代中确定的相关函数的最适宜成本函数内的第二色散滤波范围内扫描接收到的光信号的滤波后样本，所述第二色散滤波范围具有比第一色散滤波范围高的分辨率，且色散的估计是根据第一方面的第一种实施方式而确定为第二迭代的相关函数的最适宜成本函数。

通过迭代地应用扫描程序，在每步中前一估计的最大成本函数周围的扫描范围受到限制，CD扫描的步长随着更高的分辨率而减少且相关函数中的积分带宽增加。非常大的积分范围导致CD扫描的非常陡峭的最大成本函数，使得CD估计的精确度和稳定性可进一步提高，到达由噪声失真界定的理论极限。

在根据第一方面的第六实施方式的方法的第七种可能实施方式中，确定相关函数包括第三迭代，其中在第二迭代中确定的相关函数的最适宜成本函数周围的第三色散滤波范围内扫描接收到的光信号的滤波后样本，所述第三色散滤波范围具有比第二色散滤波范围高的分辨率，且色散的估计根据第一方面的第一种实施方式而确定为第三迭代的相关函数的最适宜成本函数。

当使用三次迭代时，相较于使用两次迭代，精确度得到了提高。因此，前一估计的最大成本函数周围的扫描范围受到限制且相关函数中的积分带宽增加。可进一步提高CD估计的精确度和稳定性。

清楚的是，从宽范围扫描开始且迭代地限制搜索直到到达确定的最大精确度的此递归程序的CD滤波扫描的总次数，低于为了在单次CD扫描中实现同样的精确度而进行的最高扫描分辨率的CD扫描总次数。

在根据第一方面本身或根据第一方面的任何前述的实施方式的方法的第八种可能实施方式中，相对于相关带宽和相对于经过色散补偿滤波器的扫描的色散，相关函数遵照(sinx/x)特征曲线。

当将相关函数的偏移参数设为等于取样频率时，由于它的(sinx/x)特征曲线，确定相关函数的单一值以发现最大值是足够的。这样降低了计算复杂性且可视为最高稳定性的准则。

在根据第一方面的任何前述的实施方式的方法的第九种可能实施方式中，所述方法包括：使用相关函数对接收到的光信号进行定时恢复；只对相关带宽内接收到的光信号的取样值的频率进行扫描以及根据接收到的光信号的x-偏振或y-偏振或x-偏振和y-偏振的任何组合来计算成本函数。

通过使用相关函数对接收到的光信号进行定时恢复，由于较少次数的滤波扫描使定时计算的计算复杂性降低，令定时计算得到了改进。

当只对相关带宽内接收到的光信号的取样值的频率进行扫描时，计算复杂性降低且CD补偿更快。

当根据接收到的光信号的x-偏振或y-偏振或x-偏振和y-偏振的任何组合来计算成本函数时，成本函数对接收到的光信号的偏振失真变得不灵敏，且可避免先前对偏振失真费事的减轻。

根据第二方面，本发明涉及一种用于估计接收到的光信号的色散的装置，所述装置包括：扫描器，用于在第一色散值和第二色散值之间的色散滤波范围内，用由通过色散补偿滤波器的数目而归一化的色散滤波范围确定的分辨率，对经过所述数目个色散补偿滤波器的接收到的光信号进行扫描，以获得接收到的光信号的滤波后样本；和相关器，用于通过相对于相关带宽上的频率偏移使接收到的光信号的滤波后样本相关，来确定指示色散估计的相关函数，其中所述相关器用于根据优化准则而迭代地自适应相关带宽、色散滤波范围和分辨率。

相关函数中有效部分的范围，即最适宜的相关函数周围的估计可由相关带宽控制。较小的相关带宽导致较宽的最大范围，较大的相关带宽导致较小的最大范围。这样允许产生一相关函数，此相关函数含有关于可能的最相配CD函数的宽范围梯度信息，并且因此对每一步用较大的CD步长而使用较少的扫描步骤。所述装置可应用在相干光接收器中。

为了减轻接收到的信号中的通道失真和数据样式影响，可对来自不同的接收到的信号的相关求平均值。基于小相关带宽的成本函数导致峰均比较低的较宽的最大范围。这样达到估计的特定可靠性需要进行的求平均值次数较多基于大相关带宽的成本函数导致峰均比较高的较小的最大范围。这样达到估计的特定可靠性需要进行的求平均值次数较少。

在根据第二方面的装置的第一种可能实施方式中，所述扫描器用于使用傅立叶变换来对经过色散滤波器的接收到的光信号进行扫描，以获得接收到的光信号的滤波后样本；且所述相关器用于选择相关函数的分量的一部分以确定成本函数。

成本函数中的有效部分的范围，即在最大成本函数周围的估计可通过成本函数的相关函数内的积分带宽来控制。较小的积分带宽导致较宽的最大范围，较大的积分带宽导致较小的最大范围。这样通过增加成本函数中有效部分的范围以覆盖整个扫描范围，允许产生一成本函数，此成本函数含有关于可能的最相配CD函数的宽范围梯度信息。它进一步允许对每一步用较大的CD步长而使用较少的扫描步骤。正梯度和负梯度限制最相配CD函数所处的区域。

在根据第二方面的第一种实施方式的装置的第二种可能实施方式中，所述相关器用于确定第一迭代中的相关函数，其中在期望的色散周围的第一色散滤波范围内扫描接收到的光信号的滤波后样本并确定相关函数的最适宜成本函数；和确定第二迭代中的相关函数，其中在第一迭代中确定的相关函数的最适宜成本函数周围的第二色散滤波范围内扫描接收到的光信号的滤波后样本，所述第二色散滤波范围具有比第一色散滤波范围高的分辨率，且色散的估计是确定为第二迭代的相关函数的最适宜成本函数。

通过迭代地应用扫描程序，在每步中前一估计的最大成本函数周围的扫描范围受到限制，CD扫描的步长随着更高的分辨率而减少且相关函数中的积分范围增加。非常大的积分范围导致CD扫描的非常陡峭的最大成本函数，使得CD估计的精确度和稳定性可进一步提高，到达由噪声失真界定的理论极限。

在根据第二方面的第一或第二实施方式的装置的第三种可能实施方式中，所述相关器在包括多个并行的硬件单元的专用集成电路(ASIC)中实施，所述并行的硬件单元中的每一者相对于一个不同的滤波扫描确定相关函数。

由于可并行地计算CD滤波扫描和相关，因此在ASIC中实施相关器提高了CD估计的速度。

在根据第二方面的第二实施方式的装置的第四种可能实施方式中，相关器中确定相关函数的第一迭代的第一部分在专用集成电路中实施且相关器中确定相关函数的第二迭代的第二部分在数字信号处理器(DSP)中实施。

由于可并行地计算滤波扫描和相关，因此在ASIC中实施相关器的第一部分允许提高使用宽广的预定扫描范围的第一迭代中CD估计的速度。此外，具有较小积分带宽从而导致宽范围的最大成本函数的相关器的第一部分需要较大数目的平均数，这更有效地实施在ASIC中。在DSP中实施相关器的第二部分需要将接收到的信号存储在存储器中并需要将接收到的信号加载于DSP中。优选的是，在相关器的第二部分中应用较少次数的求平均值，以避免对接收到的数据序列进行耗时且费事的下载。可是，在DSP中实施相关器的第二部分允许根据来自第一迭代的结果灵活地调整扫描范围。DSP中扫描范围的最佳调整进一步提高CD估计的速度。

根据第三方面，本发明涉及一种具有程序码的计算机程序，所述程序码用于在计算机上执行根据第一方面本身或根据第一方面的任何实施方式的方法中之一者。

此处描述的各方法尤其可适用于使用100-Gb/s偏振复用的正交相移键控(POLMUX-QPSK)调制的长距离传输，所述POLMUX-QPSK调制广泛应用于长距离光传输系统的产品。POLMUX-QPSK调制通常也指CP-QPSK、PDM-QPSK、2P-QPSK或DP-QPSK。类似地，所述方法适用于作为单偏振调制、二进制相移键控(BPSK)或高阶正交幅度调制(QAM)的其他数字调制形式。

本文所描述的方法可在DSP中、在微控制器中或在任何其他外围处理器中作为软件实施，或在ASIC内作为硬件电路实施，或在其组合中实施。

本发明可在数字电子电路中，或在计算机硬件、固件、软件或其组合中实施。

总而言之，达到同样的精确度和同样的稳定性需要较少的扫描步骤。降低了实施复杂性。扫描步骤的总数减少到例如原先的三分之一到十分之一。对于小积分带宽N，只须执行相关内的少量运算，如此使运算数量平均减少到二分之一到三分之一。初始化程序执行得更快。获得最后结果所需的步骤总数减少。甚至第一宽范围扫描都已经传递粗略的估计，所述估计可提供给FDCD补偿。均衡器可能已经以此值收敛。这样使运算数量减少到一百分之一到五分之一。每一步骤进一步微调可更新FDCD补偿。

CD估计将时钟音幅度作为相配CD滤波器的指示器。这正是用于初始化的首选算法。CD估计完成得越快，定时恢复就越快，可进行2x2MIMO滤波获取和载波恢复，这将导致更快的完全初始化。

定时恢复也将时钟音用于定时频率和相位估计。因此，由于定时恢复和定时初始化可与CD估计并行运行，许多操作可共享。这带来进一步的速度提高。

附图说明

将相对于以下诸图来描述本发明的其他实施例，在图中：

图1所示为根据一种实施方式用于估计接收到的光信号的色散的方法的示意图；

图2所示为根据一种实施方式包括估计接收到的光信号的色散的相干接收器的相干光传输系统的框图；

图3所示为根据一种实施方式成本函数的图；

图4所示为根据一种实施方式用于估计接收到的光信号的色散的方法的示意图；

图5所示为根据一种实施方式第一迭代的成本函数的图；

图6所示为根据一种实施方式第二迭代的成本函数的图；

图7所示为根据一种实施方式第三迭代的成本函数的图；

图8所示为根据一种实施方式用于估计接收到的光信号的色散的方法的迭代算法的框图；

图9所示为根据一种实施方式用于估计接收到的光信号的色散的方法的相干接收器中DSP部分的框图；

图10所示为根据一种实施方式用于估计接收到的光信号的色散的方法的相干接收器中ASIC部分的框图；以及

图11所示为根据一种实施方式用于估计接收到的光信号的色散的装置的示意图。

具体实施方式

图1所示为根据一种实施方式用于估计接收到的光信号的色散的方法的示意图。

方法100包括：在第一色散值D_min和第二色散值D_max之间的色散滤波范围内，用由通过色散补偿滤波器的数目M而归一化的色散滤波范围D_min…D_max确定的分辨率ΔD，对经过M个色散补偿滤波器的接收到的光信号R_x(f)进行扫描101，以获得接收到的光信号的滤波后样本R_x，D(f)；以及通过相对于相关带宽B上的频率偏移τ使接收到的光信号的滤波后样本R_x，D(f)相关，来确定103指示色散估计的相关函数C_D(τ，B)，其中所述相关带宽B、色散滤波范围D_min…D_max和分辨率ΔD是根据优化准则而迭代地自适应。

在一种实施方式中，所述确定103确定相关函数C_D(τ，B)的绝对值。

通过选择相关函数C_D(τ，B)的偏移参数τ使之等于取样频率f_s，能获得第一谐波，即时钟音。对于在滤波信号中具有零残留CD的最佳CD滤波，第一谐波取最大值。对于τ不等于取样频率f_s的所有其他值，对于最佳CD滤波，相关函数C_D(τ，B)的期望值E{C_D(τ，B)}最小。根据对偏移参数τ的选择，这样将导致最大或最小的期望值E{C_D(τ，B)}。当将相关函数C_D(τ，B)的偏移参数τ设为等于取样频率f_s时，确定相关函数的单一值以发现最大值是足够的。这样降低了计算复杂性且可视为最高稳定性的准则。

根据图3的表示的成本函数，将在下文相对于图3对其进行描述，可通过相关函数C_D(τ，B)分量的选定一部分或相关函数C_D(τ，B)的期望值E{C_D(τ，B)}而确定。在一种实施方式中，选择相关函数分量的一部分使之等于多倍取样频率f_s。那么，成本函数包括时钟音。根据对偏移参数τ的选择，成本函数是最大值或最小值。

在一种实施方式中，相关带宽B，也叫积分带宽，与扫描101的分辨率ΔD成比例地变化。在第一迭代中，扫描覆盖具有超低带宽B的相关的整个操作范围，而在随后的迭代中，通过前一迭代的色失真的索引估计，操作范围随着相应更宽的带宽B而减小。直到达到估计的确定精确度或直到达到最大的可用带宽B，此过程才终止。

在一种实施方式中，傅立叶变换，尤其是快速傅立叶变换(FFT)，用于对经过色散滤波器的接收到的光信号R_x(f)进行扫描101，以获得接收到的光信号的滤波后样本R_x，D(f)。傅立叶变换可独立于相关带宽B的变化而实现。因此，FFT的大小不取决于迭代的带宽变化。

以下将更详细地描述方法100的理论背景。

假定x-偏振的发射信号S_x(f)在光通道H_Ch(f)上传输之后被接收到，提供信号

$R_x\left(f\right)=S_x\left(f\right)H_{Ch}\left(f\right)e^{j2{\mathrm{\πf\τ}}_s},$

使得通过潜在的CD补偿函数H_D(f)滤波之后，光信号

$R_{x,D}\left(f\right)=S_x\left(f\right)e^{{\mathrm{j\ψf}}^2}{e}^{j2{\mathrm{\πf\τ}}_s}$

因以下残留的色散(CD)而失真：

$H_D\left(f\right)H_{Ch}\left(f\right)=e^{{\mathrm{j\ψf}}^2}$

其中ψ＝-Dlλ²π/c，其中c是光速，D是残留的分散参数，单位是[ps/nm]，l是光纤的长度，λ是载波波长以及τ_s是定时相位。同样的情况适用于另一偏振，y-偏振。

成本函数基于相关函数

$\begin{array}{c}{C}_D\left(f_s,B\right)={\∫}_{-B/2}^{B/2}{R}_D\left(f-f_s\right)R_D^{*}\left(f-f_s\right)df\\ ={\∫}_{-B/2}^{B/2}S\left(f-f_s\right)e^{j\mathrm{\ψ}{\left(f-f_s\right)}^2}{e}^{j2\mathrm{\π}\left(f-f_s\right){\mathrm{\τ}}_s}{S}^{*}\left(f+f_s\right)e^{-j\mathrm{\ψ}{\left(f+f_s\right)}^2}{e}^{-j2\mathrm{\π}\left(f+f_s\right){\mathrm{\τ}}_s}df\\ =e^{-j\mathrm{\π}2f_s{\mathrm{\τ}}_s}{\∫}_{-B/2}^{B/2}S\left(f-f_s\right)S^{*}\left(f+f_s\right)e^{-j\mathrm{\ψ}4{\mathrm{ff}}_s}df\end{array}$

带有积分带宽B，以及频率偏移f_s，即波特率。以上描述的相关函数C_D(τ，B)的偏移参数τ此处设为等于取样频率f_s，由此获得第一谐波，即时钟音的特性行为。为简化，已经省略偏振索引x或y，但应了解，可根据相应偏振来计算成本函数。

此相关函数也用于定时恢复。对于零CD，它只含有定时相位，这对控制模/数转换器(ADC)的取样是必要的。

用一些简化和近似，可显示成本函数的绝对值与下式有关

$\begin{array}{c}\left|C_D(f_s,B)\right|={\left|S(f-f_s)S^{*}(f+f_s)\frac{e^{-j\mathrm{\ψ}4{\mathrm{ff}}_s}}{-j\mathrm{\ψ}4f_s}\right|}_{-B/2}^{B/2}+{\∫}_{-B/2}^{B/2}{\left(S\right(f-f_s\left)S^{*}\right(f+f_s\left)\right)}^{\′}\frac{e^{-j\mathrm{\ψ}4{\mathrm{ff}}_s}}{-j\mathrm{\ψ}4f_s}df\\ \≈\left|\frac{B}{2}\frac{\sin \left(\mathrm{\ψ}2{\mathrm{Bf}}_s\right)}{\mathrm{\ψ}2{\mathrm{Bf}}_s}S\left(B/2-f_s\right)S^{*}\left(B/2+f_s\right)\right|\end{array}$

可清楚地了解到，所述函数相对于积分带宽和相对于残留CD以(sinx/x)特征曲线衡量。CD扫描指中参数D的线性扫描。对于ψ＝0，获得最大成本函数，其指在滤波信号中具有零残留CD的最相配滤波。最相配CD补偿滤波指通道的倒数，满足H_D(f)H_Ch＝1。

为了说明成本函数的此特性行为，此处提供离散实施方式作为实例，其中积分带宽B通过下式与离散相关函数中样本的数目M相关：M＝B/56*1024，其中FFT使用1024的大小且应用每符号56千兆样本(GS/s)的取样。

当带宽B使用对应于离散实施的恒定样本数目N的恒定默认参数时，可显示对于指定的128作为N值，最大值周围的范围限制到约+/-700ps/nm。在一实例中，积分范围的不同值和对应的成本函数显示此限制。当使用在积分下限N_min＝192，即–B/2和第二积分上限N_max＝320，即B/2之间的积分范围，即N＝128个积分值时，成本函数最大值3.6×10⁵在最大值周围约+/-650ps/nm的范围内获得。当使用在N_min＝182和N_max＝330之间的积分范围，即N＝148个积分值时，成本函数最大值4.1×10⁵在最大值周围约+/-550ps/nm的范围内获得。当使用在N_min＝172和第二N_max＝340之间的积分范围，即N＝168个积分值时，成本函数最大值4.6×10⁵在最大值周围约+/-450ps/nm的范围内获得。当使用在第一N_min＝112和第二N_max＝400之间的积分范围，即N＝208个积分值时，成本函数最大值5.6×10⁵在最大值周围约+/-350ps/nm的范围内获得。

因此，通过使用以上描述的离散实施方式，清楚地显示恒定默认参数只达到特定的最大成本函数且只达到特定的CD指示范围。用默认配置，较高的CD扫描分辨率不带来任何显著的提高，即，较高的幅度。CD扫描分辨率遭遇CD指示范围错过和不能获得CD估计的风险。

因此，方法100的概念变得清楚且可描述为：

“执行若干迭代步骤且每一轮都调整扫描参数:从宽范围的粗扫描到小范围的细扫描”。

残留CD和带宽B的相关的成本函数的确定清楚地表明，成本函数幅度可通过为每个CD值选择合适的带宽B来优化。恒定带宽B与最大区域周围范围的特定宽度有关。

变得清楚的是，对于较低的带宽B，获得较低的最大成本函数但较宽的范围。这导致宽范围的成本函数指示，但导致较低的防噪声稳定性和其他失真。相反地，较宽的带宽B带来具有较小范围的较高的最大成本函数。这导致更加精确且稳定的估计，但需要小步长和相关函数中更高的计算复杂性。

图2所示为根据一种实施方式包括估计接收到的光信号252的色散的相干接收器200的相干光传输系统202的框图。

相干光传输系统202包括用于提供光信号250的光发送器201、用于发射光信号250的光通道209和用于接收接收到的光信号252的相干接收器200，光信号252对应于在光通道209上传输且受光通道209影响的光信号250。

光发送器201包括用于提供具有中心频率f_T的光载波信号的激光二极管203和指定的激光线宽度204。光发送器201进一步包括QPSK调制器205，用于以用户数据信号调制光载波信号，以提供经调制的光数据信号。光发送器201进一步包括复用器，用于将所述经调制的光数据信号与其他经调制的光数据信号复用，以提供经复用的光数据信号。根据波分复用(WDM)传输系统复用上述被复用的光信号。复用的光信号对应于待发射的光信号250。

光通道209包括多个放大级和用于发射光信号250的光纤。光通道209的输出端耦合到相干接收器200的输入端，使得相干接收器200在其输入端处接收对应于在光通道209上传输的光信号250的，接收到的光信号252。

相干接收器200包括解复用器223、偏振射束分裂器(PBS)225、两个6端口90度光混合体227、229，两组平衡检测器233、两组跨阻抗放大器(TIA)235、四个模数转换器(ADC)237和数字信号处理装置239，例如数字信号处理器(DSP)或微处理器或可执行数字信号处理的任何其他处理器。

解复用器223耦合到相干接收器200的输入端口且在其输入端处接收所述接收到的光信号252。解复用器223将接收到的光信号252解复用到沿相干接收器200中的多个接收路径而行的多个经解复用的光信号中。图2只描绘多个接收路径中的一个。接下来说明这些接收路径中的一个。将沿一条接收路径而行的经解复用的光信号提供给偏振射束分裂器225，其将所述信号分成其x-偏振和y-偏振的信号分量。将x-偏振信号分量提供给第一个6端口90度光混合体227作为信号输入的第一输入，并将y-偏振信号分量提供给第二个6端口90度光混合体229作为信号输入的第一输入。第一个6端口90度光混合体227作为LO输入的第二输入从提供具有中心频率f_B的本地振荡器信号的激光二极管231接收本地振荡器信号。将同样的本地振荡器信号提供给6端口90度光混合体229中作为LO输入的第二输入。

90°光混合体227、229包括两个用于信号和LO的输入以及四个混合信号和LO的输出。90°光混合体227、229传递信号的振幅和相位，线性地放大信号且适合零差式和外差式检测。

6端口90°光混合体227、229包括线性分路器和合路器，它们互相连接，使得可获得由本地振荡器提供的参考信号与待检测的信号的四个不同的向量和。四个输出信号的电平由平衡接收器233检测。通过应用合适的基带信号处理算法，可确定未知信号的振幅和相位。对于光相干检测，6端口90°光混合体227、229中的每一者在复合场空间中使传入信号和与参考信号相关联的四种正交状态混合。然后，光混合体227、229中的每一者将四个光信号传递给检测相应光信号的两对平衡检测器233并将相应电信号提供给跟着的一组跨阻抗放大器235，每对平衡检测器233有一个跨阻抗放大器。通过跨阻抗放大器235放大的电信号通过该组A/D转换器237进行模数转换，并且随后作为数字信号254提供给数字信号处理装置239。数字信号处理装置可在DSP上或在微控制器上作为软件实施或在ASIC内作为硬件电路实施。此外，为了限制与芯片间通信相关的功率消耗，ADC237和数字信号处理装置239两者可优选地集成在单芯片上。

数字信号处理装置239实施如图1所描述的方法100。

光系统202基于相干检测方案，此方案不仅检测光信号的振幅，而且还检测其相位和偏振。随着光相干检测系统202的检测能力和光谱效率的增加，在同样的光带宽内可传输更多的数据。此外，由于相干检测允许检测光信号的相位和偏振且因此可对所述相位和偏振进行测量和处理，因此当将接收到的光信号252转换到电子域中时，先前对正确数据接收构成挑战的传输损伤可电子地减轻。

光系统202提供一种在紧容差内稳定发送器201和接收器200之间的频率差异的方法。确定本地振荡器频率偏移为f_R-f_T，其中f_R是接收到的光信号252的频率且f_T是待在光通道209上传输的光信号250的频率。光系统202进一步提供最小化或减轻频率啁啾或其他信号抑噪的能力，以及使“光混合器”能够合适地组合信号和本地放大光源或本地振荡器(LO)。为改善光系统202的操作，DSP部分239根据关于图1所描述的方法估计接收到的光信号252的色散并通过估计的色散补偿接收到的光信号252。这样相较于不使用此相干光接收器200的光系统，光系统202的精确度更高。实施如图1所描述的方法的相干光接收器200提供以下优点：

·相较于不根据如图1所描述的方法实施CD估计的接收器，接收器的灵敏度增加，且因此允许更长的传输距离。

·增加例如BPSK、QPSK或16QAM等复杂调制格式的调制方案，即调制方案的程度。

·光信号的振幅、相位和偏振的并行检测的精确度更高允许传送和提取更详细的信息，由此对色散等网络损伤的容忍度增加，以及提高系统性能。

·在密集波分复用(DWDM)系统中更好地阻止来自相邻通道的干扰，允许在传输带内包有更多通道。

·更高程度的安全性，用于进行安全通信。

图3所示为根据一种实施方式成本函数的图300。成本函数由上文关于图1描述的自相关函数C_D(τ，B)的绝对值305表示。由于自相关函数是复值数，因此绝对值305包括接收到的光信号的实数部分和偏移实数部分的乘积303、接收到的光信号的虚数部分和偏移实数部分的乘积301、接收到的光信号的实数部分和偏移虚数部分的乘积302以及接收到的光信号的虚数部分和偏移虚数部分的乘积304。促成自相关函数C_D(τ，B)的绝对值305的四个乘积301、302、303和304在图3中示出。在图3的图解中，给出的色失真是8549ps/nm，且估计的色失真是8500ps/nm，其中应用250的扫描步长。

最大成本函数指示最相配滤波函数310。可注意到，只对最适宜的滤波函数310周围隔得较近的CD滤波函数，成本函数才显示清晰的指示，通常是最大成本函数周围三到五个CD扫描值。所有其他非相配值312反映具有几乎恒定的成本函数的有噪声分量。

图4所示为根据一种实施方式用于估计接收到的光信号的色散的方法的示意图。

在图4中，具有不同的积分带宽N和不同的滤波扫描长度或扫描长度或CD滤波扫描长度或色散补偿滤波器数目的示例性扫描401、403、405、411、413、415和421显示对于小N，例如N＝4(参见，第一迭代I中的扫描401、403和405)实现平且宽的成本函数特征曲线，适合于大CD扫描步长，即使用宽扫描范围431。第一迭代I的此扫描401、403、405的实例在以下描述的图5中图示。

增加积分带宽N，例如N＝48(参见，第二迭代Ⅱ中的扫描411、413和415)，最大成本函数周围的范围432减小，但同时成本函数的最大值增加。根据第二迭代Ⅱ的此第二扫描411、413、415用根据第一迭代Ⅰ的初始扫描401、403和405的估计结果周围的较小扫描范围432执行。根据第二迭代Ⅱ的此第二扫描411、413、415的实例在以下描述的图6中图示。

最后，高分辨率，例如具有N＝128个离散值的积分范围，的第三细扫描421传递高精确度。根据第三迭代Ⅲ的此第三扫描421的实例在以下描述的图7中图示。

在一种实施方式中，许多单扫描401、403和405在第一迭代Ⅰ中执行，以通过求平均值发现最适宜的成本函数。可用同样的第一数目N₁个离散相关运算测量扫描401、403和405中的每一者。同样的情况适用于第二迭代Ⅱ，其中执行许多单扫描411、413和415，它们中的每一个都用同样的数目N₂个离散相关运算来测量。甚至在第三迭代中，可执行许多单扫描421，它们中的每一个都用同样的数目N₃个相关运算来测量，即使图4只表示第三迭代Ⅲ的一个扫描421。对于三个迭代Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，相关运算的数目N₁、N₂和N₃是递增的：N₁<N₂<N₃。以时间连续表示法类似地界定，积分带宽B以B₁<B₂<B₃增大。

由于初始CD滤波扫描401、403和405的数目M较小，因此成本函数的相关函数的总体复杂性极大地降低。此外，只需要在CD滤波扫描中滤波接收到的光信号R_x(f)落在积分带宽中的频率分量，这样额外降低了复杂性。较低的复杂性也意味着较少的运算，这样加速了估计。最后，N的低值的低处理要求适合在快速ASIC中并行实施滤波扫描和相关，这样通过对所有潜在滤波和成本函数进行并行处理，带来若干幅度的速度提升。

以下分析解释为何根据如图1所描述的方法100的此技术实现最适宜的性能。有三个促成总估计偏差的因素，如下所指示：

1)通道失真和噪声：信号的“SNR”自然地转化成估计的标准偏差。一些通道条件，例如偏振影响给作为估计的指示器的时钟音幅度提供困难条件。理想地，偏振损伤可通过接收到的信号R_x(f)和R_y(f)二者的合适组合而减轻。因此，第一促成因素是噪声的标准偏差σ_n ²。

2)有限分辨率的扫描步长作用就像在模数转换器中加上量化误差的“量化”。量化误差的标准偏差对于扫描步长Δq来说是指σ_q ²＝Δq²/12。例如对于Δq＝200ps/nm，获得σ_q ²＝57ps/nm。因此，第二促成因素是量化误差的标准偏差σ_q ²。

3)时钟音的宽度。用宽度的矩形函数B_sinc＝N_FFT*c/(λ*R_s)²/N＝40.8e3/Nps/nm(1024FFT和56GS/s)来近似时钟音的中心部分。时钟音越宽，此矩形近似就越不良。可使用关于量化误差的同样的方程式且还可假设相等的分布以产生σ_N ²＝B_sinc ²/12，例如σ_N ²＝92ps/nm，N＝128。因此，第三促成因素是时钟音的宽度N的标准偏差σ_N ²。

因此，获得总标准偏差σ_tot ²＝σ_n ²+σ_q ²+σ_N ²，例如，对于如上文关于图1描述的默认参数，σ_tot ²＝108ps/nm。

扫描步长和成本函数的范围可经调整，使得只保留噪声的偏差。

图5所示为根据一种实施方式第一迭代的成本函数的图500。所述成本函数可对应于根据如图4所描述的第一迭代Ⅰ的扫描401、403和405之一的成本函数。所述成本函数通过使用宽扫描范围531来扫描。

成本函数由上文关于图1描述的自相关函数C_D(τ，B)的绝对值505表示。由于自相关函数是复值数，因此绝对值505包括接收到的光信号的实数部分和偏移实数部分的乘积503、接收到的光信号的虚数部分和偏移实数部分的乘积501、接收到的光信号的实数部分和偏移虚数部分的乘积502以及接收到的光信号的虚数部分和偏移虚数部分的乘积504。促成自相关函数C_D(τ，B)的绝对值505的四个乘积501、502、503和504在图5中示出。在图5的图解中，给出的色散是5426ps/nm，且估计的色散是0ps/nm。

图6所示为根据一种实施方式第二迭代的成本函数的图600。所述成本函数可对应于根据如图4所描述的第二迭代Ⅱ的扫描411、413和415之一的成本函数。所述成本函数通过使用相较于图5中描绘的第一迭代Ⅰ中的扫描范围531缩小的扫描范围632来扫描。

成本函数由上文关于图1描述的自相关函数C_D(τ，B)的绝对值605表示。由于自相关函数是复值数，因此绝对值605包括接收到的光信号的实数部分和偏移实数部分的乘积603、接收到的光信号的虚数部分和偏移实数部分的乘积601、接收到的光信号的实数部分和偏移虚数部分的乘积602以及接收到的光信号的虚数部分和偏移虚数部分的乘积604。促成自相关函数C_D(τ，B)的绝对值605的四个乘积601、602、603和604在图6中示出。在图6的图解中，给出的色散是13382ps/nm，且估计的色散是13000ps/nm。

图7所示为根据一种实施方式第三迭代的成本函数的图700。所述成本函数可对应于根据如图4所描述的第三迭代Ⅲ的扫描421的成本函数。所述成本函数通过使用相较于图6中描绘的第二迭代Ⅱ中的扫描范围632缩小的细化扫描范围733来扫描。

成本函数由上文关于图1描述的自相关函数C_D(τ，B)的绝对值705表示。由于自相关函数是复值数，因此绝对值705包括接收到的光信号的实数部分和偏移实数部分的乘积703、接收到的光信号的虚数部分和偏移实数部分的乘积701、接收到的光信号的实数部分和偏移虚数部分的乘积702以及接收到的光信号的虚数部分和偏移虚数部分的乘积704。促成自相关函数C_D(τ，B)的绝对值705的四个乘积701、702、703和704在图7中示出。在图7的图解中，给出的色散是8549ps/nm，扫描步长为250ps/nm时估计的色散是8500ps/nm。

关于图5到图7图示的色散的给定大小，这些值只是对不同的示例性通道条件的示例性扫描。在图4中图示的方法100的一种实施方式中，所述(给定)色散在迭代次数Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ内不显著变化，使得估计色散的精确度从迭代Ⅰ到迭代Ⅱ并进一步到迭代Ⅲ增加。

图8所示为根据一种实施方式用于估计接收到的光信号的色散的方法的迭代算法的框图800。所述算法执行迭代CD估计，连续调整成本函数的积分宽带和扫描范围D_range以及分辨率ΔD。

第一框801表示算法的开始配置。积分带宽的数目N设为初始值N_min，例如设为4。最大的步数step_max设为4。初始扫描分辨率ΔD设定为最小分辨率值ΔD_min，例如设为2500ps/nm。扫描范围D_range设为十倍于分辨率ΔD的初始范围，例如D_range＝25000ps/nm。色散的中心设为初始值，例如设为10500ps/nm。扫描的步数(step)设定为初始步数，例如设为1。

框801的开始配置之后是表示算法的扫描处理的第二框803。所进行扫描的次数是示例性扫描值10。扫描的最小CD值D_min设为范围D_range减去五倍的分辨率ΔD。扫描的最大CD值D_max设为范围D_range加上五倍的分辨率ΔD。确定成本函数，确定成本函数的最大值并获得关于步数(step)的估计D_estim。

在框803的扫描处理之后是表示算法的停止准则的第三框805。如果达到最大步数step_max，算法完成。如果未达到最大步数step_max，则算法处理下一框，即，表示参数修改的第四框807。

在第四框807中，由算法执行以下操作：

相关运算的数目N乘以4，即积分带宽增加4倍，扫描范围D_range设为cM_FFT/(λf_s)²/N；c表示光速，M_FFT表示FFT的大小以及λ表示载波波长。分辨率ΔD设为扫描范围D_range除以10。色散中心D_center设为关于步数的CD估计：D_center＝D_estim(step)。步数(step)增加1：step＝step+1。

在由第四框807表示的参数修改之后，算法继续进行如上描述的第二框803表示的扫描处理。此循环重复进行，直到达到第三框805中的停止准则。

图9所示为根据一种实施方式用于估计接收到的光信号的色散的方法的相干接收器中DSP部分900的框图。DSP部分可对应于如图2所描述的相干接收器200的数字信号处理装置(DSP)239。DSP部分900包括与接收到的光信号R_x(f)的x-偏振相关的上数据路径901，与接收到的光信号R_y(f)的y-偏振相关的下数据路径903以及控制路径902。控制路径902可在外围处理器中实施。CD估计算法919和CD补偿参数921的确定在控制路径902中实施。关于接收到的光信号的x-偏振的滤波是在上数据路径901中实施，所述滤波包括FFT处理911、映射913、具有补偿参数921的乘法915以及IFFT处理917。关于接收到的光信号的y-偏振的滤波是在下数据路径903中实施，所述滤波包括FFT处理923、映射925、具有补偿参数921的乘法927以及IFFT处理929。

图10所示为根据一种实施方式用于估计接收到的光信号的色散的方法的相干接收器中ASIC部分1000的框图。ASIC部分1000可在如图2所描述的相干接收器200的数字信号处理装置239中单独实施或与关于图9所描述的DSP部分900一起实施。

例如具有示例性数目1024个样本的接收到的光信号R(f)的频域(FD)块1002，包括用于CD估计的第一迭代的相关FD分量1001，例如示例性数目16个样本，是指积分带宽。只用这16个样本执行CD扫描，且根据缩小的一组FD分量1001计算相对于整组补偿参数H_D(f)1004缩小的一组补偿参数H_D(f)1003。CD滤波复杂性因此降低到先前的16/1024。个别的补偿参数H_Di(f)，i＝1..10，的处理是在单独ASIC块中执行，所述单独ASIC块并行地处理个别的成本函数及求平均值，由此提高处理的速度。最后，提供具有最适宜值1010的成本函数1008。第一迭代的最适宜值1010提供给第二迭代。

在一种实施方式中，CD估计在ASIC中实施。在一种实施方式中，CD估计在DSP中作为外围处理器实施或在微处理器中实施。在一种实施方式中，CD估计在ASIC和DSP的组合中实施。

如果只在ASIC中应用，那么CD扫描步骤可并行进行。具体来说，第一迭代的CD扫描使用低积分带宽，即少量运算，且CD扫描范围是预定的，这样使其适合于ASIC实施。在ASIC中使用并行的实施方案，CD估计可在少于1秒内完成。

如果在DSP中实施，那么数据块要从ASIC下载到外围处理器。由于DSP通常不执行并行处理，因此是按顺序地应用CD扫描，这样花费更多时间。还有，用所呈现的方法，相较于技术现状，至少达到10倍的速度提升。此外，DSP或微控制器是可编程的且可相对轻松地存取程序码，这样就可拆解使用的算法。

如果在混合的ASIC/DSP实施方案中实施，以下情况适用：由于低积分带宽和宽范围CD成本函数引起的第一迭代的低处理复杂性，在ASIC中用根据仅ASIC实施方案的并行的CD扫描来实施非常合适。将第一迭代的结果提供给随后的迭代，这样由于较窄的CD成本函数但较高的精确度引起的增加的积分带宽，需要更高的复杂性。随后的迭代需要进行的求平均值次数较少，使得随后的迭代可在DSP中实施。除了“可读的”DSP码和快速的初始化时间外，从第一迭代中的ASIC提供给随后迭代中的DSP的参数是此迭代方法的使用的指示器。

图11所示为根据一种实施方式用于估计接收到的光信号的色散的装置1100的框图。装置1100包括扫描器1101和相关器1103。扫描器1101用于在第一色散值D_min和第二色散值D_max之间的色散滤波范围D_min…D_max中，用由通过色散补偿滤波器的数目M而归一化的色散滤波范围D_min…D_max确定的分辨率ΔD，对经过M个色散补偿滤波器的接收到的光信号R_x(f)进行扫描，以获得接收到的光信号R_x(f)的滤波后样本R_x，D(f)。相关器1103用于通过相对于相关带宽B上的频率偏移τ使接收到的光信号R_x(f)的滤波后样本R_x，D(f)相关，来确定指示色散估计的相关函数C_D(τ，B)。相关器1103进一步用于根据优化准则而迭代地自适应相关带宽B、色散滤波范围D_min…D_max和分辨率ΔD。在一种实施方式中，装置1100实施如图1所描述的方法100。如上文关于图9和图10所描述，装置1100可在DSP中或在ASIC中或在其组合中实施。

通过前述内容，所属领域的技术人员将明白，提供了多种方法、系统、记录媒体上的计算机程序等。

本发明还支持计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可执行代码或计算机可执行指令，所述计算机可执行代码或计算机可执行指令在执行时致使至少一个计算机执行本文所描述的执行和计算步骤。

本发明还支持用于执行本文所描述的执行和计算步骤的系统。

所属领域的技术人员依照以上教示将明白许多替代物、修改和变化。当然，所属领域的技术人员容易地认识到，在本文描述的那些以外，还有许多本发明的应用方案。虽然已参考一个或一个以上特定实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明作出许多改变。因此应理解，在所附权利要求书及其等效物的范围内，可以用不同于本文具体描述的方式的其他方式实践本发明。

Claims (15)

1.一种用于估计接收到的光信号的色散的方法，所述方法包括：

使用分辨率ΔD在色散滤波范围D_min…D_max内通过数量M个色散补偿滤波器扫描接收到的光信号R_x(f)以获得所述接收到的光信号R_x(f)的滤波后样本R_x，D(f)，所述色散滤波范围D_min…D_max在第一色散值D_min和第二色散值D_max之间，所述分辨率ΔD通过使用色散补偿滤波器的所述数量M归一化所述色散滤波范围D_min…D_max确定；以及

对所述接收到的光信号的所述滤波后样本R_x，D(f)在相关带宽B上做频率偏移τ相关，来确定指示色散的估计的相关函数C_D(τ，B)；其中所述相关带宽B、所述色散滤波范围D_min…D_max和所述分辨率ΔD是根据优化准则进行迭代地自适应。

2.根据权利要求1所述的方法，其包括：

使用傅立叶变换来对经过所述色散补偿滤波器的所述接收到的光信号R_x(f)进行扫描，以获得所述接收到的光信号的所述滤波后样本R_x，D(f)；和

选择所述相关函数C_D(τ，B)的分量τ的一部分取样频率f_s，来定义成本函数。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述扫描的所述分辨率ΔD与所述相关带宽B成比例。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述确定所述相关函数C_D(τ，B)的每次迭代中，所述扫描的所述分辨率ΔD被增加，所述色散滤波范围D_min…D_max被缩小且所述相关带宽B被增加。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述色散的估计是在所述确定所述相关函数C_D(τ，B)的每次迭代之后提供。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述优化准则包括，根据所述确定所述相关函数C_D(τ，B)的前一次迭代中的所述色散的所述估计，选择所述色散滤波范围D_min…D_max、所述扫描的所述分辨率ΔD和所述相关带宽B。

7.根据权利要求1或2所述的方法，

其中所述确定所述相关函数C_D(τ，B)包括第一迭代Ⅰ，在所述第一迭代Ⅰ中，所述接收到的光信号R_x(f)的所述滤波后样本R_x，D(f)，在期望的色散周围的第一色散滤波范围内，被扫描，且所述相关函数C_D(τ，B)的最适宜成本函数根据权利要求2被确定；以及

其中所述确定所述相关函数C_D(τ，B)包括第二迭代Ⅱ，在所述第二迭代Ⅱ中，所述接收到的光信号R_x(f)的所述滤波后样本R_x，D(f)，在所述第一迭代Ⅰ中确定的所述相关函数的所述最适宜成本函数周围的第二色散滤波范围内，被扫描，所述第二色散滤波范围具有比所述第一色散滤波范围更高的分辨率，且所述色散的所述估计根据权利要求2被确定为所述第二迭代Ⅱ的所述相关函数C_D(τ，B)的最适宜成本函数。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述确定所述相关函数C_D(τ，B)包括第三迭代Ⅲ，在所述在所述第三迭代Ⅲ中，所述接收到的光信号R_x(f)的所述滤波后样本R_x，D(f)，在所述第二迭代Ⅱ中确定的所述相关函数的所述最适宜成本函数周围的第三色散滤波范围内，被扫描，所述第三色散滤波范围具有比所述第二色散滤波范围高的分辨率，且所述色散的所述估计根据权利要求2被确定为所述第三迭代Ⅲ的所述相关函数C_D(τ，B)的最适宜成本函数。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中相对于所述相关带宽B且相对于经过所述色散补偿滤波器的所述扫描的所述色散，所述相关函数C_D(τ，B)遵照sinx/x特征曲线。

10.根据权利要求2所述的方法，其包括：

使用所述相关函数C_D(τ，B)对所述接收到的光信号R_x(f)进行定时恢复；

只对所述相关带宽B内的所述接收到的光信号R_x(f)的取样值的频率进行所述扫描；以及

根据所述接收到的光信号R_x(f)的x-偏振R_xp(f)或y-偏振R_yp(f)或所述x-偏振R_xp(f)和所述y-偏振R_yp(f)的任何组合，计算所述成本函数。

11.一种用于估计接收到的光信号的色散的装置，所述装置包括：

扫描器1101，经配置用于使用分辨率ΔD在色散滤波范围D_min…D_max内通过数量M个色散补偿滤波器扫描接收到的光信号R_x(f)以获得所述接收到的光信号R_x(f)的滤波后样本R_x，D(f)，所述色散滤波范围D_min…D_max在第一色散值D_min和第二色散值D_max之间，所述分辨率ΔD通过使用色散补偿滤波器的所述数量M归一化所述色散滤波范围D_min…D_max来确定；以及

相关器1103，经配置用于对所述接收到的光信号的所述滤波后样本R_x，D(f)在相关带宽B上做频率偏移τ相关，来确定指示色散的估计的相关函数C_D(τ，B)，

其中所述相关器1103经配置用于根据优化准则进行迭代地自适应所述相关带宽B、所述色散滤波范围D_min…D_max和所述分辨率ΔD。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述扫描器1101经配置用于使用傅立叶变换来对经过所述色散补偿滤波器的所述接收到的光信号R_x(f)进行扫描，以获得所述接收到的光信号R_x(f)的所述滤波后样本R_x，D(f)；且

其中所述相关器1103经配置用于选择所述相关函数C_D(τ，B)的分量τ的一部分取样频率f_s，以确定成本函数。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述相关器1103经配置用于在第一迭代Ⅰ中确定所述相关函数C_D(τ，B)，在所述第一迭代Ⅰ中，所述接收到的光信号R_x(f)的所述滤波后样本R_x，D(f)，在期望的色散周围的第一色散滤波范围内，被扫描，且所述相关函数C_D(τ，B)的最适宜成本函数被确定；以及

用于在第二迭代Ⅱ中确定所述相关函数C_D(τ，B)，在所述第二迭代Ⅱ中，所述接收到的光信号R_x(f)的所述滤波后样本R_x，D(f)，在所述第一迭代Ⅰ中确定的所述相关函数的所述最适宜成本函数周围的第二色散滤波范围内，被扫描，所述第二色散滤波范围具有比所述第一色散滤波范围更高的分辨率，且所述色散的所述估计被确定为所述第二迭代Ⅱ的所述相关函数C_D(τ，B)的最适宜成本函数。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的装置，其中所述相关器1103在包括多个并行的硬件单元的专用集成电路中实施，所述多个并行的硬件单元中的每一个相对于所述滤波扫描中不同的滤波扫描确定所述相关函数C_D(τ，B)。

15.根据权利要求13所述的装置，其中所述相关器1103中确定所述相关函数C_D(τ，B)的所述第一迭代Ⅰ的第一部分在专用集成电路中实施且其中所述相关器1103中确定所述相关函数C_D(τ，B)的所述第二迭代Ⅱ的第二部分在数字信号处理器中实施。