CN104937893A - 相干光发射器和相干光接收器 - Google Patents

相干光发射器和相干光接收器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种相干光发射器(200)，包括：多个滤波器，用于滤波多个数据信号，所述多个滤波器提供多个已滤波数据信号，其中所述滤波器之一用于根据第一滤波方案进行滤波，以及所述滤波器中的其它滤波器用于根据第二滤波方案进行滤波；多个调制器，用于在多个光子载波(λ1……λk……λn)上调制所述多个已滤波数据信号，所述多个调制器提供多个已调制光子载波( 1…………)；以及复用器(207)，用于将所述多个已调制光子载波(…………)复用到超信道光信号(206)。本发明还涉及一种相干光接收器(300)，包括：多个相干光前端，用于将超信道光信号(306)划分为多个子信道光信号，所述多个相干光前端由多个光子载波(λ1……λk……λn)驱动；以及耦合到所述多个相干光前端的处理电路(303)，所述处理电路(303)用于基于所述多个子信道光信号中的预定的一个子信道光信号的定时信息(317)调整所述多个相干光前端。

Description

相干光发射器和相干光接收器
背景技术
本发明涉及一种相干光发射器和一种相干光接收器。本发明还涉及一种提供超信道光信号的方法和一种接收超信道光信号的方法。
在100Gbps以上的光传输系统，例如400Gbps或1Tbps系统，还称为400G或1T系统中，由于电光部件的带宽限制而必须使用多子载波超信道系统。为了进一步提高相比于100G单载波系统的频谱效率，第2010/0329683号美国专利“相干光OFDM的系统、方法和装置”和第2008/0019703号美国专利“使用尼奎斯特脉冲整形的光发射器”中描述了OFDM(正交频分复用)和尼奎斯特-WDM(尼奎斯特波分复用)方案。其它出版物显示这两个方案成为400G/1T系统候选的可能性。直到现在，所有试验和测试都涉及一个子载波的离线处理。技术成熟度离商业化还很远。为了使这些技术用于工业应用，存在一些需要克服的困难。例如，定时恢复、频率偏移补偿和色度色散估计和补偿是其中一些困难。eOFDM(电OFDM)信号具有非常弱的定时音调。由于子音调在OFDM信号中是频率覆盖的，所以在时域中，这会产生模拟伪随机信号，该模拟伪随机信号在子载波中的符号定时信息已经消失。第2008/0205905号美国专利“估计OFDM系统中的时间和频率偏移的方法”和第2009/0324223号美国专利“利用相干光OFDM的双偏振训练符号进行信道估计的系统、方法和装置”中提出了导频音调或前导，用于插入到OFDM符号流中来实现定时恢复。尼奎斯特-WDM信号同样具有弱的定时音调，因为相同子信道中符号之间的时域符号间干扰破坏了符号定时信息。eOFDM和尼奎斯特-WDM系统两者都对Tx(传输)载波和Rx(接收)载波之间的频率偏移非常敏感。
目前，不存在多子载波超信道的产物。将在单载波系统中使用的色度色散、定时误差估计和频率偏移估计的方法应用在具有子载波之间的某个保护带的密集排列多子载波系统中或者将训练序列或导频音调插入到数据中产生以下缺点。第一，在密集排列系统中使用的这些方法的质量和稳定性比在正常系统中使用的弱得多，使得它们不能用于真实应用场景；第二，保护带、训练序列或导频音调会降低频谱效率。
发明内容
本发明的目的是提供在适合高质量和稳定性和提供高频谱效率的相干光通信系统中的多子载波超信道技术的概念。
该目的由独立权利要求的特征来实现。其它实施方式从从属权利要求、描述内容和附图中显而易见。
本发明基于以下发现：不使用相同的Tx-DSP结构用于传统超信道eOFDM和尼奎斯特-WDM系统中的每个子载波，而是使用其中一个子载波用于常规调制，例如(D)QPSK调制。在eOFDM系统中，这种子载波不使用频率覆盖；在尼奎斯特-WDM系统中，这种子载波不使用尼奎斯特滤波。这种特殊子载波承载具有或不具有训练序列/导频音调/前导的数据。因此，这种特殊子信道提供更多信息以获取或跟踪定时时钟，估计色度色散(CD)和估计Tx-激光器和Rx-激光器之间的频率偏移(LOFO，本地振荡器频率偏移)。定时恢复、CD估计和LOFO估计在接收这种特殊子信道时执行，并且将获取到的信息传递给其它子信道。其它子信道直接或者通过少量其它处理，例如CD估计或定时抖动处理，使用这种信息，例如，定时频率偏移和LOFO。应用本发明放宽了多子载波eOFDM/尼奎斯特-WDM转发器的设计并且使工业应用产品的开发变得可行。
通过在相干光传输和接收中分配这样的特殊子载波，相干光系统的性能在如下文将介绍的质量、稳定性和频谱效率方面得到显著提高。
为了详细描述本发明，将使用以下术语、缩略语和符号：
CD：          色度色散，
ΔCD：        由于相邻子信道波长差异导致的CD差异，
PMD：         偏振模色散，
OFDM：        正交频分复用，
eOFDM：       电正交频分复用，
WDM：         波长复用，
DSP：         数字信号处理，
PDM：         偏振分割多路复用，
PDM-I/Q：     同相/正交信号的偏振分割复用，
(D)QPSK：     (差分)正交相移键控正交相移键控，
POLMUX-QPSK： 偏振复用正交相移键控，
CDE：         色度色散估计，
LOFO：        本地振荡器频率偏移，
ADC：         模数转换器，
OFE：         光前端，
VCO：         压控振荡器，
PLL：         锁相环，
LO：  本地振荡器，
I:    同相，
Q：   正交，
Tx：  传输，
Rx：  接收。
根据第一方面，本发明涉及一种相干光发射器，包括：多个滤波器，用于滤波多个数据信号，所述多个滤波器提供多个已滤波数据信号，其中一个所述滤波器用于根据第一滤波方案进行滤波，以及所述滤波器中的其它滤波器用于根据第二滤波方案进行滤波；多个调制器，用于在多个光子载波上调制所述多个已滤波数据信号，所述多个调制器提供多个已调制光子载波；以及复用器，用于将所述多个已调制光子载波复用到超信道光信号。
所述相干光发射器提供高频谱效率的多子载波超信道光信号，很容易重构所述多子载波超信道光信号的定时信息。
在根据所述第一方面的所述相干光发射器的第一可能实施形式中，所述第一滤波方案用于保存所述多个数据信号的定时信息。
所述相干光发射器提供多子载波超信道光信号，很容易重构所述多子载波超信道光信号的定时信息。所述多子载波超信道光信号是一种高质量的稳定信号。
在根据如上所述第一方面或根据所述第一方面的所述第一实施形式的所述相干光发射器的第二可能实施形式中，所述第二滤波方案用于对所述多个数据信号进行带宽限制。
因此，所述相干光发射器提供高带宽效率。大量数据可以在带宽通过带宽压缩等方式进行限制时传送。
在根据如上所述第一方面或根据所述第一方面的任意前述实施形式的所述相干光发射器的第三可能实施形式中，所述第二滤波方案可以是尼奎斯特-WDM方案或eOFDM方案。
通过使用尼奎斯特-WDM方案或eOFDM方案，超信道光信号的带宽得到减少。
在根据如上所述第一方面或根据所述第一方面的任意前述实施形式的所述相干光发射器的第四可能实施形式中，所述第一调制方案可以是QPSK/DQPSK方案。
QPSK/DQPSK方案很容易实施，因为常规单载波光系统实施QPSK/DQPSK调制方案。
在根据如上所述第一方面或根据所述第一方面的任意前述实施形式的所述相干光发射器的第五可能实施形式中，所述调制器包括偏振分割复用I/Q调制器，每个偏振分割复用I/Q调制器用于调制包括复值X偏振分量和复值Y偏振分量的数据信号。
当使用偏振分割复用I/Q调制器时，所述光信号可以通过所述光通信信道高效传输。
在根据如上所述第一方面或根据所述第一方面的任意前述实施形式的所述相干光发射器的第六可能实施形式中，由其中一个所述滤波器滤波的数据信号包括以下之一：用户数据和训练序列、用户数据和导频音调、用户数据和前导、仅用户数据、仅训练序列。
当所述数据信号承载训练序列、导频音调或前导时，很容易提取定时信息。然而，还可以在仅传输用户数据或仅传输训练序列时提取定时信息。
根据第二方面，本发明涉及一种相干光接收器，包括：多个相干光前端，用于将超信道光信号划分为多个子信道光信号，所述多个相干光前端由多个光子载波驱动；以及耦合到所述多个相干光前端的处理电路，所述处理电路用于基于所述多个子信道光信号中的预定的一个子信道光信号的定时信息调整所述多个相干光前端。
所述相干光接收器接收多子载波超信道光信号，很容易重构所述多子载波超信道光信号的定时信息。所述多子载波超信道光信号是一种高质量的稳定信号。
在根据所述第二方面的所述相干光接收器的第一可能实施形式中，所述多个子信道光信号中的所述预定的一个子信道光信号承载DQPSK调制的数据信号。
所述QPSK/DQPSK方案很容易实施，因为常规单载波光系统实施QPSK/DQPSK调制方案。
在根据如上所述第二方面或根据所述第二方面的所述第一实施形式的所述相干光接收器的第二可能实施形式中，所述多个子信道光信号中的其它子信道光信号承载尼奎斯特-WDM或eOFDM调制的数据信号。
通过使用尼奎斯特-WDM方案或eOFDM方案，超信道光信号的带宽得到减少。
在根据如上所述的第二方面或根据所述第二方面的任意前述实施方式的所述相干光接收器的第三可能实施方式中，所述相干光前端包括：偏振分集光混合器，用于提供所述多个子信道光信号作为模拟数据信号，所述模拟数据信号中的每个模拟数据信号包括复值X偏振分量和复值Y偏振分量；以及模数转换器，用于将所述模拟数据信号转换为数字数据信号。
当使用偏振分集光混合器时，数据可以通过光网络高效传输。
在根据所述第二方面的所述第三实施形式的所述相干光接收器的第四可能实施形式中，所述处理电路用于基于从所述多个子信道光信号中的所述预定的一个子信道光信号中得出的色度色散信息和本地振荡器频率偏移信息调整所述数字数据信号。
所述多个子信道光信号中的所述预定的一个子信道光信号提供容易获得的定时信息。因此，色度色散信息和本地振荡器频率偏移信息可以很容易从所述预定的子信道光信号中得出。带宽压缩技术还没有应用于所述预定的子信道，并且没有信息被破坏。
在根据如上所述第二方面或根据所述第二方面的任意前述实施形式的所述相干光接收器的第五可能实施形式中，所述相干光接收器包括多子载波发生器，用于基于单载波光信号产生所述多个光子载波，其中所述处理电路用于基于所述多个子信道光信号中的所述预定的一个子信道光信号的本地振荡器频率偏移信息调整所述单载波光信号的频率。
由于梳状发生器用于锁定所述子载波的频率，所以所有子载波的LOFO相同。所述预定子信道的LOFO可以用作所有其它子信道的LOFO。
根据第三方面，本发明涉及一种提供超信道光信号的方法，所述方法包括：滤波多个数据信号，从而获取多个已滤波数据信号，其中所述滤波其中一个所述数据信号根据第一滤波方案进行，以及所述滤波所述数据信号中的其它数据信号根据第二滤波方案进行；在多个光子载波上调制所述多个已滤波数据信号，从而获取多个已调制光子载波；以及复用所述多个已调制光子载波，从而获取所述超信道光信号。
所述提供超信道光信号的方法提供高频谱效率的信号，很容易重构所述信号的定时信息。
根据第四方面，本发明涉及一种接收超信道光信号的方法，所述方法包括：通过使用多个光子载波将所述超信道光信号划分为多个子信道光信号；以及基于所述多个子信道光信号中的预定的一个子信道光信号调整所述划分。
所述方法用于接收超信道光信号，很容易重构所述超信道光信号的定时信息。所述多子载波超信道光信号是一种高质量的稳定信号。
本文所述方法和设备尤其适用于使用100Gb/s偏振复用正交相移键控(POLMUX-QPSK)调制的长途传输，这广泛应用于长途光传输系统的产物中。POLMUX-QPSK调制通常还被称为CP-QPSK、PDM-QPSK、2P-QPSK或DP-QPSK。类似地，所述方法适用于其它数字调制格式，如单偏振调制、二进制相移键控(BPSK)或高阶正交幅度调制(QAM)。
本文所述的方法可以实施为数字信号处理器(DSP)、微处理器或任何其它边处理器中的软件或专用集成电路(ASIC)内的硬件电路。
本发明可以在数字电子电路中，或在计算机硬件、固件、软件或它们的组合中实施。
本发明的这些和其它方面将从下文所述的实施例显而易见。
附图说明
本发明的更多实施方式将结合以下附图进行描述，其中：
图1所示为根据一实施形式的多子载波超信道光传输系统的方框图；
图2所示为根据一实施形式的相干光发射器的方框图；
图3所示为根据一实施形式的相干光接收器的方框图；
图4所示为根据一实施方式的一种提供超信道光信号的方法的示意图；以及
图5所示为根据一实施方式的一种接收超信道光信号的方法的示意图。
具体实施方式
图1所示为根据一实施形式的多子载波超信道光传输系统100的方框图。所述多子载波超信道光传输系统如附图上部分所述传输和接收多子载波超信道光信号180。这种多子载波超信道光信号180承载多个已调制光子载波 其中所述光子载波之一，即，本实施形式中的第一光子载波λ1根据第一调制方案进行调制，而所述光子载波中的其它光子载波，即，本实施形式中的第二至第n个子载波λ2、λ3……λn-1、λn根据第二调制方案进行调制。第一调制方案，例如，QPSK调制或DQPSK调制或偏振复用正交相移键控调制，是一种保存由该方案调制的数据的定时信息的调制方案。第二调制方案，例如，根据电OFDM方案或根据尼奎斯特-WDM方案的滤波，是一种提供带宽有限的数据传输的方案，即，大量数据通过使用频谱覆盖或带宽压缩方法被封装到子载波λ2、λ3……λn-1、λn中。在一实施形式中，实施第二调制方案的子载波λ2、λ3……λn-1、λn根据第2010/0329683号美国专利“相干光OFDM的系统、方法和装置”或第2008/0019703号美国专利“使用尼奎斯特脉冲整形的光发射器”中描述的方法进行设计。在一实施形式中，实施第一调制方案的第一光子载波λ1根据常规单载波光调制系统，例如，通过使用QPSK或DQPSK调制或PDM-(D)QPSK或PDM-xQAM调制进行设计。
当光接收器接收这种多子载波超信道光信号180时，接收器侧的三个信号处理电路111、121、131被用于信号处理。CD估计电路111用于色度色散(CD)的估计；LOFO估计电路121用于本地振荡器频率偏移的估计，以及定时误差(ΔT)估计电路131用于定时误差ΔT的估计。所有这三个电路111、121、131基于从特殊或预定光子载波，即从本实施形式中的第一光子载波λ1中得出的信息执行它们的估计。
在根据光子载波中的另一个光子载波用作特殊或预定子载波λk的实施形式的系统中，CD补偿遵循关系式：CD(n)＝CD(k)+S(λn－λk)，其中S描述CD斜坡。
由CD估计电路111估计的估计后色度色散CD用于补偿接收到的多子载波超信道光信号180的色度色散，其中第二光子载波λ2由CD+ΔCD补偿，第三光子载波λ3因相邻子信道波长差异由估计后色度色散CD加两倍的CD差异(ΔCD)补偿，第(n–1)个光子载波λn-1由估计后色度色散CD加(n–2)倍的CD差异(ΔCD)补偿，以及第n个光子载波λn由估计后色度色散CD加(n–1)倍的CD差异(ΔCD)补偿。由于多子载波系统使用梳状发生器产生多子载波超信道光信号180，所以子载波的频率偏移被锁定。此外，所有子载波具有相同的采样率并且可以共享定时时钟。因此，根据上述提及方案的CD补偿提供准确的补偿。
由本地振荡器频率偏移(LOFO)估计电路121估计的估计后LOFO用于调整频率调谐器122，从而向激光器123提供频率偏移用于产生包括第一至第n个子载波λ1、λ2、λ3……λn-1、λn的多子载波光信号。
由定时误差估计电路131估计的估计后定时误差ΔT用于调整控制压控振荡器(VCO)133的锁相环(PLL)132，从而向多个模数转换器(ADC)141、142、143、144提供时钟信号134用于采样接收到的多子载波超信道光信号180。
如图1所述的多子载波超信道光传输系统100提供以下好处。特殊子信道可以包含具有训练序列的数据或不具有训练序列的数据，例如，比其它带宽压缩的子信道少的数据容量。通过这种特殊子信道，数字信号处理(DSP)得到定时误差估计、CD估计和本地频率偏移估计。此信息将被传送给其它信道的DSP以进行数字补偿。定时误差和LOFO也将被传送给控制环路用于进行VCO调谐和LO频率调谐。可操作性由于以下原因得到保证。由于多子载波系统使用梳状发生器124，所以子载波的频率被锁定，因此所有子载波的LOFO相同。由于所有子载波具有相同的采样率，所以它们可以共享定时时钟。唯一的区别是定时相位，但是每符号两个样本的采样不依赖于采样相位。其它子载波的CD值可以通过CD(n)＝CD(k)+S*(λn－λk)得出。n和k表示子载波的相应索引，CD(n)和CD(k)表示相应子载波的色度色散，S表示每个符号的样本的数目，以及λn和λk表示具有索引n和k的相应子载波。
因此，该多子载波超信道光传输系统100提高了整体超信道传输的性能。此外，该系统减少了DSP复杂性和Rx硬件复杂性，因为上述功能只能在这种特殊子信道中执行。其它子信道可以设计用于减少这些模块或用于大大简化这些模块。
图2所示为根据一实施形式的相干光发射器的方框图。
发射器200包括多个滤波器FX_1、FY_1……FXY_k……FX_n、FY_n，用于滤波多个数据信号X_1、Y_1……X_k、Y_k……X_n、Y_n，从而提供多个已滤波数据信号XY_1……XY_k……XY_n。第一滤波器FX_1、FY_1用于滤波第一数据信号X_1、Y_1。第k个滤波器FXY_k用于滤波第k个数据信号X_k、Y_k。第n个滤波器FX_n、FY_n用于滤波第n个数据信号X_n、Y_n。k和n为任意整数。多个数据信号X_1、Y_1……X_k、Y_k……X_n、Y_n中的每个数据信号都包括复值X偏振分量X_i，i＝1……k……n，和复值Y偏振分量Y_i，i＝1……k……n。X偏振分量由滤波器的X偏振部分FX_i，i＝1……k……n滤波，而Y偏振分量由滤波器的Y偏振部分FY_i，i＝1……k……n滤波。对于索引k，只有一个滤波器FXY_k在图2中描述。然而，这种滤波器FXY_k与滤波器FX_1，FY1和FX_n，FY_n类似，也包括X偏振部分和Y偏振部分。滤波器的输出，即，已滤波数据信号XY_1……XY_k……XY_n，是复值的，包括每个偏振的同相和正交部分，从而产生每滤波器有四个输出。
发射器200还包括多个调制器MOD_1……MOD_k……MOD_n，用于在多个光子载波λ1……λk……λn上调制多个已滤波数据信号XY_1……XY_k……XY_n，从而提供多个已调制光子载波第一调制器MOD_1在第一光子载波λ1上调制第一已滤波数据信号XY_1，从而提供第一已调制光子载波第k个调制器MOD_k在第k个光子载波λk上调制第k个已滤波数据信号XY_k，从而提供第k个已调制光子载波以及第n个调制器MOD_n在第n个光子载波λn上调制第n个已滤波数据信号XY_n，从而提供第n个已调制光子载波n和k可以是任意整数。
发射器200还包括复用器207，用于将多个已调制光子载波复用到超信道光信号206。如从图2所述的超信道光信号206的频谱209中可以看出，其中一个子信道，此处是第k个子信道，具有与其它子信道不同的形状。这是由于这种特殊子信道的不同滤波而产生的。其中一个滤波器，表示为第k个滤波器FXY_k，用于根据第一滤波方案进行滤波，而其它滤波器FX_1、FY_1……FX_n、FY_n用于根据不同于第一滤波方案的第二滤波方案进行滤波。因此，可以观察到超信道光信号206的不同频谱209。该特殊子信道k可以是任意子信道。
滤波第k个子信道的第一滤波方案用于保存数据信号的定时信息以允许接收器重构数据信号的定时行为。滤波所有其它子信道的第二滤波方案用于对数据信号进行带宽限制，从而允许传输大量数据。也就是说，一个子信道可以用于保存定时信息，而其它子信道可以用于利用传输介质的全带宽。
在一实施形式中，第二滤波方案可以是尼奎斯特-WDM方案或eOFDM方案。在一实施形式中，第一滤波方案可以是QPSK或DQPSK方案。在一实施形式中，第一滤波方案可以是用于光单载波传输的常规滤波方案。
在一实施形式中，多个调制器MOD_1……MOD_k……MOD_n包括偏振分割复用I/Q调制器，每个偏振分割复用I/Q调制器用于调制包括复值X偏振分量Xi，i＝1……k……n和复值Y偏振分量Yi，i＝1……k……n的数据信号XY_i，i＝1……k……n。k和n为任意整数。
在图2示出的实施形式中，多个光子载波λ1……λk……λn由多子载波发生器203，例如光梳状滤波器，产生。多子载波发生器203由产生单载波光信号202的激光器201驱动，该单载波光信号202由多子载波发生器203使用以产生多载波光信号204。多载波光信号204由解复用器“DMX”205解复用到多个光子载波λ1……λk……λn中，将多个光子载波提供给多个调制器MOD_1……MOD_k……MOD_n。
在一实施形式中，特殊的第k个滤波器通过应用第一滤波方案滤波的第k个数据信号X_k、Y_k包括用户数据和训练序列。在一实施形式中，特殊的第k个滤波器通过应用第一滤波方案滤波的第k个数据信号X_k、Y_k包括用户数据和导频音调。在一实施形式中，特殊的第k个滤波器通过应用第一滤波方案滤波的第k个数据信号X_k、Y_k包括用户数据和前导。在一替代性实施形式中，特殊的第k个滤波器通过应用第一滤波方案滤波的第k个数据信号X_k、Y_k包括仅用户数据或仅训练序列或仅导频音调或仅前导。
在图2描述的子信道中，λk是承载具有正常脉冲整形的正常已调制信号，例如使用单载波光系统的常规已调制信号的子载波。λk可以是超信道中的任一子信道。其它子信道为使用一个实施形式中的OFDM或使用另一实施形式中的尼奎斯特滤波压缩的频谱或又一实施形式中的任何其它带宽压缩的形式。
图2所述的发射器200可以用于提供图1所述的超信道光信号180。
图3所示为根据一实施形式的相干光接收器300的方框图。接收器300包括多个相干光前端301_1……301_k……301_n，用于将超信道光信号306划分为多个子信道光信号XY_1……XY_k……XY_n。多信道光信号XY_1……XY_k……XY_n中的每个多信道光信号包括X偏振分量的同相部分和正交部分和Y偏振分量的同相部分和正交部分。多个相干光前端301_1……302_k……301_n由多个光子载波λ1……λk……λn驱动。第一相干光前端301_1将超信道光信号306划分为第一子信道光信号XY_1。第k个相干光前端301_k将超信道光信号306划分为第k个子信道光信号XY_k。第n个相干光前端301_n将超信道光信号306划分为第n个子信道光信号XY_n。k和n为任何整数。
第一相干光前端301_1由第一光子载波λ1驱动。第k个相干光前端301_k由第k个光子载波λk驱动。第n个相干光前端301_n由第n个光子载波λk驱动。k和n为任何整数。
接收器300还包括耦合到多个相干光前端301_1……301_k……301_n的处理电路303。处理电路303用于基于多个子信道光信号XY_1……XY_k……XY_n中的预定的一个子信道光信号，此处是第k个子信道光信号的定时信息317调整多个相干光前端301_1……301_k……301_n。处理电路303包括多个DSP 311_1、311_k、311_n。每个DSP耦合到相干光前端301_1……301_k……301_n中的对应一个相干光前端。第一DSP 311_1耦合到第一相干光前端301_1，用于接收第一子信道光信号XY_1。第k个DSP 311_k耦合到第k个相干光前端301_k，用于接收第k个子信道光信号XY_k。第n个DSP 311_n耦合到第n个相干光前端301_n，用于接收第n个子信道光信号XY_n。
如从图3描述的超信道光信号306的频谱309中可以看出，其中一个子信道，此处是第k个子信道，具有与其它子信道不同的形状。这种不同结构源自这种特殊子信道的不同滤波，例如上文参照图2所述的发射器200中的滤波。特殊子信道位于超信道光信号306的频谱309中的预定位置处，此处由索引k表示。其中一个DSP，表示为第k个DSP 311_k，用于根据第一滤波方案滤波第k个(即，预定的)子信道光信号。其它DSP 311_1……311_n用于根据不同于第一滤波方案的第二滤波方案进行滤波。因此，超信道光信号306中的不同频谱309可以由处理电路303的DSP处理。特殊子信道k可以是任何子信道。
用于处理第k个子信道的第一滤波方案用于保存数据信号的定时信息以允许接收器300重构数据信号的定时行为。滤波所有其它子信道的第二滤波方案用于对数据信号进行带宽限制，从而允许传输大量数据。也就是说，一个子信道用于保存定时信息，而其它子信道可以用于利用传输介质的全带宽。
在一实施形式中，第二滤波方案可以是尼奎斯特-WDM方案或eOFDM方案。在一实施形式中，第一滤波方案可以是QPSK或DQPSK方案。在一实施形式中，第一滤波方案可以是用于光单载波传输的常规滤波方案。
第k个DSP 311_k包括本地振荡器频率偏移(LOFO)估计电路313，其用于估计本地振荡器频率偏移。已估计LOFO用于补偿第k个子信道光信号XY_k的频率偏移。已估计LOFO由第k个DSP 311_k提供给其它DSP311_1……311_n，用于通过由第k个DSP 311_k估计的相同LOFO补偿其它子信道光信号XY_1……XY_n的频率偏移。
第k个DSP 311_k包括色度色散(CD)估计电路315，其用于估计色度色散。已估计CD用于补偿第k个子信道光信号XY_k的色度色散。已估计CD由第k个DSP 311_k提供给其它DSP 311_1……311_n，用于通过由第k个DSP 311_k估计的相同CD补偿其它子信道光信号XY_1……XY_n的色度色散。
第k个DSP 311_k还包括定时(ΔT)估计电路317，其用于基于第k个子信道光信号XY_k估计定时误差。已估计定时误差被提供给锁相环(PLL)325，其用于调整压控振荡器(VCO)313以基于由第k个DSP 311_k处理的相同定时误差补偿第k个子信道光信号XY_k和其它子信道光信号XY_1……XY_n的定时误差。
多个相干光前端301_1……301_k……301_n中的每个相干光前端包括偏振分集光混合器307_1……307_k……307_n，用于提供多个子信道光信号XY_1……XY_k……XY_n作为模拟数据信号。每个模拟数据信号包括复值X偏振分量和复值Y偏振分量。多个相干光前端301_1……301_k……301_n中的每个相干光前端还包括模数转换器309_1……309_k……309_n，用于将模拟数据信号转换为数字数据信号。VCO 313用于为多个模数转换器309_1……309_k……309_n提供正确时基。
因此，处理电路303基于从预定的子信道光信号XY_k得出的色度色散信息和本地振荡器频率偏移信息调整数字数据信号。
在图3示出的实施形式中，多个光子载波λ1……λk……λk由多子载波发生器323，例如光梳状滤波器，产生。多子载波发生器323由产生单载波光信号302的激光器321驱动，该单载波光信号由多子载波发生器323使用以产生多载波光信号304。多载波光信号304由解复用器305解复用到多个光子载波λ1……λk……λk中，多个光子载波被提供给多个相干光前端301_1……301_k……301_n。频率调谐器319用于基于从预定的子信道光信号XY_k中得出的LOFO估计电路313的已估计LOFO调整激光器321的载波宽度。
参照图3所述的LOFO估计电路可以对应于参照图1所述的LOFO估计，具体而言，LOFO估计电路313可以对应于相应单元121，频率调谐器319可以对应于相应单元122，激光器321可以对应于激光器123，以及多子载波发生器323可以对应于多子载波发生器124。
参照图3所述的CD估计电路可以对应于参照图1所述的CD估计，具体而言，DSP 311_1……311_k……311_n可以用于实施CD补偿单元112、113、114、115。
参照图3所述的定时估计电路可以对应于参照图1所述的定时估计，具体而言，定时估计电路317可以对应于相应单元131，PLL 325可以对应于PLL 132，VCO 313可以对应于VCO 133，以及由VCO 313提供给ADC309_1……309_k……309_n的时钟信号可以对应于提供给ADC 141、142、143、144的时钟信号134。
在一实施形式中，接收器300实施参照图1所述的接收方法。在一实施形式中，接收器300用于接收图1所述的超信道光信号180或用于接收图2所述的超信道光信号206。
在一实施形式中，λk是承载没有进行频谱压缩的正常已调制信号，例如单载波光系统中的已调制信号的子载波。这种子信道的数字信号处理包含用于本地频率偏移(LOFO)估计313、色度色散(CD)估计315和定时误差估计317的模块。CD和LOFO值传递给其它子信道的DSP 311_1……311_k……311_n用于数字补偿。LOFO值还传送给本地振荡器(LO)频率调谐器319。定时误差值被传送给锁相环(PLL)325以控制模数转换器(ADC)309_1……309_k……309_n的采样时钟。
一种相干光传输系统包括参照图2所述的一个或多个相干光发射器200以及参照图3所述的一个或多个相干光接收器300。
从另一角度看，图3中示出的前述相干光发射器的实施形式还提供一种提供超信道光信号的方法。图4所示为根据图3中示出的前述相干光发射器提供超信道光信号的方法的示意图。方法400包括滤波401多个数据信号以获取多个已滤波数据信号，其中滤波其中一个数据信号根据第一滤波方案进行，而滤波数据信号中的其它数据信号根据第二滤波方案进行。方法400还包括在多个光子载波λ1……λk……λk上调制403多个已滤波数据信号以获取多个已调制光子载波方法400还包括复用405多个已调制光子载波以获取超信道光信号。方法400还可以包括在图3中所示的前述相干光发射器的实施形式中公开的步骤。
从另一角度看，图2中示出的前述相干光接收器的实施形式还提供一种接收超信道光信号的方法。图5所示为根据图2中所示的前述相干光接收器接收超信道光信号的方法的示意图。方法500包括通过使用多个光子载波λ1……λk……λk将超信道光信号划分501为多个子信道光信号。方法500还包括基于多个子信道光信号中的预定的一个子信道光信号调整503所述划分。方法500还可以包括在图2示出的前述相干光发射器的实施形式中公开的步骤。
通过阅读以上内容，所属领域的技术人员将清楚地了解可提供多种方法、系统、记录媒体上的计算机程序及其类似者等等。
本发明还支持包含计算机可执行代码或计算机可执行指令的计算机程序产品，这些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台计算机执行本文所述的提供方法和/或接收方法。
本发明还支持一种包括本文所描述的前述相干光接收器和前述相干光发射器的系统。
通过以上启示，对于本领域技术人员来说，许多替代产品、修改及变体是显而易见的。当然，所属领域的技术人员容易意识到除本文所述的应用之外，还存在本发明的众多其它应用。虽然已参考一个或多个特定实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将认识到在不偏离本发明的范围的前提下，仍可对本发明作出许多改变。因此，应理解，只要是在所附权利要求书及其等效文句的范围内，可以用不同于本文具体描述的方式来实践本发明。

Claims (15)

1.一种相干光发射器(200)，其特征在于，包括：
多个滤波器(FX_1、FY_1……FXY_k……FX_n、FY_n)，用于滤波多个数据信号(X_1、Y_1……X_k、Y_k……X_n、Y_n)以获取多个已过滤数据信号(XY_1……XY_k……XY_n)，其中所述滤波器(FX_1、FY_1……FXY_k……FX_n、FY_n)中的一个滤波器(FXY_k)用于根据第一滤波方案进行滤波，以及所述滤波器(FX_1、FY_1……FXY_k……FX_n、FY_n)中的其它滤波器(FX_1、FY_1……FX_n、FY_n)用于根据第二滤波方案进行滤波；
多个调制器(MOD_1……MOD_k……MOD_n)，用于在多个光子载波(λ1……λk……λk)上调制所述多个已滤波数据信号(XY_1……XY_k……XY_n)以获取多个已调制光子载波以及
复用器(207)，用于将多个已调制光子载波复用到超信道光信号(206)。
2.根据权利要求1所述的相干光发射器(200)，其特征在于，所述第一滤波方案用于保存所述多个数据信号(X_1、Y_1……X_k、Y_k……X_n、Y_n)的定时信息。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的相干光发射器(200)，其特征在于，所述第二滤波方法用于对所述多个数据信号(X_1、Y_1……X_k、Y_k……X_n、Y_n)进行带宽限制。
4.根据任意前述权利要求所述的相干光发射器(200)，其特征在于，所述第二滤波方案为尼奎斯特-WDM方案或eOFDM方案。
5.根据任意前述权利要求所述的相干光发射器(200)，其特征在于，所述第一滤波方案为DQPSK方案。
6.根据任意前述权利要求所述的相干光发射器(200)，其特征在于，所述调制器(MOD_1……MOD_k……MOD_n)包括偏振分割复用I/Q调制器，每个偏振分割复用I/Q调制器用于调制包括复值X偏振(X1)分量和复值Y偏振(Y1)分量的数据信号(X1、Y1)。
7.根据任意前述权利要求所述的相干光发射器(200)，其特征在于，由所述滤波器(FX_1、FY_1……FXY_k……FX_n、FY_n)中的一个滤波器(FXY_k)滤波的数据信号(X_k、Y_k)包括以下之一：
用户数据和训练序列，
用户数据和导频音调，
用户数据和前导，
仅用户数据，
仅训练序列。
8.一种相干光接收器(300)，其特征在于，包括：
多个相干光前端(301_1……301_k……301_n)，用于将超信道光信号(306)划分为多个子信道光信号(XY_1……XY_k……XY_n)，所述多个相干光前端(301_1……301_k……301_n)由多个光子载波(λ1……λk……λn)驱动；以及
耦合到所述多个相干光前端(301_1……301_k……301_n)的处理电路(303)，所述处理电路(303)用于基于所述多个子信道光信号(XY_1……XY_k……XY_n)中的预定的一个子信道光信号(XY_k)的定时信息(317)调整所述多个相干光前端(301_1……301_k……301_n)。
9.根据权利要求8所述的相干光接收器(300)，其特征在于，所述多个子信道光信号(XY_1……XY_k……XY_n)中的所述预定的一个子信道光信号(XY_k)承载DQPSK调制的数据信号。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的相干光接收器(300)，其特征在于，所述多个子信道光信号(XY_1……XY_k……XY_n)中的其它子信道光信号(XY_1……XY_n)承载尼奎斯特-WDM或eOFDM调制的数据信号。
11.根据权利要求8至权利要求10中的任意权利要求所述的相干光接收器(300)，其特征在于，所述相干光前端(301_1……301_k……301_n)包括：
偏振分集光混合器(307_1……307_k……307_n)，用于提供所述多个子信道光信号(XY_1……XY_k……XY_n)作为模拟数据信号，所述模拟数据信号中的每个模拟数据信号包括复值X偏振分量和复值Y偏振分量；以及
模数转换器(309_1……309_k……309_n)，用于将所述模拟数据信号转换为数字数据信号。
12.根据权利要求11所述的相干光接收器(300)，其特征在于，所述处理电路(303)用于基于从所述多个子信道光信号(XY_1……XY_k……XY_n)中的所述预定的一个子信道光信号(XY_k)中得出的色度色散信息(315)和本地振荡器频率偏移信息(313)调整所述数字数据信号。
13.根据权利要求8至12中的任意权利要求所述的相干光接收器(300)，其特征在于，包括多子载波发生器(323)，用于基于单载波光信号(302)产生所述多个光子载波(λ1……λk……λn)，其中所述处理电路(303)用于基于所述多个子信道光信号(XY_1……XY_k……XY_n)中的所述预定的一个子信道光信号(XY_k)的本地振荡器频率偏移信息(313)调整所述单载波光信号(302)的频率。
14.提供超信道光信号的方法(400)，其特征在于，所述方法(400)包括：
滤波(401)多个数据信号，从而获取多个已滤波数据信号，其中所述滤波其中一个所述数据信号根据第一滤波方案进行，以及所述滤波所述数据信号中的其它数据信号根据第二滤波方案进行；
在多个光子载波(λ1……λk……λn)上调制(403)所述多个已滤波数据信号，从而获取多个已调制光子载波以及
复用(405)所述多个已调制光子载波从而获取超信道光信号。
15.一种接收超信道光信号的方法(500)，其特征在于，所述方法(500)包括：
通过使用多个光子载波(λ1……λk……λn)将所述超信道光信号划分(501)为多个子信道光信号；以及
基于所述多个子信道光信号中的预定的一个子信道光信号的定时信息调整(503)所述划分。
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