CN106537817B - 光通信网络中非线性发送器的损伤补偿 - Google Patents

光通信网络中非线性发送器的损伤补偿 Download PDF

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CN106537817B CN201580039433.0A CN201580039433A CN106537817B CN 106537817 B CN106537817 B CN 106537817B CN 201580039433 A CN201580039433 A CN 201580039433A CN 106537817 B CN106537817 B CN 106537817B
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Abstract

一种光收发器，包括：发送器，配置用于发送第一信号；以及接收器，耦合于所述发送器并配置用于：接收第一补偿，其中所述第一补偿基于对所述第一信号的模式依赖分析，以及向所述发送器提供所述第一补偿；其中所述发送器进一步配置用于基于所述第一补偿来补偿第二信号以形成第一经补偿的信号，以及发送所述第一补充信号。一种光发送器，包括：包括补偿器的数字信号处理器(DSP)，与所述DSP耦合的数字模拟转换器(DAC)，与所述DAC耦合的射频放大器(RFA)，以及与所述RFA耦合的电光转换器(EOC)。一种光接收器，包括：光电转换器(EOC)，与所述OEC耦合的模拟数字转换器(ADC)，以及与所述ADC耦合并包括校准器的数字信号处理器(DSP)。

Description

光通信网络中非线性发送器的损伤补偿
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年7月25日提交的、名称为“光通信网络中非线性发送器的损伤补偿”的美国非临时专利申请号14/341,373的优先权，其全部内容通过引用再现并入本申请。
技术领域
本公开涉及光通信技术，尤其涉及一种光收发器、光发送器、光接收器及其方法。
背景技术
光通信网络在全球通信中发挥重要功能。由于具备多方面优势，其已日益替代铜线通信。光通信网络可包括由光纤或自由空间所连接的多种节点。随着用户需要更高的数据速率，更精确地发送和接收光数据正变得日益重要。
发明内容
在一个实施例中，本公开包括一种光收发器，其包括：发送器，配置用于发送第一信号；以及接收器，与所述发送器耦合并配置用于：接收第一补偿，其中所述第一补偿基于对所述第一信号的模式依赖分析，以及向所述发送器提供所述第一补偿；其中所述发送器进一步配置用于：基于所述第一补偿来补偿第二信号，以形成第一经补偿的信号，以及发送所述第一经补偿的信号。
在另一个实施例中，本公开包括一种光发送器，其包括：包括补偿器的数字信号处理器(DSP)，与所述DSP耦合的数字模拟转换器(DAC)，与所述DAC耦合的射频放大器(RFA)，以及与所述RFA耦合的电光转换器(EOC)。
在又一个实施例中，本公开包括一种光接收器，其包括：光电转换器(OEC)，与所述OEC耦合的模拟数字转换器(ADC)，以及与所述ADC耦合且包括校准器的数字信号处理器(DSP)。
在又一个实施例中，本公开包括一种方法，其包括：发送第一光信号，接收第一补偿，其中所述第一补偿基于对所述第一光信号的模式依赖分析，基于所述第一补偿来补偿第二光信号以形成第一经补偿的光信号，以及发送所述第一经补偿的光信号。
借助附图连同下文详述将更加清晰地理解这些及其他特性。
附图说明
为了更全面地理解本公开，现结合附图和详细说明并参考以下简述，其中相同的参考标记代表相同的部件。
图1为网络设备的示意图。
图2为根据本公开一实施例的光学网络的示意图。
图3为根据本公开一实施例的光调制器的示意图。
图4为根据本公开另一实施例的光学网络的示意图。
图5为根据本公开一实施例的图4中光学网络中的校准器的示意图。
图6为根据本公开一实施例的模式依赖的查找表(PD-LUT)的示例。
图7为根据本公开一实施例的图4中光学网络中的补偿器的示意图。
图8为根据本公开一实施例的说明迭代校准和补偿方案的消息序列图。
图9为用于图4中光学网络的建模的比特误码率(BER)的图表。
图10为用于图4中光学网络的建模的BER的另一图表。
图11为用于图4中光学网络的实验性符号星座图的图表。
图12为用于图4中光学网络的实验性符号星座图的另一图表。
图13为用于图4中光学网络的实验性光信噪比(OSNR)对BER的图表。
图14为用于图4中光学网络的实验性模式长度对BER的图表。
图15为根据本公开一实施例的发送器损伤补偿的方法的流程图。
具体实施方式
首先应理解，虽然下文提供一个或多个实施例的说明性实现方式，但是所公开的系统和/或方法可使用任何数量的不论其当前是否已知或是否存在的技术来实现。本公开决不应限于下述说明性的实现方式、附图和技术，包括其中说明并描述的典范设计和实现方式，而是可以在所附权利要求范围连同其等同发明的全部范围内进行修改。
图1示出了网络设备100的示意图。网络设备100可适用于执行所公开的实施例。网络设备100可包括：用于接收数据的进入端口110和接收单元(Rx)120；用以处理数据的处理器、逻辑单元或中央处理单元(CPU)130；用于发送数据的发送单元(Tx)140和外出端口150；以及用于存储数据的存储器160。网络设备100也可包括：光电(OE)组件和电光(EO)组件，其耦合于进入端口110、接收单元120、发送单元140和外出端口150，用于光或电信号的输出和进入。
处理器130可由硬件和软件实现。处理器130可实现为一个或多个CPU芯片、核(例如，多核处理器)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和数字信号处理器(DSP)。处理器130可与进入端口110、接收单元120、发送单元140、外出端口150和存储器160进行通信。
存储器160可包括一个或多个磁盘、磁带驱动器和固态驱动器；可用作溢出数据存储设备；当程序被选出执行时，其可用于存储该程序；并可用于存储程序执行过程中读取的指令和数据。存储器160可以是易失的和非易失的，且可以是只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、三态内容寻址存储器(TCAM)和静态随机存取存储器(SRAM)。
图2示出了光学网络200的示意图。网络200可包括第一收发器205和第二收发器250，二者通过介质245彼此通信。光学网络200的组件可以以所示的方式或其他任何合适的方式布置。一些组件可包括例如可并行运行的多输入和多输出；然而，所述组件可简化以更易理解。
例如，第一收发器205可位于光学网络中的任何节点中，第二收发器250可位于光学网络中任何其他节点中。或者，TX 210和RX 255可以是光纤环回(loop-back)配置里单个收发器的一部分。此外，第一收发器205和第二收发器250可以位于任何光通信网络中，包括广域网络、城域网络、无源光网络(PON)或另一种使用高阶调制的光学网络。
第一收发器205可以是任何适用于发送和接收光信号的收发器。第一收发器205可包括发送器(TX)210和接收器(RX)240，二者通过耦合器235彼此耦合。TX 210可包括模块，所述模块包括数字信号处理器(DSP)215、数字模拟转换器(DAC)220、射频放大器(RFA)225以及电光转换器(EOC)230。第一收发器205的组件可以以所示的方式或其他任何合适的方式布置。
介质245可以是任何适用于为第一收发器205和第二收发器250之间提供通信的介质。例如，介质245可以是光纤电缆。在那种情况下，介质245可包括一个或多个光纤，其每一个均包括核心和覆层，且介质245可包含于管子里以保护免受环境影响。
第二收发器250可以是任何适用于发送和接收光信号的收发器。第二收发器250可包括RX 255和TX 280，二者通过耦合器275彼此耦合。RX 255可包括多种模块，所述模块包括DSP 260、模拟数字转换器(ADC)265以及光电转换器(OEC)270。第二收发器250的组件可以以所示的方式或其他任何合适的方式布置。为使第一收发器205和第二收发器250彼此通信，第一收发器205和第二收发器250可包括本领域已知的附加组件。
第一收发器205可能需要向第二收发器250发送信号。为了在同相(I)和正交相位(Q)光调制器上生成高阶调制信号，首先，DSP 215可形成多级I和Q数字电信号并预处理所述数字电信号。其次，DAC 220可将数字电信号转换成模拟电信号。DAC 220可具备有限分辨率和频率响应。再次，RFA 225可放大所述模拟电信号。RFA 225可具备有限带宽。第四，可包括有马赫-曾德调制器的EOC 230可将模拟电信号转换成光信号。第五，第一收发器205可通过耦合器235和介质245将光信号发送到第二收发器250。
第二收发器250可首先通过耦合器275并在介质245上接收所述光信号。其次，OEC270可将光信号转换成模拟电信号。再次，ADC 265可将模拟电信号转换成数字电信号。第四，DSP 260可适当处理数字电信号。
图3示出了光调制器300的示意图。调制器300可以是偏振复用I和Q马赫-曾德调制器，且可以用在EOC 230中。调制器300可包括：偏振分束器(PBS)310、第一马赫-曾德调制器阵列320、第二马赫-曾德调制器阵列330和偏振光束耦合器(PBC)340。调制器300的组件可以以所示的方式或其他任何合适的方式布置。
PBS 310可将激光分离为X偏振分量和Y偏振分量。第一马赫-曾德调制器阵列320可将X偏振分量分离为第一分量和第二分量，且把第一分量调制成XI分量，第二分量调制成XQ分量。与XI分量相比，所述XQ分量可以是电压偏置的以具有π/2的光学相移。第一马赫-曾德调制器阵列320之后可多路复用所述XI分量和XQ分量以形成调制的X分量。第二马赫-曾德调制器阵列330可把Y偏振分量分离为第一分量和第二分量，且把第一分量调制成YI分量，第二分量调制成YQ分量。与XI分量相比，所述XQ分量可以是电压偏置的以具有π/2的光学相移。第二马赫-曾德调制器阵列320之后可多路复用所述YI分量和YQ分量以形成调制的Y分量。最后，PBC 340可耦合或多路复用所述调制的X分量和Y分量以形成偏振复用信号。
高阶调制是实现在例如网络200等光网络中频谱高效兆兆位(Tb)传输的具有前景的技术。高阶调制信号可由例如光调制器300等调制器生成。通过调制X偏振分量和Y偏振分量，光调制器300可使光谱效率翻倍。
使用已存在的方法来预处理第一收发器205中的DSP 215中的数字电信号，由于第一收发器205中的TX 210的电光组件的非线性响应，所述信号可能大幅度偏离期望值。那些偏离，或损伤(impairment)，可造成诸如第二收发器250中的RX 255等相干接收器中较差的BER。较差的BER可缩短传输距离，其可增加信号再生的需求，从而导致更高的基础设施成本。
所述损伤包括两部分，即不依赖数据模式(pattern)的静态部分和依赖数据模式的动态部分。依赖数据模式的动态部分可由记忆效应引起。随着应用近奈奎斯特脉冲整形滤波器，例如滚降系数小于0.2的根升余弦RRC滤波器，由于滤波引起的码间串扰(ISI)，电平偏差基本上变成模式依赖的了。
DSP技术可以至少部分均等化或补偿所述损伤。在第一收发器205的TX 210，频域均衡器(FDEQ)和有限脉冲响应预均衡器(FIR)可补偿诸如射频(RF)带宽限制或I-Q延迟等线性损伤。在第二收发器250中的RX 255，FDEQ可补偿光纤色散并执行包括带宽补偿在内的频率滤波优化。时域均衡器(TDEQ)和载波恢复(CR)模块可恢复被发送的X偏振和Y偏振并补偿ISI、偏振模色散和载波相位恢复。但是那些DSP技术可能不会补偿非线性、模式依赖的损伤。
补偿非线性的模式依赖的损伤的在先方法包括：Joel L.Dawson的“功率放大器线性化技术：概述”，2001年2月4日(“Dawson”)；Shawn PStapleton的“功率放大器的数字预失真介绍”，2001年6月(“Stapleton”)；Jian Hong Ke等的“使用查找表修正和光脉冲整形的三载波1Tbit/s双线偏振16-QAM超级通道”，光学快报，第22卷，第1号，2014年1月13日(“Ke1”)；和Jian Hong Ke等的“使用双线偏振16-QAM、查找表修正和光脉冲整形的400Gbit/s单载波和1Tbit/s的三载波超级通道信号”，光学快报，第22卷，第1号，2013年12月20日(“Ke2”)，其均通过引用并入本申请。Ke 1和Ke 2的第一种方法在发送器使用数字采样信号以生成PD-LUT。所述采样信号之后基于PD-LUT进行调整以生成均等化的或补偿的驱动振幅。首先，所述方法可能要求附加硬件，包括位于发送器处的RF分离器和ADC，以获取采样驱动信号。其次，所述方法可造成驱动功率损耗。再次，所述方法可能不正确地补偿有意的预失真，例如，脉冲整形、带宽预补偿、色散预补偿，其可用于在信号取样点之后补偿传输损伤。Ke 1和Ke 2的第二种方法生成所述PD-LUT并在接收器DSP处补偿信号。两种方法都描述了单迭代校准和补偿。
本文所公开的是改进的发送器损伤补偿的实施例。所述损伤可能是非线性、模式依赖的损伤。所公开的实施例可提供通过基于接收器处接收的数据的模式依赖分析生成补偿(可为PD-LUT)而进行的校准，进而基于所述PD-LUT在发送器处进行的模式依赖的电平均衡(PD-LEQ)，或补偿。可存在多重迭代校准和补偿，每一重相继的迭代都提供改进的补偿。所公开的实施例可适用于任何光通信网络，包括PON、广域网络、城域网络或另一种使用高阶调制的光学网络。所公开的实施例可提供至少三点好处。第一点，通过基于接收器而非发送器处所接收的数据的模式依赖分析来生成PD-LUT，所述发送器可不需要任何附加硬件，其可减小发送器尺寸和成本。第二点，对有意的预失真，诸如带宽预补偿、脉冲整形和色散补偿的非期望补偿可更少或没有。第三点，通过在DSP之后的接收器中校准，包括在TDEQ之后，然后在发送器中补偿，所述损伤可被更加精确地补偿，因为数据序列无差错并且数据模式可在发送器处精确判定。第四点，校准和补偿的多重迭代可进一步改进补偿，从而进一步减少接收器处的BER。
图4示出了根据本公开一实施例的光学网络400的示意图。可以看到，网络400可与网络200相同，且以同样的方式运行，仅有很少例外。第一，第二收发器250中的DSP 260可包括附加模块，即校准器410。第二，RX 255可与TX 280在第二收发器250中通信以例如提供PD-LUT。第三，第一收发器205中的DSP 215可包括附加模块，即补偿器420。TX 210可在补偿器420之前不包括任何附加信号处理模块。第四，TX 210可与RX 240在第一收发器205中通信以例如接收PD-LUT。光学网络400的组件可以以所示的方式或其他任何合适的方式布置。
校准器410可生成PD-LUT，RX 255可将PD-LUT提供给TX 280。TX 280可通过耦合器275和介质245将所述PD-LUT发送给第一收发器205。RX 240可通过介质245和耦合器235接收所述PD-LUT。RX 240可将PD-LUT提供给TX 210，补偿器420可基于所述PD-LUT在TX 210里补偿信号。校准器410和补偿器420的操作在下文中进行充分说明。
图5示出了根据本公开一实施例的图4中光学网络400中的校准器410的示意图。校准器410可包括模块，所述模块包括多输入多输出(MIMO)TDEQ和CR模块510；截剪器520；模式匹配器530；平均数计算器540；调整计算器550；和PD-LUT生成器560。校准器410的组件可以以所示的方式或其他任何合适的方式布置。一些组件可包括例如可并行运行的多输入和多输出；然而，所述组件可简化以更易理解。
校准器410可输出4个PD-LUT，每个分别用于XI分量、XQ分量、YI分量和YQ分量中的一个。所述XI分量可对应信号的X偏振和I分量，XQ分量可对应信号的X偏振和Q分量，YI分量可对应信号的Y偏振和I分量，YQ分量可对应信号的Y偏振和Q分量。下文会进一步关于信号中的任意分量来说明校准器410。
MIMO TEDQ和CR模块510可从RX 255的DSP 260接收输入。所述来自DSP 260的输入可由已知的并已应用于例如DSP260的上游模块的数字信号处理(DSP)技术来产生。MIMOTDEQ和CR模块510的MIMO部分可解复用所述来自DSP 260的输入的X和Y分量。MIMO TDEQ和CR模块510的TDEQ部分可均等化信号的线性失真。MIMO TDEQ和CR模块510的CR部分可恢复调制的相位。例如，所述信号可能已经用正交幅度调制(QAM)进行了调制。MIMO TDEQ和CR模块510的输出可以是包括XI分量、XQ分量、YI分量和YQ分量的软信号。软信号可指实际接收到的信号。换言之，所述软信号可由噪声和失真引起，并因此可能不与调制方案的离散电平对应。
截剪器520可将所述软信号与调制方案的离散电平进行比对。截剪器520然后可基于所述比对，将软信号转换成硬信号。硬信号可指具有与调制方案的离散电平相对应的符号的信号。
模式匹配器530可基于任意方案将硬信号与映射电平进行比对。所述任意方案可具有与调制方案同样多的电平数量，但使用不同的电平。模式匹配器530然后可基于所述比对，将硬信号转换成匹配信号。模式匹配器530也可计算模式索引，计算方法为：将信号的第一序列中的第一符号乘以匹配电平数的符号号码次幂，将信号的第一序列中的第二符号乘以匹配电平数的符号号码次幂，并对每个符号都进行该操作，然后将这些数加在一起。
平均数计算器540可计算所述软信号的每个序列的中心符号的平均值。调整计算器550可从所述硬信号的中心符号中减掉所述平均值而获得所述调整。与模式索引对应的每个序列的中心符号都是相同的。
最后，PD-LUT生成器560可基于所述模式索引和所述调整来生成PD-LUT。所述PD-LUT还包括：具有其各自调整的附加模式索引。PD-LUT生成器560可类似地为从DSP 260输入的信号中每个XI分量、XQ分量、YI分量和YQ分量生成PD-LUT。RX 255可将所述PD-LUT提供给TX 280，TX 280可通过耦合器275和介质245将所述PD-LUT发送给第一收发器205。
例如，校准器410可从DSP 260接收具有序列的信号，所述序列包括五个连续符号(即模式长度为5)，且该信号使用16-QAM调制，其可产生四个离散电平(例如，-3，-1，1，和3)。因此唯一模式的数目可以是45，或1024。因此模式索引的范围可以是0-1023或1-1024。在执行其功能之后，MIMO TDEQ和CR模块510然后可输出如下的软信号：
(-3.1，-2.8，-1.2，1.2，3.2) (1)
(-3.2，-2.9，-1.1，1.4，2.9)
(-2.9，-2.7，-0.8，1.1，3.1)
截剪器520可比较软信号(1)和四个离散电平，即-3，-1，1和3。例如，第一序列的第一符号里的-3.1可相比其余任何离散电平更接近-3，第一序列的第二符号里的-2.8可相比其余任何离散电平更接近-3，第一序列的第三符号里的-1.2可相比其余任何离散电平更接近-1，第一序列的第四符号里的1.2可相比其余任何离散电平更接近1，而第一序列的第五符号里的3.2可相比其余任何离散电平更接近3。截剪器520可类似地比较剩余的序列以获得下列硬信号：
(-3，-3，-1，1，3) (2)
(-3，-3，-1，1，3)
(-3，-3，-1，1，3)
模式匹配器530可基于四个映射电平(例如，0，1，2和3)将硬信号(2)匹配为匹配信号。因此硬信号(2)可以成为下列匹配信号：
(0，0，1，2，3) (3)
(0，0，1，2，3)
(0，0，1，2，3)
模式匹配器530也可计算匹配信号(3)的模式索引，计算方法为，将信号的第一序列中的第一符号乘以匹配电平数(即4)的符号号码(即0)次幂，将信号的第一序列中的第二符号乘以匹配电平数(即4)的符号号码(即1)次幂，并对每个符号都进行该操作，然后将这些数加在一起如下：
(0x40)+(0x41)+(1x42)+(2x43)+(3x44)＝912 (4)
平均数计算器540然后可计算软信号(1)的每个序列的中心(即第三)符号的平均值，如下：
调整计算器550可从硬信号(2)的中心符号中减掉所述平均值(5)而获得所述调整，如下：
(-1)-(-1.03)＝0.03 (6)
最后，PD-LUT生成器560可基于模式索引(4)，即912，和调整(6)，即0.03来生成PD-LUT。
图6示出了根据本公开一实施例的PD-LUT 600的示例。PD-LUT 600可以是例如由PD-LUT生成器560生成的PD-LUT。如图所示，PD-LUT 600可包括：模式索引(4)，912和调整(6)，0.03。PD-LUT600还包括：例如，模式索引896和976及其对应的调整，0.06和0.04。最后，PD-LUT 600还可包括附加模式索引及其各自的调整，如省略号所示。如上所述，可以存在多达1024个唯一模式索引。
图7示出了根据本公开一实施例的图4中光学网络400中的补偿器420的示意图。补偿器420可包括模块，所述模块包括模式匹配器710和调节器720。补偿器420的组件可以以所示的方式或其他任何合适的方式布置。一些组件可包括例如可并行运行的多输入和多输出；然而，所述组件可简化以更易理解。补偿器420可输出XI分量、XQ分量、YI分量和YQ分量。下文会进一步关于信号中的任意分量来说明补偿器420。
模式匹配器710可从TX 210的DSP 215接收输入。所述来自DSP 215的输入可由已知的并已应用于例如DSP 260的上游模块的DSP技术来产生。所述上游模块可包括与截剪器520类似的截剪器，以使所述来自DSP 215的输入是硬信号。模式匹配器710可基于任意方案将硬信号与映射电平进行比对。所述任意方案可具有与调制方案同样多的电平数量，但使用不同的电平。模式匹配器710然后可基于所述比对，将硬信号转换成匹配信号。模式匹配器710也可计算模式索引，计算方法为：将信号的第一序列中的第一符号乘以匹配电平数的符号号码次幂，将信号的第一序列中的第二符号乘以匹配电平数的符号号码次幂，并对每个符号都进行该操作，然后将这些数加在一起。
调节器720可从第一收发器205中的RX 240输入PD-LUT，例如PD-LUT 600，该PD-LUT可由RX 240从第二收发器250中的TX 280接收到。然后调节器720可在PD-LUT中查找由模式匹配器710算出的模式索引，进而确定PD-LUT中与该模式索引相对应的调整。调节器720然后可根据所述调整来对硬信号的每个序列的中心符号进行调整。
众所周知，计算信号序列的中心符号的调整，再对中心符号补偿，可减少损伤。然而，如果序列具有偶数个符号，那么可以补偿中心的两个符号。同样地，除了中心符号之外的符号可以在其他应用中补偿。
例如，模式匹配器710可输入下列硬信号：
(-3，-3，-1，1，3) (7)
模式匹配器710可基于这四个映射电平0，1，2和3将硬信号(7)匹配为匹配信号，以获得下列匹配信号：
(0，0，1，2，3) (8)
与关于模式匹配器530说明的方式相同，模式匹配器710也可计算匹配信号(8)的模式索引如下：
(0x40)+(0x41)+(1x42)+(2x43)+(3x44)＝912 (9)
然后调节器720可在PD-LUT 600中查找模式索引(9)并确定与该模式索引相对应的调整。如上所述和图6所示，0.03是与模式索引912相对应的调整。因此，调节器720可将硬信号(7)的中心符号调整0.3以获取如下调整信号：
(-3，-3，-0.97，1，3) (10)
最后，调节器720可将调整信号(10)提供给DSP 215。例如，调节器720可将调整信号(10)提供给DSP 215的下游模块。所述下游模块可应用已知的DSP技术。
图8示出了根据本公开一实施例的说明迭代校准和补偿方案800的消息序列图。光学网络400可执行方案800。具体地，第一收发器205和第二收发器250可执行方案800，不过在任何合适的发送器和接收器之间可应用同样的原理。
在步骤805，第一收发器205可将第一信号发送至第二收发器250。在步骤810，第二收发器250可执行第一校准，例如在校准器410，产生例如PD-LUT600的PD-LUT。校准器410可基于所述第一信号执行第一校准。在步骤815，第二收发器250可将PD-LUT 600发送至第一收发器205。在步骤820，第一收发器205可在例如补偿器420中执行第一补偿。例如，补偿器420可通过将PD-LUT600中的调整应用到那些传输中以补偿随后的传输。步骤805至820可包括第一迭代校准和补偿。
然而，所述第一迭代可能不能完全补偿第一收发器205所发送的信号。因而方案800可包括附加迭代校准和补偿。因此，在步骤825，第一收发器205可将第二信号发送至第二收发器250。所述第二信号可基于PD-LUT 600被补偿。在步骤830，校准器410可执行第二校准以产生PD-LUTΔ2。所述PD-LUTΔ2可提供PD-LUT600中的调整要加的调整，以形成新的PD-LUT2。例如，对于模式索引912，所述PD-LUTΔ2可提供0.005的调整并加到PD-LUT600中的调整0.03上，以形成具有关于模式索引912的新的调整0.035的PD-LUT2。除了校准器可基于所述第二信号这么做之外，校准器410可用与第一校准同样的方式运行第二校准。在步骤835，第二收发器250可将PD-LUT2传输至第一收发器205。在步骤840，补偿器420可执行第二补偿。例如，补偿器420可通过将PD-LUT2中的调整应用到那些传输中以补偿随后的传输。步骤825至840可包括第二迭代校准和补偿。
方案800可包括类似的附加迭代校准和补偿，直到步骤845到860的第i次迭代。I可以是任何正整数。每个相继的迭代可提供更好的补偿粒度。第一收发器205、第二收发器250或另一个组件可请求第一次或后续迭代。
图9示出了用于图4中光学网络的建模的BER的图表900。如图所示，x轴代表作为常量的校准和补偿迭代，而y轴代表作为常量或任意单位的BER。RFA 225的非线性可用Rapp模型来建模，其在技术领域广为人知并在很多来源中描述，包括John Liebetreu等人的“推荐的系统损伤模型”，IEEE 802.16宽带无线接入工作组，2000年3月8日，其通过引用并入。图900示出了模式长度为5且用于不同饱和电压的BER，其用VS表示并在Rapp中描述。VS可以与RFA 225的非线性成反比例。实线可表示线性RFA 225。
可以看出，对于每次相继的迭代BER可减少，但约三次迭代后改进可开始趋于平稳。0.75伏(V)的VS产生相对较低的BER，而更低的VS值产生相对较高的BER。所述逐次迭代可能不能完全补偿非线性，特别是对于更低的VS值。所述不能补偿可能是由于本例所用的相对较短的模式长度5，其可能不会完全补偿模式影响。
图10示出了用于图4中光学网络的建模的BER的另一图表1000。如图所示，x轴代表作为常量的校准和补偿迭代，而y轴代表作为常量的或任意单位的BER。可再一次用到所述Rapp模型。然而，与图表900相比，图表1000显示了对于0.5V VS的BER、300皮秒(ps)/纳米(nm)的DSP 215的预补偿色散、-300ps/nm的DSP 260的后补偿色散和不同模式长度(用PL表示)的BER。实线可再一次表示线性RFA 225。
可以看出，更高的模式长度产生更低的BER，尤其是在逐次迭代之后。然而，约三次迭代后BER改进可再一次开始趋于平稳。模式长度9可近乎完全补偿由于预补偿色散和RFA225非线性而引起的模式影响。
图11示出了用于图4中光学网络400的实验性符号星座图的图表1100。图12示出了用于图4中光学网络的实验性符号星座图的图表1200。图表1100示出了应用所公开的校准和补偿之前，图1200示出了在应用所公开的校准和补偿之后。如图所示，对于图表1100和1200，x轴与y轴都代表常量或任意单位。图表1100和1200基于下述内容得以实验性获得：
偏振多路复用16-QAM(PM-160QAM)传输；
36吉波特(Gbaud)传输；
偏振多路复用I和Q(PM-IQ)调制器；
以高达65Gbaud的采样率从8位、4通道、高速DAC电生成的用于调制器的驱动信号；
215-1伪随机位序列(PRBS)；
滚降系数为0.1的奈奎斯特RRC脉冲整形；
用偏振的、多样化的、相干的探测器进行的信号探测；
使用50Gbaud泰克实时数字采样示波器(DSO)以20千兆赫(GHz)电带宽进行的信号记录；以及
使用包括FDEQ、TDEQ和CR模块的离线DSP代码包进行的信号处理。
可以看出，图表1100中的符号在16个圆圈中分组，但所述圆圈并未整齐界定。然而，在图表1200中，所述16个圆圈更加整齐地界定，且紧凑、等距相隔。换言之，符号跟PM-16QAM网格更加紧密结合。图11中的实验性BER是1.67e-4，而图12中的实验性BER是6.3e-5，因而示出了BER的实质改进。
图13示出了用于图4中光学网络的实验性OSNR对BER的图表1300。如图所示，x轴代表以分贝(dB)表示的OSNR，而y轴代表作为常量或任意单位的BER。图表1300基于2V的VG，其中VG是与RFA 225相关的电压。图表1300示出了在应用所公开的校准和补偿之前和应用所公开的校准和补偿之后的OSNR对BER。可以看出，所公开的校准和补偿可显著降低BER，尤其当OSNR上升时。
图14示出了用于图4中用于光学网络400的实验性模式长度对BER的图表1400。如图所示，x轴代表常量或任意单位的模式长度，而y轴代表常量或任意单位的BER。图表1400基于单次迭代校准和补偿。可以看出，所述BER可随着模式长度的增大而显著地减小，尽管改进可在模式长度为四至五左右的时候开始趋于平稳。所述BER可在模式长度增大至超过七的时候开始减小。
图15示出了根据本公开一实施例的发送器损伤补偿的方法1500的流程图。方法1500可在第一收发器205，例如在TX210中执行。在步骤1510，可发送第一光信号。在步骤1520，可接收第一补偿。例如，TX 210可从第二收发器250，例如从RX 255接收PD-LUT 600。所述第一补偿可以基于对所述第一光信号的模式依赖分析。在步骤1530，可基于第一补偿来补偿第二光信号以形成第一经补偿的光信号。例如，补偿器420可基于PD-LUT 600来补偿第二光信号。在步骤1540，可发送所述第一经补偿的光信号。
至少公开了一个实施例，由本领域技术人员所做的对实施例和/或实施例的特征的变化、组合和/或修改均在本公开的范围内。通过组合、整合和/或省略实施例的特征而得到的替代性实施例也在本公开的范围内。数值范围或限制条件均明文陈述之处，所述明确范围或限制条件可理解为包括落入所明文规定的范围或限制条件内的类似大小的迭代范围或限制条件(比如，从约1到约10包括2、3、4等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。例如，不论何时公开具有更低限制R1和更高限制Ru的数值范围，也就明确公开了任何落入所述范围的数值。特别地，所述范围内的下述数值都明确公开：R＝R1+k*(Ru-R1)，其中k是从1％到100％的具有1％增量的变量，即，k是1％、2％、3％、4％、5％、...50％、51％、52％、...95％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，也明确公开了任何由在上文中所界定的两个R值所界定的数值范围。除非另行表述，使用术语“约”意味着后续数字+/-10％。对于权利要求中任何一个元素使用术语“可选地”意味着所述元素是必需的，或者可替代地，所述元素非必需，这两种替代方案都在所述权利要求范围之内。广义术语诸如“包含”、“包括”和“具有”可理解为对狭义术语诸如“组成元素为”，“主要组成为”，及“大体包括”提供支持。因此，保护范围不限于上文所陈述，而是限于后文的权利要求，其范围包括所述权利要求主题的所有等同内容。每一条权利要求都以说明书中更进一步的公开而并入，且所述权利要求是本公开的实施例。在所述公开中对引用的讨论不代表承认其为现有技术，尤其对出版日期在本申请的优先权日之后的任何申请。本公开引用的全部专利、专利申请和出版物的公开内容通过引用并入本申请，以为本公开提供典型性、程序性或其他补充性细节。
虽然已在本公开中提供若干实施例，应理解所公开的系统和方法在不违背本实施例的精神和范围的情况下可在其他许多特定形式中得以具体体现。本示例可视为说明性的而而非限制性的，且不旨在限制于其中所给出的细节。例如，各种元素或组件可在另一个系统中进行组合或整合，或者特定的特性可省略或不实施。
此外，在各种实施例中以分立或单独的方式进行描述和说明的技术、系统、子系统和方法，在不违背本公开范围的情况下可与其他系统、模块、技术或方法进行组合或整合。所示或讨论的耦合或直接耦合或彼此通信的其他项目可通过无论是电气、机械或其他形式的一些接口、设备或中间组件间接耦合或通信。其他改变、替代和修改的示例可由本领域技术人员确定，且可在不违背本文所公开的精神和范围的情况下进行所述改变，替代和修改。

Claims (14)

1.一种光收发器，包括：
发送器，配置用于发送第一信号到进一步光收发器的接收器；以及
接收器，与所述发送器耦合并配置用于：
从所述进一步光收发器的发送器接收第一补偿，其中所述第一补偿基于对所述第一信号的模式依赖分析；以及
向所述发送器提供所述第一补偿，
其中所述发送器进一步配置用于：
基于所述第一补偿来补偿第二信号，以形成第一经补偿的信号，以及
发送所述第一经补偿的信号到所述进一步光收发器的所述接收器，其中所述第一补偿是模式依赖的查找表PD-LUT，其中所述PD-LUT包括：模式索引和与所述模式索引对应的调整，并且其中通过以下方式计算所述模式索引：将所述第一信号的第一序列中的第一符号乘以匹配电平数的符号号码次幂，将所述第一信号的所述第一序列中的第二符号乘以所述匹配电平数的所述符号号码次幂，并对每个符号都进行该操作，然后将这些数加在一起。
2.根据权利要求1所述的光收发器，其中所述发送器进一步配置用于通过对所述第二信号的序列的中心符号运用所述调整来补偿所述第二信号。
3.根据权利要求2所述的光收发器，其中所述接收器进一步配置用于：
从所述进一步光收发器的所述发送器接收第二补偿，其中所述第二补偿基于对所述第一经补偿的信号的模式依赖分析；以及
向所述发送器提供所述第二补偿。
4.根据权利要求3所述的光收发器，其中所述发送器进一步配置用于：
基于所述第二补偿来补偿第三信号，以形成第二经补偿的信号；以及
发送所述第二经补偿的信号到所述进一步光收发器的所述接收器。
5.一种根据权利要求1-4中任一所述的光收发器，包括：
数字信号处理器DSP，其包括补偿器，所述补偿器补偿所述第二信号以形成所述第一经补偿的信号；
数字模拟转换器DAC，其与所述DSP耦合；
射频放大器RFA，其与所述DAC耦合；以及
电光转换器EOC，其与所述RFA耦合。
6.根据权利要求5所述的光收发器，其中所述补偿器包括：
模式匹配器；以及
调节器，其与所述模式匹配器耦合。
7.根据权利要求6所述的光收发器，其中所述补偿器配置用于基于所述光发送器外部计算出的补偿来补偿信号。
8.一种光收发器，包括：
接收器，配置用于：
从进一步光收发器的发送器接收第一信号；
基于对所述第一信号的模式依赖分析生成第一补偿；其中所述第一补偿是模式依赖的查找表PD-LUT，其中所述PD-LUT包括：模式索引和与所述模式索引对应的调整，并且其中通过以下方式计算所述模式索引：将所述第一信号的第一序列中的第一符号乘以匹配电平数的符号号码次幂，将所述第一信号的所述第一序列中的第二符号乘以所述匹配电平数的所述符号号码次幂，并对每个符号都进行该操作，然后将这些数加在一起；
向耦合到所述接收器的发送器提供所述第一补偿；
发送器，配置用于：
发送所述第一补偿到所述进一步光收发器的接收器。
9.根据权利要求8所述的光收发器，其中所述接收器包括：
光电转换器OEC；
模拟数字转换器ADC，其与所述OEC耦合；以及
数字信号处理器DSP，其与所述ADC耦合并包括校准器。
10.根据权利要求9所述的光收发器，其中所述校准器包括：模式依赖的查找表PD-LUT生成器。
11.根据权利要求10所述的光收发器，其中所述校准器还包括：
多输入多输出MIMO时域均衡器TDEQ和载波恢复CR模块；
截剪器，其与所述MIMO TDEQ和CR模块耦合；
模式匹配器，其与所述截剪器耦合；
平均数计算器，其与所述模式匹配器耦合；以及
调整计算器，其与所述平均数计算器及所述PD-LUT生成器耦合，其中所述PD-LUT生成器配置用于基于所述光接收器外部生成的第一信号来生成第一PD-LUT，其中所述PD-LUT生成器配置用于基于所述光接收器外部生成的第二信号来生成PD-LUTΔ，其中Δ表示所述第一PD-LUT的增量，并且其中所述第二信号是基于所述第一PD-LUT补偿的。
12.一种增强通信精确度的方法，包括：
通过第一收发器的发送器发送第一光信号到第二收发器的接收器；
通过第一收发器的接收器从所述第二收发器的发送器接收第一补偿，其中所述第一补偿基于对所述第一光信号的模式依赖分析，并且其中所述第一补偿是模式依赖的查找表PD-LUT，其中所述PD-LUT包括：模式索引和与所述模式索引对应的调整，并且其中通过以下方式计算所述模式索引：将所述第一信号的第一序列中的第一符号乘以匹配电平数的符号号码次幂，将所述第一信号的所述第一序列中的第二符号乘以所述匹配电平数的所述符号号码次幂，并对每个符号都进行该操作，然后将这些数加在一起；
通过所述第一收发器的所述接收器向所述第一收发器的所述发送器提供所述第一补偿；
通过所述第一收发器的所述发送器基于所述第一补偿来补偿第二光信号，以形成第一经补偿的光信号；以及
所述第一收发器的所述发送器发送所述第一经补偿的光信号到所述第二收发器的所述接收器。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
通过所述第一收发器的所述接收器从所述第二收发器的所述发送器接收第二补偿，其中所述第二补偿基于对所述第一经补偿的信号的模式依赖分析；以及
通过所述第一收发器的所述接收器基于所述第二补偿来补偿第三信号，以形成第二经补偿的信号；以及
通过所述第一收发器的所述发送器发送所述第二经补偿的信号到所述第二收发器的所述接收器。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一补偿是第一模式依赖的查找表PD-LUT，其包括第一模式索引和与所述第一模式索引对应的第一调整，并且其中所述第二补偿是第二PD-LUT，所述第二PD-LUT包括第二模式索引和与所述第二模式索引对应的第二调整。
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