CN106716878B - 具有光接收器特定的色散预补偿的光发射器 - Google Patents

具有光接收器特定的色散预补偿的光发射器 Download PDF

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Abstract

一种装置包括：数字信号处理器(digital signal processor，DSP)单元，用于基于色散值对数字信号序列执行光纤色散预补偿以产生预补偿信号，其中所述色散值与远端光接收器相关联；多个数模转换器(digital‑to‑analog converter，DAC)，耦合到所述DSP单元并用于将所述预补偿信号转换为模拟电信号；以及前端，耦合到所述DAC并用于将所述模拟电信号转换为第一光信号，将恒定光电(electric，E)场添加到所述第一光信号中以产生第二光信号，并且向所述远端光接收器传输所述第二光信号。

Description

具有光接收器特定的色散预补偿的光发射器
相关申请案交叉申请
本申请要求2014年10月1日递交的发明名称为“具有光接收器特定的色散预补偿的光发射器(Optical Transmitter with Optical Receiver-Specific Dispersion Pre-Compensation)”的第14/503,550号美国非临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引入的方式并入本文本中。
技术领域
本发明涉及光通信领域，具体而言，涉及一种具有光接收器特定的色散预补偿的光发射器。
背景技术
光接入网络可用于实现多种服务，例如光纤到户(fiber to the home，FTTH)、光纤到楼(fiber to the building，FTTB)、企业连接、商业连接以及第四代(fourthgeneration，4G)和/或下一代无线通信的移动回传和前传。对更高的网络容量和更大的覆盖范围的持续性需求给当前和将来的光接入网络设计带来了挑战。例如，随着光传输速度和传输距离的增长，光纤传输损伤的影响可能变得更加严峻。光纤传输损伤可包括色度色散(chromatic dispersion，CD)、偏振模色散(polarization mode dispersion，PMD)、相位噪声和非线性效应。然而，CD可能是最限制性能的因素之一，特别是对于长距离的高速传输。
CD可导致光信号中的不同频谱分量(例如，波长)以不同的速度穿过光纤并在不同的时间点(例如，具有不同的时延)到达接收器，因此可在时间上放大携带数据的光脉冲并引起码间干扰(inter-symbol interference，ISI)。一些系统可通过采用另一异号色散光纤来补偿光纤中的CD，但是可能的代价是损耗、复杂度和成本的增加。高速模数转换器(analog-to-digital converter，ADC)、高速数模转换器(digital-to-analog converter，DAC)和高性能数字信号处理器(digital signal processor，DSP)的新进展已使光纤损伤能够通过DSP进行数字补偿。
光信号在穿过给定光纤链路时所经历的色散效应可在发射器处通过某一量的色散预补偿来进行补偿，该量名义上与光纤链路色散相反。然而，在典型的光接入网络中，光线路终端(optical line terminal，OLT)中的发射器可向多个光网络单元(opticalnetwork unit，ONU)发送时分复用(time-division-multiplexed，TDM)信号块，各个ONU与OLT的距离可不同。这样，去往不同ONU的TDM块可能经历不同的光纤链路色散，因此OLT可不对所有TDM块采用相同的光纤色散预补偿。此外，通常可在ONU的接收器处采用直接检测(direct-detection，DD)，因此OLT的发射器可能需要适用于DD接收器的光接收器特定的色散预补偿方案。
发明内容
在一项实施例中，本发明包括一种装置，所述装置包括：DSP单元，用于基于色散值对数字信号序列执行光纤色散预补偿以产生预补偿信号，其中所述色散值与远端光接收器相关联；多个DAC，耦合到所述DSP单元并用于将所述预补偿信号转换为模拟电信号；以及前端，耦合到所述DAC并用于将所述模拟电信号转换为第一光信号，将恒定光电(electric，E)场添加到所述第一光信号中以产生第二光信号，并且向所述远端光接收器传输所述第二光信号。
在另一项实施例中，本发明包括一种在光通信设备中使用的方法，所述方法包括：根据与第一远端光接收器相关联的第一CD值预补偿去往所述第一远端光接收器的第一数字信号序列以产生第一预补偿数字信号，根据与第二远端光接收器相关联的第二CD值预补偿去往所述第二远端光接收器的第二数字信号序列以产生第二预补偿数字信号，通过采用光强度调制方案从所述第一预补偿数字信号和所述第二预补偿数字信号生成预补偿光信号，以及通过光网络向所述第一远端光接收器和所述第二远端光接收器传输所述预补偿光信号。
在又一项实施例中，本发明包括一种在光通信设备中使用的方法，所述方法包括：接收基于与所述设备相关联的CD预补偿的光信号，将所述光信号转换为电信号，以及从所述电信号恢复信号块，其中，所述电信号包括所述信号之前的保护间隔(guard interval，GI)，并且所述GI基于所述CD以及至少一个与另一设备相关联的其它CD。
结合附图和权利要求书可以从以下的详细描述中更清楚地理解这些和其它特征。
附图说明
为了更透彻地理解本发明，现参阅结合附图和具体实施方式而描述的以下简要说明，其中的相同参考标号表示相同部分。
图1为根据本发明一实施例的无源光网络(passive optical network，PON)的示意图。
图2为光发射器的一实施例的示意图。
图3为收发器单元的一实施例的示意图。
图4为用于执行电子色散预补偿(electronic dispersion pre-compensation，pre-EDC)的方法的一实施例的流程图。
图5为用于执行pre-EDC的方法的另一实施例的流程图。
图6为用于处理光纤色散预补偿光信号的方法的一实施例的流程图。
图7A示出了未进行pre-EDC的40吉比特每秒(gigabits per second，Gbps)4级脉冲幅度调制(4levels-pulse amplitude modulated，4-PAM)信号的发射器信号星座图的一实施例。
图7B示出了未进行pre-EDC的40Gbps 4-PAM信号的接收器眼图的一实施例。
图8A示出了进行pre-EDC的40Gbps 4-PAM信号的发射器信号星座图的一实施例。
图8B示出了进行pre-EDC的40Gbps 4-PAM信号的接收器眼图的一实施例。
图9A示出了未进行pre-EDC的40Gbps正交频分复用(orthogonal frequencydivision multiplexing，OFDM)信号的发射器信号星座图的一实施例。
图9B示出了未进行pre-EDC的40Gbps正交频分复用(orthogonal frequencydivision multiplexing，OFDM)信号的接收器频谱图的一实施例。
图9C示出了未进行pre-EDC的40Gbps OFDM信号的接收器子载波星座图的一实施例。
图10A示出了进行pre-EDC的40Gbps OFDM信号的发射器信号星座图的一实施例。
图10B示出了进行pre-EDC的40Gbps OFDM信号的接收器频谱图的一实施例。
图10C示出了进行pre-EDC的40Gbps OFDM信号的接收器子载波星座图的一实施例。
具体实施方式
首先应理解，尽管下文提供一项或多项实施例的说明性实施方案，但所公开的系统和/或方法可使用任何数目的技术来实施，无论该技术是当前已知还是现有的。本发明决不应限于下文所说明的说明性实施方案、附图和技术，包括本文所说明并描述的示例性设计和实施方案，而是可在所附权利要求书的范围以及其等效物的完整范围内修改。
一种提供高速、宽覆盖范围的光接入的方法可基于相干方案。相比非相干方案，相干方案在光接入网络中可提供更高的功率灵敏度和频率选择性，因此可提供更高的数据传输速率，延伸最大距离并且支持更多终端用户。相干方案可包括幅度和相位信息，而非相干方案可包括幅度信息，但是不包括相位信息。在相干方案中，相干OLT可使用不同调制格式，诸如二进制相移键控(binary phase-shift keying，BPSK)、正交相移键控(quadraturephase-shift keying，QPSK)、16正交幅度调制(16quadrature amplitude modulation，16-QAM)或高阶调制格式，来为不同ONU编码数据，并可采用偏振复用(polarization-divisionmultiplexing，PDM)来实现各个ONU的最大数据速率。相干ONU可采用数字信号处理技术来调节接收的信号，例如，通过执行均衡化来减轻光纤色散并通过执行相干检测来从接收的信号恢复原始传输数据。一些数字信号处理技术可基于数据辅助均衡、盲均衡或自适应均衡。相干方案的示例在F.Vacondio等人在2013年欧洲光学通讯会议(European conferenceon optical communications，ECOC)的“由突发模式软件定义的相干转发器启用的灵活TDMA接入光网络(Flexible TDMA access optical networks enabled by burst-modesoftware defined coherent transponders)”中描述，其以引入的方式并入本文本中。为了相干检测接收的光信号，相干接收器可采用调至发射器相位的本地振荡器、平衡检测器、高速ADC和DSP来减轻电域和数字域中的信道失真。因此，相干接收器可能复杂且昂贵。另外，当前ONU可针对传统DD(例如，不进行相位恢复)建立，因此可能不能执行相干检测。
本文公开了根据接收器特定或链路相关光纤色散效应在光发射器处执行pre-EDC的机制。所公开的pre-EDC技术可用于传输信号的电(electric，E)场，并可适用于任何调制格式的信号，例如，断续键控(on-off keying，OOK)、n级PAM(n-level PAM，n-PAM)、OFDM、离散多频音(discrete multi-tone，DMT)、双二进制、差分相移键控(differential phase-shift keying，DPSK)、差分正交相移键控(differential quadrature phase-shiftkeying，DQPSK)，或适用于DD的其它调制格式。在一实施例中，OLT可为每个连接的ONU确定光纤色散量，并可在传输之前预补偿每个下行(downstream，DS)信号以移除OLT与被指定接收DS信号的ONU之间的光纤色散效应，使得ONU可以以近零的光纤色散效应接收DS信号，其中DS可指从OLT到ONU的传输方向。为了促进被发往不同ONU的不同信号块或不同分段的色散预补偿，OLT可在去往不同ONU的信号块之间插入保护间隔(guard interval，GI)。因为pre-EDC在光发射器处执行，所以公开的pre-EDC技术可兼容任何类型的光接收器，诸如常规DD接收器和相干接收器。在一实施例中，OLT可采用马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnderinterferometer，MZI)结构的光发射器以提高发射器功率效率、降低与调制相关联的功率损耗并使得能够采用低分辨率的DAC和DSP，其中光发射器包括与同相/正交相位(in-phase/quadrature-phase，I/Q)调制器平行放置的DC载波支路。例如，光纤色散预补偿信号可分割为直流(direct current，DC)分量和无DC预补偿信号分量，其中无DC预补偿信号分量可通过I/Q调制器进行光调制，DC分量可通过DC载波支路光添加以再生所需的预补偿信号。另外，OLT可采用自动偏置控制来促进调制器的使用。所公开的实施例可提供宽覆盖范围(例如，高达约100km)、高速(例如，大于约10吉比特每秒(gigabits per second，Gbps))的具有近零色散代价的光接入，并可使ONU能够(例如，在不对ONU接收器架构进行修改的情况下)重用现有资源或以最小的修改进行升级。应注意的是，本发明可在OLT的上下文中描述实施例，但是所公开的实施例可适用于ONU或任何其它光通信设备中的发射器。
图1为根据本发明实施例的PON 100的示意图。PON 100可包括OLT 110、多个ONU120(例如，ONU1、ONU2、ONUN)，和ODN 130，ODN 130可耦合到OLT 110和ONU 120。PON 100可以是不需要任何有源组件在OLT 110与ONU 120之间分发数据的通信网络。相反，PON 100可使用ODN 130中的无源光组件在OLT 110与ONU 120之间分发数据。PON 100可以是下一代接入(Next Generation Access，NGA)系统，例如，10Gbps吉比特PON(ten Gbps gigabit PON，XGPON)，其可具有约10Gbps的下行带宽和至少约2.5Gbps的上行带宽。或者，PON 100可以是任何基于以太网的网络，例如，以太网无源光网络(Ethernet passive optical network，EPON)、10吉比特EPON(10Gigabit EPON，10GEPON)、异步传输模式PON(asynchronoustransfer mode PON，APON)、宽带PON(broadband PON，BPON)、GPON或波分复用(wavelengthdivision multiplexed，WDM)PON(WDM PON，WPON)。
OLT 110可以是用于与ONU 120和另一骨干网(例如，因特网)通信的任何设备。具体而言，OLT 110可充当骨干网与ONU 120之间的中间设备。例如，OLT 110可向ONU 120转发从骨干网接收的数据，并将从ONU 120接收的数据转发到骨干网上。尽管OLT 110的具体配置可随着PON 100的类型而变化，但是OLT 110可包括光发射器和光接收器。当骨干网采用与在PON 100中使用的PON协议不同的网络协议时，例如以太网或同步光网络/同步数字体系(synchronous optical networking/synchronous digital hierarchy，SONET/SDH)，OLT 110可包括转换器，其可将网络协议转换为PON协议。OLT 110转换器还可将PON协议转换为网络协议。OLT 110可位于中心位置，例如中心局，但是也可位于其它位置。
ODN 130可以是数据分发系统。例如，ODN 130可包括主干光纤131、多个入户光纤132、133和134，以及将主干光纤131耦合到入户光纤132、133和134的分光器135。主干光纤131以及入户光纤132、133和134可以是任何传输光信号的光纤电缆，这些光信号携带OLT110与ONU 120之间的数据。分光器135可以是任何用于将光信号分解为一个或多个部分的光耦合器(例如，定向耦合器或多模干涉(multi-mode interference，MMI)耦合器)，每个部分通过入户光纤132、133和134之一携带。ODN 130还可包括其它分配器、耦合器和其它设备(未示出)。如图1所示，ODN 130可通过三个光传输链路161、162和163在OLT 110与ONU 120之间延伸。例如，光传输链路161可沿主干光纤131和入户光纤132从OLT 110向ONU 120传输光信号，光传输链路162可沿主干光纤131和入户光纤133从OLT 110向ONU 120传输光信号，光传输链路163可沿主干光纤131和入户光纤134从OLT 110向ONU 120传输光信号。应注意的是，ODN 130可如图1所示布置或采用任何其它合适的布置。
ONU 120可以是任何用于与OLT 110和客户或终端用户通信的设备。具体而言，ONU120可充当OLT 110与客户之间的中间设备。例如，ONU 120可向客户转发从OLT 110接收的数据，并向OLT 110转发从客户接收的数据。尽管ONU 120的具体配置可随着PON 100的类型而变化，但是在一实施例中，ONU 120可包括用于向OLT 110发送光信号的光发射器和用于从OLT 110接收光信号的光接收器。另外，ONU 120可包括：转换器，其为客户将光信号转换为电信号，例如以太网或异步传输模式(asynchronous transfer mode，ATM)协议中的信号；以及第二发射器和/或接收器，其可向客户设备发送电信号和/或从客户设备接收电信号。ONU 120可位于分配位置，例如客户驻地，但是也可位于其它位置。
由于将光纤131、132、133和134用作传输介质以及不同信号成分沿光纤131、132、133和134的传输速度不同，所以光传输链路161、162和163中的每一个都可能包含光纤色散效应。例如，OLT 110可向ONU 120传输包含多个光脉冲的光波信号，每个光脉冲携带一个数据符号。当光波信号沿光传输链路161、162或163传播时，CD效应可引起光脉冲在时间上扩展(例如，脉冲展宽效应)，因此ONU 120可接收重叠的邻近光脉冲或互相干扰(例如，ISI或CD感应干扰)的邻近数据符号。因此，ONU 120可能不能无误地恢复原始数据，或者在ISI相当强大时可能根本不恢复原始数据。为了逆转或去除CD效应，CD效应可在ONU 120的接收器处补偿或去除或在OLT 110的发射器处预补偿。然而，现今的许多ONU可能采用常规DD接收器架构来实现低成本和低复杂度，因此可能没有配备相干接收器架构来实现CD补偿。因此，通过避免增加所述许多ONU 120的接收器的成本和复杂度，在OLT 110的发射器处使用CD预补偿可能是一种更合适且更经济的方案。应注意的是，CD效应可能随着光纤长度以及数据速度(例如，波特率)的增加而增强。
由于不同的光纤路径长度，光传输链路161、162和163中的每一个可包含不同的CD效应，因此每个ONU 120接收到的CD效应可不同。预补偿DS信号的一种方法可以是根据DS信号的接收方(例如，指定的ONU 120)消除CD效应。例如，光传输链路161、162或163可包含分别通过D1、D2或D3表示的CD量。因此，当传输信号通过光传输链路161被发往连接到OLT 110的ONU 120(例如，ONU1)时，OLT 110可通过量为D1的CD预补偿该传输信号。类似地，当传输信号通过光传输链路162被发往连接到OLT 110的ONU 120(例如，ONU2)时，OLT 110可通过量为D2的CD预补偿该传输信号；当传输信号通过光传输链路163被发往连接到OLT 110的ONU120(例如，ONUN)时，OLT 110可通过量为D3的CD预补偿该传输信号。因此，每个ONU 120可以以最小CD效应或近零CD效应从OLT 110接收DS信号这样，ONU 120可采用未经修改的常规DD接收器架构。
OLT 110可通过若干机制获得光传输链路161、162和163中的CD量。例如，可通过测试设备在ONU 120的初始建立或安装期间测量CD效应，其中测试设备可向ONU 120发送测试信号并测量返回的信号的时延。或者，当ONU 120在网络发现阶段连接网络时，OLT 110可通过迭代调整用于预补偿的CD量并且确定CD量的最佳估计来测量CD量。
OLT 110可执行动态带宽分配来为ONU 120分配上行(upstream，US)传输带宽和DS传输带宽，US可称为从ONU 120到OLT 110的传输方向。在一实施例中，OLT 110可采用时分多址(time-division multiple access，TDMA)方案来进行DS传输。在TDMA方案中，可通过将DS信道划分为多个时隙141、142、143、144、145和146来在ONU 120间共享DS信道或传输带宽，每个时隙指定给一个ONU 120。例如，可为第一个ONU 120(例如，ONU1)指派时隙141和145，为第二个ONU 120(例如，ONU2)指派时隙142和144，为第三个ONU 120(例如，ONUN)指派时隙143和146。每个ONU 120可检测、解码并解封OLT 110DS数据，并可过滤掉不是发往ONU120或ONU 120的用户客户端的数据包。应注意的是，OLT 110可单独使用其它接入方案或与TDMA方案结合使用来与ONU 120通信。
除了预补偿DS信号以消除光纤色散，OLT 110还可在时隙141至146的每一个之间插入GI 150以减少邻近信号块之间的CD感应干扰，其中GI 150可大于CD感应脉冲展宽时长ΔTCD。例如，符号周期可通过TS表示，其可由数据速度或波特率决定，CD感应干扰可引起符号跨一个周期TCD，TCD大于TS，其中CD感应脉冲展宽时长可称为TCD与TS之间的差(例如，ΔTCD＝TCD-TS)。
OLT 110可根据分配给邻近时隙141至146的ONU 120在这些邻近时隙之间插入具有不同时长的GI 150。例如，每个GI 150可按如下所示配置为大于分配给邻近时隙的ONU120的总脉冲展宽时长的约百分之50(50％)的值：
GI＞0.5×(ΔTCCD(i)+ΔTCCD(i+1))， (1)
其中，ΔTCCD(i)可表示分配给时隙i的第一ONU 120的脉冲展宽时长，ΔTCCD(i+1)可表示分配给时隙i之后的时隙i+1的第二ONU 120的脉冲展宽时长。
或者，所有GI 150可按如下所示配置为同一时长，该时长大于所有ONU 120的脉冲展宽时长的平均值：
GI＞mean(∑iΔTCCD(i))。 (2)
另外，OLT可将GI 150的时长配置为数据符号周期的整数倍(例如，m×Ts，其中m是整数)，使得ONU 120定时恢复电路可在接纳GI 150之后保持锁相。
在一些实施例中，PON 100可耦合到同轴网络以形成混合接入网络，例如基于同轴网络的以太网PON(Ethernet PON over Coaxial，EPoC)。在混合接入网络中，同轴线路终端(coaxial line terminal，CLT)可充当OLT 110与连接到同轴网络的同轴网络单元(coaxial network unit，CNU)之间的中间设备。CLT可向CNU转发从OLT 110接收的数据，并向OLT 110转发从CNU接收的数据。OLT 110可通过采用与ONU 120基本相似的调度机制为CLT分配US传输带宽和DS传输带宽。另外，OLT 110在向CLT传输DS信号时可采用类似的光纤色散预补偿机制。
图2为光发射器200的实施例的示意图，光发射器200可由OLT 110等OLT、ONU 120等ONU、EPoC网络中的CLT或任何其它光通信设备使用。发射器200可用于调制和传输数据，如光信号，并在传输光信号之前预补偿光纤色散。发射器200可包括DSP单元210、两个DAC220、两个电放大器230(示为AMP)、激光器240、光调制部250和光放大器280，其中激光器240、光调制部250和光放大器280可称为前端。
DSP单元210可用于执行数字信号处理功能并可包括一个或多个DSP和/或其它逻辑电路。发射器200可从数据源或数据生成单元(未示出)接收输入数据流。DSP单元210可根据预定调制方案(例如，OOK、n-PAM、DMT、双二进制、DPSK、DQPSK)将数据信息位映射到数据符号以产生适用于光调制和传输的E场，并可预补偿E场以产生预补偿信号，如下文更充分地描述。因为光纤色散预补偿在数字电域中执行，所以光纤色散预补偿可称为pre-EDC。DSP单元210可根据依赖于或特定于输入数据流的接收方或目的光接收器的光纤色散效应执行pre-EDC，如下文更充分地描述。应注意的是，预补偿信号可包括实分量和虚分量。
DAC 220可耦合到DSP单元210，并可将光纤色散预补偿信号转换为模拟电信号231和232。例如，第一个DAC 220可将实分量转换为电信号231，第二个DAC 220可将虚分量转换为电信号232。电放大器230可位于DAC 220与光调制部250之间，并可用于放大模拟电信号以产生合适的电压电平用以驱动光调制部250。
光调制部250可耦合到激光器240。激光器240可以是用于产生光波信号的光源，其中该光波信号包括基本恒定的幅度、频率和相位。光调制部250可用于根据电压信号调制光波信号。例如，光波信号可称为光载波，其携带从数据信息位转换而来的电压信号。
光调制部250可包括MZI结构，MZI结构包括干涉仪上臂251、干涉仪下臂252、第一光分路器253和第一光合路器254。光调制部250可用于从激光器240接收光波信号。第一光分路器253可以是定向耦合器、MMI或用于将光波信号分解为第一部分和第二部分的功分器，其中第一部分可沿干涉仪上臂251传播，第二部分可沿干涉仪下臂252传播。第一光合路器254可基本类似于第一光分路器253，但是可用于合并光信号而不是分解光信号。
光调制部250还可包括耦合到干涉仪上臂251的I/Q调制器260。I/Q调制器260可包括嵌套马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder modulator，MZM)结构，与标准I/Q调制器类似。例如，I/Q调制器260可包括第二光分路器263、I支路261、Q支路262、第二光合路器264、MZM265和266。I支路261和Q支路262可约相互平行放置在第二光分路器263与第二光合路器264之间。MZM 265可耦合到I支路261，MZM 266可耦合到Q支路262。第二光分路器263和第二光合路器264可分别基本类似于第一光分路器253和第一光合路器254。
I/Q调制器260可用于接收由激光器240产生的光波信号的第一部分。第二光分路器263可用于将光波信号的第一部分分解为两个大致均等的部分(例如，50:50的分光比)，即第三部分和第四部分，其中第三部分可沿I支路261传播，第四部分可沿Q支路262传播。
MZM 265可包括一对干涉仪臂271，放置在类似于第一光分路器253的第三光分路器273与类似于第一光合路器254的第三光合路器274之间。MZM 265可用于根据电信号231调制光波信号的第三部分以产生I分量。例如，第三光分路器273可将光波信号的第三部分分解为两个大致均等的部分，每个部分沿干涉仪臂271之一提供的光路径传播。电信号231可(例如，通过电极(未示出))应用到第一个干涉仪臂271以引起第一个干涉仪臂271中的相位变化(例如，相位调制)。通过合并干涉仪臂271和272的光路径，MZM 265可将相位调制转换为强度调制，其中MZM 265的输出处的光功率可根据电信号231而变化。
MZM 266可包括与MZM 265类似的结构，并可用于根据电信号232，通过采用与MZM265中类似的强度调制机制，调制光波信号的第四部分以产生Q分量。
I/Q调制器260还可包括第一移相器267，其耦合到Q支路262来在I支路261与Q支路262之间提供约π/2弧度的相位偏移或时延。第二光合路器264可用于合并I和Q分量以产生I/Q调制光信号。
光调制部250还可包括第二移相器257，其耦合到第二干涉仪臂252并用于偏置第二干涉仪臂252使得第二干涉仪臂252可包括相对于I支路261的零相位。第二干涉仪臂252可用于通过调整第二移相器257为I/Q调制器260提供DC偏置。因此，干涉仪下臂252可称为DC载波路径，第二移相器257可称为DC元件。
DSP单元210生成的预补偿信号或E场可包括DC分量(例如，非零平均值)，如下文更充分地描述。为了最小化DAC 220的分辨率以及提高光调制部250的功率效率，DSP单元210可用于从预补偿信号去除或分隔DC分量以产生具有较小信号范围的无DC预补偿信号分量。I/Q调制器可调制无DC预补偿信号分量，第二干涉仪臂252可用于提供恒定光E场(例如，以与DC分量相等的量)，其可通过第一光合路器254光添加。
发射器200还可包括光放大器280，其耦合到第一光合路器254并用于提供适当的光信号放大用以通过PON 100等光网络进行传输。
为了最小化发射器200处的功率损耗，第一光分路器253可用于提供第一干涉仪臂251与第二干涉仪臂252之间的功率分光比，使得I支路261和Q支路262中的每一个的峰－峰驱动电压摆幅可约为或略高于引起相位变化π的电压(例如，半波电压Vπ)。应注意的是，与标准I/Q调制器发射器(例如，无第二干涉仪臂252)相比时，发射器200可显著降低功率损耗，因为标准I/Q调制器的调制深度(例如，电信号与光载波信号之间的幅度比)可能由于MZM的非线性传输功能特性而更加有限。
发射器200可用于，通过为第一光分路器253和/或第一光合路器254配置合适的分光比，在第二干涉仪臂252处提供恒定光E场(例如，固定DC偏置)。在这一实施例中，可调整两个电放大器230的输出功率以基于恒定光E场的量进一步缩放无DC预补偿信号分量，使得光纤色散预补偿信号在光调制部250的输出处正确再生。应注意的是，对于其E场中没有DC分量的光信号，诸如双二进制、DPSK和DQPSK，可不要求DC载波路径。
发射器200还可包括自动偏置控制器(未示出)，其耦合到光调制部250，以便为光调制部250提供自动偏置控制。例如，自动偏置控制可通过以下方式实现：抖动Q支路262的偏置(例如，通过低频颤音)，监控光调制部250的输出处的颤音，并控制第一移相器267处的偏置以最小化光调制部250的输出处的颤音。
图3为收发器单元300的实施例的示意图，收发器单元300可以是传输和/或接收携带已编码数据的光信号的任意设备。例如，收发器单元300可位于光通信设备中，例如位于OLT 110、ONU 120、EPoC网络中的CLT、或适于在如PON 100等PON中或任何其它光传送网络(optical transport network，OTN)中使用的任何其它光网络元件中，和/或可包括光发射器200。收发器单元300还可用于实施或支持本文描述的任何方案，例如方法400、500和/或600，如下文更详细论述。所属领域技术人员将认识到，术语“收发器单元”包括的设备范围很广，收发器单元300仅仅是示例。包含收发器单元300是出于清楚论述的目的，而决非将本发明的应用限制在特定收发器单元实施例或某类收发器单元实施例。本发明中描述的至少一些特征和方法可以在收发器单元300等网络装置或组件中实施。例如，本发明中的特征和方法可使用硬件、固件和/或安装的在硬件上运行的软件来实施。如图3所示，收发器单元300可包括电光(electrical-to-optical，E/O)前端310和/或光电(optical-to-electrical，O/E)前端320，它们可分别将电信号转换为光信号以在OTN中传输和/或从OTN接收光信号并将光信号转换为电信号。处理单元330可分别通过与DAC 220类似的多个DAC340、ADC 350耦合到E/O前端310和O/E前端320，DAC 340和ADC 350可以是或可以不是处理单元330的一部分。DAC 340可将处理单元330生成的数字电信号转换为可送入E/O前端310的模拟电信号。ADC 350可将从O/E前端320接收的模拟电信号转换为处理单元330可处理的数字电信号。处理单元330可包括一个或多个处理器，这些处理器可包含通用处理器、单核处理器、多核处理器、专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)和/或DSP。处理单元330可包括发射(transmit，Tx)pre-EDC模块333，其可实施方法400和/或500，和/或接收(receive，Rx)数据恢复模块334，其可实施方法600、信道均衡、定时恢复、解调和/或数据解码以恢复原始传输数据。在一替代性实施例中，Tx pre-EDC模块333和Rx数据恢复模块334可实施为存储在内存模块332中由处理单元330执行的指令。内存模块332可包括临时存储内容的缓存，例如，随机存取存储器(random access memory，RAM)。另外，内存模块332可以包括用于相对长时间地存储内容的长期存储器，例如只读存储器(readonly memory，ROM)。例如，缓存和长期存储器可以包括动态随机存取存储器(DRAM)、固态驱动器(SSD)、硬盘，或它们的组合。
应理解，通过将可执行指令编程和/或加载到收发器单元300上，处理器330和/或内存模块332中的至少一个被改变，将收发器单元300的一部分转变为特定机器或装置，例如具有本发明提出的新颖功能的多核转发架构。加载可执行软件至计算机所实现的功能可以通过众所周知的设计规则转换为硬件实施，这在电子工程和软件工程领域是很基础的。决定使用软件还是硬件来实施一个概念通常取决于对设计稳定性、待生产的单元的数量和/或时钟速度要求的考虑，而不是从软件领域转换至硬件领域时所涉及的任何问题。通常，仍然频繁改变的设计可优先在软件中实施，因为重新编写硬件实施方式比重新编写软件设计更为昂贵。通常，稳定及大规模生产的设计更适于在ASIC这样的硬件中实施，因为对于大型生产运行，硬件实施比软件实施更为便宜。设计通常可通过软件形式进行开发和测试，之后通过众所周知的设计规则转变成ASIC中的等同硬件实施，该ASIC硬线软件指令。由新的ASIC控制的机器是一种特定机器或装置，同样地，编程和/或加载有可执行指令的计算机可视为特定机器或装置。
应理解，本发明的任何处理可通过使计算机系统中的处理器(例如，计算机系统内部的通用中央处理器(general purpose central processing unit，CPU))执行计算机程序来实现。在这种情况下，可以使用任何类型的非瞬时性计算机可读介质向计算机或移动设备提供计算机程序产品。计算机程序产品可存储在计算机或网络设备中的非瞬时性计算机可读介质中。非瞬时性计算机可读介质包括任何类型的有形存储介质。非瞬时性计算机可读介质的示例包括磁性存储介质(例如，软盘、磁盘、硬盘驱动器等)、光磁存储介质(例如，磁光盘)、只读光盘(compact disc read-only memory，CD-ROM)、可录光碟(compactdisc recordable，CD-R)、带读写式光驱(compact disc rewritable，CD-R/W)、数字多功能光盘(digital versatile disc，DVD)、蓝光(注册商标)(Blu-ray disc，BD)，以及半导体存储器(例如，掩蔽ROM、可编程ROM(programmable ROM，PROM)、可擦除PROM、快闪ROM，以及RAM)。还可以使用任何类型的瞬时性计算机可读介质向计算机或网络设备提供计算机程序产品。瞬时性计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。瞬时性计算机可读介质可以通过有线通信线路(例如，电线或和光纤)或无线通信线路将程序提供给计算机。
图4为用于执行pre-EDC的方法400的实施例的流程图，方法400可在光发射器，例如光发射器200或收发器单元300处实施，并可由OLT 110等OLT或ONU 120等ONU使用。方法400可适于在DSP单元中实施，例如DSP单元210或处理单元330。方法400可在OLT上下文中描述，但是类似的机制可应用于ONU。OLT可连接到多个ONU，根据OLT与ONU之间的光路径，每个ONU与一个ONU特定光纤色散效应相关联。方法400可在传输之前预补偿各个DS信号以根据分配有DS信号的ONU消除特定量的光纤色散。方法400可开始于一组已知或预定的ONU特定色散值D(i)，每个D(i)与一个特定ONU，ONU(i)，相关联，其中i可以是1至N的整数值。
在步骤410处，方法400可将多个信号块S(i)集合成一个数字信号序列，其中每个S(i)可被发往一个不同的ONU(i)且每个ONU(i)可与一个特定色散值D(i)相关联。在步骤420处，方法400可在邻近信号块S(i)与S(i+1)之间插入GI。如上所述，光纤色散效应可引起脉冲展宽，其中，对于ONU(i)，色散感应展宽周期可表示为ΔTCD(i)。方法400可将GI配置为大于ΔTCD(i)，以进一步减轻邻近信号块之间的ISI。例如，方法400可在邻近信号块S(i)与S(i+1)之间插入GI，其中可配置GI使得GI的时长可大于脉冲展宽周期ΔTCD(i)与ΔTCD(i+1)之和的约50％，如方程式(1)所述。或者，方法400可为所有GI配置同一时长，其中该时长可以是所有脉冲展宽周期ΔTCD(i)的平均值，如方程式(2)所述。另外，方法400可配置GI使得GI可包括符号周期的整数倍，以简化ONU接收器处的定时恢复。
在步骤430处，方法400可根据预定调制方案确定数字信号序列的E场。应注意的是，E场可包括实分量(例如，I分量)和虚分量(例如，Q分量)，取决于所选调制方案。例如，当所选调制方案是OOK方案时，信号序列的E场可包括在两个值之间变化的I分量，一个值代表位值0，另一个值代表位值1。
在步骤440处，方法400可对E场执行过采样以提高分辨率。例如，方法400可采用2x过采样。在步骤450处，执行过采样之后，方法400可对信号序列的过采样E场执行pre-EDC以产生预补偿数字信号。方法400可根据与ONU(i)相关联的对应D(i)为每个S(i)预补偿E场。因为CD可依赖于光纤长度并且在时间上可基本为静态，所以可例如在系统初始阶段预定pre-EDC的补偿色散值。
方法400可确定多个频域滤波器，每个频域滤波器对应一个给定的补偿色散值Dpre(i)，Dpre(i)与ONU特定的色散值之一D(i)相反(例如，Dpre(i)＝–D(i))。确定频域滤波器之后，方法400可通过快速傅里叶变换(fast Fourier transform，FFT)将每个信号块变换为一个频率序列，根据Dpre(i)选择频域滤波器，通过使用所选频域滤波器对频率序列进行滤波来预补偿频率序列。预补偿频率序列之后，方法400可通过快速傅里叶逆变换(inverseFFT，IFFT)将预补偿频率序列转换为时域数字信号序列。在一些实施例中，方法400还可执行其它频率响应均衡和其它非线性补偿。频域补偿或均衡可采用重叠相加法或重叠保留法执行。应注意的是，频域滤波器可以是静态滤波器，但可在网络重配置(例如，改变物理配置，诸如改变光纤长度)期间更新。
在步骤460处，执行pre-EDC之后，方法400可将预补偿信号分成DC分量和无DC分量(例如，包括实分量和虚分量)，使得能够使用低分辨率和/或低成本DAC。应注意的是，对于其E场中没有DC分量的光信号，诸如双二进制、DPSK和DQPSK，可跳过步骤460。
在步骤470处，方法400可向DAC，诸如DAC 220，发送无DC预补偿分量。例如，方法400可向一个DAC发送实分量并向另一个DAC发送虚分量用以进行数模转换，从而产生模拟电信号。例如，DAC可耦合到与发射器200中的I/Q调制器260类似的I/Q调制器，以进行光I/Q调制，并且DC分量可通过与发射器200中的第二干涉仪臂252类似的DC偏置元件光添加。应注意的是，步骤440和460可以是可选的，方法400可按所示顺序操作或按如本领域普通技术人员决定的任何合适的顺序操作。
图5为用于执行pre-EDC的方法500的另一实施例的流程图。方法500可与方法400类似，可在光发射器200或收发器单元300等光发射器处实施，并可由OLT 110等OLT使用或在ONU 120等ONU处使用。在步骤510处，方法500可开始于获取与连接到PON 100等光网络的多个远端光接收器相关联的多个CD值。例如，可在远端光接收器的初始建立或安装期间通过测试设备测量各个远端光接收器的CD量，并且CD值可输入到OLT。或者，当远端光接收器在网络发现阶段加入网络时，方法500可在网络发现阶段例如通过迭代调整用于预补偿的CD量并且确定CD量的最佳估计来测量CD量。
在步骤520处，方法500可根据与第一个远端光接收器相关联的第一个CD值预补偿去往第一个远端光接收器的第一数字信号序列，以产生第一预补偿数字信号。在步骤530处，方法500可根据与第二个远端光接收器相关联的第二个CD值预补偿去往第二个远端光接收器的第二数字信号序列，以产生第二预补偿数字信号。例如，方法500可通过采用如与方法400的步骤450中描述的基本类似的机制在频域中预补偿第一数字信号序列和第二数字信号序列。
在步骤540处，方法500可通过采用I/Q调制机制，例如经由I/Q调制器260等I/Q调制器，从第一预补偿数字信号和第二预补偿数字信号生成预补偿光信号。在步骤550处，方法500可通过光网络向远端光接收器传输该光信号。
图6为用于处理光纤色散预补偿光信号的方法600的实施例的流程图。方法600可在光通信设备的光接收器，例如收发器单元300处实施，并可由OLT 110等OLT或ONU 120等ONU使用。在步骤610处，方法600可接收基于与设备相关联的CD预补偿的光信号。例如，与发射器200类似的发射器可在传输光信号之前执行pre-EDC。在步骤620处，方法600可例如通过O/E前端320等O/E前端将光信号转换为电信号。在步骤630处，方法600可从电信号恢复信号块，其中电信号可在信号块之前包括GI。GI可不携带数据并可减轻由残余光纤色散引起的脉冲展宽效应(例如，在预补偿之后)。GI可采用如方程式(1)或(2)中描述的基本类似的机制来配置。应注意的是，方法600可适用于任何接收器架构，诸如DD接收器架构或相干接收器架构。
图7至图10示出并比较了光发射器处的pre-EDC效应和通过pre-EDC在光接收器处提供的性能改善。该光发射器可类似于光发射器200或收发器单元300，可位于OLT 110等OLT处或ONU 120等ONU处。该光接收器可类似于收发器单元300，可位于OLT或ONU处。图7A至图8B示出了捕获的第一光传输链路上的40Gbps 4-PAM信号的图，第一光传输链路包括具有约17皮秒每纳米波长变化和公里传播距离(picoseconds per nanometer wavelengthchange and kilometer propagation distance，ps/nm/km)的色散系数且约40km长的标准单模光纤(standard single-mode fiber，SSMF)。因此，第一光传输链路中的总CD量可约为680皮秒每纳米(picoseconds per nanometer，ps/nm)。图9A至图10C示出了捕获的第二光传输链路上的使用16-QAM子载波调制的40Gbps正值OFDM信号或DMT信号的图，第二光传输链路包括具有约17ps/nm/km的色散系数且约32km长的SSMF光纤，因此第二光传输链路中的总CD量可约为544ps/nm。
图7A示出了未进行pre-EDC的40Gbps 4-PAM信号的发射器信号星座图710的实施例。在星座图710中，x轴表示E场的I分量，y轴表示E场的Q分量，其中x轴和y轴可使用相同的常数单位。点711、712、713和714(示为圆圈)可表示发射器处的4-PAM信号的E场并可对应4-PAM调制提供的4个信号级别。例如，在格雷码编码中，点711、712、713和714可分别表示二进制值00、01、11和10。点715、716、717和718(示为实点)可表示未进行pre-EDC的传输光信号的E场，例如，通过在pre-EDC期间将Dpre设置为值零。因此，点711、712、713和714可分别与点715、716、717和718重叠。
图7B示出了未进行pre-EDC的40Gbps 4-PAM信号的接收器眼图720的实施例。在眼图720中，x轴表示时间，单位为每符号周期时间(time per symbol period，t/Ts)，y轴表示某些常数单位下的归一化接收功率。可例如通过示波器在4-PAM信号通过第一光传输链路传播之后在接收器处捕获眼图721，该示波器对在接收器处接收的数字数据信号的许多不同块进行覆盖或叠加扫描。不同比特的时间和幅度的差异使图眼721打开或收缩。如从眼图720中观察的，图眼721由于光纤色散而几乎完全关闭，其中4-PAM的4个信号级别可能无法区分。因此，接收器可能无法在不进行CD均衡的情况下恢复4-PAM信号中携带的原始数据。
图8A示出了进行pre-EDC的40Gbps 4-PAM信号的发射器信号星座图810的实施例。在星座图810中，x轴表示E场的I分量，y轴表示E场的Q分量，其中x轴和y轴可使用相同的常数单位。点811、812、813和814(示为圆圈)可表示发射器处的4-PAM信号的E场并可对应4-PAM调制提供的4个信号级别。pre-EDC之后，点815(示为实点)可对应点811、812、813和814，例如，通过将Dpre设置为符号上与第一光传输链路的色散值相反的值(例如，Dpre＝-680ps/nm)。可以看出，点815在pre-EDC之后可旋转和/或缩放。另外，点815可包括约0.8或约0.9处的DC分量或DC偏移(示为819)。应注意的是，通过分离或去除如上所述方法300中的DC分量，可由DAC 220等DAC以比不进行DC去除的情况下低的分辨率来转换点815。
图8B示出了进行pre-EDC的40Gbps 4-PAM信号的接收器眼图820的实施例。在眼图820中，x轴表示时间，单位为t/Ts，y轴表示某些常数单位下的归一化接收功率。图眼821可在4-PAM信号通过光传输链路传播之后，通过采用与上文结合图5描述的基本类似的机制，在接收器处捕获。在眼图820中可以观察到，图眼821是打开的且4-PAM的4个信号级别(例如，接收功率为约0、约0.7、约1.4和约2)清晰可辨。因此，接收器可在不进行进一步CD均衡的情况下恢复4-PAM信号中携带的原始数据。通过对比眼图720与820，pre-EDC有效地去除了光纤色散代价。
图9A示出了未进行pre-EDC的40Gbps正值OFDM信号的发射器信号星座图910的实施例，其中OFDM信号的子载波可携带16-QAM数据符号。在星座图910中，x轴表示E场的I分量，y轴表示E场的Q分量，其中x轴和y轴可使用相同的常数单位。点911可表示发射器处未进行pre-EDC的OFDM信号的E场，例如，通过在pre-EDC期间将Dpre设置为值零。应注意的是，OFDM采用频率子载波复用，其中数据信息位被映射到数据符号并在频率子载波中携带。
图9B示出了未进行pre-EDC的40Gbps正值OFDM信号的接收器频谱图920的实施例，其中OFDM信号的子载波可携带16-QAM数据符号。在接收器频谱图920中，x轴表示频率，单位为吉兆赫(gigahertz，GHz)，y轴表示功率，单位为分贝(decibel，dB)。接收器频谱921可表示在OFDM信号通过第二光传输链路传播之后在接收器处捕获的频谱。可以看出，接收的频谱921示出光纤色散效应，其可扩大OFDM信号信道带宽(例如，在区域922中)并使OFDM带内频率响应失真(例如，在区域923中)。
图9C示出了未进行pre-EDC的40Gbps正值OFDM信号的接收器子载波星座图930的实施例，其中OFDM信号的子载波可携带16-QAM数据符号。在子载波星座图930中，x轴表示I分量，y轴表示Q分量，其中x轴和y轴可使用相同的常数单位。星座图930可在OFDM信号通过第二光传输链路传播之后在接收器处捕获。星座图931可对应16-QAM星座点，各个星座点对应从各个子载波解调的数据位。可以看出，一些星座点931是散开的，而非紧密分为16个不同的组(例如，按每组之间的实际距离量)，因此接收器可能无法正确地执行切分或无误地恢复OFDM信号中携带的原始数据。例如，所接收的OFDM信号的误码率(bit error rate，BER)可约为3E-4。
图10A示出了进行pre-EDC的40Gbps正值OFDM信号的发射器信号星座图1010的实施例，其中OFDM信号的子载波可携带16-QAM数据符号。在星座图1010中，x轴表示E场的I分量，y轴表示E场的Q分量，其中x轴和y轴可使用相同的常数单位。点1011可表示在pre-EDC之后接收器处的OFDM信号的E场，例如，通过将Dpre设置为符号上与第二光传输链路的色散值相反的值(例如，Dpre＝-544ps/nm)。通过对比星座图910与1010，点1011在pre-EDC之后可旋转和/或缩放。可以看出，点1011可包括约1.4处的DC分量或DC偏移(示为1019)。类似地，通过分离或去除上述DC分量，可由DAC 220等DAC以比不进行DC去除的情况下低的分辨率来转换点1011。
图10B示出了进行pre-EDC的40Gbps正值OFDM信号的接收器频谱图1020的实施例，其中OFDM信号的子载波可携带16-QAM数据符号。在接收器频谱图1020中，x轴表示频率，单位为GHz，y轴表示功率，单位为dB。接收器频谱1021可表示在OFDM信号通过第二光传输链路传播之后在接收器处捕获的频谱。通过对比接收器频谱图1020与接收器频谱图920，当对传输信号进行了光纤色散预补偿时，所接收的频谱1021可为非失真的，且OFDM信号可携带在OFDM信道带宽1022内。
图10C示出了进行pre-EDC的40Gbps正值OFDM信号的接收器子载波星座图1030的实施例，其中OFDM信号的子载波可携带16-QAM数据符号。在子载波星座图1030中，x轴表示I分量，y轴表示Q分量，其中x轴和y轴可使用相同的常数单位。星座图1030可在OFDM信号通过第二光传输链路传播之后在接收器处捕获。点1031可对应针对各个子载波接收的16-QAM星座点。通过对比星座图1030与星座图930，星座点1031可紧密分为16个不同的组并按实际距离量隔开，因此接收器可正确地恢复OFDM信号中携带的原始数据。例如，接收器可接收质量因数平方(例如，类似于信噪比(signal-to-noise ratio，SNR))为约18dB的OFDM信号。
本发明公开至少一项实施例，且所属领域的普通技术人员对所述实施例和/或所述实施例的特征作出的变化、组合和/或修改均在本发明公开的范围内。因组合、合并和/或省略所述实施例的特征而得到的替代性实施例也在本发明的范围内。在明确说明数字范围或限制的情况下，此类表达范围或限制应被理解成包括在明确说明的范围或限制内具有相同大小的迭代范围或限制(例如，从约为1到约为10包括2、3、4等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。例如，只要公开具有下限Rl和上限Ru的数字范围，则明确公开了此范围内的任何数字。具体而言，在所述范围内的以下数字是明确公开的：R＝R1+k*(Ru–R1)，其中k为从1％到100％范围内以1％递增的变量，即，k为1％、2％、3％、4％、7％……70％、71％、72％……97％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，由上文所定义的两个数字R定义的任何数字范围也是明确公开的。除非另有说明，否则使用术语“约”是指随后数字的±10％。相对于权利要求的任一元素使用术语“选择性地”意味着所述元素是需要的，或者所述元素是不需要的，两种替代方案均在所述权利要求的范围内。使用如“包括”、“包含”和“具有”等较广术语应被理解为提供对如“由……组成”、“基本上由……组成”以及“大体上由……组成”等较窄术语的支持。因此，保护范围不受上文所陈述的说明限制，而是由所附权利要求书界定，所述范围包含所附权利要求书的标的物的所有等效物。每一和每条权利要求作为进一步揭示内容并入说明书中，且所附权利要求书是本发明的实施例。对所述揭示内容中的参考进行的论述并非承认其为现有技术，尤其是具有在本申请案的在先申请优先权日期之后的公开日期的任何参考。本发明中所引用的所有专利、专利申请案和公开案的揭示内容特此以引用的方式并入本文本中，其提供补充本发明的示例性、程序性或其它细节。
虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明所公开的系统和方法可以以许多其它特定形式来体现。本发明的实例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文本所给出的细节。例如，各种元件或组件可以在另一系统中组合或合并，或者某些特征可以省略或不实施。
此外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法进行组合或合并。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其它项也可以采用电方式、机械方式或其它方式通过某一接口、设备或中间组件间接地耦合或通信。其它变化、替代和改变的示例可以由本领域的技术人员在不脱离本文精神和所公开的范围的情况下确定。

Claims (22)

1.一种光通信装置，其特征在于，包括：
数字信号处理DSP单元，用于基于色散值对数字信号序列执行光纤色散预补偿以产生预补偿信号，其中所述色散值与远端光接收器相关联；
多个数模转换器DAC，耦合到所述DSP单元并用于将所述预补偿信号转换为模拟电信号；以及
前端，耦合到所述DAC并用于：
将所述模拟电信号转换为第一光信号；
将恒定光电E场添加到所述第一光信号中以产生第二光信号；以及
向所述远端光接收器传输所述第二光信号；
其中，所述色散值是与色度色散CD量相反的值，其中所述CD量与所述远端光接收器相关联；
其中，所述DSP单元用于：
估计静态频域滤波器以提供对应于所述色散值的色散效应；以及
在频域中使用所述静态频域滤波器对所述数字信号序列进行滤波；
其中，所述第一光信号包括携带所述数字信号序列的多个光脉冲，所述CD引起所述光脉冲展宽一个脉冲展宽时长，所述DSP单元用于：
在所述数字信号序列前插入第一保护间隔GI；以及
在所述数字信号序列后插入第二GI，其中所述第一GI和所述第二GI各包括一个大于所述脉冲展宽时长的时长。
2.根据权利要求1所述的光通信装置，其特征在于，所述GI包括整数个符号周期，所述符号周期基于所述第一光信号的传输波特率。
3.根据权利要求1所述的光通信装置，其特征在于，所述预补偿信号包括直流DC分量，所述DSP单元还用于从所述预补偿信号去除所述DC分量。
4.根据权利要求2所述的光通信装置，其特征在于，所述预补偿信号包括直流DC分量，所述DSP单元还用于从所述预补偿信号去除所述DC分量。
5.根据权利要求1所述的光通信装置，其特征在于，还包括多个电放大器，所述多个电放大器耦合到所述DAC并用于基于所述恒定光E场放大所述模拟电信号。
6.根据权利要求2所述的光通信装置，其特征在于，还包括多个电放大器，所述多个电放大器耦合到所述DAC并用于基于所述恒定光E场放大所述模拟电信号。
7.根据权利要求3所述的光通信装置，其特征在于，还包括多个电放大器，所述多个电放大器耦合到所述DAC并用于基于所述恒定光E场放大所述模拟电信号。
8.根据权利要求4所述的光通信装置，其特征在于，还包括多个电放大器，所述多个电放大器耦合到所述DAC并用于基于所述恒定光E场放大所述模拟电信号。
9.根据权利要求1至8中的任一权利要求所述的光通信装置，其特征在于，所述前端包括光同相/正交相位I/Q调制器，所述光I/Q调制器包括：
同相I支路；
正交相位Q支路；
耦合到所述I支路的第一马赫-曾德尔调制器MZM；以及
耦合到所述Q支路的第二MZM，以及
为了将所述模拟电信号转换为所述第一光信号，所述第一MZM和所述第二MZM用于根据所述模拟电信号执行光I/Q调制。
10.根据权利要求9所述的光通信装置，其特征在于，所述前端包括马赫-曾德尔干涉仪MZI，所述MZI包括：
第一干涉仪臂，其中所述光I/Q调制器耦合到所述第一干涉仪臂；
第二干涉仪臂，用于在所述第二干涉仪臂与所述光I/Q调制器的所述I支路之间提供为零的相位差；以及
耦合到所述第一干涉仪臂和所述第二干涉仪臂的光分路器，其中所述光分路器配置有预定分光比以提供所述恒定光E场。
11.根据权利要求10所述的光通信装置，其特征在于，所述前端还包括自动偏置控制器，所述自动偏置控制器用于监控并控制所述第一MZM、所述第二MZM或它们的组合处的偏置。
12.根据权利要求1至8中的任一权利要求所述的光通信装置，其特征在于，所述装置是光线路终端OLT发射器，所述远端光接收器是光网络单元ONU接收器。
13.根据权利要求9所述的光通信装置，其特征在于，所述装置是光线路终端OLT发射器，所述远端光接收器是光网络单元ONU接收器。
14.根据权利要求10所述的光通信装置，其特征在于，所述装置是光线路终端OLT发射器，所述远端光接收器是光网络单元ONU接收器。
15.根据权利要求11所述的光通信装置，其特征在于，所述装置是光线路终端OLT发射器，所述远端光接收器是光网络单元ONU接收器。
16.一种在光通信设备中使用的方法，其特征在于，包括：
根据与第一远端光接收器相关联的第一色度色散CD值预补偿去往所述第一远端光接收器的第一数字信号序列以产生第一预补偿数字信号；
根据与第二远端光接收器相关联的第二CD值预补偿去往所述第二远端光接收器的第二数字信号序列以产生第二预补偿数字信号；
通过采用光I/Q调制方案从所述第一预补偿数字信号和所述第二预补偿数字信号生成预补偿光信号；以及
通过光网络向所述第一远端光接收器和所述第二远端光接收器传输所述预补偿光信号；
其中，还包括在网络发现阶段获取与所述第一远端光接收器相关联的所述第一CD值；
其中，还包括：
从所述第一预补偿数字信号中去除直流DC分量；以及
将与所述DC分量相等的恒定光电E场添加到所述预补偿光信号中；
其中，所述第一CD值与第一脉冲展宽时长相关联，所述第二CD值与第二脉冲展宽时长相关联，所述方法还包括：
在所述第一数字信号序列与所述第二数字信号序列之间插入保护间隔GI；以及
配置所述GI，使得所述GI包括的时长大于所述第一脉冲展宽时长与所述第二脉冲展宽时长的平均值。
17.根据权利要求16权利要求所述的方法，其特征在于，所述预补偿光信号适用于直接检测，所述预补偿光信号携带断续键控OOK信号、n级脉冲幅度调制n-PAM信号、离散多频音DMT信号、双二进制信号、差分相移键控DPSK信号或差分正交相移键控DQPSK信号。
18.一种在光通信设备中使用的方法，其特征在于，包括：
接收基于与所述设备相关联的色度色散CD预补偿的光信号；
将所述光信号转换为电信号；以及
从所述电信号恢复信号块，其中，所述电信号包括置于所述信号块之前的保护间隔GI，并且所述GI基于所述CD以及至少一个与另一设备相关联的其它CD；
其中，所述GI包括的时长大于第一脉冲展宽时长与第二脉冲展宽时长的平均值，
其中，所述设备相关联的CD值与第一脉冲展宽时长相关联，所述另一设备相关联的其它CD值与第二脉冲展宽时长相关联。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述GI包括的时长大于符号周期与由所述CD引起的展宽脉冲周期之间的时间差。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，恢复所述信号块包括执行直接检测。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，恢复所述信号块包括执行直接检测。
22.根据权利要求18至21中的任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述光通信设备是光网络单元ONU接收器。
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