CN109478935B

CN109478935B - 光学收发器补偿、监测和警报

Info

Publication number: CN109478935B
Application number: CN201780043291.4A
Authority: CN
Inventors: 克里斯托弗·R·弗鲁杰; 索伦·盖尔克; 约翰·B·史基塞尔
Original assignee: Cisco Technology Inc
Current assignee: Cisco Technology Inc
Priority date: 2016-07-14
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2022-04-29
Anticipated expiration: 2037-07-10
Also published as: EP3485588A1; WO2018013448A1; CN109478935A

Abstract

估计与可插拔光学收发器相关联的一个或多个操作参数以减轻由于光学收发器中的缺陷而引起的对光学信号的损害。接收器信号处理器内的监测算法可以进一步使用与可插拔光学收发器相关联的估计操作参数来确定收发器是否正确地执行。如果监测算法确定发送或接收光学收发器未正常运行，则它可以生成警报信号以通知系统管理员有关受损设备。

Description

光学收发器补偿、监测和警报

技术领域

本公开涉及监测光学通信系统中的光学收发器的性能并补偿其损害。

背景技术

为了降低成本，在提供灵活性和可扩展性的同时，光学通信系统通常采用可插拔光学收发器模块。然而，一些光学通信系统以高波特率工作，使得整体性能对组件容差非常敏感。例如，在64Gbaud的波特率下，光学符号的持续时间仅为15皮秒。因此，组件容差必须精确到几分之一毫米之内。因此，可能需要实时标识有缺陷或不在规范容差内的可插拔光学收发器。

附图说明

图1是示出根据示例实施例的光学通信系统的框图，其中，可插拔光学收发器模块的性能被监测和补偿。

图2是根据示例实施例的采用可插拔光学收发器模块的光学通信电路板的框图。

图3是示出根据示例实施例的光学通信电路板的横截面图的图示。

图4是示出根据示例实施例的光学接收器信号处理器的框图。

图5是示出根据示例实施例的光学发送器信号处理器的框图。

图6A和图6B是示出根据示例实施例的不添加信号损害的理想发送器和损害发送光学信号的不完美发送器的框图。

图7A-图7C示出了根据示例实施例的描绘IQ正交误差、IQ增益误差和IQ偏移误差的星座。

图8是描绘根据示例实施例的为补偿同相和正交(IQ)偏移误差和IQ增益不平衡而执行的操作的高级框图。

图9A和图9B是描绘根据示例实施例的用于确定平均IQ偏移误差的操作的框图。

图10是描绘根据示例实施例的为更新IQ增益不平衡而执行的操作的框图。

图11示出了根据示例实施例的与色散滤波器补偿相关联的信号处理。

图12示出了根据实施例的使用目标函数来测量与输入信号相关联的频谱的操作。

图13A和图13B示出了根据示例实施例的用于确定在色散滤波器补偿中使用的频率阻尼系数的操作的结果。

图14示出了根据示例实施例的用于确定色散抽头(tap)权重的操作的结果。

图15A和图15B示出了根据示例实施例的仿真结果，其示出了由于为补偿由于接收器缺陷引起的IQ增益不平衡误差而执行的操作所带来的光学噪声损失的改善。

图16A和图16B示出了根据示例实施例的仿真结果，其示出了由于为补偿由于接收器缺陷引起的IQ正交相位误差而执行的操作所带来的光学噪声损失的改善。

图17A和图17B示出了根据示例实施例的仿真结果，其示出了由于为补偿由于接收器缺陷引起的IQ偏移误差而执行的操作所带来的光学噪声损失的改善。

图18示出了根据示例实施例的仿真结果，其示出了由于为补偿由于接收器缺陷引起的IQ偏斜误差而执行的操作所带来的光学噪声损失的改善。

图19示出了根据示例实施例的用于执行参数估计和警报监测的过程的流程图。

图20示出了根据示例实施例的描绘执行参数估计和警报监测的操作的流程图。

图21示出了根据示例实施例的仿真结果，其示出了针对给定奈奎斯特频率范围的由于发送器缺陷而引起的IQ偏斜误差。

图22示出了根据示例实施例的仿真结果，其示出了针对给定奈奎斯特频率范围的由于发送器缺陷而引起的估计和测量的IQ偏斜误差之间的差异。

图23示出了根据示例实施例的对由于发送器缺陷而引起的接收光学信号中的IQ正交误差进行估计的仿真结果。

图24示出了根据示例实施例的对由于发送器缺陷而引起的接收光学信号中的IQ增益失配误差进行估计的仿真结果。

图25示出了根据示例实施例的对由于发送器缺陷而引起的接收光学信号中的IQ偏移误差进行估计的仿真结果。

图26示出了根据示例实施例的对系统频率响应是否在预定义的最大和最小频率水平内进行估计的仿真结果。

具体实施方式

概览

根据一个实施例，本文提出了一种方法和系统，用于估计与光学发送器和光学接收器相关联的一个或多个参数，如果一个或多个估计参数在预定阈值水平之外则发出警报，并且针对与一个或多个发送器和接收器参数相关的损害来补偿接收光学信号。这样做，所公开的方法和系统最小化由于收发器损害而引起的接收信号失真，并且允许系统管理员实时地标识和替换有缺陷的光学收发器，降低了与光学通信系统中断相关联的常规成本。

示例实施例

首先参考图1，图1是示出根据示例实施例的光学通信系统100的框图，其中，可插拔光学收发器模块的性能被监测和补偿。系统100可以包括第一光学设备110(1)、第二光学设备110(2)和光学信道(例如，光纤)160(1)-160(2)。每个光学设备110(1)和110(2)可以包括接收器120、发送器130、一个或多个处理器140和存储器150。接收器120可以包括接收模块122、接收器数字信号处理器(“DSP”)和监测模块128，并且发送器130可以包括发送模块132和发送器DSP 135。接收器模块122被配置为接收光学信号，并且发送模块132被配置为发送光学信号。根据实施例，接收器模块122和发送模块132可以是光学可插拔模块。第二光学设备110(2)的发送模块132通过光学信道160(1)与第一光学设备110(1)的接收模块122进行通信。类似地，第一光学设备110(1)的发送模块132通过光学通道160(2)与第二光学设备110(2)的接收模块122进行通信。

接收器DSP 125可操作地耦合到接收模块122，并且可以估计与接收器120和发送器130相关联的一个或多个参数，这些参数可能导致对接收模块122所接收的光学信号的损害。如下面更全面地讨论的，接收器DSP 125可以使用一个或多个估计参数来补偿由接收器120和发送器130引起的对接收光学信号的损害。监测模块128从接收器DSP 125接收与接收器120和发送器130相关联的估计参数，并且如果一个或多个估计参数高于或低于预先配置的阈值水平(即在预定容差范围之外)，则可以生成警报指示，指示接收模块122和/或发送模块132有缺陷或者不能正常操作。警报指示可以(通过网络连接)发送到远程网络管理员应用170。根据实施例，接收器DSP 125可以估计由发送模块132引起的损害并且将与所估计的损害相关的信息中继到发送器130，该发送器130可以使用光学信道160上的返回路径或服务信道来向接收器120发信号。使用来自接收模块120的与所估计的损害相关的信息，发送器DSP 135可以针对一个或多个所估计的损害来补偿光学信号并然后将补偿光学信号转发到发送模块132，该发送模块132可以将补偿光学信号发送到接收模块122。根据实施例，发送器DSP 135的功能可以集成到接收器DSP 125的功能中。根据另一实施例，监测模块128的功能可以集成到接收器DSP 125的功能中。

处理器140可以是微处理器或微控制器。存储器150可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质设备、光存储介质设备、闪存设备、电、光或其他物理/有形存储器存储设备。处理器140可以执行用于接收模块122、监测模块128和发送模块132的指令，其可以存储在存储器140中。例如，如果与接收模块122相关联的一个或多个参数落在与一个或多个参数相关联的预定容差等级之外，则处理器140可以执行使得监测模块128生成警报指示的指令。

现在参考图2，图2描绘了根据一个示例实施例的光学设备(例如，图1所示的光学设备110(1)和110(2)之一)的组件布局200。光学通信系统200可以包括印刷电路板205、一个或多个光学收发器210(1)-210(N)、一个或多个小型光学收发器220(1)-220(N)、一个或多个系统控制处理器(SCP)230(1)-230(N)、以及一个或多个现场可编程门阵列240(1)-240(N)。根据实施例，一个或多个光学收发器210(1)-210(N)和一个或多个小型光学收发器220(1)-220(N)可以执行接收模块122和/或发送模块132的功能。例如，光学收发器210(1)-210(N)可以是C型可插拔(CFP)光学收发器，例如，CFP2，并且小型光学收发器220(1)-220(N)可以是四路小型可插拔(QSFP)光学收发器。根据另一实施例，一个或多个系统控制处理器230(1)-230(N)和一个或多个现场可编程门阵列240(1)-240(N)可以执行处理器140(图1)的功能。例如，系统控制处理器230(i)可以执行用于监测模块128(图1)的指令。

现在参考图3，图3描绘了根据示例实施例的图2的组件布局200的横截面图300。如图3所示，组件布局200还可以包括集成电路(“IC”)310、插入器内部封装320、电路板205、连接器340、内部板350和接收模块122，这些项中的每一项都具有与之相关联的可能损害接收光学信号的频谱的特征频率响应。接收模块122和内部板350通过连接器340附接到电路板205。类似地，IC 310通过封装320连接到电路板205。接收模块122可以接收光学信号，将其转换为电信号并将电信号转发到内部板350，接收模块122与内部板350通信。然后，内部板350可以经由连接器340将电信号转发到电路板205。进而，电路板205可以将电信号转发到IC 310以进行进一步处理。具体地，IC 310可以执行算法以使用本文提出的校正对接收光学信号的频率损害，这些频率损害是与IC 310、封装320、电路板205、连接器340、内部板350和接收模块122中的每一个相关联的特征频率响应的结果。

现在参考图4，图4描绘了根据示例实施例的示出由位于附近的接收器DSP 125处理来自位于远端的发送模块132的接收光学信号405的框图。接收器DSP 125的模块可以由固件(固定或可编程数字逻辑)或现在已知或以后开发的任何其他适当的DSP实现方式来实现。替代地，接收器DSP 125的模块可以由存储在存储器407中的由一个或多个处理器409执行的软件指令实现。

接收器DSP 125包括模数转换器(“ADC”)模块410、接收器补偿模块415、色散(“CD”)滤波器420、频率恢复模块425、偏振跟踪模块430、载波相位估计模块435、发送器补偿模块440和前向纠错模块445。尽管监测模块128被示为在接收器DSP 125外部，但这是说明性示例，并且应当理解，监测模块128的功能可以完全由监测模块128、完全由接收器DSP125、或者可以在监测模块128和接收器DSP 125处执行的一些监测操作来执行。

在操作中，接收模块122接收光学信号405并生成未补偿光学接收信号462。接收模块122将未补偿光学信号462转发到ADC模块410，ADC模块410将模拟信号462转换为数字接收信号，然后将其转发到接收器补偿模块415。接收器补偿模块415可以基于数字接收信号来估计与接收模块122相关联的一个或多个操作参数，并生成表示一个或多个操作参数的(一个或多个)信号464。此外，接收补偿模块415可以补偿与和接收模块122相关联的一个或多个估计操作参数有关的信号损害，并且由接收器补偿模块415向CD滤波器420输出的信号可以补偿这种信号损害。接收器补偿模块415可以将表示与接收模块122相关联的一个或多个估计参数的信号464发送到监测模块128，然后将补偿数字信号转发到CD滤波器420以进行附加处理。

在接收到表示与接收模块122相关联的一个或多个估计操作参数的(一个或多个)信号464时，监测模块128可以将一个或多个估计操作参数与一个或多个预定规范容差间隔进行比较，以确定一个或多个估计接收器参数的任何一个是否位于相关联容差间隔之外，并且如果是，则发起警报信号470，其指示接收模块122受损和/或不正常运行。

CD滤波器420处理接收器补偿模块415的输出以补偿与色散有关的损害(即在不同时间接收不同波长的光)并生成滤波信号。根据实施例，CD滤波器420可以包括一个或多个有限长度脉冲响应(FIR)数字滤波器。CD滤波器420可以将滤波信号转发到频率恢复模块425，频率恢复模块425可以恢复与接收光学信号405相关联的载波频率，并将恢复的载波频率转发到偏振跟踪模块430。偏振跟踪模块可以估计和跟踪与接收光学信号405相关联的x偏振和y偏振分量。根据实施例，偏振跟踪模块430包括一个或多个FIR滤波器。偏振跟踪模块430可以将输出(表示发送信号的现在分离的x偏振和y偏振分量)转发到载波相位估计模块435，其可以估计与和接收光学信号405相关联的同相分量(“I”)和正交分量(“Q”)相关联的载波相位信息。

基于载波相位估计模块435的输出，发送器补偿模块440可以估计与和发送模块132相关联的一个或多个操作参数有关的损害。也就是说，发送器补偿模块440可以使用CD滤波器420、频率恢复模块425、偏振跟踪模块430和载波相位估计模块435的操作的结果来估计和补偿由位于远端的发送模块132中的缺陷引起对接收光学信号405的损害。发送器补偿模块440可以估计与发送模块132相关联的一个或多个操作参数。发送器补偿模块440还可以存储表示与接收光学信号405相关联的I/Q星座的数据，并将表示与发送模块132相关联的一个或多个估计参数的(一个或多个)信号466发送到监测模块128。监测模块128可将一个或多个估计操作参数与一个或多个预定规范容差区间进行比较，以确定一个或多个估计发送器参数中的任何一个是否位于预定规范间隔之外。如果是，则监测模块128将发起警报信号470，指示发送模块132受损和/或不起作用。在补偿与发送模块132相关的信号损害之后，发送器补偿模块440可以将发送器补偿数字信号转发到前向纠错(“FEC”)模块445，以校正数字信号中的编码误差。FEC模块445生成FEC校正数字信号468作为输出。

现在参考图5，图5描绘了根据示例实施例的示出通过光学发送器DSP 135的数字发送信号502的流程的框图。发送器DSP 135包括FEC编码器模块510、星座映射模块515、脉冲整形模块520、偏斜补偿模块525和数模转换器(“DAC”)模块530。发送器DSP 135还包括一个或多个处理器535和存储器540。发送器DSP 135的模块可以由固件(固定或可编程数字逻辑)或现在已知或以后开发的任何其他适当的DSP实现方式来实现。替代地，发送器DSP 135的模块可以由存储在存储器535中的由一个或多个处理器540执行的软件指令来实现。

在操作中，发送器DSP 135接收要发送的数字发送信号502，并在将信号502转发到生成光学发送信号550的发送模块132之前对其进行处理。因此，FEC模块510接收数字发送信号502并对其进行FEC编码以允许接收器DSP 125校正传输误差。FEC模块510将FEC编码信号转发到星座映射模块515。星座映射模块515可以确定一个或多个信息位的同相(I)和正交(Q)符号数据。星座映射模块515可以将一个或多个I和Q符号数据转发到脉冲整形模块520。脉冲整形模块520可以包括一个或多个滤波器以对输入I和Q符号数据流进行最优地整形，以最小化在接收器处检测时I和Q数据流的各个符号之间的符号间干扰(“ISI”)。根据实施例，一个或多个滤波器可以是根升(root raised)余弦滤波器。脉冲整形模块520可以将经滤波I和Q数据流转发到偏斜补偿模块525，其补偿I和Q数据流之间的时序偏斜。该偏斜可以在校准期间初始地确定，或者通过经由返回服务信道提供的来自远程接收器的估计来优化。根据实施例，脉冲整形模块520和偏斜补偿模块525的功能可以完全在包括脉冲整形模块520的一个或多个滤波器处执行。在补偿经滤波I和Q符号数据流之间的估计偏斜之后，偏斜补偿模块525将I和Q符号数据流转发到DAC模块530，DAC模块530将一个或多个I和Q符号中的每一个转换为与一个或多个I和Q符号的相位和幅度相对应的模拟值。DAC模块可以将包括与一个或多个I和Q符号的相位和幅度相对应的模拟值的信号545发送到发送模块132，发送模块132将这些模拟值转换为被发送到远端光学设备的光学信号550。

现在参考图6A，图6A示出了根据示例实施例的示出理想发送模块132的框图。如图6A所示，理想发送模块132接收输入信号d(t)602，根据上述操作对其进行处理而不损害输入信号602，并且光学地发送未损害信号m(t)604。参考图6B，图6B示出了根据示例实施例的示出具有缺陷的理想化发送模块132的框图。如图6B所示，发送模块132接收输入信号d(t)602，并且在处理输入信号602期间，在I和Q符号数据流之间添加了时序偏斜，并且由于发送模块132中的缺陷而损害输入信号。根据实施例，对信号602的损害可能产生自路径延迟XI对XQ、YI对YQ中的未校准失配(在偏斜的情况下)、或不完美控制或调制器偏置电压(IQ正交误差/IQ偏移)、或调制器驱动器增益的校准(IQ增益不平衡)。在使得IQ流偏斜并损害信号602之后，发送模块132光学地发送损害信号m(t)604’。估计可能由光学发送模块132添加的IQ偏斜和缺陷，并且如果可能的话，则根据本文给出的技术进行补偿。

参考图7A-图7C中，图7A-7C示出了根据实施例的示出IQ正交误差、IQ增益误差和IQ偏移误差的星座。还可以结合图7A-7C的描述来参考图1、图4和图7。首先参考图7A，16点QAM星座被示出为具有IQ正交误差。如图7A所示，正交投影不与同相投影正交，导致星座显示为偏斜平行四边形而不是正方形。IQ正交误差指示同相数据流和正交数据流之间的角度偏斜的量。理想地，同相数据流和正交数据流应具有90度的相位差，即同相轴710与正交轴720正交。根据实施例，接收器DSP 125可以通过将正交数据流上的数据泄漏到同相数据流来针对正交误差补偿接收光学信号，同时将同相数据流泄漏到正交数据流。

参考图7B，图7B示出了具有IQ增益不平衡的16点QAM星座。IQ增益不平衡指示同相和正交信号之间的放大器增益不平衡的量。如图7B所示，正交路径上的增益小于同相路径上的增益，导致IQ增益失配并导致星座的形状不是方形。对于星座内的针对其同相分量的增益应该等于正交分量的增益的符号，IQ增益不平衡可以确定为：20log₁₀(I/Q)[等式9]。根据实施例，接收器DSP 125可以通过调整hqq和hii滤波器抽头权重来针对IQ增益不平衡补偿接收光学信号，同时将交叉滤波器抽头权重hqi和hiq设置为零，从而将同相分量或正交分量中的一个比另一个缩放更多。例如，给定图7B所示的正交增益误差，接收器DSP 125可以减小正交路径上的增益，从而将接收星座的正交分量从740处所示减少到730处所示，促进在接收器DSP 125处正确解码QAM符号。

参考图7C，图7C示出了具有IQ偏移误差的16点QAM星座。IQ偏移误差指示当接收光学信号上没有载波时IQ信号的幅度。理想情况下，当没有载波信号时，IQ偏移应该等于零。然而，如图7C所示，IQ偏移误差使星座倾斜，导致其中同相轴750和正交轴760偏移(即原点未正确居中)的星座。

现在参考图8，图8是描绘根据示例实施例的由图4所示的发送器补偿模块440执行以补偿远端上的光学发送器模块的IQ偏移误差、IQ正交误差、IQ时序偏斜和IQ增益不平衡的操作800的框图。还可以结合图8的描述来参考图1、图4和图5。如图8所示，可以执行操作802-830以针对IQ偏移误差补偿光学信号，并且可以执行操作832-877以针对IQ增益不平衡、IQ正交误差和IQ时序偏斜来补偿信号。在802处，发送补偿模块440接收同相(I)数据流，并且在804处，接收正交(Q)数据流。在805处，将同相数据流分离并馈送到同相偏移测量操作810，其测量同相数据流的偏移。在815处，将正交数据流分离并馈送到正交偏移测量操作820，其测量正交数据流的偏移。在825处，从所接收的同相输入数据流中减去所测量的同相数据流的偏移以移除偏移偏差。在830处，从正交输入数据流中减去所测量的正交数据流的偏移以移除偏移偏差。

在832处，在825处生成的偏移校正同相数据流被馈送到最小均方(“LMS”)模块840，并且在834处，在830处生成的偏移校正正交数据流也被馈送到LMS模块840。LMS 840模块可以估计由于IQ增益不平衡而导致的同相和正交数据流中的误差，并且可以使用这些估计来生成用于滤波器850、855、860和865的抽头权重hii、hqi、hiq和hqq以消除IQ增益不平衡。在842处，LMS模块840分别将抽头权重hii、hqi、hiq和hqq转发到滤波器850、855、860和865。根据实施例，LMS模块840可以自动控制滤波器850、855、860和865的抽头权重hii、hqi、hiq和hqq，以最小化由于IQ增益不平衡、IQ正交误差和IQ时序偏斜而引起的损害。根据另一实施例，同相和正交数据流可以初始地包括具有预定值的导频符号以促进误差估计和校正。在一个实施例中，滤波器850、855、860和865可以是单抽头有限脉冲响应(FIR)滤波器。为了补偿IQ时序偏斜，不仅仅需要单抽头FIR滤波器。

在844处，在825处生成的同相数据流被馈送到具有抽头权重hii的滤波器850和具有抽头权重hiq的滤波器860二者。滤波器850和860分别将输入同相数据流乘以抽头权重hii和hiq。类似地，在步骤846，将在步骤830处生成的正交数据流馈送到具有抽头权重hqi的滤波器855和具有抽头权重hqq的滤波器865二者。滤波器855和865分别将正交数据流乘以抽头权重hqi和hqq。在880处，由滤波器850自适应地缩放的同相数据流和由滤波器855自适应地缩放的正交数据流被加在一起以生成增益不平衡校正同相数据流来作为输出，其在882处被馈送回LMS模块840以允许LMS模块840更新对IQ增益不平衡和IQ偏移误差的估计。在875处，由滤波器860自适应地缩放的同相数据流和由滤波器865自适应地缩放的正交数据流被加在一起以生成增益不平衡校正正交数据流来作为输出，其在877处被馈送回LMS模块840以允许LMS模块840更新对IQ增益不平衡和IQ偏移误差的估计。在880和890处，输出经校正的同相和正交数据流。根据实施例，LMS模块840基于更新的误差估计持续地更新抽头权重hii、hqi、hiq和hqq的值。根据另一实施例，可以使用抽头权重hii、hqi、hiq和hqq的值来估计接收模块122和发送模块132的操作参数。

如图8所示，可以通过对星座中的每个符号的所测量的IQ偏移进行平均来确定IQ偏移，以估计星座的每个点所在的位置。例如，接收光学信号可以包括已知的导频符号，并且接收器DSP 125可以对每个接收导频符号的IQ偏移进行平均以确定星座中的每个符号的平均位置。根据实施例，可以通过比较如通过对所接收的导频符号的位置进行平均所确定的接收星座来测量星座的IQ偏移误差，假设所接收的导频符号是均匀分布的。根据另一实施例，偏移消除825和830可以通过动态地更新偏移估计器框810和820中的值来针对IQ偏移误差补偿接收光学信号。

现在参考图9A，图9A是描绘为了确定发送器IQ偏移误差以对其进行更新而执行的操作900的框图。还可以结合图9A的描述来参考图1、图4、图5和图7。在910处，发送器补偿模块440接收具有偏移误差E_i(k)的输入IQ数据流。根据实施例，输入IQ数据流初始地可以包括表示星座中的已知位置的预定导频符号。偏移误差E_i(k)可以被确定为对应于在步骤910接收的输入IQ数据流的星座中的点的实际位置与针对所接收的数据流的星座中的点的已知或预期位置之间的差。如果对应于导频符号的星座位置是均等分布的，例如QPSK星座，则可以通过对与所接收的导频符号相对应的位置进行平均来确定偏移误差E_i(k)。在920处，输入IQ数据流被馈送到IIR滤波器930，IIR滤波器930确定输入数据流的平均偏移误差。在950处，平均偏移误差被馈送到缓冲器960，其中，平均偏移误差与覆盖信号955进行组合，然后在970处输出。根据实施例，为了调试的目的，可以使用覆盖信号955来覆盖平均IQ偏移测量。在正常操作中，不会使用覆盖信号。

参考图9B，图9B示出了描绘根据实施例的为确定平均IQ偏移误差而在IIR滤波器930中执行的操作的框图。该滤波器是仅使用移位寄存器的IIR滤波器的有效实现方式，其中，输出y_k+1根据y_k+1＝(1-μ).y_k+μ.x_k取决于x_k，其中，更新系数μ是形式为2^-N的数，其中，N是整数。如图9B所示，在932处，移位寄存器942将输入数据流移位c个二进制位置。在934处，移位寄存器942的输出与反馈信号相加在一起，如下所述。在936处，操作934的输出被馈送到延迟电路(Z^-1)944，其在939处将输出信号馈送回移位寄存器946，移位寄存器946将信号移位c个位置。在940处，移位寄存器946的输出与延迟电路944的输出相加在一起以确定反馈信号，其在934处与移位寄存器942的输出相加在一起。在950处，在延迟电路944处获取的输出被输出。在图9A和图9B描绘的操作中，50kHz跟踪可以用于来自发送器控制回路的远程抖动。

现在参考图10，图10是描绘根据示例实施例的为确定发送器IQ增益不平衡的更新而执行的操作的图示。还可以结合图10的描述来参考图1、图4、图5和图8。在1010处，同相输入数据流d_i(k)802被馈送到LMS模块840，并且在1020处，正交输入数据流d_q(k)804被馈送到LMS模块840。LMS模块840用作I/Q更新(噪声消除器)。在1030处，同相输出数据流O_i(k)880被馈送回LMS模块840，并且在1040，正交输出数据流O_q(k)890也被馈送回LMS模块840。在1050处，LMS模块840将同相数据流d_i(k)802的误差确定为已知导频信号p_i(k)的时间k处的同相值与同相输出数据流O_i(k)860之间的差。即E_i(k)＝p_i(k)-O_i(k)[等式1]。类似地，LMS模块840将正交输入数据流d_q(k)804的误差确定为已知导频信号p_q(k)的时间k处的正交值与正交输出数据流O_q(k)890之间的差。即E_q(k)＝p_q(k)-O_q(k)[等式2]。

在1050处，LMS模块840可以基于所确定的同相输出数据流O_i(k)880的误差来更新FIR滤波器850和855的抽头权重，并且基于所确定的正交输出流O_q(k)890的误差来更新FIR滤波器860和865的抽头权重。因此，LMS模块840可以将先前的抽头权重增加等于误差乘以较小值μ的量。随着时间，可以减小误差值，并且抽头权重值可以收敛到最小化误差的LMS的值。因此，在时间段k+1中，LMS模块840可以将

的新抽头权重向量确定为：

其中，

为输入数据向量；

μ是更新系数；以及

E_i和E_q是已知导频符号位置(p)和滤波器的输出(O)之间的误差。

根据实施例，等式3的向量运算中所示的FIR向量系数可以包括多于一个的单抽头。在1060处，同相输出数据流O_i(k)880被生成为同相输入数据流向量

802乘以

的更新抽头权重向量以及正交输入数据流向量

804乘以

的更新抽头权重向量的总和。类似地，在1070处，正交输出数据流O_q(k)890被生成为正交输入数据流

804乘以

的更新抽头权重向量以及同相输入数据流向量

802乘以

的更新抽头权重向量的总和。也就是说，同相输出数据流O_i(k)880和正交输出数据流O_q(k)890可以被生成为：

在1080处，输出经更新的同相输出数据流O_i(k)880以进行进一步处理，并且在1090处，还输出经更新的正交输出数据流O_q(k)890以进行进一步处理。

现在参考图11，其中示出了根据实施例的由CD滤波器模块420执行的用于色散滤波器补偿的信号处理图。为了图11的描述的目的还参考图4。

除了补偿传输光纤中的色散(CD)之外，CD滤波器还可以用于补偿接收器模块、电接口和ADC 1105的频率响应。由CD滤波器模块420执行的部分补偿通过直接测量输入频谱(与接收光学信号相关联)来实现更好的分辨率。这减少了偏振滤波器430中所需的抽头数量并简化了采集。由CD滤波器模块420进行的该接收侧频率响应补偿还补偿残余发送器频率响应缺陷。

在操作中，ADC模块410(图4所示)的一个或多个(例如，四个)ADC 1105对光学接收模块122所输出的信号进行采样，并将采样信号馈送到信号调节器1110中，该信号调节器1110在同相和正交信道二者、以及IQ偏斜补偿的增益方面对采样信号进行调节，然后将调节信号转发到CD滤波器模块420中的快速傅立叶变换(“FFT”)模块1115。FFT模块1115对调节信号执行FFT运算以生成相关联的频谱，并将信号馈送到频谱测量模块1120(其对所生成的频谱进行频谱测量)以及乘法器1135(其将信号乘以频率阻尼系数，即抽头权重)中。频谱测量模块1120接收所生成的频谱并测量接收光学信号的x偏振和y偏振二者的平均频谱。根据实施例，所生成的频谱和平均频谱可以存储在存储器407中(图4所示)。

控制软件1125(例如，存储在存储器407中并由处理器407执行)计算同相和正交信号二者的补偿阻尼系数，以及由频谱测量模块1120确定的平均频谱的CD色散值。根据实施例，控制软件1125将所生成的频谱与目标频谱形状(例如，线性或根升余弦)进行比较以确定适当的补偿阻尼系数。控制软件1125可以将所生成的频谱1127输出到监测模块128(图4)以进行进一步处理以确定是否应该生成警报指示。控制软件1125还可以将阻尼系数输出到抽头引擎1130。控制软件1125将阻尼系数转发到抽头引擎1130。抽头引擎1130通过将由控制软件1125生成的阻尼系数乘以从当前CD值导出的频域CD补偿响应来计算总频域响应。乘法器1135运算将频率响应阻尼系数与由信号调节器1110生成的调节信号相乘，然后将组合信号转发到逆快速傅里叶变换(“IFFT”)模块1140。IFFT模块1140可以对组合信号执行IFFT运算以产生补偿输出信号。

现在参考图12，其中示出了根据实施例的使用由CD滤波器模块420执行的目标函数的用于色散滤波器补偿的信号处理图。为了图12的描述的目的还参考图4和图11。

在操作中，调节输入信号1210被转发到CD滤波器模块420中的FFT模块1115中。根据实施例，CD滤波器模块420基于公知的重叠-保存频域FIR滤波器方法来执行滤波。FFT模块1115对调节信号1210执行FFT运算以生成相关联的频谱，并将信号馈送到频谱平均模块1220以及乘法器1135中，在乘法器1135中将其乘以补偿乘数M(ω)。频谱平均模块1220接收由FFT模块1115生成的相关联频谱，并确定接收光学信号的x偏振和y偏振二者的平均频谱R(ω)。根据实施例，频谱平均模块1220可以重复地平均x偏振和y偏振频谱以确定输入信号1210的平均频谱。频谱平均模块1220将所确定的平均频谱R(ω)转发到补偿模块1240。

补偿模块1240(例如，存储在存储器407中并由处理器407执行)接收来自频谱平均模块1220的所确定的平均频谱R(ω)以及目标函数T(ω)1230，并基于所接收的平均频谱和目标函数来计算目标频谱。根据实施例，补偿模块1240通过将所接收的目标函数T(ω)1230与平均频谱的逆R^-1(ω)相乘来确定目标频谱为：

目标频谱＝T(ω)R^-1(ω)[等式5]。

补偿模块1240可以将所生成的目标频谱输出到乘法器1250，乘法器1250将目标频谱乘以CD补偿函数C(ω)以确定补偿乘数函数M(ω)为：

M(ω)＝C(ω)[T(ω)R^-1(ω)][等式6]。

乘法器1250将所确定的补偿乘数函数M(ω)转发到乘法器1135，乘法器1135将经调节的输入信号1210乘以补偿乘数函数M(ω)并将补偿信号转发到IFFT模块1140。IFFT模块1140可以对补偿信号执行IFFT运算以产生经补偿的输出信号1280。

现在参考图13A和图13B，示出了根据实施例的结合图11和图12在上面描述的用于确定频率阻尼系数的操作的结果。如上所述，目标函数可以用于计算补偿函数。参考图13A，对如通过频谱测量1120确定的接收信号的频谱1310和同一FFT索引范围上的线性目标函数1320进行比较。频谱1310具有FFT索引范围：0≤FFT索引≤512上的正频率响应，即当FFT索引小于或等于接收信号的波特率时，以及FFT索引范围：512<FFT索引<1024上的负频率响应，即正频率响应的镜像。因此，频谱1310由正频率响应的范围上的非线性滚降来表征。

相反，目标函数1320是线性函数，其由相对平坦的频率响应表征。根据实施例，目标函数1320可以是线性滤波器，其在输入信号的半波特率处具有3dB衰减，并且在输入信号的全波特率处具有5dB衰减。根据另一实施例，目标函数1320与根升余弦滤波器相关联。目标函数1320可以用于确定补偿函数1330。参考图13B，补偿函数1330可以被确定为目标函数1320与频谱1310之间的差，以分贝为单位。这样，补偿函数1330可以由非线性单调增加增益函数来表征。根据另一实施例，可以针对给定功率水平来对补偿函数1330进行归一化。

现在参考图14，图14更详细地示出了根据实施例的图11所示的抽头引擎1130的操作。还可以结合图14的描述参考图1、图4、图5、图7、图11、图12、图13A和图13B。初始地，如上面结合图13A和图13B所讨论的，补偿函数1330可以被确定为被馈送到抽头引擎1130中的目标函数1320和频谱1310之间的差。根据实施例，抽头引擎1130可以根据补偿函数1330和正被补偿的色散的二次相位响应来确定在420中(并且具体地在1135中)使用的整体FIR滤波器系数。根据另一实施例，用于X偏振和Y偏振的补偿阻尼系数1420可以具有不同的值，并且可以包括针对同相和正交分量二者的每个偏振的单独的阻尼系数，即XI、XQ、YI和YQ。抽头引擎1130可以通过将补偿阻尼系数1420(线性地而不是以dB为单位)乘以色散的二次相位响应来确定CD抽头权重。在确定FIR抽头权重之后，抽头引擎1130可以将FIR抽头权重馈送回CD滤波器420中。根据实施例，CD滤波器可以是多抽头FIR滤波器。也就是说，抽头引擎1130可以确定CD滤波器420的抽头权重以通过以下操作来针对与色散有关的损害补偿光学信号：(i)测量频谱1310；(ii)将补偿函数确定为频谱1310的逆；(iii)将色散的二次相位响应乘以所确定的补偿函数。在一个示例中，使用状态机硬件在500ns内计算阻尼系数1420。这有助于CD搜索和实时优化。

现在参考图15A和图15B，其示出了根据实施例的仿真结果1500，仿真结果1500示出了由于为针对由于接收器缺陷引起的与IQ增益不平衡相关的损害而补偿接收光学信号所执行的操作所带来的光学噪声损失的改善。还可以结合图15A和图15B的描述参考图1。仿真结果1500示出了星座1510，其包括表示64-QAM符号流的64个点，这64个点已经根据本文给出的技术针对与IQ增益不平衡相关的损害进行了补偿，以及星座1520，其具有针对与IQ增益不平衡相关的损害未进行补偿的64个点。仿真结果1500还以图形方式示出了针对各种等级的IQ增益不平衡的光学信号噪声损失，包括：包括具有64个点的星座的未补偿信号的噪声损失1530、包括具有表示16-QAM符号流的16个点的星座的未补偿信号的噪声损失1550、包括具有64个点的星座的补偿信号的噪声损失1540、以及包括具有16个点的星座的补偿信号的噪声损失1560。

如图15A和图15B所示，针对具有64个点和2dB IQ增益不平衡的64-QAM星座的星座1510中的星座点是均匀间隔的，因为本文讨论的IQ补偿技术已经减少或消除了IQ增益不平衡。还可以结合图15A和图15B的描述参考图1。相反，针对具有64个点和2dB IQ增益不平衡的QAM星座的星座1520中的星座点被“压缩”在一起，因为没有应用补偿来减少同相和正交增益不平衡，这减小了各个星座点之间的距离。因此，针对IQ增益损害补偿光学信号增加了QAM星座中的点之间的距离，降低了针对给定IQ增益不平衡的噪声损失。例如，对于具有1dB的IQ增益不平衡的64点QAM星座，未补偿信号的噪声损失1530约为2dB，而补偿信号的噪声损失1550减小到约0.25dB，并且在一些情况下小于0.1dB。类似地，对于具有2dB的IQ增益不平衡的16点QAM星座，未补偿信号的噪声损失1540约为1.3dB，而补偿信号的噪声损失1560减小到约0.45dB。因此，IQ增益不平衡补偿技术显著改善了整体性能。

现在参考图16A和图16B，其示出了根据实施例的仿真结果1600，仿真结果1600示出了使用本文提出的操作来针对由于接收器缺陷引起的与IQ正交相位误差相关的损害来补偿接收光学信号的光学噪声损失的改善。还可以结合图16A和图16B的描述参考图1。仿真结果1600示出了星座1610，其包括表示64-QAM符号流的64个点，这64个点已经针对与IQ正交相位误差相关的损害进行了补偿，以及星座1620，其具有针对与IQ正交相位误差相关的损害未进行补偿的64个点。仿真结果1600还以图形方式示出了针对各种等级的IQ正交相位不平衡的光学信号噪声损失，包括：包括具有64个点的星座的未补偿信号的噪声损失1630、包括具有16个点的星座的未补偿信号的噪声损失1640、包括具有64个点的星座的补偿信号的噪声损失1650、以及包括具有16个点的星座的补偿信号的噪声损失1660。

如图16A和图16B所示，针对具有64个点和15度相位不平衡的QAM星座的星座1610中的星座点大致以原点为中心，因为本文讨论的IQ补偿技术已经减少或消除了IQ正交相位误差。相反，针对具有64个点和仅7度正交相位不平衡的QAM星座图的星座1620中的星座点向上偏斜，因为没有应用补偿来减小正交相位不平衡，这降低了星座所支持的最大波特率。因此，针对IQ正交相位误差补偿接收光学信号提高了系统性能，降低了针对给定IQ正交相位误差的噪声损失。例如，对于具有7度的正交相位误差的64点QAM星座，未补偿信号的噪声损失1630约为2.1dB，而补偿信号的噪声损失1650减小到约0.25dB。类似地，对于具有15度的正交相位误差的16点QAM星座，未补偿信号的噪声损失1640约为2.4dB，而补偿信号的噪声损失1660减小到约0.4dB。由于正交相位误差而导致的系统性能的损害可能恶化，因为许多光学收发器的制造商通常在1680处显示与光学调制器控制算法相关联的大约2-4度的抖动，这增加了发送信号的总正交相位误差。例如，虽然可插拔收发器的规范1670可能需要不超过两度的IQ正交相位误差，但与收发器相关联的抖动可能增加额外两度的正交相位误差，将噪声损失从0.2dB增加到0.6dB。

现在参考图17A和图17B，其示出了根据实施例的仿真结果1700，仿真结果1700示出了由于补偿由于接收器缺陷而引起的IQ偏移误差的本文提出的操作而带来的光学噪声损失的改善。还可以结合图17A和图17B的描述参考图1。仿真结果1700示出了星座1710，其包括具有针对与IQ偏移相关的损害已经进行了补偿的-17dB的IQ偏移的64个点。仿真结果1700还以图形方式示出了针对各种等级的IQ偏移的光学信号噪声损失，包括：包括具有64个点的星座的未补偿信号的噪声损失1720、包括具有16个点的星座的未补偿信号的噪声损失1730、包括具有64个点的星座的补偿信号的噪声损失1740、以及包括具有16个点的星座的补偿信号的噪声损失1750。

如图17A和图17B所示，针对具有64个点和-17的IQ偏移的QAM星座的星座1710中的星座点大致以原点为中心，因为本文提出的IQ补偿技术已经减少或消除了IQ偏移误差。因此，针对IQ偏移误差补偿接收光学信号提高了系统性能，从而降低了针对给定IQ偏移误差的噪声损失。例如，对于具有-25dB的IQ偏移的64点QAM星座，未补偿信号的噪声损失1720约为3dB，而补偿信号的噪声损失1730减小到约0.25dB。类似地，对于具有-20dB的IQ偏移的16点QAM星座，未补偿信号的噪声损失1740约为1.8dB，而补偿信号的噪声损失1750减小到约0.2dB。

现在参考图18，其示出了根据实施例的仿真结果1800，仿真结果1800示出了通过使用本文提出的操作来补偿由于接收器缺陷而引起的IQ偏斜误差所带来的光学噪声损失的改善。还可以结合图18的描述参考图1。仿真结果1800以图形方式示出了针对不同数量的滤波器抽头(hii、hqi、hiq、hqq(图8中示出为850、855、860和865)并且用于针对IQ偏斜误差来补偿接收光学信号)的光信号噪声损失，包括：单个补偿抽头的噪声损失1810、三个补偿抽头的噪声损失1820、五个补偿抽头的噪声损失1830、七个补偿抽头的噪声损失1840、以及九个补偿抽头的噪声损失1850。如图18所示，可以通过增加补偿抽头的数量来减少给定IQ偏斜的噪声损失。例如，在1.4ps的IQ偏斜处，使用单个补偿抽头时的噪声损失约为18dB，而使用三个抽头时的噪声损失1820降低至0.5dB并且使用五个抽头时的噪声损失1830进一步降低至约0.25dB。分别使用七个抽头和九个抽头的噪声损失1840和1850在1.4ps的IQ偏斜处是相同的，各自近似等于0.1dB。

现在参考图19，图19示出了根据示例实施例的使用上述信号处理技术执行参数估计和警报监测的过程1900。还可以结合图19的描述参考图1、图4和图5。在1910处，接收模块122接收光学信号并将光学信号转换为电信号，该电信号被转发到接收器DSP 125。在1920处，接收器DSP 125可估计与接收模块122中的缺陷相关的对接收光学信号的损害，并应用信号处理算法来针对接收器损害补偿从接收光学信号导出的电信号。在1925处，接收器DSP125将与接收模块122中的缺陷相关的数据转发到监测模块128。在1930处，接收器DSP 125可以尝试获取与接收信号的同步以导出包括在接收信号中的导频符号。如果接收器DSP125成功地获得同步，则它可以估计与发送模块132中的缺陷有关的损害，并应用信号处理算法来针对发送器损害补偿接收信号。在1935处，接收器DSP 125将与发送模块132中的缺陷有关的数据转发到监测模块128。

在1940处，监测模块128可以分析与接收模块122中的缺陷和/或发送模块132中的缺陷有关的数据，以估计与接收模块122和/或发送模块132相关联的一个或多个操作参数，例如，发送器IQ增益不平衡。在1945处，监测模块128将所估计的操作参数转发到警报功能，该警报功能可以由驻留在存储器150中并由处理器140执行的软件实现。在1950处，警报功能将所估计的一个或多个操作参数与接收模块122和/或发送模块132的操作规范进行比较，以确定一个或多个所估计的操作参数中的任何一个是否不在相应操作规范的预定范围内，并且如果是，则生成警报信号。在1955处，警报功能可以生成警报以指示接收模块122和/或发送模块132未正常运行。该警报可以被发送到远程网络管理员应用190，如图1所示。

参考图20，图20示出了根据实施例的描绘执行参数估计和警报监测的过程2000的操作的流程图。还可以结合图20的描述参考图1、图4和图5。在2005处，第一光学设备中的接收模块122接收由第二光学设备中的发送模块132发送的光学信号。在2010处，第一光学设备的接收器DSP125针对与接收模块122中的缺陷有关的损害补偿接收光学信号(表示接收光学信号的电信号)。在2015处，估计与接收模块122相关联的操作参数。在2020处，接收器DSP 125尝试获取与接收光学信号的同步。如果接收器DSP 125成功地获得了接收光学信号的同步，则处理进行到2030，否则处理进行到2040。在2030处，接收器DSP 125针对与发送模块132中的缺陷有关的损害补偿接收光学信号(表示接收光学信号的电信号)。在2035处，估计与发送模块132相关联的操作参数。在2040处，监测模块128确定所估计的接收参数和/或发送参数中的任何一个是否在预定操作范围/限制之外(例如，在符合相应规范之外)。如果监测模块128确定所估计的接收和/或发送参数中的至少一个在预定限制/范围之外，则处理进行到2045，否则处理2000结束。在2045处，发出警报，指示接收模块122和/或发送模块132未正常运行，并且处理2000结束。如上所述，警报指示可以被发送到可以远离第一光学设备和/或第二光学设备的网络管理员应用170。应当理解，第二光学设备也可以执行处理2000，并且从第一光学设备的角度任意地进行的前述描述仅作为示例。

现在参考图21，图21示出了仿真结果2100，仿真结果2100示出了针对给定奈奎斯特频率范围的随时间的同相滤波器和正交滤波器之间的IQ组延迟差。还可以结合图21的描述参考图1、图4、图5和图8。根据实施例，IQ组延迟差可以被确定为给定奈奎斯特频率范围上的同相hii滤波器850和正交hqq滤波器865(图8所示)之间的群延迟差，其中，滤波器的组延迟可以被确定为：

两个滤波器之间的组延迟差测量同相和正交信号的时移中的差异。根据实施例，可以根据hii和hqq滤波器之间的组延迟差来确定IQ偏斜，其可以被确定为：

GD(ω)＝GD_ii(ω)-GD_qq(ω) [等式8]

如图21所示，频率相关组延迟差可以提供对IQ时序偏斜的良好估计，例如，通过将IQ组延迟差(hii和hqq滤波器之间)从0Hz平均到奈奎斯特频率的一半。

现在参考图22，图22示出了根据实施例的仿真结果2200，仿真结果2200示出了针对给定奈奎斯特频率范围的由于发送器损害而导致的估计IQ偏斜误差2210与测量IQ偏斜误差2220之间的差异。还可以结合图22的描述参考图1、图4、图5和图8。如上面参考图20所讨论的，估计IQ偏斜误差2210可以被确定为同相hii滤波器850和正交hqq滤波器865(图8所示)之间的组延迟差。2220所示的仿真结果表明，精确地估计了高达5ps的IQ偏斜。估计2210中的误差在0到5ps偏斜的范围内小于+/-0.1ps。根据实施例，IQ偏斜由LMS模块840(图8所示)自动补偿。根据另一实施例，如果IQ偏斜值超过预定规范阈值，则可以使用IQ偏斜值来监测和发信号并进行警报。根据另一实施例，IQ偏斜值可以经由返回服务信道被返回到发送器130，并且可以在发送器130处校正IQ偏斜。

现在参考图23，图23示出了根据实施例的仿真结果2300，仿真结果2300示出了对由于发送器损害而导致的IQ正交误差的估计。还可以结合图23的描述参考图1、图4、图5和图8。如图23所示，IQ正交误差估计2310表示针对从0度到20度范围内的实际IQ正交误差的估计IQ正交误差Θ。根据实施例，抽头权重对hqi和hii、和/或hiq和hqq可以用于估计IQ正交误差Θ为：

还如图23所示，误差曲线2320表示估计精度，其是针对于从0度到20度的IQ正交误差Θ的估计IQ正交误差和实际IQ正交误差中的差。根据仿真结果2300，当IQ正交误差为20度时，实际和估计IQ正交误差之间的差小于0.3度，这说明了更新FIR滤波器抽头权重以估计IQ正交误差Θ的准确性和益处。

现在参考图24，图24示出了根据实施例的估计由于发送器损害而导致的接收光学信号中的IQ增益失配误差的仿真结果2400。还可以结合图24的描述参考图1、图4、图5和图8。如图24所示，IQ增益不平衡估计2410表示从0dB到3.5dB范围内的IQ增益不平衡的估计IQ增益不平衡g_dB。根据实施例，抽头权重对hqq和hii(针对图7所示的前述滤波器)可以用于估计IQ增益不平衡为：

还如图24中所示，误差曲线2420表示针对从0dB到3.5dB范围内的IQ增益不平衡的估计IQ增益不平衡g_dB和实际IQ增益不平衡的差。根据仿真结果2400，当IQ增益不平衡为3dB时，实际和估计IQ增益不平衡之间的差小于0.1dB，这说明了更新FIR滤波器抽头权重以估计IQ增益不平衡g_dB的准确性。

现在参考图25，图25示出了根据实施例的估计由于发送器损害而导致的接收光学信号中的IQ偏移误差的仿真结果2500。还可以结合图25的描述参考图1、图4、图5、图8和图11。如图25所示，IQ偏移误差估计2510表示从-45dB到-10dB范围内的所施加的IQ偏移误差上的x偏振信号的同相(即实部)分量的估计偏移误差。类似地，IQ偏移误差估计2520表示从-45dB到-10dB范围内的所施加的IQ偏移误差上的x偏振信号的正交(即虚部)分量的估计偏移误差。

根据实施例，相对于频率恒定的估计IQ偏移误差可以直接从图7中的测量偏移框710、720的输出来确定。因此，估计IQ偏移误差可以被确定为：

偏移_dB＝20log₁₀(偏移_lin)–k其中k＝归一化常数[等式11]

根据等式14，可以通过归一化常数k来调整IQ偏移误差，该归一化常数k考虑与接收信号相关联的星座的功率/位置。例如，在16Gbs处估计的偏移误差可能与在64Gbs处估计的偏移误差不同。还如图25所示，根据仿真结果2500，当IQ增益不平衡为3dB时，实际和估计IQ增益不平衡之间的差异小于0.1dB。

现在参考图26，图26示出了根据实施例的示出在预定频率响应水平2620和2630内的频谱2610的仿真结果2600。还可以结合图26的描述参考图1、图4、图5、图8和图11。如图26所示，频谱2610是由于发送器缺陷、接收器线路卡缺陷、接收模块122和发送模块132而引起的频率响应的函数。根据实施例，可以使用从FFT模块1026接收的数据在CD滤波器420处测量频谱2610。还如图26所示，频率响应2620表示给定奈奎斯特频率范围上的频谱2610的最大可允许频率响应，并且频率响应2630表示频谱2610的最小可允许频率响应。根据实施例，如果频谱2610高于频率响应2620或低于频率响应2630，则监测模块128可以生成警报指示以发信号通知系统频谱不在预定规范内。

本文公开的系统和方法估计与光学收发器相关联的一个或多个操作参数，以减轻由光学收发器中的缺陷引起的对光学信号的损害。接收器DSP内的监测算法可以使用对与可插拔光学收发器相关联的一个或多个操作参数的估计来确定收发器是否正确地运行。如果监测算法确定发送或接收光学收发器未正常运行，则它可以生成警报信号以通知系统管理员有关损坏的或以其他方式不正常运行的设备。

本文公开的系统和方法还通过在接收器处持续地更新与用于均衡同相和正交信号的FIR滤波器相关联的抽头权重来自动补偿对接收光学信号的损害。这样，接收器DSP125能够持续地更新其对与接收和发送光学收发器相关联的操作参数的估计，同时针对由光学收发器中的缺陷引起的损害来实时地补偿接收信号。此外，监测模块128可以使用针对与接收和发送光学收发器相关联的操作参数持续更新的估计来确定是否生成指示一个或多个操作参数在预定容差等级之外的警报。虽然对与接收和发送光学收发器相关联的操作参数的估计可以例如经由返回信道反馈到发送器130以校正与一个或多个操作参数相关联的对接收光学信号的损害，但优选地，接收器120直接补偿对接收光学信号的信号损害。

本文提出的实施例的优点包括降低与维护光通信系统相关联的成本，同时增强可插拔光收发器模块提供的灵活性和可扩展性。例如，系统/网络管理员被实时地自动通知可插拔光学收发器是否有缺陷，或者是否在规范容差范围内，从而允许管理员快速更换有缺陷的模块。此外，通过提供自动补偿接收设备处的信号损害的机制，所公开的方法和系统提高了光通信系统的性能和总吞吐率。

以一种形式，提供了一种方法，包括：在包括光学接收器模块的第一光学设备处：在光学接收器模块处接收由第二光学设备的光学发送器模块发送的光学信号，以产生接收信号；接收处理接收信号以恢复接收信号中的数据，其中，接收处理包括补偿接收信号以应对第二光学设备的光学发送器模块的损害(如果有的话)；基于被应用于接收信号以应对第二光学设备的光学发送器模块的损害进行的补偿来估计与第二光学设备的光学发送器模块相关联的一个或多个发送参数；以及监测一个或多个发送参数以确定是否存在任何发送参数在预定容差等级之外。

以另一形式，提供了一种装置，包括：光学接收器，被配置为接收由另一光学设备的光学发送器发送的光学信号以产生接收信号；以及处理器，耦合到接收器，并且被配置为：处理接收信号以恢复接收信号中的数据，包括补偿接收信号以应对另一设备的光学发送器的损害(如果有的话)；基于被应用于接收信号以应对另一光学设备的光学发送器的损害进行的补偿来估计与另一光学设备的光学发送器相关联的一个或多个发送参数；以及监测一个或多个发送参数以确定是否存在任何发送参数在预定容差等级之外。

以另一形式，提供了一种存储指令的非暂态处理器可读介质，该指令在由处理器执行时，使得处理器：在第一光学设备处，接收处理根据由第二光学设备的光学发送器发送的光学信号产生的接收信号以恢复接收信号中的数据，其中，接收处理包括补偿接收信号以应对第二光学设备的光学发送器的损害(如果有的话)；基于被应用于接收信号以应对第二光学设备的光学发送器的损害进行的补偿来估计与第二光学设备的光学发送器相关联的一个或多个发送参数；以及监测一个或多个发送参数以确定是否存在任何发送参数在预定容差等级之外。

以另一形式，提供了一种方法，包括：在包括光学接收器模块的第一光学设备处：在光学接收器模块处接收由第二光学设备的光学发送器模块发送的光学信号，以产生接收信号；接收处理接收信号以恢复接收信号中的数据，其中，接收处理包括补偿接收信号以应对第一光学设备的光学接收器模块的损害(如果有的话)；基于被应用于接收信号以应对第一光学设备的光学接收器模块的损害进行的补偿来估计与第一光学设备的光学接收器模块相关联的一个或多个接收参数；以及监测一个或多个接收参数以确定是否存在任何接收参数在预定容差等级之外。

类似地，提供了一种装置，包括：光学接收器，被配置为接收由另一光学设备的发送器发送的光学信号以产生接收信号；以及处理器，耦合到光学接收器，并且被配置为：处理接收信号以恢复接收信号中的数据，包括补偿接收信号以应对光学接收器的损害(如果有的话)；基于被应用于接收信号以应对光学接收器的损害进行的补偿来估计与光学接收器相关联的一个或多个接收参数；以及监测一个或多个接收器参数以确定是否存在任何接收器参数在预定容差等级之外。

此外，一种存储指令的非暂态处理器可读介质，该指令在由处理器执行时，使得处理器：在第一光学设备处，接收处理根据由第二光学设备的光学发送器发送的光学信号产生的接收信号以恢复接收信号中的数据，其中，接收处理包括补偿接收信号以应对第一光学设备的光学接收器的损害(如果有的话)；基于被应用于接收信号以应对第一光学设备的光学接收器的损害进行的补偿来估计与第一光学设备的光学接收器相关联的一个或多个接收参数；以及监测一个或多个接收参数以确定是否存在任何接收参数在预定容差等级之外。

尽管如此，本文还提出了用于校正色散滤波器中的发送器和接收器频率响应的技术。此外，本文提出了用于从接收器DSP中的直接测量(通过使用星座图)以及从补偿算法中的均衡器参数来确定发送器和接收器光学组件参数的技术。

此外，本文提出了用于监测发送器和接收器光学组件参数以及当它们超出规范时发送警报的技术。

以上描述仅用于举例。在不脱离本文描述的概念的范围和权利要求的等同物的范围和幅度内的情况下，可以在其中进行各种修改和结构改变。

Claims

1.一种用于光学收发器的方法，包括：

在包括光学接收器模块的第一光学设备处：

在所述光学接收器模块处接收由第二光学设备的光学发送器模块发送的光学信号，以产生接收信号；

接收处理所述接收信号以恢复所述接收信号中的数据，其中，接收处理包括补偿所述接收信号以应对所述第一光学设备的光学接收器模块或所述第二光学设备的光学发送器模块的可能存在的损害；

基于被应用于所述接收信号以应对所述第一光学设备的光学接收器模块或所述第二光学设备的光学发送器模块各自的损害进行的补偿，来估计分别与所述第一光学设备的光学接收器模块或所述第二光学设备的光学发送器模块相关联的一个或多个接收参数或发送参数；以及

监测所述一个或多个接收参数或发送参数以确定是否存在任何接收参数或发送参数在预定容差等级之外。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括触发警报以指示一个或多个估计的接收参数和/或发送参数中的至少一个在相应的预定容差等级之外。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，接收所述光学信号由可插拔接收器模块执行，并且所述接收处理和所述估计在所述可插拔接收器模块电连接的信号处理模块中执行。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述监测由在所述信号处理模块上运行的软件执行。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，补偿所述接收信号以应对所述第一光学设备的光学接收器模块的可能存在的损害包括：

生成与所述接收信号相关联的频谱；

对与所述接收信号相关联的频谱进行采样以确定与所述接收信号相关联的频谱的平均值；

至少基于与所述接收信号相关联的频谱的平均值来计算与所述接收信号相关联的补偿函数；以及

将所述补偿函数应用于所述接收信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，计算与所述接收信号相关联的补偿函数包括确定与所述接收信号相关联的频谱的平均值与预定目标频谱之间的差。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述预定目标频谱与根升余弦滤波器或线性斜坡函数相关联。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，补偿所述接收信号以应对所述第一光学设备的光学接收器模块的可能存在的损害还包括：

确定与补偿滤波器相关联的抽头权重值；以及

将所述抽头权重值应用至所述补偿滤波器的一个或多个输入。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述补偿滤波器是色散滤波器。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，补偿所述接收信号以应对所述第二光学设备的光学发送器模块的可能存在的损害包括：

确定所述接收信号的同相分量的平均值和所述接收信号的正交分量的平均值；

基于所述接收信号的正交分量的平均值确定与所述接收信号的同相分量相关联的偏移；

通过从所述接收信号的同相分量中减去与所述同相分量相关联的偏移来确定所述接收信号的经校正同相分量；以及

通过从所述接收信号的正交分量中减去与所述正交分量相关联的偏移来确定所述接收信号的经校正正交分量。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

使用具有相关联的增益函数的第一滤波器对所述接收信号的经校正同相分量进行滤波，其中，所述第一滤波器的至少一个输出是基于该相关联的增益函数来确定的；

使用具有相关联的增益函数的第二滤波器对所述接收信号的经校正正交分量进行滤波，其中，所述第二滤波器的至少一个输出基于所该相关联的增益函数来确定的；

使用具有相关联的增益函数的第三滤波器对所述接收信号的同相分量进行滤波，其中，所述第三滤波器的至少一个输出是基于该相关联的增益函数来确定的；

使用具有相关联的增益函数的第四滤波器对所述接收信号的正交分量进行滤波，其中，所述第四滤波器的至少一个输出是基于该相关联的增益函数来确定的；

通过将所述第一滤波器的至少一个输出与所述第二滤波器的至少一个输出相加来确定所述接收信号的同相分量；以及

通过将所述第三滤波器的至少一个输出与所述第四滤波器的至少一个输出相加来确定所述接收信号的正交分量。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，与所述第一滤波器相关联的增益函数和与所述第三滤波器相关联的增益函数是相同的，并且与所述第二滤波器相关联的增益函数和与所述第四滤波器相关联的增益函数是相同的。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一滤波器、所述第二滤波器、所述第三滤波器和所述第四滤波器是有限脉冲响应滤波器。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，与所述第一滤波器、所述第二滤波器、所述第三滤波器和所述第四滤波器相关联的滤波器参数被自动地确定以最小化与所述接收信号相关联的误差信号。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述接收信号包括预定的导频信号。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，与所述第二光学设备的光学发送器模块相关联的一个或多个发送参数是至少基于与所述第一滤波器、所述第二滤波器、所述第三滤波器和所述第四滤波器相关联的所述滤波器参数来估计的。

17.一种用于光学收发器的装置，包括：

光学接收器，所述光学接收器被配置为接收由另一光学设备的光学发送器发送的光学信号以产生接收信号；以及

处理器，所述处理器耦合到所述光学接收器，并且被配置为：

处理所述接收信号以恢复所述接收信号中的数据，包括补偿所述接收信号以应对所述光学接收器或所述另一光学设备的光学发送器的可能存在的损害；

基于被应用于所述接收信号以应对所述光学接收器或所述另一光学设备的光学发送器各自的损害进行的补偿，来估计与所述光学接收器或所述另一光学设备的光学发送器相关联的一个或多个接收参数或发送参数；以及

监测所述一个或多个接收参数或发送参数以分别确定是否存在任何接收参数或发送参数在预定容差等级之外。

18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述处理器还被配置为触发警报以指示一个或多个估计的接收参数或发送参数中的至少一个在预定容差等级之外。

19.根据权利要求17或18所述的装置，其中，所述处理器被配置为通过以下各项操作来补偿所述接收信号以应对所述光学接收器的可能存在的损害：

生成与所述接收信号相关联的频谱；

将所述补偿函数应用于所述接收信号。

20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述处理器被配置为通过确定与所述接收信号相关联的频谱的平均值与预定目标频谱之间的差来计算与所述接收信号相关联的补偿函数。

21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述预定目标频谱与根升余弦滤波器或线性斜坡函数相关联。

22.根据权利要求17或18所述的装置，其中，所述处理器被配置为通过以下各项操作来补偿所述接收信号以应对所述光学接收器的可能存在的损害：

确定与补偿滤波器相关联的抽头权重值；以及

23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述补偿滤波器是色散滤波器。

24.根据权利要求17或18所述的装置，其中，所述光学接收器是可插拔接收器模块，并且所述处理器是所述可插拔接收器模块电连接的信号处理模块。

25.一种存储指令的非暂态处理器可读介质，所述指令在由处理器执行时，使得所述处理器：

在第一光学设备处，接收处理从由第二光学设备的光学发送器发送的光学信号产生的接收信号以恢复所述接收信号中的数据，其中，接收处理包括补偿所述接收信号以应对所述第一光学设备的光学接收器或所述第二光学设备的光学发送器的可能存在的损害；

基于被应用于所述接收信号以应对所述第一光学设备的光学接收器或所述第二光学设备的光学发送器各自的损害进行的补偿，来估计分别与所述第一光学设备的光学接收器或所述第二光学设备的光学发送器相关联的一个或多个接收参数或发送参数；以及

26.根据权利要求25所述的处理器可读介质，其中，所述指令还可操作来使得所述处理器触发警报以指示一个或多个估计的发送参数中的至少一个在预定容差等级之外。

27.根据权利要求25至26中任一项所述的处理器可读介质，其中，可操作来补偿所述接收信号的指令还包括可操作来执行以下各项操作的指令：

生成与所述接收信号相关联的频谱；

将所述补偿函数应用至所述接收信号。