CN116210174A - 用于相干发射机中的同相和正交时间偏斜和共轭的自校准设备和方法 - Google Patents

用于相干发射机中的同相和正交时间偏斜和共轭的自校准设备和方法 Download PDF

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Abstract

描述了用于相干发射机或收发机的IQ时间偏斜和共轭补偿和校准的方法和设备。将导频音与数字数据信号组合，使得发射数据信号的两个频段中的每个频段中的所述导频音的相对功率可以由导频音检测器检测，并用于计算所述发射机的I调制通道与Q调制通道之间的时间偏斜。发射机DSP将IQ时间偏斜偏置应用到所述数据信号，以补偿任何计算得到的IQ时间偏斜。所述导频音检测器还为发射机DSP提供检测光信号的相位共轭所需的信息，所述相位共轭可以通过反转所述数据信号的极性或改变光调制器的相位偏置点来校正。

Description

用于相干发射机中的同相和正交时间偏斜和共轭的自校准设 备和方法
相关申请的交叉引用
这是与此主题相关的第一份专利申请。
技术领域
本公开涉及用于光传输的方法和设备，具体涉及用于补偿相干发射机中的IQ时间偏斜和识别发射机IQ相位共轭的方法和设备。
背景技术
相干光发射机(也称为相干发射机)通过调制通过光纤等光通道传输的光的幅度和相位来发送光信号。例如，可以使用正交幅度调制(quadrature amplitude modulation，QAM)编码数据，并且可以使用偏振复用(polarization multiplexing，PM)使传输容量加倍。一种相干传输技术涉及使用两个单独的电数据通道——同相(I)数据通道和正交(Q)数据通道——使用马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder Modulator，MZM)等电光调制器(electro-optical modulator，EOM)调制光信号的I和Q相位调制分量。在偏振复用IQ调制器中，I通道和Q通道可用于调制两种偏振中的每种偏振的信号：I通道用于标记为XI的水平(X方向)偏振信号，I通道用于标记为YI的垂直(Y方向)偏振信号，Q通道用于标记为XQ的X方向偏振信号，Q通道用于标记为YQ的Y方向偏振信号。(将理解，X不需要是水平的，Y不需要是垂直的，只要X和Y是相互正交的或基本上正交的即可。)
相干发射机的I数据通道与Q数据通道之间的时间偏斜(称为IQ时间偏斜或简称为IQ偏斜)是一种损伤，可能会降低相干发射机的性能，特别是对于高波特率下的高阶调制格式，从而导致接收机的信令误差。一些光接收机可以包括数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)，也称为DSP单元，所述DSP实现IQ均衡算法，以在一定程度上补偿IQ偏斜。但是，接收机侧补偿性能可能会因偏振模色散(polarization mode dispersion，PMD)、偏振相关损耗(polarization dependent loss，PDL)和放大自发辐射(amplifiedspontaneous emission，ASE)噪声等通道损伤而降低。IQ时间偏斜产生的信令误差可能导致信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)下降，而SNR下降无法通过接收机的DSP中的传统2x2多进多出(multiple-in and multiple-out，MIMO)均衡器来补偿。此外，大于半波特(即0.5单位间隔(0.5U.I.))的IQ偏斜值可能会导致接收机DSP捕获失败，因为信令误差可能超出2x2 MIMO均衡器的容量。此外，针对IQ偏斜的接收机侧DSP补偿可能会增加接收机专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)的实现复杂性和芯片功耗。因此，在发射机侧执行精确的IQ偏斜校准和补偿可能比接收机侧进行IQ时间偏斜补偿具有优势。
相干发射机中的IQ偏斜也可以通过发射机的一次性工厂校准来补偿。总IQ偏斜是根据I数据通道与Q数据通道之间的印刷电路板(printed circuit board，PCB)导线的长度差估计的，这可以达到皮秒级的精度。精细偏斜(精度优于1.0皮秒)可以通过手动调整偏斜值，直到从接收机DSP获得最佳的最小误码率(bit error rate，BER)读数来获得。但是，这种手动IQ偏斜校准效率相对较低，工厂校准中获得的校准值可能由于以下因素而不准确：接收机均衡器收敛状态、组件老化效应、运行环境变化等。因此，能够在发射机上电阶段自校准的发射机可以提供进一步的优势。
发射机IQ共轭(也称为相位共轭，或简称为共轭)是光通信的进一步损伤，可能导致接收机DSP由于IQ翻转而采集失败。由于可能导致发射机共轭的因素很多，因此在发射机侧识别IQ共轭是很困难的。因此，在发射机侧识别和/或补偿共轭的简单、可靠的技术可能具有优势。
发明内容
在本文中描述的各种实施例中，公开了在相干发射机中提供同相和正交(in-phase and quadrature，IQ)时间偏斜和共轭的自校准方法和设备。各种实施例可以使光发射机能够将导频音与用于调制光信号的数字数据信号的两个频段中的每一个组合。发射机的光信号输出由发射机的导频音检测器组件监控，该导频音检测器组件检测每个导频音的功率，并计算两个信号频段的检测到的导频音之间的功率比。发射机的DSP将IQ时间偏斜偏置值应用到数字数据信号；通过在值范围内扫描IQ时间偏斜偏置，可以构造线性插值来识别IQ时间偏斜偏置值，在该IQ时间偏斜偏置值下，两个检测到的导频音的功率比为1:1，这指示光信号的IQ时间偏斜等于零的平衡点。相同的线性插值，结合来自光调制器的相位偏置信息，可以使发射机确定光信号是否共轭。共轭可以通过设置光调制器的偏置点或反转用于调制光信号的数字数据信号的极性来补偿。
在一些方面，本公开描述了一种设备。所述设备具有导频音发生器，所述导频音发生器用于将第一导频音与数字数据信号的第一频段组合，以及将第二导频音与所述数字数据信号的第二频段组合，从而生成修改后的数字数据信号。所述设备具有电光调制器(electro-optic modulator，EOM)，用于基于所述修改后的数字数据信号生成光信号。所述设备具有导频音检测器，所述导频音检测器用于：接收光信号，基于所述光信号生成检测器数字信号，以及基于所述检测器数字信号检测第一导频音功率和第二导频音功率。所述设备具有控制单元，所述控制单元用于基于所述第一导频音功率和所述第二导频音功率确定所述光信号的同相分量与正交分量之间的IQ时间偏斜。
在一些示例中，所述设备还包括数字延迟滤波器，所述数字延迟滤波器用于：接收所述修改后的数字数据信号，基于来自所述控制单元的控制信息设置IQ时间偏斜偏置，以及将所述IQ时间偏斜偏置应用到所述修改后的数字数据信号。所述控制单元还用于：基于所述IQ时间偏斜生成所述控制信息，以及将所述控制信息提供给所述数字延迟滤波器。
在一些示例中，所述第一频段是高于预定频率的数字信号频谱的一部分，以及所述第二频段是低于所述预定频率的数字信号频谱的一部分。
在一些示例中，所述控制单元还用于通过以下操作执行IQ时间偏斜校准：将偏斜扫描控制信息提供给所述数字延迟滤波器，使得所述数字延迟滤波器将所述IQ时间偏斜偏置设置为等于多个IQ时间偏斜偏置值中的每一个，对于所述多个IQ时间偏斜偏置值中的每一个，针对相应的IQ时间偏斜偏置值计算所述第一导频音功率与所述第二导频音功率之间的功率比，基于所述多个IQ时间偏斜偏置值和相应的多个功率比计算所述IQ时间偏斜，以及将IQ偏斜校准控制信息提供给所述数字延迟滤波器，使得所述数字延迟滤波器设置所述IQ偏斜偏置以补偿所述IQ时间偏斜。
在一些示例中，所述控制单元还用于通过基于所述多个IQ时间偏斜偏置值和所述相应的多个功率比以及从所述EOM接收的相位偏置信息来确定所述光信号的相位共轭状态来执行共轭校准，以及通过设置所述EOM的偏置点或反转所述修改后的数字数据信号的极性来补偿所述相位共轭状态。
在一些示例中，所述控制单元还用于在所述设备的上电阶段期间执行IQ时间偏斜校准和所述共轭校准。
在一些示例中，基于所述多个IQ时间偏斜偏置值和所述相应的多个功率比计算所述IQ时间偏斜包括：计算所述多个IQ时间偏斜偏置值和相应的多个功率比的线性插值，识别对应于功率比值1:1的所述线性插值上的平衡点，以及将所述IQ时间偏斜设置为等于对应于所述平衡点的IQ时间偏斜偏置值。
在一些示例中，确定所述光信号的相位共轭状态包括：计算所述多个IQ时间偏斜偏置值和所述相应的多个功率比的线性插值，识别所述线性插值的斜率的正负号，以及基于所述线性插值的所述斜率的符号和所述相位偏置信息，确定所述光信号是共轭的。
在一些示例中，所述第一导频音的调制频率与所述第二导频音的调制频率不同，以及所述导频音发生器用于使用所述第一导频音调制所述第一频段的功率，同时使用所述第二导频音调制所述第二频段的功率。
在一些示例中，所述第一导频音和所述第二导频音都是具有单导频音调制频率的单导频音。所述导频音发生器用于随着时间的推移在以下两者之间交替：使用所述单导频音调制所述第一频段的功率，以及使用所述单导频音调制所述第二频段的功率。
在一些示例中，所述导频音发生器通过以下操作将所述第一导频音与所述数字数据信号的所述第一频段组合，并将所述第二导频音与所述数字数据信号的所述第二频段组合：将快速傅里叶变换应用到所述数字数据信号，以生成频域数字数据信号；将数字信号处理单元应用到所述频域数字数据信号，以生成频域第一频段信号和频域第二频段信号；将快速傅里叶逆变换应用到所述频域第一频段信号和所述频域第二频段信号，以生成时域第一频段信号和时域第二频段信号；使用所述第一导频音调制所述时域第一频段信号的幅度，以生成修改后的时域第一频段信号；使用所述第二导频音调制所述时域第二频段信号的幅度，以生成修改后的时域第二频段信号；以及将所述修改后的时域第一频段信号和所述修改后的时域第二频段信号组合，以生成所述修改后的数字数据信号。
在一些示例中，调制所述时域第一频段信号的所述幅度和调制所述时域第二频段信号的所述幅度是使用介于1％与3％之间的调制指数执行的。
在一些示例中，所述第一导频音和所述第二导频音各自具有介于100kHz与100MHz之间的相应调制频率。
在一些示例中，所述电光调制器包括双极化IQ马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)调制器。
在一些方面，本公开描述了一种设备。所述设备具有导频音检测器，所述导频音检测器用于：接收光信号，基于所述光信号生成检测器数字信号，以及基于所述检测器数字信号检测第一导频音功率和第二导频音功率。所述设备具有控制单元，所述控制单元用于基于所述第一导频音功率和所述第二导频音功率确定所述光信号的同相分量与正交分量之间的IQ时间偏斜。
在一些示例中，所述导频音检测器包括：低速光电探测器，用于接收所述光信号并基于所述光信号生成检测器模拟信号；模数转换器(analog-to-digital converter，ADC)，用于基于所述检测器模拟信号生成所述检测器数字信号；以及导频音检测器数字信号处理(digital signal processing，DSP)单元，用于检测所述第一导频音功率和所述第二导频音功率并确定所述IQ时间偏斜。
在一些方面，本公开描述了一种方法。第一导频音与数字数据信号的第一频段组合，第二导频音与所述数字数据信号的第二频段组合，从而生成修改后的数字数据信号。基于所述修改后的数字数据信号生成光信号。基于所述光信号生成检测器数字信号。基于所述检测器数字信号检测第一导频音功率和第二导频音功率。使用所述第一导频音功率和所述第二导频音功率确定所述光信号的同相分量与正交分量之间的IQ时间偏斜。
在一些示例中，所述方法还包括通过以下操作执行IQ时间偏斜校准：将IQ时间偏斜偏置设置为等于多个IQ时间偏斜偏置值中的每一个；对于所述多个IQ时间偏斜偏置值中的每一个：将所述IQ时间偏斜偏置应用到所述数字数据信号以及针对相应的IQ时间偏斜偏置值计算所述第一导频音功率与所述第二导频音功率之间的功率比；基于所述多个IQ时间偏斜偏置值和相应的多个功率比计算所述IQ时间偏斜；以及将所述IQ时间偏斜偏置应用到所述数字数据信号，以补偿所述IQ时间偏斜。
在一些示例中，所述方法还包括通过基于所述多个IQ时间偏斜偏置值和所述相应的多个功率比以及用于生成所述光信号的光调制器的相位偏置信息确定所述光信号的相位共轭状态，来执行共轭校准，以及通过设置所述光调制器的偏置点或反转所述修改后的数字数据信号的极性来补偿所述相位共轭状态。
在一些示例中，在上电阶段期间执行IQ时间偏斜校准和共轭检测。
如本文所使用，信号的“调制分量”可以指可以被调制以编码数据的信号的任何特征，例如幅度、频率和相位。但是，如本文所使用，除非另有说明，术语“调制分量”具体指正交幅度调制(quadrature amplitude modulated，QAM)信号的同相(I)分量或正交(Q)分量。在偏振复用信号(即，在第一偏振方向上的第一QAM信号和在第二典型正交偏振方向上的第二QAM信号)的情况下，调制分量可以指QAM信号中的一个的I分量或Q分量。
由于光信号的上述调制分量中的任何一个可以在发射机处编码来自数据通道的数据，并且可以在接收机处被解码以产生数据通道，因此调制分量在本文中有时可以被称为光信号的“通道”或“调制通道”。由于QAM信号由两个相位正交数据通道(对应于I调制分量和Q调制分量)组成，偏振复用正交相位调制器生成具有四个调制通道的信号：第一偏振方向上的第一调制分量(例如水平X偏振方向上的I调制分量)、第一偏振方向上的第二调制分量(例如X偏振方向上的Q调制分量)、第二偏振方向上的第一调制分量(例如垂直Y偏振方向上的I调制分量)和第二偏振方向上的第二调制分量(例如垂直Y偏振方向上的Q调制分量)。这些通道中的每一个可以独立于其它三个通道编码数据。此外，各种调制分量在本文中有时可以通过其缩写形式来引用。同相(实)相位调制分量在本文中可以被称为“同相调制分量”、“同相分量”、“I调制分量”、“I分量”，或者有时简称为“I”。应当理解，本文中使用的大写字母Q和I是指信号的相应调制分量、用于调制所述信号分量的对应数据通道，或从所述信号分量解码或解调的对应数据通道。
附图说明
现在将通过示例参考示出本申请示例性实施例的附图，在附图中：
图1A是本文中描述的示例提供的同相和正交马赫-曾德尔调制器(in-phase andquadrature Mach-Zehnder modulator，IQ-MZM)的示意图。
图1B是本文中描述的示例提供的偏振复用IQ马赫-曾德尔调制器(polarization-multiplexing IQ Mach-Zehnder Modulator，PM-IQMZM)的示意图。
图2A是本文中描述的示例提供的具有IQ偏斜和共轭补偿的相干发射机设备的框图。
图2B是本文中描述的示例提供的导频音应用于每个频段的数据信号的频段的示意图。
图3是正交相移键控(quadrature phase shift keying，QPSK)光信号的传递函数400，其示出信号与其希尔伯特(Hilbert)变换之间的互相关(在Y轴上)与信号的IQ时间偏斜(在X轴上)之间的关系。
图4是本文中描述的示例提供的包括导频音发生器和数字延迟滤波器的发射机DSP的替代实施例的框图。
图5是本文中描述的示例提供的用于检测导频音功率比作为光信号在不同相位偏置点的IQ时间偏斜的函数的模拟结果图。
图6是本文中描述的示例提供的在相干发射机中执行IQ偏斜检测和校准的示例性方法的流程图。
图7A是导致应用于数字域中的两个导频音的频段交换的发射机共轭的示意图。
图7B是本文中描述的示例提供的为非共轭信号和共轭信号捕获的数据点及其线性插值的绘图，其示出了导频音功率比作为IQ时间偏斜的函数。
图8是本文中描述的示例提供的用于检测和校准相干发射机的共轭的示例性方法的流程图。
在不同的附图中可以使用相似的附图标记来表示相似的组件。
具体实施方式
在本文公开的示例中，描述了在相干发射机中提供同相和正交(in-phase andquadrature，IQ)时间偏斜和共轭的自校准方法和设备。
如上所述，一种相干传输技术涉及使用同相(I)数据通道和正交(Q)数据通道来使用电光调制器(electro-optical modulator，EOM)，例如同相正交(in-phase andquadrature，IQ)马赫-曾德尔调制器(in-phase and quadrature Mach-ZehnderModulator，IQ-MZM)，调制光信号的I和Q相位调制分量。现在将参考使用I数据通道和Q数据通道调制光信号的I分量和Q分量的示例性IQ-MZM来描述IQ时间偏斜的示例。
图1A是本文示出为IQ马赫-曾德尔调制器(IQ Mach-Zehnder Modulator，IQ-MZM)的电光调制器(electro-optical modulator，EOM)100的通道路径的示意图，该EOM具有由模拟电同相(I)数据通道102调制的同相(I)通道路径106和由模拟电正交(Q)数据通道104调制的正交(Q)通道路径108。本描述的实施例不限于IQ-MZM，而是可以使用适合执行IQ调制的任何光调制器。
EOM 100接收以提供特定频率(单波长)光源的激光器形式的光输入122。根据光干涉技术，光输入122被分成I通道路径106和Q通道路径108。I路径106从I通道102接收模拟电信号，该模拟电信号调制通过I通道路径106传播的光信号的I分量。Q路径108从Q通道104接收模拟电信号，该模拟电信号调制通过Q通道路径108传播的光信号的Q分量。I路径106的光信号输出和Q路径108的光信号输出耦合或组合，以在EOM 100的输出处形成相位调制光信号124。
IQ偏斜是I通道102的数据路径与Q通道104的数据路径之间的相对延迟，其定义为
ΔτIQ＝ΔτQ-ΔτI (1)
其中，ΔτIQ是时间偏斜，ΔτQ是I数据路径的时间延迟，ΔτI是Q数据路径的时间延迟。IQ偏斜是由I通道102与Q通道104之间的物理时间延迟差引起的。这些通道102、104中的时间延迟可能由发射机组件的组合引起：例如，用于从数字输入生成模拟通道的数模转换器(digital-to-analog converter，DAC)、用于驱动EOM 100的驱动器、EOM 100本身和/或发射机使用的印刷电路板(printed circuit board，PCB)导线。
如上所述，本描述的实施例可以使用任何适合执行IQ调制的光调制器。第二种相干传输技术涉及使用四个单独的电数据通道调制光信号的四个调制分量：四个通道上承载的四个正交信号是上述的XI、XQ、YI和YQ信号，以调制光信号的两个偏振方向(X和Y)中每一个的I分量和Q分量。这种技术可以称为偏振复用光调制。
图1B是双极化IQ马赫-曾德尔调制器(dual-polarization IQ Mach-ZehnderModulator，DP-IQMZM)180形式的第二示例性EOM的通道路径的示意图，该EOM具有四个通道路径112、114、116、118，每个通道路径由模拟电数据通道输入132、134、136、138调制。
在DP-IQMZM 180中，光输入122被分成两个通道路径，每个通道路径被分成另外的两个通道路径。这产生了四个通道路径：XI路径112、XQ路径114、YI路径116和YQ路径118。XI路径112从XI通道132接收模拟电信号，该模拟电信号调制通过XI通道路径112传播的信号的I分量，以形成具有X偏振的XI调制信号。其它三个路径中的每一个都类似地由模拟电信号调制：XQ路径114通过XQ通道134形成具有X偏振的XQ调制信号；YI路径116通过YI通道136形成具有Y偏振的YI调制信号，YQ路径118通过YQ通道138形成具有Y偏振的YQ调制信号。XI路径112和XQ路径114的光信号输出被耦合或组合以形成具有X偏振的调制复信号(XI+j*XQ)，而YI路径116和YQ路径118的光信号输出被耦合或组合并通过偏振旋转器110馈送以形成具有Y偏振的调制复信号(YI+j*YQ)，从而实现偏振复用。X偏振信号和Y偏振信号耦合或组合以在DP-IQMZM 180的输出处形成偏振复用光信号124。四个正交数据通道XI 132、XQ134、YI 136和YQ 138是用于驱动PM-IQMZM 180的放大模拟电数据信号的模拟电数据通道。
图2A是具有IQ偏斜检测和补偿的相干发射机设备200的框图。设备200使用EOM100，例如图1A的IQ-MZM，来调制光信号124，以便通过光通信链路202传输。光信号124编码由导频音发生器216生成并与数字数据信号组合的一个或多个导频音。由EOM 100调制的光信号124还传播到导频音检测器230，该导频音检测器230检测存在于光信号124中的导频音之间的功率比，并使用这些功率比计算传输IQ时间偏斜。应当理解，信号或信号的分量(例如调幅导频音)的功率等于该信号或信号分量的幅度的平方。因此，只要保持幅度与功率之间的数学关系，本文中对功率的任何描述都可以理解为等效地应用于幅度。因此，例如，两个信号分量之间的功率比的计算可以作为每个信号分量的幅度的平方比的计算来执行。
在操作中，数据信号在用于调制EOM 100的光信号124之前通过光发射机的几个级传播。数据信号在不同级以不同的格式存在：数字、模拟、时域、频域以及发射机的各个级进行修改或更改前后的数据信号。在每个这种级，数据信号可以被称为“数据信号”；在任何模拟级，数据信号可以被称为“模拟数据信号”；在任何数字级，数据信号可以被称为“数字数据信号”；在任何时域级，数据信号可以被称为“时域数据信号”；并且在任何频域级，数据信号可以被称为“频域数据信号”。
数据信号首先由设备200接收作为输入数字数据信号204。发射机DSP 214基于输入数字数据信号204生成DSP数字数据信号208。DSP 214可以将与IQ时间偏斜校准无关的数字信号处理操作应用于输入数字数据信号204，以便生成DSP数字数据信号208。
DSP数字数据信号208由导频音发生器216接收，该导频音发生器216通过使用相应的导频音244、246调制DSP数字数据信号208的频段的幅度，将一个或多个导频音与DSP数字数据信号208组合。现在将详细描述导频音发生器216的操作。
导频音发生器216首先将傅里叶变换操作(本文示出为快速傅里叶变换(fastFourier transform，FFT)操作222)应用到DSP数字数据信号208，以将DSP数字数据信号208转换为频域数字数据信号240。分频器224(例如，导频音发生器216的另一个数字信号处理单元)用于将频域数字数据信号240分成两个频段或频谱段，以生成频域第一频段信号227和频域第二频段信号229。在一些实施例中，由分频器224执行的分频操作可以生成频域第一频段信号227，该频域第一频段信号227占用的频段相对于频域第二频段信号229占用的频段在频率上更高。在这些实施例中，频域第一频段信号227可以被称为“上频谱段信号”，而频域第二频段信号229可以被称为“下频谱段信号”。应理解，频域第一频段信号227和频域第二频段信号229可以在设备200的不同级或操作中转换回时域；不管这两个信号被编码在哪个域中，它们都可以分别称为“第一频段信号”和“第二频段信号”。
图2B示出了在这种实施例中数据信号的两个频段的示例性表示。示意图250示出了沿频率维度(X轴)绘制的上频谱段254和下频谱段256。中心频率fc 262定义了下频段256的上界和上频段254的下界。第一导频音调制频率fPT1 258调制上频段254，而第二导频音调制频率fPT2 260调制数据信号的下频段256。
在一些实施例中，频域第一频段信号227和频域第二频段信号229可以通过应用分频器224以预定频率分离频域数字数据信号240来生成。在一些实施例中，由第一频段信号占用的第一频段是数字信号频谱的高于预定频率的一部分，而由第二频段信号占用的第二频段是数字信号频谱的低于预定频率的一部分。在一些实施例中，预定频率可以是零频率；在这些实施例中，第一频段信号227可以被称为“正频段信号”，而频域第二频段信号229可以被称为“负频段信号”。
通过将傅里叶逆变换(示出为快速傅里叶逆变换操作226)应用到频域第一频段信号227以生成时域第一频段信号231和应用到频域第二频段信号以生成时域第二频段信号233来将频域第一频段信号227和频域第二频段信号229分别变换回时域。
然后，导频音与两个信号中的每个信号组合。第一导频音PT1 244用于调制时域第一频段信号231的幅度以生成修改后的时域第一频段信号221，第二导频音PT2 246用于调制时域第二频段信号233的幅度以生成修改后的时域第二频段信号223。在一些实施例中，第一导频音244的调制频率与第二导频音246的调制频率不同。在一些这种实施例中，两个导频音244、246可以同时应用以调制两个时域信号231、233中的每一个的幅度。其它实施例可以使用具有单导频音调制频率的单导频音作为第一导频音244和第二导频音246两者。在一些这种实施例中，导频音发生器216可以用于随着时间的推移在以下两者之间交替：在第一时间段期间使用单导频音调制第一频段(即时域第一频段信号231)的幅度和在第二时间段期间使用单导频音调制第二频段(即时域第二频段信号233)的幅度。这种时间交替实施例可能需要导频音发生器216与下面描述的导频音检测器230的采样操作同步。
在一些实施例中，导频音调制使用介于1％与3％之间的调制指数执行，从而仅对每个被调制的信号产生轻微扰动。与使用较高调制指数(例如3％)的实施例相比，使用较低调制指数(例如1％)的实施例可能需要使用更长的平均窗口来检测导频音。
在一些实施例中，每个导频音具有低调制频率：一些实施例可以使用具有在kHz至MHz范围内相应调制频率的导频音，一些实施例可以具体使用具有在100kHz与100MHz之间的相应调制频率的导频音。
在一些实施例中，第一导频音PT1 244用于对第一频段数字信号231应用幅度调制，从而有效地将信号幅度乘以(1+m×cos(2πfPT1t))，其中，fPT1表示第一导频音PT1 244的调制频率，m表示调制索引。第二导频音PT2 246用于对第二频段数字信号233应用幅度调制，从而有效地将信号幅度乘以(1+m×cos(2πfPT2t))，其中fPT2表示第二导频音PT2 246的调制频率，m表示调制索引。尽管该示例将导频音示出为正弦信号，但应理解，其它信号形式可以用于导频音，例如方波。
修改后的时域第一频段信号221与修改后的时域第二频段信号223(例如，通过简单的信号加法运算)组合，以生成修改后的数字数据信号210，其可以表示为修改后的I分量I'和修改后的Q分量Q'乘以j，即I'+jQ'，以形成复信号。Q'分量通过数字延迟滤波器304，示出为有限脉冲响应(finite impulse response，FIR)滤波器，以便以数字方式应用任何I/Q偏斜，以补偿I数据路径与Q数据路径之间的物理IQ偏斜。应当理解，在使用偏振复用的实施例中，修改后的数字数据信号210的I'分量可以包括XI'通道和YI'通道，并且Q'分量可以包括XQ'通道和YQ'通道。在这种实施例中，数字延迟滤波器304将对XQ'通道和YQ'通道应用时间偏斜偏置。
修改后的数字数据信号210通过数模转换器(digital-to-analog converter，DAC)218转换为模拟数据信号，在图2A中示出为一对模拟数据信号通道212。模拟数据信号通道212由一组放大器220放大，从而产生对应于图1A的I通道102和Q通道104的一对放大的数据信号通道102、104。应当理解，将数据信号编码到I通道和Q通道可以由除DAC 218以外的任何组件在数字级或模拟级上执行。
I通道102和Q通道104用作EOM 100的输入，以调制光输入122以产生光信号124，如上文参考图1A所述。携带幅度调制导频音的光信号124的光场由以下公式描述：
Figure BDA0004113796620000081
其中，fPT1,2是导频音频率，m是调制索引。因此，EOM 100用于基于修改后的数字数据信号210生成光信号124。应当理解，可以使用其它实施例，例如使用偏振复用EOM(例如图1B中所示的EOM)的实施例。这种实施例可以使用四个正交数字数据通道来驱动EOM。
应当理解，在给定数据信号或数据通道中编码的数据可以在不同级(例如，数字与模拟、放大与预放大、光与电)在同一信号或通道中等效编码。本文中关于由另一信号或通道调制信号或通道，或检测第二信号或通道中第一信号或通道的特性的陈述，可以指直接或间接调制或检测。例如，DSP数字数据信号208可以说是编码输入数字数据信号204，而模拟数据通道212或放大的模拟数据通道102、104可以说是编码修改后的数字数据信号210。
回到图2A，导频音检测器230在光检测器(本文中示出为低速光电二极管232)处接收光信号124。光电二极管232基于光信号124生成导频音检测器模拟信号233，该光信号124被提供给放大器234以生成放大的导频音检测器模拟信号235。放大的导频音检测器模拟信号235被提供给模数转换器(analog-to-digital converter，ADC)236，该ADC 236生成导频音检测器数字信号237。
导频音检测器数字信号237被提供给导频音幅度比检测单元238，该导频音幅度比检测单元238检测从光信号124解码的第一导频音244和第二导频音246，检测第一导频音幅度和第二导频音幅度，并计算两个导频音244、246的幅度之间的功率比。两个检测到的导频音幅度之间的比率可以由以下等式确定：
Figure BDA0004113796620000091
其中，VI,q分别是光信号124的同相场和正交场，HI,q是对应的希尔伯特变换。Δθ是90度的正交相位偏差(即，正交误差)，Δτ是由数字延迟滤波器304应用的延迟，ΔτIQ是I通道102与Q通道104之间的物理延迟。接收信号与其希尔伯特变换之间的互相关强依赖于I通道102与Q通道104之间的时序偏斜。因此，只有当V与H之间的偏斜被取消时，互相关值才等于零，如图3中为65Gbaud不归零(non-return to zero，NRZ)信号计算的传递函数所示。
图3示出了65Gbaud正交相移键控(quadrature-phase-shifted-keying，QPSK)光信号124的传递函数400。信号与其希尔伯特变换之间的归一化CV,H互相关值映射在Y轴406上。信号的IQ时间偏斜映射在X轴408上。示出这两个属性之间关系的曲线404具有零点402，在零点402处，只有当IQ时间偏斜为零时，互相关值才为零。
因此，设备200将幅度调制的导频音应用到数据通道，并且导频音检测器216可以准确测量同相数据通道与正交数据通道之间的功率比，以确定IQ时间偏斜。导频音功率可以从通过使用导频音功率比检测单元238的数字信号处理器(digital signal processor，DSP)执行导频音检测器数字信号237的傅里叶变换(例如，快速傅里叶变换)获得的功率谱密度中提取。在一些实施例中，每个通道中的导频音功率由导频音检测器230监控，以将小部分功率分选到导频音检测器230。导频音检测器230可以测量单个频率下的每个导频音的功率，以消除由接收机频率响应纹波引起的任何测量误差。
在一些实施例中，导频音检测器230可以是相对低成本的。导频音检测器230可以包括低速光电二极管232等低速光电探测器、模数转换器236和实现导频音功率比检测单元238的导频音检测器数字信号处理器(digital signal processor，DSP)。
设备200基于来自导频音功率比检测单元238的反馈执行IQ时间偏斜校准。数字延迟滤波器304用于将IQ时间偏斜偏置应用到DSP数字数据信号208(在图2A中示出为FIR滤波器将时间偏斜偏置应用到修改后的数字数据信号210的Q'分量)，从而偏置数据信号的IQ时间偏斜，以潜在地校正由I通道102和/或Q通道104的数据路径中的各种操作引入的IQ时间偏斜。由数字延迟滤波器304应用到数据信号的IQ时间偏斜偏置的量由从控制单元302接收的控制信息(例如，控制信号)确定。在一些实施例中，控制单元302可以是处理器或控制器，用于执行计算、做出决策以及存储和检索寄存器或存储器中的数据，以便执行本文描述的各种方法和操作。
控制单元302用于基于导频音功率比检测单元238确定的第一导频音功率和第二导频音功率，确定光信号124的同相分量与正交分量之间的IQ时间偏斜。在导频音功率比检测单元238计算两个检测到的导频音之间的功率比之后，将功率比信息242从导频音功率比检测单元238传递到控制单元302。控制单元302使用功率比信息242来确定光信号124的IQ偏斜，如下文更详细地描述。然后，控制单元302可以将控制信息发送到数字延迟滤波器304，以基于光信号124的计算出的IQ时间偏斜将一定量的IQ时间偏斜偏置应用到DSP数字数据信号208。
在IQ时间偏斜校准或补偿的上下文中，输入数字数据信号204可以被视为非偏置数字数据信号，并且数字延迟滤波器304用于接收非偏置数字数据信号(即输入数字数据信号204)，基于来自控制单元302的控制信息设置IQ时间偏斜偏置，以及通过将IQ时间偏斜偏置应用到非偏置数字数据信号来生成数字数据信号。控制单元302用于计算如上所述的IQ时间偏斜，基于计算出的IQ时间偏斜生成控制信息，并将控制信息提供给数字延迟滤波器304。
在一些实施例中，IQ检测和校准步骤在设备200的上电阶段期间执行，或在设备200的服务模式之外执行，在服务模式中，设备200主动向接收机发送数据。IQ检测和校准步骤可以涉及识别光信号124的IQ时间偏斜，并使用数字延迟滤波器304应用补偿IQ时间偏斜偏置。在一些实施例中，IQ偏斜检测和/或校准可以在服务模式期间执行，即在数据传输期间实时执行，前提是将少量的偏移应用到EOM 100的相位偏置点。
为了准确地确定光信号124的IQ时间偏斜并可能对此进行补偿，设备可以包括用于执行IQ偏斜检测和校准的附加组件。这些组件在下文被描述为发射机DSP 214的组件或操作，但在一些实施例中，它们可以包括在设备200中除发射机DSP 214之外的某处。
图4示出了发射机DSP 314的替代实施例的框图，其中，导频音发生器216、控制单元302和数字延迟滤波器304被认为是DSP 314的组件。发射机DSP 314除了执行其它DSP操作306的一组传统DSP组件之外，还包括数字延迟滤波器304、控制单元302和数字延迟滤波器304。应当理解，在一些实施例中，其它DSP操作306可以对应于由图2A的发射机DSP 214执行的操作。输入数字数据信号204由执行其它DSP操作306的组件接收，这些操作在导频音生成和数字延迟之前执行，以校正IQ时间偏斜。图5是用于检测导频音幅度比作为光信号在不同相位偏置点的IQ时间偏斜的函数的模拟结果图500。在X轴上绘制IQ时间偏斜502(以皮秒为单位)，并且在Y轴上绘制由导频音检测器230检测到的导频音幅度比R 504(以分贝为单位)。随着通过在从–2皮秒到2皮秒的值范围内扫描数字延迟滤波器304的IQ时间偏斜偏置值而改变IQ时间偏斜，相对于IQ时间偏斜502绘制五个不同相位偏斜点(例如由发射机DSP214设置)的导频音幅度比504。图500中所示的五个不同的相位偏置点是：ΔΦ＝0(510)，ΔΦ＝π/6(512)，ΔΦ＝π/4(514)，ΔΦ＝π/3(516)，以及ΔΦ＝π/2(518)。
如从上面的等式(2)预期，当相位在π/2(518)处偏置时，导频音功率比504不依赖于IQ时间偏斜502。通过应用ΔΦ＝0(510)的相位偏置，可以观察到R 504对IQ偏斜502失谐的强依赖性。对于所有绘制的相位偏置点510、512、514、516、518，只有当IQ偏斜502为零时，导频音功率不平衡(即两个导频音之间的功率比不等于1:1或0dB)才在平衡点508处被取消。如模拟结果500所示，对于ΔΦ＝π/4(514)处的相位偏置，导频音检测器230的偏斜测量灵敏度可以优于0.2皮秒，或者导频音功率比504测量结果的0.1dB准确度。在一些实施例中，测量灵敏度随着信号波特率的增加而增加。
现在将描述用于使用设备200或具有导频音生成和检测能力的另一个相干发射机执行IQ偏斜检测和校准步骤的示例性方法。
图6是上文描述的设备200提供的在相干发射机中执行IQ偏斜检测和校准的示例性方法600的流程图。方法600通过以下各项操作：在值范围内扫描数字延迟滤波器304的IQ时间偏斜偏置，并记录每个偏斜值处检测到的导频音的功率比，然后绘制比率的线性插值，以确定用于校准IQ时间偏斜的IQ偏斜点。控制单元302向数字延迟滤波器304提供偏斜扫描控制信息，使得指示数字延迟滤波器304将IQ时间偏斜偏置设置为等于多个IQ时间偏斜偏置值中的每一个。偏斜扫描控制信息可以包括指令或控制信号，使得数字延迟滤波器304将IQ时间偏斜偏置值设置为介于定义IQ时间偏斜偏置范围的最小值和最大值之间的值的预定数量。在一些实施例中，IQ时间偏斜偏置范围的最小值和最大值可以分别为–2皮秒和2皮秒，如图5的绘图中所示。在一些实施例中，IQ时间偏斜偏置值的预定数量是21，如在图5的绘图中所示。应当理解，不同的实施例可以改变这些值中的任何一个；更宽的IQ时间偏斜偏置范围和更大的IQ时间偏斜值的预定数量可以在计算光信号124的IQ时间偏斜时产生更大的准确度、范围和分辨率。扫描范围和值的预定数量也可以表示为扫描范围和步长。
首先，在602中，响应于由控制单元302提供的偏斜扫描控制信息，设置数字延迟滤波器304的第一这种IQ时间偏斜偏置值。在一些实施例中，作为EOM 100的相位偏置偏移也可以在此步骤602中设置。
对于多个IQ时间偏斜偏置值中的每一个，执行步骤604至612。
在步骤604中，导频音发生器216用于将第一导频音244与数字数据信号(例如，时域第一频段信号231)的第一频段组合，并将第二导频音246与数字数据信号(例如，时域第二频段信号233)的第二频段组合，从而生成修改后的数字数据信号(例如，修改后的数字数据信号210)。在设备200中，修改后的数字数据信号210是通过将修改后的时域第一频段信号221和修改后的时域第二频段信号223相加而生成。应当理解，导频音的生成和与数据信号的组合连续发生，因此在一些实施例中与方法600的其它步骤同时发生。
在606中，光信号124由电光调制器100基于修改后的数字数据信号210生成。在设备200中，EOM 100由I通道102和Q通道104直接调制，I通道102和Q通道104是模拟数据通道212的放大版本，而模拟数据通道212又是修改后的数字数据信号210的模拟编码。
在608中，基于光信号124生成检测器数字信号237。在设备200中，检测器数字信号237是放大的导频音检测器模拟信号235的数字编码，该导频音检测器模拟信号235是导频音检测器模拟信号233的放大版本，而导频音检测器模拟信号233又是由光电二极管232接收的光信号124的电编码。
在610中，导频音功率比检测单元238用于基于检测器数字信号237检测第一导频音功率和第二导频音功率，如上所述。
在612中，导频音功率比检测单元238为由数字延迟滤波器304设置的相应IQ时间偏斜偏置值计算第一导频音功率与第二导频音功率之间的功率比。在设备200中，导频音功率比检测单元238计算第一导频音功率与第二导频音功率之间的功率比，从而生成功率比信息242，该功率比信息242被传递给控制单元302。
对于数字延迟滤波器304在其扫描中设置的每个IQ时间偏斜偏置值，重复步骤604至612。在步骤613中，如果另一个偏置值保持在该范围内，则将数字延迟滤波器304的IQ时间偏斜偏置值设置为该范围内的下一个值，并且方法600返回步骤604。
在IQ时间偏斜偏置值扫描完成后，控制单元302使用功率比信息242来确定光信号124的同相分量与正交分量之间的IQ时间偏斜，如上所述。基于多个IQ时间偏斜偏置值和从导频音功率比检测单元238接收的相应多个功率比作为功率比信息242计算IQ时间偏斜。在设备200中，控制单元302可以将多个功率比信息242传输存储在例如寄存器或存储器中，用于在扫描完成后计算IQ时间偏斜。IQ时间偏斜计算由控制单元302在下面描述的步骤614至618中执行。
在614中，控制单元302计算多个IQ时间偏斜偏置值和相应的多个功率比的线性插值。线性插值可以以保留定义线性插值的信息(即线性插值的直线上的至少一个点的斜率和位置)的任何方式或格式计算或表示。功率比R相对于IQ时间偏斜的图上的绘制点的线性插值的示例示出为图5中的线性插值510、512、514、516和518。尽管图5中的示例性线性插值能够被绘制为穿过每个数据点的线，但在一些实施例中，由于测量中存在不准确，可能需要使用例如最小均方线性回归来绘制线性插值，以拟合数据点。应当理解，线性插值或其近似或估计可以使用许多数学技巧中的任何一种来生成。
在616中，控制单元302识别线性插值上对应于功率比值1:1(即0dB)的平衡点。在图5的示例性线性插值中，平衡点是平衡点508。
在618中，控制单元将IQ时间偏斜计算为等于对应于平衡点508的IQ时间偏斜偏置值，即，将IQ时间偏斜计算为线性插值上对应于假设IQ时间偏斜偏置值的点(对应于功率比1:1，即0dB)的X值。平衡点508的x轴位置为光信号124的IQ时间偏斜提供了该值。
在620中，控制单元302向数字延迟滤波器304提供IQ偏斜校准控制信息，使得数字延迟滤波器304设置IQ偏斜偏置以补偿计算得到的IQ时间偏斜。在此步骤620中的控制信息242包括IQ偏斜校准控制信息，并且此步骤620可被称为校准设备200以补偿IQ时间偏斜的步骤。
在一些实施例中，上述方法600可以使用低速导频检测器230和检测器ADC 236以优于0.1皮秒的精度(或准确度)校准时间偏斜。
在一些实施例中，设备200还可以用于执行相位共轭检测和/或校准。相位共轭(本文中也称为IQ共轭或发射机IQ共轭)可能由许多因素引起，包括发射机硬件布局、数字到模拟通道映射和/或每个EOM的偏置操作点。因此，仅使用单个参数可能很难检测共轭。发射机IQ共轭可能会导致许多问题：例如，它可能导致发射机DSP中应用的色度色散使用不正确的(即相反的)符号，和/或它可能导致接收机DSP由于IQ翻转而采集失败。因此，发射机共轭的识别和/或校正可能具有优势。
图7A示出了导致应用于数字域中的两个导频音的频段交换的发射机共轭。在非共轭光信号702中，第一导频音调制频率fPT1 708调制数据信号的第一频段(示出为上频谱段704)，第二导频音调制频率fPT2 710调制数据信号的第二频段(示出为下频谱段706)。对于光信号频谱，预定频率(两个频段所参考的频率)是光源的中心频率714(也称为载波频率)。在共轭光信号712中，与非共轭光信号相比，上频段和下频段被交换；第一导频音调制频率fPT1 708替代地调制下频段706，第二导频音调制频率fPT2 710调制上频段704。如上面的等式(3)所示，导频音功率比与IQ偏斜调谐的斜率在正交相位偏移的给定符号处确定。在一些实施例中，相位偏移可以由与π/2处的偏置点的电压偏移和EOM 100功率传递函数的斜率符号来确定：它处于功率传递函数的正斜率或负斜率。在一些实施例中，偏置点信息可以在EOM 100的偏置控制初始化阶段期间获取。
图7B示出了为非共轭信号726和共轭信号728捕获的数据点的绘图720。如图5所示，绘制数据点，其中，由数字延迟滤波器304应用的IQ时间偏斜722作为X轴，检测到的导频音功率比R 724作为Y轴。可以观察到，非共轭信号726的数据点的线性回归的斜率是负的，而共轭信号728的数据点的线性回归的斜率是正的，并且近似于非共轭信号726的数据点的线性回归的负斜率的倒数。
图8是示出用于检测和校准相干发射机的共轭的示例性方法800的流程图。在一些实施例中，发射机相位共轭校准方法800可以在发射机(例如设备200)的启动阶段执行。将参考设备200描述示例性方法800的步骤。
在一些实施例中，可以通过使用IQ偏斜方法600的步骤收集和计算的相同IQ偏斜和导频音功率比数据来执行方法800。下面描述的方法800的步骤假设同时执行方法600或除了方法800的步骤之外还执行方法600。具体地，方法800依赖于由方法600的步骤602至614生成和计算的数据。
在802中，控制单元302接收来自于方法600的步骤602和612的多个IQ时间偏斜偏置值和相应的多个功率比，并从EOM 100接收相位偏置信息。在一些实施例中，EOM 100可以向控制单元302提供对EOM 100的相位偏置设置的访问和控制。
在步骤804至808中，控制单元基于多个IQ时间偏斜偏置值、相应的多个功率比和相位偏置信息计算光信号124的相位共轭状态(即，光信号124是否共轭)。
在步骤804中，控制单元计算多个IQ时间偏斜偏置值和相应的多个功率比的线性插值。如果执行方法600的对应步骤614，则可以省略该步骤804。
在步骤806中，控制单元302识别线性插值的斜率的正符号或负符号。这种确定可以是显式的或隐式的：例如，在一些实施例中，步骤804和806可以通过简单地确定两个数据点的相对R和IQ时间偏斜值并确定它们是指示正趋势线还是负趋势线来执行。
在步骤808中，控制单元302基于线性插值的斜率的符号和相位偏置信息确定光信号124是共轭的。例如，在例如图7B的线性插值中，负斜率可以指示负共轭状态，而正斜率可以指示正共轭状态。
在步骤810中，发射机补偿相位共轭状态。这可以在各种实施例中通过例如设置EOM 100的偏置点或反转修改后的数字数据信号210的极性来实现。在一些实施例中，数据信号的极性在不同级可能反转。如上所述，EOM 100的偏置点可以由控制单元302设置。通常，负共轭状态可以不进行任何操作来补偿，而正状态可以通过设置EOM 100的偏置点或反转数据信号的极性来补偿。在一些实施例中，控制单元302还可以用于控制设备200的一个或多个组件，以反转作为输入提供给DAC的修改后的数字数据信号210的I'或Q'数字数据通道的极性。
尽管本公开通过按照一定的顺序执行的步骤描述方法和过程，但是可以适当地省略或改变方法和过程中的一个或多个步骤。在适当情况下，一个或多个步骤可以按所描述的顺序以外的顺序执行。
尽管本公开在方法方面至少部分地进行了描述，但本领域普通技术人员将理解，本公开也针对用于执行所述方法的至少一些方面和特征的各种组件，无论是通过硬件组件、软件还是其任意组合。相应地，本公开的技术方案可以通过软件产品的形式体现。合适的软件产品可以存储在预先记录的存储设备或其它类似的非易失性或非瞬时性计算机可读介质中，包括DVD、CD-ROM、USB闪存盘、可移动硬盘或其它存储介质等。软件产品包括有形地存储在其上的指令，所述指令使得处理器设备(例如，个人计算机、服务器或网络设备)能够执行本文中公开的方法的示例。
在不脱离权利要求书的主题的前提下，本公开可以通过其它特定形式实现。所描述的示例性实施例在各方面都仅仅是示意性的，而不是限制性的。可以组合从一个或多个上述实施例中选择的特征，以创建非显式描述的可选实施例，在本公开的范围内可以理解适合于此类组合的特征。
还公开了公开范围内的所有值和子范围。此外，尽管本文所公开和显示的系统、设备和流程可包括特定数量的元素/组件，但可以修改所述系统、设备和组件，以包括此类元素/组件中的更多或更少的元素/组件。例如，尽管所公开的任何元件/组件可以引用为单个数量，但是可以修改本文所公开的实施例以包括多个此类元件/组件。本文所描述的主题旨在覆盖和涵盖所有适当的技术变更。

Claims (20)

1.一种设备，包括：
导频音发生器，用于：
将第一导频音与数字数据信号的第一频段组合，以及
将第二导频音与所述数字数据信号的第二频段组合，
从而生成修改后的数字数据信号；
电光调制器(electro-optic modulator，EOM)，用于基于所述修改后的数字数据信号生成光信号；
导频音检测器，用于：
接收所述光信号；
基于所述光信号生成检测器数字信号；以及
基于所述检测器数字信号检测第一导频音功率和第二导频音功率；
控制单元，用于基于所述第一导频音功率和所述第二导频音功率确定所述光信号的同相分量与正交分量之间的IQ时间偏斜。
2.根据权利要求1所述的设备，
还包括数字延迟滤波器，所述数字延迟滤波器用于：
接收所述修改后的数字数据信号；
基于来自所述控制单元的控制信息设置IQ时间偏斜偏置；以及
将所述IQ时间偏斜偏置应用到所述修改后的数字数据信号，
其中，所述控制单元还用于：
基于所述IQ时间偏斜生成所述控制信息；以及
将所述控制信息提供给所述数字延迟滤波器。
3.根据权利要求2所述的设备，其中：
所述第一频段是高于预定频率的数字信号频谱的一部分；以及
所述第二频段是低于所述预定频率的数字信号频谱的一部分。
4.根据权利要求2至3中任一项所述的设备，其中，所述控制单元还用于通过以下操作执行IQ时间偏斜校准：
将偏斜扫描控制信息提供给所述数字延迟滤波器，使得所述数字延迟滤波器将所述IQ时间偏斜偏置设置为等于多个IQ时间偏斜偏置值中的每一个；
对于所述多个IQ时间偏斜偏置值中的每一个，针对相应的IQ时间偏斜偏置值计算所述第一导频音功率与所述第二导频音功率之间的功率比；
基于所述多个IQ时间偏斜偏置值和相应的多个功率比计算所述IQ时间偏斜；以及
将IQ偏斜校准控制信息提供给所述数字延迟滤波器，使得所述数字延迟滤波器设置所述IQ偏斜偏置以补偿所述IQ时间偏斜。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述控制单元还用于通过以下操作执行共轭校准：
基于以下各项确定所述光信号的相位共轭状态：
所述多个IQ时间偏斜偏置值和所述相应的多个功率比；
从所述EOM接收的相位偏置信息；以及
通过设置所述EOM的偏置点或反转所述修改后的数字数据信号的极性来补偿所述相位共轭状态。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述控制单元还用于在所述设备的上电阶段期间执行IQ时间偏斜校准和共轭校准。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的设备，其中，基于所述多个IQ时间偏斜偏置值和相应的多个功率比计算所述IQ时间偏斜包括：
计算所述多个IQ时间偏斜偏置值和所述相应的多个功率比的线性插值；
识别对应于功率比值1:1的所述线性插值上的平衡点；以及
将所述IQ时间偏斜设置为等于对应于所述平衡点的IQ时间偏斜偏置值。
8.根据权利要求5至6中任一项所述的设备，其中，确定所述光信号的相位共轭状态包括：
计算所述多个IQ时间偏斜偏置值和所述相应的多个功率比的线性插值；
识别所述线性插值的斜率的正负号；以及
基于所述线性插值的所述斜率的符号和所述相位偏置信息，确定所述光信号是共轭的。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的设备，其中：
所述第一导频音的调制频率与所述第二导频音的调制频率不同；以及
所述导频音发生器用于使用所述第一导频音调制所述第一频段的功率，同时使用所述第二导频音调制所述第二频段的功率。
10.根据权利要求4至8中任一项所述的设备，其中：
所述第一导频音和所述第二导频音都是具有单导频音调制频率的单导频音；以及
所述导频音发生器用于随着时间的推移在以下两者之间交替：
使用所述单导频音调制所述第一频段的功率；以及
使用所述单导频音调制所述第二频段的功率。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其中，所述导频音发生器通过以下操作将所述第一导频音与所述数字数据信号的所述第一频段组合，并将所述第二导频音与所述数字数据信号的所述第二频段组合：
将快速傅里叶变换应用到所述数字数据信号，以生成频域数字数据信号；
将数字信号处理单元应用到所述频域数字数据信号，以生成频域第一频段信号和频域第二频段信号；
将快速傅里叶逆变换应用到所述频域第一频段信号和所述频域第二频段信号，以生成时域第一频段信号和时域第二频段信号；
使用所述第一导频音调制所述时域第一频段信号的幅度，以生成修改后的时域第一频段信号；
使用所述第二导频音调制所述时域第二频段信号的幅度，以生成修改后的时域第二频段信号；以及
将所述修改后的时域第一频段信号和所述修改后的时域第二频段信号组合，以生成所述修改后的数字数据信号。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，调制所述时域第一频段信号的所述幅度和调制所述时域第二频段信号的所述幅度是使用介于1％与3％之间的调制指数执行的。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述第一导频音和所述第二导频音各自具有介于100kHz与100MHz之间的相应调制频率。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的设备，其中，所述电光调制器包括双极化IQ马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)调制器。
15.一种设备，包括：
导频音检测器，用于：
接收光信号；
基于所述光信号生成检测器数字信号；
基于所述检测器数字信号检测第一导频音功率和第二导频音功率；以及
控制单元，用于基于所述第一导频音功率和所述第二导频音功率确定所述光信号的同相分量与正交分量之间的IQ时间偏斜。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述导频音检测器包括：
低速光电探测器，用于接收所述光信号并基于所述光信号生成检测器模拟信号；
模数转换器(analog-to-digital converter，ADC)，用于基于所述检测器模拟信号生成所述检测器数字信号；以及
导频音检测器数字信号处理(digital signal processing，DSP)单元，用于检测所述第一导频音功率和所述第二导频音功率并确定所述IQ时间偏斜。
17.一种方法，包括：
将第一导频音与数字数据信号的第一频段组合，将第二导频音与所述数字数据信号的第二频段组合，从而生成修改后的数字数据信号；
基于所述修改后的数字数据信号生成光信号；
基于所述光信号生成检测器数字信号；
基于所述检测器数字信号检测第一导频音功率和第二导频音功率；以及
使用所述第一导频音功率和所述第二导频音功率确定所述光信号的同相分量与正交分量之间的IQ时间偏斜。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括通过以下操作执行IQ时间偏斜校准：
将IQ时间偏斜偏置设置为等于多个IQ时间偏斜偏置值中的每一个；
对于所述多个IQ时间偏斜偏置值中的每一个：
将所述IQ时间偏斜偏置应用到所述数字数据信号，以及
针对相应的IQ时间偏斜偏置值计算所述第一导频音功率与所述第二导频音功率之间的功率比；
基于所述多个IQ时间偏斜偏置值和相应的多个功率比计算所述IQ时间偏斜；以及
将所述IQ时间偏斜偏置应用到所述数字数据信号，以补偿所述IQ时间偏斜。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括通过以下操作执行共轭校准：
基于以下各项确定所述光信号的相位共轭状态：
所述多个IQ时间偏斜偏置值和所述相应的多个功率比；以及
用于生成所述光信号的光调制器的相位偏置信息；以及
通过设置所述光调制器的偏置点或反转所述修改后的数字数据信号的极性来补偿所述相位共轭状态。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，在上电阶段期间执行IQ时间偏斜校准和共轭检测。
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