本申請涉及用于減輕光通信系統(tǒng)中的干擾的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

在直接檢測的光通信系統(tǒng)中，多路干擾(mpi)源于光接口(連接器，接收器/發(fā)射器接口)處的發(fā)射波形的反射的組合。圖1中繪出了一個實例，該實例示出了通過光纜序列連接到接收器102的發(fā)射器100，所述光纜在光接口104，106，108處連接。在發(fā)射器100發(fā)射信號s(t)之后，由于接口104，106，108處的反射，在接收器102處接收的信號u(t)是已發(fā)射信號的一組延遲復(fù)制品的和。通常在110處指示的是圖1的系統(tǒng)的邏輯等效版本，圖1示出了四個延遲組分的求和與各自的衰減a1，a2，a3，a4。

另一個干擾的源是由于在電域中發(fā)生的反射，例如在接收器中的光電二極管之后或在發(fā)射器中的激光調(diào)制器之前。這些電反射可以通過估計每個組分的延遲和幅度直接消除。這種電反射通常發(fā)生在非常短的距離(幾十毫米或更小的數(shù)量級)，因此它們保持在來自主信號的少量波特內(nèi)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種處理多個光信號樣本的方法，光信號具有脈沖幅度調(diào)制電場，方法包括：對于每個樣本，估計各自的脈沖幅度調(diào)制電平；對于每個樣本，從各自的脈沖幅度調(diào)制電平中減去樣本以生成相應(yīng)的誤差樣本；對誤差樣本進行低通濾波以產(chǎn)生多路干擾的估計；對于每個樣本，將多路干擾的估計中的一個與樣本組合以產(chǎn)生干擾減輕的樣本。

根據(jù)本申請的另一個方面，提供了一種處理多個光信號樣本的電路，光信號具有脈沖幅度調(diào)制電場，電路包括：限幅器，對于每個樣本，估計樣本各自的脈沖幅度調(diào)制電平；減法器，對于每個樣本，從各自的脈沖幅度調(diào)制電平中減去樣本以生成相應(yīng)的誤差樣本；低通濾波器，對誤差樣本進行濾波以產(chǎn)生多路干擾的估計；組合器，對于每個樣本，將多路干擾的估計中的一個與樣本組合以產(chǎn)生干擾減輕的樣本。

根據(jù)本申請的另一個方面，提供了一種光模塊，包括：光輸入/輸出和電輸入/輸出；光電二極管，用于對在光輸入/輸出處接收的輸入光信號執(zhí)行直接檢測，以產(chǎn)生直接檢測輸出；跨阻放大器，放大直接檢測輸出；脈沖幅度調(diào)制asic，被配置為對跨阻放大器的輸出執(zhí)行脈沖幅度調(diào)制解調(diào)以在電輸入/輸出處產(chǎn)生信號，脈沖幅度調(diào)制asic包括根據(jù)本申請的一個方面的電路，脈沖幅度調(diào)制asic進一步被配置為基于電輸入/輸出處的輸入電信號執(zhí)行脈沖幅度調(diào)制調(diào)制；激光器，基于脈沖幅度調(diào)制調(diào)制的輸出在具有脈沖幅度調(diào)制調(diào)制的電場的光輸入/輸出處輸出光信號。

根據(jù)本申請的另一個方面，提供了一種光通信系統(tǒng)，包括：通過包括光纖和光接口的光路互連的多個網(wǎng)絡(luò)元件；網(wǎng)絡(luò)元件中的至少一個包括具有減輕根據(jù)本申請的一個方面的多路干擾的電路的光模塊。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖描述本公開的實施例，其中：

圖1描繪了具有多路干擾的光系統(tǒng)和相應(yīng)的信號；

圖2是具有帶有不同回波損耗的連接器的光系統(tǒng)的另一個示例；

圖3是用于圖2的光系統(tǒng)的多路信道模型；

圖4是波特率系統(tǒng)模型的方框圖；

圖5a是具有mpi減輕電路的光接收器的方框圖；

圖5b是圖5a的接收器的波特率模型；

圖6是圖5a的rx1組分的實例實施的方框圖；

圖7是具有mpi減輕電路和干擾組分估計器的光接收器的方框圖；

圖8是具有mpi減輕電路的光模塊的方框圖；

圖9是包括具有mpi減輕電路的網(wǎng)絡(luò)元件的光網(wǎng)絡(luò)的方框圖；以及

圖10是執(zhí)行mpi減輕的方法的流程圖。

具體實施方式

如在背景技術(shù)部分中提到的，由于在電域中發(fā)生的反射引起的干擾可通過估計每個組分的延遲和幅度直接消除，因為電反射通常發(fā)生在非常短的距離上，因此它們保持在來自主信號的少量波特內(nèi)。干擾消除的傳統(tǒng)方法明確地消除單獨反射的項(例如使用決策反饋均衡器)。這種方法對于應(yīng)用于mpi是有挑戰(zhàn)性的，因為反射可能被延遲許多1000s波特，并且抽頭(taps)的大小和位置可根據(jù)時間變化，例如由于機械振動和激光器相位變化。使適配環(huán)路足夠快是非常具有挑戰(zhàn)性的，并且需要大量的存儲來儲存過去的決策。

另外，mpi的影響對于直接檢測接收器(即，檢測光波形的功率的接收器)是電平依賴的。更具體而言，在諸如脈沖幅度調(diào)制(pam)的多電平調(diào)制方案中，對于較大的pam電平，mpi的效果比對于較小的pam電平更大。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種處理多個光信號樣本的方法，光信號具有脈沖幅度調(diào)制(pam)電場，所述方法包括：對于每個樣本，估計各自的pam水平；對于每個樣本，從各自的pam電平減去所述樣本以生成相應(yīng)的誤差樣本；對所述誤差樣本進行低通濾波以產(chǎn)生多路干擾(mpi)的估計；對于每個樣本，將mpi的估計中的一個與所述樣本組合以產(chǎn)生干擾減輕的樣本。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于處理多個光信號樣本的電路，光信號具有脈沖幅度調(diào)制(pam)電場，所述電路包括：限幅器，對于每個樣本，估計樣本的各自的pam電平；減法器，對于每個樣本，從各自的pam電平中減去所述樣本以生成相應(yīng)的誤差樣本；低通濾波器，對所述誤差樣本進行濾波以產(chǎn)生多路干擾(mpi)的估計；組合器，對于每個樣本，將mpi的估計中的一個與所述樣本組合以產(chǎn)生干擾減輕的樣本。

圖2中描繪了光通信系統(tǒng)的實例。該實例包括具有發(fā)射光組件(tosa)連接器230的第一收發(fā)器201和具有接收光組件(rosa)連接器232的第二收發(fā)器204。兩個收發(fā)器201，204通過光路徑連接，該路徑具有五段電纜200，202，206，208，210和連接器212，214，216，218，220，222，224，226。在典型的光通信系統(tǒng)中，將存在具有不同質(zhì)量的連接器。在圖2中，連接器214，216，222，224與其它連接器相比具有優(yōu)異的回波損耗。該系統(tǒng)可使用諸如圖3所示的多路信道模型來建模，其中具有良好回波損耗的連接器已經(jīng)被抽出，因為它們對mpi沒有顯著幫助。對于這個具體實例，電纜的五個物理長度具有長度li。該模型包括位于四個相對較差的回波損耗連接器處的接口，加上tosa連接器和rosa連接器處的接口。應(yīng)當(dāng)理解，該方法概括為任意數(shù)量的連接器和電纜。

每個連接器具有關(guān)聯(lián)的回波損耗。每個電纜長度具有相關(guān)的相移θi，該相移涉及鏈路引起的干擾方相位隨機化(相對于主信號，本文中也稱為干擾受害方，或簡稱為受害方).

基于圖2的系統(tǒng)(但是再次，更一般地，基于具有任何數(shù)量的連接器和電纜的系統(tǒng))的波特率系統(tǒng)模型在圖4中繪出。在該模型中，輸入樣本x[k]通過多路信道傳輸，所述多路信道將輸入樣本x[k]變換為y[k]。在402執(zhí)行對y[k]的直接檢測以產(chǎn)生w[k]。在404添加噪聲貢獻n[k]以產(chǎn)生接收的樣本r[k]?？梢愿鶕?jù)下式對輸入樣本x[k]的復(fù)雜基帶表示進行建模：

x[k]＝a[k]e^jφ[k]

其中，a[k]是輸入樣本x[k]的pam電平，并且是根據(jù)pam調(diào)制方案的一組pam電平中的一個，并且φ[k]是輸入樣本x[k]的相位。

另外，可根據(jù)下式對y[k]、r[k]和mpi干擾組分進行建模：

r[k]≈|a[k]|²+2|a[k]|∑mγm|a[k-dm]|cos(φ[k]-φ[k-dm]+ψ[m])+n[k]

mpi干擾：2|a[k]|∑mγm|a[k-dm]|cos(φ[k]-φ[k-dm]+ψ[m])

出于該模型的目的，假設(shè)：

發(fā)射信號的相位根據(jù)隨機游走而變化，其中

φ[k]-φ[k-1]＝ρ[l]，其中ρ[l]是具有方差σ²＝2πδvltb的零均值高斯隨機變量，其中δv是激光器的3-db線寬，tb為信號的波特周期；

dm和θm，與干擾路徑關(guān)聯(lián)的時間和相位延遲，由于機械/熱效應(yīng)而變化；

附加噪聲n[k]模擬信道中的其他噪聲源；

由于數(shù)據(jù)符號a[k]的獨立性，受害方和干擾方的幅度是聯(lián)合獨立的；

γm模擬反射信號的衰減，源自發(fā)生反射的連接器的回波損耗；

ψ[m]是一般形式，其中，a,b∈{1,2,3,4,5}

現(xiàn)參照圖5a，示出了光接收器的方框圖，所述光接收器包括由本發(fā)明的實施例提供的mpi減輕電路500。方框rx1501表示在mpi減輕電路500之前執(zhí)行的任何輸入信號處理。以下給出具體實例。方框rx2510表示在mpi減輕電路500之后執(zhí)行的接收信號處理。以下給出具體實例。mpi減輕電路500在連接到光信號路徑的接收器中實施，諸如在圖1至圖3中示例的。

mpi減輕電路500具有誤差生成器506，誤差生成器506估計從rx1501接收的樣本的pam電平，并生成相應(yīng)的誤差信號。在低通濾波器508中對誤差信號進行濾波以產(chǎn)生mpi的估計。補償組合器504可選地在延遲502之后將mpi的估計與從rx1501接收的樣本組合，所述延遲502解釋在誤差生成器506和濾波器508中處理樣本所花費的時間。

圖5b是圖5a的mpi減輕電路500的波特率視圖。在限幅器522中對輸入樣本r[k]進行限幅，限幅器522對于每個樣本，估計樣本的各個pam電平。減法器524(圖5a的誤差生成器506的特定實例)從各自估計的pam電平減去樣本以產(chǎn)生相應(yīng)的誤差樣本。在低通濾波器526中對誤差樣本進行濾波以產(chǎn)生mpi的估計，然后使用減法器528從輸入樣本r[k]中減去mpi的估計。

對于低通濾波器存在許多選擇。在一些實施例中，低通濾波器是固定區(qū)塊平均組件，其確定連續(xù)樣本的區(qū)塊的誤差樣本的平均值。由此確定的平均值被用作與連續(xù)樣本的區(qū)塊中的每個樣本組合的mpi的估計。在具體實例中，根據(jù)下式使用固定的32波特窗口來確定mpi的估計：

該方法要求每32個波特31次加法。

在一些實施例中，低通濾波器是移動窗口平均組件，其對于每個樣本確定由移動窗口限定的各誤差樣本的區(qū)塊的誤差樣本的平均值，其中，該平均值用作與樣本組合的mpi的估計。在一些實施例中，存在用于每個樣本的唯一窗口。在其他實施例中，相同的窗口用于小于誤差樣本的區(qū)塊的大小的一組連續(xù)樣本。在具體實例中，使用滑動32波特窗口來確定mpi的估計，其中mpi減輕在8個連續(xù)波特上是共有的，其根據(jù)：

該方法要求每32個波特>＝40次加法。

在一些實施例中，連續(xù)樣本的區(qū)塊的大小(對于固定或移動窗口實施例)被根據(jù)發(fā)射器相干性配置。

在一些實施例中，補償組合器504是減法器，將多路干擾的組分的估計與樣本組合，以便通過從樣本減去估計以產(chǎn)生干擾減輕樣本來產(chǎn)生干擾減輕樣本。

在一些實施例中，補償組合器504是電平依賴的減法器，其通過將濾波器的mpi輸出的估計乘以與各自的pam水平成比例的值來產(chǎn)生加權(quán)估計，所述各自的pam電平調(diào)制從樣本估計的電場。然后從樣本中減去該加權(quán)估計以產(chǎn)生干擾減輕的樣本。調(diào)制電場的pam電平要與直接檢測器(例如限幅器522)的輸出相區(qū)別，因為直接檢測之后的pam電平是功率的函數(shù)，電場振幅的平方也是功率的函數(shù)。

如上所述，rx1區(qū)塊501表示在前饋mpi減輕電路500之前執(zhí)行的任何輸入信號處理。參照圖6，在具體實例中，這包括至少一個直接檢測接收器，諸如光電二極管(pd)600；跨阻放大器(tia)601，放大直接檢測輸出；模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)602，對tia的輸出執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換以生成原始樣本；以及均衡器604，均衡化原始樣本以產(chǎn)生多個樣本。在rx1區(qū)塊501中可存在不同的或附加的功能。

如上所述，rx2區(qū)塊510表示在前饋mpi減輕電路500之后執(zhí)行的任何輸入信號處理。在一些實施例中，這包括對每個干擾減輕的樣本執(zhí)行pam決策限幅(decisionslicing)的pam決策限幅器(decisionslicer)。在rx2區(qū)塊510中可存在附加功能。

現(xiàn)將參照圖7描述由本發(fā)明的實施例提供的另一個干擾減輕的電路，圖7包括許多與圖5a共同的組分。該電路另外包括干擾組分估計器702和組合器704，組合器704接收mpi估計器500的輸出和干擾組分估計器702的一個或多個輸出。

干擾組分估計器702通過估計每個干擾組分的各自的延遲和各自的幅度來估計至少一個干擾組分。通常，干擾組分估計器將估計由于電反射引起的組分。因為電反射通常發(fā)生在非常短的距離(幾十毫米或更小的數(shù)量級)上，所以它們保持在來自主信號的少量波特內(nèi)。組合器705將mpi的估計和估計的至少一個電性的干擾組分702與樣本組合以產(chǎn)生傳遞到rx2區(qū)塊510的干擾減輕的樣本。

參照圖8，本發(fā)明的另一個實施例提供了一種光模塊800。光模塊800具有光io(輸入/輸出)802和電io801。關(guān)于在光i/o處接收的光信號，存在光電二極管(pd)810，用于執(zhí)行直接檢測以產(chǎn)生直接檢測輸出。直接檢測輸出在tia812中被放大。存在pamasic806，被配置為對tia812的輸出執(zhí)行pam解調(diào)，以便在電io801處產(chǎn)生信號。pamasic包括mpi減輕電路804，其根據(jù)本文描述的實施例之一實施mpi減輕。pamasic可例如包括圖6的電路。

關(guān)于在電io801處接收的信號，pamasic進一步被配置為基于輸入電信號執(zhí)行pam調(diào)制。光模塊還具有激光器加調(diào)制器808，該調(diào)制器基于pam調(diào)制的輸出在具有pam調(diào)制電場的光io處輸出光信號。

現(xiàn)參照圖9，圖9示出了由本發(fā)明的實施例提供的光通信系統(tǒng)的方框圖。該系統(tǒng)包括多個網(wǎng)絡(luò)元件900、902(僅示出兩個，但通常將有更多)。例如，網(wǎng)絡(luò)元件900、902可以是交換機、路由器、服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)元件900、902通過包括光纖和光接口的光路徑互連。在示出的具體實例中，網(wǎng)絡(luò)元件900、902通過包括光纖908、接口914、光纖910、接口916和光纖912的光路互連。光纖和接口的數(shù)量是根據(jù)實施方式具體規(guī)定的。另外，根據(jù)本文描述的實施例中的一個，網(wǎng)絡(luò)元件中的至少一個包括具有mpi減輕電路的光模塊。在示出的實例中，網(wǎng)絡(luò)元件900、902包括各自的光模塊904、924，所述光模塊904、924包括各自的mpi減輕電路906、926。在一些實施例中，光模塊根據(jù)圖8的實例。

就輸入信號的波特率而言，具體的操作頻率和低通濾波器的通帶都是根據(jù)實施方式具體規(guī)定的。在一些實施例中，本文描述的系統(tǒng)和方法應(yīng)用于具有大于25gbaud波特率的光信號，并且在一些實施例中，mpi減輕電路執(zhí)行低通濾波以去除頻率低于100mhz的mpi，以及在其他實施例中，去除頻率低于10mhz的mpi。

圖10是處理多個光信號的樣本的方法的流程圖，所述光信號具有脈沖幅度調(diào)制(pam)電場。在方框10-1中，對于每個樣本，估計各自的pam電平。在方框10-2中，對于每個樣本，從各自的pam電平中減去樣本以生成相應(yīng)的誤差樣本。在方框10-3中，對誤差樣本進行低通濾波以產(chǎn)生多路干擾(mpi)的估計。在方框10-4中，對于每個樣本，將mpi的估計中的一個與樣本組合以產(chǎn)生干擾減輕的樣本。上面已經(jīng)描述了可如何執(zhí)行這些步驟的各種實例。

根據(jù)上述教義，本公開的許多修改和變化是可能的。因此，應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本公開可以以不同于本文具體描述的方式來實施。