[发明专利]具有光学辅助数字信号处理色散补偿的通信传输系统

说明书

技术领域

本公开的实施方式涉及光通信系统的领域。更特别地，本公开涉及将色散补偿模块用于光学辅助由数字信号处理电路执行的光DWDM信号的色散补偿。

背景技术

在长距光通信系统中，各种调制方案用于使用密集波分复用（DWDM）来传输光信号，其中多个光信道中的每个以特定波长在光纤线缆上传播。这些长距光系统可以是海底光纤通信系统，该海底光纤通信系统以每信道高数据速率来操作。不幸的是，随着这些比特率增加，与传输光纤的色散和非线性折射率相关联的传输代价也增加。在经过长距离传播之后，这些效应的影响在接收器处产生处理和解码困难，这些困难可能危及所传输信息的完整性。

由光信号在光纤中的传播引起的一类信号失真是色度色散，该色度色散是波导色散（即，不同波长的光在光纤中以不同速度传播）和材料色散（即，光的相速度随不同波长而改变）的结果。另一光纤效应是偏振模色散（PMD），该偏振模色散是光纤中瑕疵的结果，所述瑕疵导致光信号正交偏振分量的不同传播速度。

已采用各种技术来降低色散在长距离DWDM传输系统上的有害影响。例如，可以实现某些调制技术，诸如正交相移键控（QPSK）以及偏振复用QPSK（PM-QPSK），其通过在两个正交极化上同时进行传输来改进对色度色散和PMD的传输容限以及增加频谱效率。另一补偿技术采用布置在传输线中的每个光纤跨距（fiber span）内的内嵌式（in-line）色散补偿光纤（DCF）,以对色散进行补偿，因为色散贯穿传输路径而累积。例如，图1示出了光传输系统10，该光传输系统10具有发射器20、接收器25和由SMF 30和光放大器35定义的多个光纤跨距。DCF安装在跨距的每个中以补偿在特定跨距内的累积色散。当然，由于传输光纤的色散斜率，不是所传输信号的所有波长都将针对特定跨距具有零色散。可以在接收器25处补偿任何其余的色散。例如，接收器25可以是相干接收器，其允许使用数字信号处理（DSP）来补偿累积色散。

通常，相干接收器检测幅度和相位以对接收的光数据信号进行解码。因为这些长距系统中的某些跨越大西洋和太平洋而延伸，所以对于在光纤跨距的每个内（称为“内嵌式”）安装DCF而言存在大量成本和复杂性。因此，对使用不具有内嵌式色散补偿的光纤线缆和仅使用SFM作为海底通信系统的传输介质感兴趣。然而，如果不使用内嵌式DCF，则在传输线上的累积色散可能太大而难以通过仅使用DSP技术进行补偿。例如，不具有内嵌式补偿的、约6500km的跨大西洋距离上的光传输导致120000到140000ps/nm范围内的累积色散；并且在约10000km的跨太平洋距离上的光传输导致可能超过200000ps/nm的累积色散。在这些水平上的累积色散导致大量数据比特的重叠，从而损害传输性能。通过示例，在40 Gb/s的传输速率时使用PM-QPSK导致约10²-10³的比特重叠，而对于100 Gb/s传输速率时使用PM-QPSK导致约10³-10⁴的比特重叠。为了仅使用DSP来补偿这些高色散值，将需要在接收器终端处实现具有多个抽头的有限冲激响应（FIR）滤波器或通过对相对大数量的经采样的接收比特执行傅里叶变换。因此，针对接收器处的DSP处理，这将需要过高数量的专用集成电路，从而导致光接收器信噪比灵敏度的损失并且限制了可以使用DSP补偿的色散量。因而，本公开的目的是克服这些问题并且提供利用SMF而没有内嵌式色散补偿的传输线，并且在光学上辅助系统终端处的DSP色散补偿。

发明内容

本公开的示例性实施方式涉及管理光通信系统中的色散补偿。在示例性实施方式中，一种通信系统终端包括：通信地耦合至光传输线的色散补偿单元（DCU）。DCU具有第一和第二光放大器以及布置于其间的色散补偿模块（DCM）。DCM被配置为补偿与从传输线提供的光信号相关联的光色散的至少第一部分。接收器通信地耦合至第二放大器并且被配置为将多个光信号转换为相应的电信号。该接收器包括被配置为补偿与相应的电信号中的每个相关联的色散的第二部分的数字信号处理器。