[发明专利]无滤波器相干接收系统的数字信号对信号差拍噪声减少

说明书

技术领域

本申请要求2011年2月25日提出的临时申请序列号61/446,762的优先权，其内容通过引用进行了合并。

本申请涉及无滤波器相干光接收器。

背景技术

相干光检测已经成为成熟的商业技术并革新了光纤通信。相干检测的优点是提高接收器灵敏度，增加频谱效率，并且信道损失的数字补偿，它们能够通过电场的恢复来实现。相干检测与可调谐光学器件的联合促进了由控制层软件定义其操作的可动态调谐收发器。最近提出了一种在节点的所有撤消的信道中的每个应答器中使用相干接收器的、无色和无方向的可重构光分插复用器（ROADM）架构，其中本机振荡器（LO）激光被调谐至接近感兴趣信道的中心频率附近用于解调制。该架构不需要在应答器聚合器的波长选择器，例如光信号分离器或者可调谐滤波器阵列，因此接收器被称为无滤波器接收器。 

相干接收器前端是使用LO来结合信号的光混合器。在平方律光检测之后，输出光电流由所需要的信号-LO差拍项加上由于信号-信号和LO-LO差拍产生的不需要的干扰组成。LO-LO差拍是可以使用DC块简单排除的DC项。然而信号-信号干扰将会占用与信号-LO差拍项相同的下转换带宽，并且将随着WDM信道的数量增长而线性调节。例如，在20dB的典型LO对信号（每光信道）功率比的情况下，当WDM信道的数量接近100的时候，信号-信号干扰将会达到可与信号-LO差拍项相当的功率。因此在无滤波器接收器设计中，一个主要的任务是保持信号-信号干扰项尽可能的如此之小使得性能的损失是可接受的。

信号-信号干扰可用平衡的检测来抑制，其中一对相同的光电二极管可以用与LO相反相位（180度差异）混合的信号来点亮。不考虑LO相位，作为光电二极管的两个输入中的公共项的干扰，因此能够在减去输出光电流之后消除。在这种情况下系统性能能够通过增加光前端的共模抑制比（CMRR）得以改善，该共模抑制比（CMRR）由例如光电二极管的响应率匹配，光混合器中功率不平衡和两个输入之间的定时偏斜的因素来确定。用平衡光电二极管代替单端光电二极管可提高相干接收器的组件成本，同时设计CMRR>20dB也花费额外的设计工作，这可增加系统复杂度。

通过在相干接收器中增加冗余信号混合路径也可以实现噪声和干扰减少。通过使用3×3耦合器代替90度混合器作为混合组件，在相干检测中能最小化噪声和干扰的影响，这是因为这些公共项在I和Q分量的提取期间将被抑制。然而这种方法因为需要额外的信道用于下转换（在每偏振中的三信道而不是二信道），将会增加实现成本和复杂度。由于用于I和Q分量提取的额外步骤还可要求更多的DSP资源。

发明内容

在一方面，公开用于无滤波器相干接收系统的系统和方法，该系统和方法带有无滤波器相干接收器前端；与无滤波器相干接收器前端耦合的信号-信号差拍噪声检测器；以及与无滤波器相干接收器前端和信号-信号差拍噪声检测器耦合以排除信号-信号干扰的实时处理器。

在另一方面，信号-信号差拍噪声干扰的减少是通过同时检测无滤波器相干接收器的信号-信号差拍项来实现的。将拥有与常规相干接收器信道的其中之一相同的光检测器和ADC带宽响应的每个偏振的一个额外的信道专用于整个WDM信号频带上的差拍噪声检测。检测的信号-信号差拍项，经过数字采样之后，然后能够用于在实时使用DSP消除常规相干接收器信道中存在的信号-信号干扰。

在又一方面，在无滤波器相干接收系统中提供数字信号对信号差拍噪声减少的方法包括将进入的波分复用（WDM）光信号拆分到作为对相干接收器和信号-信号干扰（SSI）检测接收器的输入提供的两个路径中，其中光信号有相干接收器和SSI检测接收器的一个偏振参考；数字化相干接收器的四个信号分量；使用偏振分束器（PBS）分离SSI信号为单独SSI X偏振和SSI Y偏振并且数字化SSI X偏振和SSI Y偏振；以及通过从相干接收器接收的信号分量减去SSI X偏振和SSI Y偏振来执行数字SSI抑制。