[发明专利]具有增强型锁频的相干转发器

说明书

技术领域

本文涉及一种光通信系统。具体而言，本文涉及对准在光通信系统的发送器处的激光器频率和在光通信系统的相干接收器处的本地振荡器频率。

背景技术

在当前波分复用(WDM)光通信系统中，在WDM通信系统的发射器处的激光器的标称中心频率的容差(例如+-1.5GHz)通常可容差，因为在光通信信道的(即WDM信道的)间距(或者带宽)与每信道波特率之间的比值相对大。DWDM(密集WDM)系统的典型信道间距是50GHz并且典型波特率(例如，使用QPSK符号)在28G波特。因此，典型间距/波特率比值在1.8或者更大的范围中。另外，在发送器处的激光器源与在相干接收器处的本地振荡器之间的频率偏移可以通常通过在接收器处的数字信号处理来校正。用于偏移补偿的数字信号处理通常可以容许预定最大频率偏移。例如，对于在28G波特(或者吉符号/秒)处的QPSK符号，信道间距为50GHz的最大可容差频率偏移通常是+/-3.5GHz。鉴于在当前相干系统中的激光器源的以上提到的容差，可以使用数字信号处理来补偿在发送器处的激光器源与在相干接收器处的本地振荡器之间的频率偏移。

在另一方面，在超密集WDM系统中，WDM信道的信道间距有望接近符号速率(而间距/波特率比值<1.2)。这样的超密集WDM系统有望在WDM信道内(例如在发送器处)利用窄带光滤波器，以便最小化或者减少在相邻WDM信道之间的串音。窄带光滤波器有望提供带宽/波特率比值<1.2。在这样的超密集WDM系统中，在发送器处的激光器源的频率稳定性并且具体为激光器源的频率相对于窄带光滤波器的中心频率而言的对准有望成为技术挑战。

如以上指示的那样，在光通信系统中运用的激光器源通常具有+或者-1.5GHz的容差。这些容差相对于将来光系统(具有在>32.5G波特的范围中的波特率和在近似33.3GHz的范围中的信道间距)的要求而言太高。在图1的Q2-因子惩罚比对频率偏移图100中图示这一点。可见在没有在发送器处的宽带光滤波或者有在发送器处的宽带光滤波的情况(标号101)下，通信系统支持在发送器处的频率与在接收器处的本地振荡器(LO)频率之间的相对高偏移。在另一方面，在WDM窄带光信道的情况(如在超密集WDM系统中的情况那样)下，在发送器和接收器处的频率的甚至少量偏离导致显著误比特率(标号102)。因此，在用接近波特率的信号带宽操作时，在发送的信号的中心频率与光滤波器的中心频率之间的相对少量失配转化成显著惩罚。

发明内容

本文解决以上提到的技术问题。具体而言，本文描述一种用于对准激光器源(在发送器处)和本地振荡器(在接收器处)的频率，以便允许实施与当前光WDM通信系统比较具有减少的信道间距/波特率比值的超密集WDM系统的方法和系统。

根据一个方面，描述一种相干光接收器。通常，相干光接收器是光通信系统、特别是波分复用(WDM)通信系统的一部分。这样的WDM系统包括具有预定信道间距(或者带宽)的多个WDM信道。多个WDM信道可以用来链接发送器与对应相干光接收器。通常，在相应转发器内包括发送器和接收器。

光接收器包括适配为使用具有本地振荡器(LO)频率的LO将在载波频率处接收的光信号转换成数字信号。接收的光信号通常包括在预定符号速率的符号序列。光接收器可以被配置为从接收的光信号确定符号序列。光接收器还包括适配为基于数字信号，估计接收的光信号的频谱的不对称程度的频谱分析单元。出于这一目的，频谱分析单元可以利用在光接收器处可用的信息、即从数字信号推导的信息。此外，光接收器包括适配为向包括接收的光信号的发送器的近端转发器发送不对称程度的指示的发送单元。

光接收器可以包括适配为估计和补偿在载波频率与LO频率之间的偏移的频率偏移单元。在本上下文中，应当注意接收单元通常包括具有转换器带宽和中心频率的光到数字转换器。频率偏移单元可以被适配为通过补偿在载波频率与LO频率之间的偏移来防止转换器带宽引起的、接收的光信号的频谱的截短。换而言之，通过保证LO频率和载波频率未被偏移(或者通过维持偏移在预定偏移水平以下)，光接收器可以保证接收的光信号未由光到数字转换器的带宽限制而失真。光到数字转换器通常包括跟随有带宽受限的模数转换器(ADC)的相干光到模拟转换器。