光通信系统、光发送机和光接收机技术方案

光通信系统、光发送机和光接收机。一种光通信系统包括光发送机以及经由传输线连接到该光发送机的光接收机，在所述光通信系统中，所述光发送机发送连续波光信号，该连续波光信号在与所述光接收机中的本地振荡信号组合时使得能够实现拍检测，并且所述光接收机通过利用所述本地振荡信号对所述光信号进行检波来通过数字采样获取拍波形，在解调之前对具有所述拍波形的数字采样数据执行频率分析，并且基于拍频控制本地振荡频率。

【技术实现步骤摘要】
光通信系统、光发送机和光接收机
本文讨论的实施方式涉及光通信系统、该光通信系统中所使用的光发送机和光接收机。
技术介绍
在使用零差检测的相干光通信中，发送侧的发送信号频率和接收侧的本地振荡频率必须彼此一致。在技术上难以使光频率彼此完全一致。在光接收机中，基于来自数字信号处理器的反馈信号，与数据同步地生成时钟脉冲，以按照时钟频率对数据进行采样。例如，参见日本特开2009-60309号公报。然而，如果信号被相位调制，则光波的相位可能根据信号分量而改变。在这种情况下，可能即使所接收到的信号与来自本地振荡器的信号混合，也未获取正弦波，并且无法检测发送侧的光源与本地振荡器之间的频率偏移。传统的时钟提取电路是基于采用诸如二相相移键控(BPSK)、差分相移键控(DPSK)或四相相移键控(QPSK)的恒定包络相位调制方案的假设设计的。当使用在振幅方向上具有多个水平的多级相位调制(例如，16正交幅度调制(16-QAM)或64-QAM)时，来自耦合器的乘法结果提供多个值(例如，当采用16-QAM时，四个振幅水平)。因此，为强度调制设计的时钟提取电路无法提取时钟脉冲。内差相干检测容许发送侧光源与接收侧本地振荡器之间的少量频率偏移。例如，参见P.J.Winzer等人的“56-GbaudPDM-QPSK:CoherentDetectionand2,500-kmTransmission”(ECOC2009)。对于内差相干检测，如图1A所示，由于发送侧光源与接收侧本地振荡器之间的频差而发生符号旋转(相位旋转)。为了补偿符号旋转，数字信号处理器如图1B所示生成逆向旋转，并且在图1C所示的符号位置处停止旋转。如果本地振荡频率在补偿符号旋转期间改变，则从符号旋转估计的频差也变化。因此，相位旋转瞬间偏离在数字信号处理器处估计的频率偏移补偿值，并且发生突发错误。另外，当本地振荡频率改变时，数据信号的相位也改变，时钟提取电路可能发生故障。提出了一种加宽频率偏移补偿范围的技术。例如，参见H.Nakashima等人的“NovelWide-rangefrequencyOffsetCompensatorDemonstratedwithReal-timeDigitalcoherentReceiver”(ECOC2008)。此技术称为基于预先决策的角度差分频率偏移估计器(PADE)算法。PADE可加宽补偿范围；然而，Q惩罚(penalty)随着频率偏移增大而变大。已确认，即使执行理想频率偏移补偿，也发生Q因子惩罚。有人主张，在特征光网络中，广泛使用具有可变频率网格间距的柔性网格技术或者最终为没有频率网格的无网格技术。例如，参见白皮书“BuildingaFullyFlexibleOpticalLayerwithNext-GenerationROADMs”(HEAVYREADING，2011年10月)。在可变网格或无网格通信中，即使采用使用PADE的数字信号处理，也无法接收光信号。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种光通信技术，其能够与调制方案无关地使本地振荡频率与发送机光源的频率一致或接近以建立通信，并且减小由频率偏移引起的Q因子惩罚。根据实施方式的一个方面，提供了一种光通信系统。该系统包括光发送机以及经由传输线连接到该光发送机的光接收机。所述光发送机发送连续波光信号，该连续波光信号在与所述光接收机中的本地振荡信号组合时使得能够实现拍检测。所述光接收机通过利用本地振荡信号对所述光信号进行检波来通过数字采样获取拍波形，在解调之前对具有所述拍波形的数字采样数据执行频率分析，并且基于拍频控制本地振荡频率。通过该结构，不管调制方案如何，均使本地振荡频率与发送机光源的频率一致或接近，并且可减小由频率偏移引起的Q因子惩罚。附图说明图1A至图1C是示出使用数字信号处理的频率偏移补偿的示图；图2A是根据第一实施方式的光通信系统中所使用的光发送机的示意图；图2B是根据第一实施方式的光通信系统中所使用的光发送机的示意图；图3是根据第一实施方式的光通信系统中所使用的光接收机的示意图；图4是根据第一实施方式的光通信系统中所使用的光接收机的示意图；图5A示出从光发送机发送并在光接收机处用于本地振荡器调节的连续波(CW)信号；图5B示出在光接收机的模数转换器(ADC)处通过对所检测到的CW信号进行采样而获得的拍(beat)波形；图5C示出图5B的拍信号的快速傅里叶变换(FFT)计算结果；图6A示出从光发送机发送并在光接收机处用于本地振荡器调节的低调制信号；图6B示出在光接收机的ADC处通过对所检测到的低调制信号进行采样而获得的拍波形；图6C示出图6B的拍信号的FFT计算结果；图7是示出根据第一实施方式的光发送机的基本操作的流程图；图8是示出根据第一实施方式的光接收机的基本操作的流程图；图9A是说明如何从放大自发发射(ASE)辨别发送的信号的示图，所述示图示出噪声信号的时间波形；图9B是说明如何从ASE辨别发送的信号的示图，所述示图示出通过频率分析获得的图9A的时间波形的功率谱；图10是从图8的基本操作发展而来的光接收机的操作流程的修改；图11是图10中对本地振荡器的控制(S305)的详细操作的流程图；图12是根据第二实施方式的光通信系统中所使用的光接收机的示意图；图13是用于确定所检测到的信号是否为来自发送侧的发送信号的阈值表的示例；图14A示出通过ADC采样的拍频为1GHz，振幅为1(任意单位)的拍信号；图14B示出图14A的拍信号的FFT计算结果；图15A示出通过ADC采样的拍频为1GHz，振幅为2(任意单位)的拍信号；图15B示出图15A的拍信号的FFT计算结果；图16A示出通过ADC采样的拍频为10GHz，振幅为1(任意单位)的拍信号；图16B示出图16A的拍信号的FFT计算结果；图17是图13的阈值表的修改；图18A是图13的阈值表的另一修改；图18B是图13的阈值表的另一修改；图19是根据第三实施方式的光通信系统中所使用的光发送机的示意图；图20是根据第三实施方式的光通信系统中所使用的光接收机的示意图；图21示出来自图19的光发送机的发送信号的帧结构；图22A是说明从图20的光接收机的ADC获取的信号的符号长度的示图；图22B是说明从图20的光接收机的ADC获取的信号的符号长度的示图；图23示出将来自ADC的采样数据分成多个块的示例；图24是由光接收机执行的操作的流程图；图25A是根据来自ADC的采样数据的各个块中所包含的分量获得的功率谱的示例；图25B是根据来自ADC的采样数据的各个块中所包含的分量获得的功率谱的示例；图25C是根据来自ADC的采样数据的各个块中所包含的分量获得的功率谱的示例；图26是说明根据本地振荡器的频率改变确定频率偏移补偿的量的示图；图27是由根据第四实施方式的光接收机执行的操作的流程图；图28是图27的操作流程的修改；图29是图27中对本地振荡器的控制(S703)的详细操作的流程图；以及图30示出实施方式的有益效果。具体实施方式以下参照附图描述实施方式。在这些实施方式中，在建立通信之前，在ADC中使用自运行(自振荡)采样时钟以利用非同步时钟对输入数据进行采样，并且在解调之前从独立于调制方案的功能块获取采样数据。对采样数据执行频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光通信系统，该光通信系统包括：光发送机；以及光接收机，其经由传输线连接到所述光发送机，其中，所述光发送机发送连续波光信号，该光信号在与所述光接收机中的本地振荡信号组合时使得能够实现拍检测，并且其中，所述光接收机通过利用所述本地振荡信号对所述光信号进行检波来通过数字采样获取拍波形，在解调之前对具有所述拍波形的数字采样数据执行频率分析，并且基于拍频控制本地振荡频率。

【技术特征摘要】
2013.05.01 JP 2013-0965701.一种光通信系统，该光通信系统包括：光发送机；以及光接收机，其经由传输线连接到所述光发送机，其中，所述光发送机在开始通信之前发送连续波光信号达预定时间段，所述连续波光信号在与所述光接收机中的本地振荡信号组合时使得能够实现拍频检测，并且其中，所述光接收机通过利用所述本地振荡信号对所述光信号进行检波来通过数字采样获取拍波形，在解调之前对具有所述拍波形的数字采样数据执行频率分析并检测拍频，并且基于所述拍频控制本地振荡频率。2.一种用在光通信系统中的光接收机，该光接收机包括：检波器，其被配置为利用本地振荡光来对在开始通信之前从发送侧发送达预定时间段的连续波光进行检波，以获取电信号；模数转换器，其被配置为对所述连续波光的所述电信号执行数字采样并且输出数字采样数据；以及频率分析器，其被配置为在解调之前对所述数字采样数据执行频率分析并根据所述数字采样数据检测拍频，其中，基于所检测到的拍频来控制所述本地振荡光的频率。3.根据权利要求2所述的光接收机，其中，所述模数转换器按照与数据时钟不同步的时钟执行数字采样。4.根据权利要求2所述的光接收机，其中，所述连续波光包括符号长度为LD的数据信号和符号长度为LP的训练图案，其中，所述频率分析器被配置为获取长度为(LD+2*LP)的所述数字采样数据，通过将块逐符号移位来将所述数字采样数据分成固定长度的多个块，并且对各个块执行频率分析以选择检测到所述拍频的块，并且其中，基于在所选择的块中检测到的所述拍频来...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂井良男，赤司保，
申请(专利权)人：富士通光器件株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP