發射機裝置和方法
【專利摘要】一種裝置，包括：配置用于接收數據流并生成多個數字多音頻的數字信號處理模塊；耦合到所述數字信號處理模塊的多個數模轉換器；耦合到各自數模轉換器的多個驅動器；具有耦合到所述驅動器的輸入端和耦合到光纖的輸出端的電光調制器；以及耦合到所述電光調制器的多波長光源。
【專利說明】發射機裝置和方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年3月19日提交的申請號為14/219,799、發明名稱為“發射機裝置和方法”的美國專利申請的優先權，其內容通過引用并入本申請。
技術領域
[0003]本發明涉及光通信設備，并且更具體地，涉及一種能夠運用單個電光調制器生成多波長光信號的發射機裝置。
【背景技術】
[0004]光通信系統被廣泛運用于通過光纖在不同地區之間傳輸信息。光通信系統可包括發射機、接收機和耦合在發射機與接收機之間的光纖。數據流可以電信號形式發送到發射機。發射機可將數據流編碼到光載波上。光載波沿著光纖前進，到達接收機。接收機將光信號轉換為電信號。此外，接收機還能夠將該電信號解碼，再現原始數據流。
[0005]將電信號形式的數據流轉換為光信號的過程是通過各種調制方案實現的。這些調制方案包括最簡單的調制格式，如開關鍵控(00K)。另一方面，為了提升頻譜利用率，出現了多種多樣的調制格式。新出現的調制技術包括相移鍵控(PSK )、頻移鍵控(FSK )、差分正交相移鍵控(DQPSK)、雙偏振正交相移鍵控(DP-QPSK)和/或類似手段。
[0006]隨著光通信技術的發展，各種波分復用(WDM)技術已經出現，成為了進一步提高光通信系統傳輸容量的一種有效替代方案。WDM技術能夠在單根光纖上復用多種光載波信號。換言之，數據流在單根光纖上以多個載波波長同時傳輸。基于WDM的光系統廣泛部署在多種應用中，如廣域網、海底網、城域網和/或類似應用。

【發明內容】

[0007]本發明的優選實施例提供了一種用于提高光發射機硬件效率的系統、裝置和方法，總體上解決或規避了這些及其他問題，并且總體上實現了技術優勢。
[0008]根據一實施例，一種裝置包括:配置用于接收數據流并生成多個數字多音頻(tone)的數字信號處理模塊;耦合到所述數字信號處理模塊的多個數模轉換器;耦合到各自數模轉換器的多個驅動器;具有耦合到所述驅動器的輸入端和耦合到光纖的輸出端的電光調制器；以及耦合到所述電光調制器的多波長光源。
[0009]根據另一實施例，一種設備包括:配置用于生成N個數字多音頻的處理器，其中音頻的中心頻率與其相鄰音頻的中心頻率之間置有頻隙Afc;耦合到光源的電光調制器，其中所述電光調制器配置用于接收所述N個數字多音頻，并且將所述N個數字多音頻復制到N個不同波長上；以及耦合到所述電光調制器的濾光器，其中所述濾光器被配置為使得各個波分復用信道處選擇單個音頻。
[0010]根據又一實施例，一種方法包括:提供數據流饋入處理器;基于所述數據流，生成N個數字多音頻；由電光單元將所述N個數字多音頻復制到N個不同的波分復用信道上;并且在對應的波分復用信道處，從所述N個數字多音頻中選擇音頻。
[0011]本發明的一優選實施例的優點在于:發射機的多個波分復用(WDM)信道共用一個單個電光調制器。因此，可降低所述發射機的成本以及功耗。
[0012]以上較為寬泛地概述了本發明的特征和技術優點，以便于更好地理解下文對本發明的詳細描述。以下將對本發明的附加特征和優點進行描述，其構成本發明權利要求的主題。本領域普通技術人員應理解的是，可以很容易地在本公開的構想和具體實施例基礎之上修改或設計其他的結構或過程，并從而達成與本發明相同的目的。本領域普通技術人員還應意識到的是，此類同等構造并不背離本發明隨附權利要求書所闡明的精神與保護范圍。
【附圖說明】
[0013]為更全面地理解本發明及其優點，將結合相關附圖進行參照描述，其中:
[0014]圖1示出了根據本公開各實施例的一發射機的方框圖；
[0015]圖2示出了根據本公開各實施例的另一發射機的方框圖；
[0016]圖3示出了根據本公開各實施例的圖1和圖2所示發射機的工作原理；以及
[0017]圖4不出了根據本公開各實施例的圖3所不機制的應用。
[0018]除非另有說明，在不同的附圖中，相應的標號和符號代表相應的部分。為了清楚地示出各實施例的有關方面，各附圖未必按精確比例繪制。
【具體實施方式】
[0019]以下詳細討論目前優選實施例的實現和使用。應當理解的是，本發明提供了大量可應用的創造性概念，可以在廣泛的具體環境中實施。所討論的具體實施例僅為實現及使用本發明的具體方式的示意，并非限制本發明的范圍。
[0020]將比照在具體環境中的優選實施例描述本發明，如光通信系統中的相干發射機。但是，本發明也可應用于光通信系統中的各種發射機。以下將參照相應附圖，詳細說明各實施例。
[0021]圖1示出了根據本公開各實施例的一發射機的方框圖。發射機100包括處理器102、多個數模轉換器112、114、116和118、多個驅動器122、124、126和128、電光單元132和光源134。如圖1所示，處理器102、數模轉換器112、114、116和118、驅動器122、124、126和128以及電光單元132在數據流1I和光信號133之間級聯連接。
[0022]在一些實施例中，處理器102是數字信號處理器。在本文的整個描述中，處理器102可被另稱為數字信號處理器102。收到數據流101之后，數字信號處理器102能夠將數據流101轉換為多個時域數字信號。更具體地，數字信號處理器102可包括多個符號映射器(未示出)。這些符號映射器可將接收到的數據流映射到各種調制格式上，例如雙偏振正交相移鍵控調制和/或類似調制。
[0023]在一些實施例中，數字信號處理器102還可包括其他合適的子模塊，例如脈沖成形模塊、色散(CD)預補償模塊、偏振狀態(SOP)旋轉模塊、TX預補償模塊、非線性均衡器(NLE)模塊、數字多音頻(DMT)構造模塊和/或類似模塊。
[0024]要注意的是，DMT構造模塊可以為數字信號處理器102整體的一部分。DMT構造模塊可以在數字信號處理器102的數據路徑的早期實現。例如，DMT構造模塊可在頻域均衡(FDEQ)過程中的脈沖成形功能之后實現。之后，可在各WDM信道之間進行聯合CD預補償過程。
[0025]雙偏振模塊將數據流分成X和Y兩個偏振。具體而言，X偏振正交于Y偏振。此外，正交相移鍵控調制改變數字信號的相位，對數據流做進一步的編碼。因此，數字信號處理器102的輸出中，包括四路時域數字信號。第一路數字信號XI是X偏振方向上的同相信號。第二路數字信號XQ是X偏振方向上的正交信號。第三路數字信號YI是Y偏振方向上的同相信號。第四路數字信號YQ是Y偏振方向上的正交信號。簡言之，利用這些輸出信號(如X1、XQ、YI和YQ)攜帶數據流101的信息。
[0026]要注意的是，雖然圖1顯示了雙偏振的QPSK調制方案，但此處示出的調制機制僅限于為了清楚地示出各種實施例的創造性方面。此處的附圖僅為示例，不應失當地限制權利要求的范圍。本領域普通技術人員將意識到多種變型、替代和修改。例如，調制方案可以是單偏振調制方案。
[0027]如圖1所示，第一路數字信號X1、第二路數字信號XQ、第三路數字信號YI和第四路數字信號YQ被發送到其各自的數模轉換器112、114、116和118。采用所述數模轉換器112、114、116和118將數字信號X1、XQ、YI和YQ轉換為各自的模擬信號。驅動器122、124、126和128可起到放大器的作用，即通過它們將模擬信號放大為具有合適的電平的模擬信號131，以適于由電光單元132處理這些信號。
[0028]所述模擬信號131被發送到電光單元132。如圖1所示，電光單元132接收模擬信號131，并接收來自光源134的光載波。利用電光單元132將模擬信號131編碼到光載波上，以生成光信號133。
[0029]在一些實施例中，電光單元132可由四并行馬赫曾德(QPMZ)調制器實現。在本文的整個描述中，電光單元132可被另稱為QPMZ調制器132。
[0030]在一些實施例中，QPMZ調制器132可由合適的電光材料形成，例如鈮酸鋰(LN)、鉭酸鋰(LT)、砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)和/或類似材料。
[0031 ] 如圖1所示，可將一對同相信號(如XI和YI)和正交信號(如XQ和YQ)饋入QPMZ調制器1324PMZ調制器132能夠將所接收的信號的實部分量和虛部分量進行光學合成，從所接收的電信號中產生合適的信號。取決于應用和設計的需要，所述合適的信號可以是任何形式的復信號，如QPSK信號、16-QAMfg號和/或類似信號。
[0032]在一些實施例中，光源134可以是多波長激光器。光源134可提供波長不同的多道光。這樣波長不同的光可起到光載波的作用。QPMZ調制器132可將模擬信號131編碼到光載波上，從而生成多個WDM信道。所述多個WDM信道通過合適的多路復用處理，轉換為光信號133。該光信號133包括數據流101的信息。如此，數據流101在單根光纖上以多個載波波長同時傳輸。以下將對照圖3描述QPMZ調制器132的詳細工作方式。
[0033]光源134可由多波長激光源實施，例如單個光梳激光源等。在一些實施例中，光源134可產生波長不同的N道光。圖1所示發射機100能夠響應于所述波長不同的N道光，生成N個WDM信道。如圖1所示，發射機100僅包括單個電光組，該電光組包括數模轉換器(如數模轉換器112、114、116和118)、驅動器(如驅動器122、124、126和128)、電光調制器(如QPMZ調制器132)。相比對于N個WDM信道要求有N個電光組的常規發射機，圖1所示發射機100降低了光通信系統的成本和功耗。
[0034]此外，由于電光組由多個WDM信道共用，處理器102中涉及電光組的一些功能模塊也可以由這多個WDM信道共用。例如，NLE模塊和TX預補償模塊可由這多個WDM信道共用。
[0035]此外，圖1所示發射機100在波長方面可以較為靈活。發射機100可產生固定或靈活的柵格WDM信號。更具體地，可調諧的多波長激光器和濾光器可聯合工作，以將WDM信道分配到固定或靈活的柵格上。這樣的WDM信號配置可有助于促進波長交換和路由。
[0036]總之，圖1所示發射機100的有益特征之一在于:共用的電光組可為生成多個WDM信道提供具有硬件效率的解決方案。如果用圖1所示發射機100生成N個WDM信道，發射機100的硬件(如上述電光組)可縮減到N分之一。
[0037]圖2示出了根據本公開各實施例的另一發射機的方框圖。圖2所示發射機200類似于圖1所示發射機100，區別在于QPMZ調制器132的輸出端連接有濾光器140。濾光器140用于從QPMZ調制器132所生成的多個WDM信道中選擇出特定的WDM信道。圖2所示結構的其余部分與圖1所示類似，此處不再討論，以免贅述。
[0038]圖3不出了根據本公開各實施例的圖1和圖2所不發射機的工作原理。(圖1和圖2中所示)處理器102可包括DMT構造模塊(未示出)AMT構造模塊可進行復數基帶信號的頻率變換，然后將其與相鄰信道相加。
[0039]在一些實施例中，處理器102可生成三個數字多音頻，即第一音頻302、第二音頻304和第三音頻306。在一些實施例中，音頻302、304和306可相互獨立。換言之，音頻(如第一音頻302)可被設計為具有不同的波特率、調制格式、脈沖波形和/或類似特性。
[0040]要注意的是，圖3僅示出了處理器102所生成的三個數字音頻。此處對示出的數字音頻的個數的限定僅為清楚地示出各種實施例的創造性方面。本發明并不局限于任何特定個數的數字音頻。
[0041 ]如圖3所示，每個音頻可具有中心頻率。兩個鄰接音頻的中心頻率之間的頻隙定義為△ fc。要注意的是，圖3第一行所示的頻隙大體相等。本領域技術人員將意識到:在本發明的范圍和精神之內，所述數字多音頻可以包括不相等的頻隙。
[0042]圖3第二行顯示了(圖1和圖2中所示)QPMZ132處的輸出信號。光源134可生成具有三個不同波長的光。具體而言，光源134配置用于生成第一波長λ?、第二波長λ2和第三波長λ
3。光被發送到QPMZ 132，其中三個音頻302、304和306被分別復制到三個不同波長λ1、λ2和λ3上。要注意的是，雖然圖3所示的三個不同波長λ1、λ2和λ3彼此相鄰，但此處所用三個信道的位置僅以示范為目的而選，并非旨在將本發明的各種實施例限定為任何具體的波長位置。
[0043]如圖3所示，在第一波長λ?處，可有三個光信號312、314和316。光信號312、314和316包括數字多音頻302、304和306所攜帶的信息。類似的，在第二波長λ2處，可有三個光信號322、324和326。光信號322、324和326也包括數字多音頻302、304和306所攜帶的信息。此夕卜，在第三波長λ3處，可有三個光信號332、334和336。光信號332、334和336也包括數字多音頻302、304和306所攜帶的信息。各波長處的虛線表示從光源134生成的對應光的波長。
[0044]圖3第三行顯示了使用濾光器140從各波長中選擇信號。在一些實施例中，濾光器140選擇信號316、324和332。因此，濾光器140的輸出端可有三個WDM信道，如圖3第四行所不O
[0045]根據一些實施例，λ?的等價頻率定義為fl。類似的，λ2的等價頻率定義為f2A3的等價頻率定義為f 3。
[0046]在一些實施例中，第一 WDM信道可包括信號316。信號316具有中心頻率fl+Afc。第二 WDM信道可包括信號324。信號324具有中心頻率f2。第三WDM信道可包括信號332。信號332具有中心頻率f 3-Afc。
[0047]要注意的是，圖3所示圖僅為示例，不應失當地限制權利要求的范圍。本領域普通技術人員將意識到多種變型、替代和修改。例如，在第一波長信道處，可以選擇信號312而非信號316。
[0048]圖3所示實施例的有益特征之一在于:多個波長信道(如圖3所示三個波長信道)可以共用一套發射機電光調制器(如圖1和圖2中所示電光單元132)。因此，可降低圖1-2所示發射機的實施成本還有功耗。
[0049]圖4示出了根據本公開各實施例的圖3所示機制的應用。如圖4所示，數據流被發送到發射機100。根據圖3所示機制，該數據流可映射到多個WDM信道上，然后路由到不同的光路。相比于例如超級信道奈奎斯特WDM技術等常規技術，圖4所示發射機有助于改進波長路由和交換。
[0050]雖然詳述了本發明的實施例及其優點，但應當理解的是，在不偏離本文所附權利要求所限定的本發明的精神和范圍的前提之下，可以做出各種更改、替代和改變。
[0051]此外，本申請的范圍并非旨在限定為本說明書中所述的過程、機器、制造、物質組合、手段、方法和步驟的具體實施例。正如本領域普通技術人員自本發明的披露中所易于理解的，根據本發明，凡可以執行與本文所述相應實施例大體相同的功能或可以達成大體相同的結果的過程、機器、制造、物質組合、手段、方法或步驟，無論是現已存在或今后將要開發的，均可利用。因此，隨附權利要求意在將此類過程、機器、制造、物質組合、手段、方法或步驟包括在其范圍之內。
【主權項】
1.一種裝置，包括: 數字信號處理模塊，配置用于接收數據流并生成多個數字多音頻； 耦合到所述數字信號處理模塊的多個數模轉換器； 耦合到各自數模轉換器的多個驅動器； 具有耦合到所述驅動器的輸入端和耦合到光纖的輸出端的電光調制器；以及 耦合到所述電光調制器的多波長光源。2.如權利要求1所述的裝置，其中: 所述數字信號處理模塊、所述數模轉換器、所述驅動器和所述電光調制器級聯連接。3.如權利要求1所述的裝置，其中: 所述電光調制器耦合到光源。4.如權利要求1所述的裝置，其中，所述數字信號處理模塊配置用于生成: 在所述數字信號處理模塊的第一輸出端處的第一偏振方向上的第一同相信號； 在所述數字信號處理模塊的第二輸出端處的第一偏振方向上的第一正交信號； 在所述數字信號處理模塊的第三輸出端處的第二偏振方向上的第二同相信號；以及 在所述數字信號處理模塊的第四輸出端處的第二偏振方向上的第二正交信號。5.如權利要求4所述的裝置，其中: 所述數字信號處理模塊的第一輸出端通過第一數模轉換器和第一驅動器耦合到所述電光調制器的第一輸入端； 所述數字信號處理模塊的第二輸出端通過第二數模轉換器和第二驅動器耦合到所述電光調制器的第二輸入端； 所述數字信號處理模塊的第三輸出端通過第三數模轉換器和第三驅動器耦合到所述電光調制器的第三輸入端;并且 所述數字信號處理模塊的第四輸出端通過第四數模轉換器和第四驅動器耦合到所述電光調制器的第四輸入端。6.如權利要求1所述的裝置，其中: 所述數字多音頻中的各個音頻均被復制到單個波分復用信道上。7.—種設備，包括: 處理器，配置用于生成N個數字多音頻，其中: 音頻的中心頻率與相鄰音頻的中心頻率之間置有頻隙A f c ； 耦合到光源的電光調制器，其中所述電光調制器配置用于: 接收所述N個數字多音頻;并且 將所述N個數字多音頻復制到N個不同波長上；以及 耦合到所述電光調制器的濾光器，其中所述濾光器被配置為使得: 在各個波分復用信道處選擇單個音頻。8.如權利要求7所述的設備，其中: 所述處理器是數字信號處理器。9.如權利要求7所述的設備，其中，所述處理器配置用于生成: 在所述處理器的第一輸出端處的第一偏振方向上的第一同相信號； 在所述處理器的第二輸出端處的第一偏振方向上的第一正交信號； 在所述處理器的第三輸出端處的第二偏振方向上的第二同相信號；以及 在所述處理器的第四輸出端處的第二偏振方向上的第二正交信號。10.如權利要求9所述的設備，還包括: 耦合到所述處理器的所述第一輸出端的第一數模轉換器； 耦合到所述處理器的所述第二輸出端的第二數模轉換器； 耦合到所述處理器的所述第三輸出端的第三數模轉換器；以及 耦合到所述處理器的所述第四輸出端的第四數模轉換器。11.如權利要求10所述的設備，還包括: 親合在所述第一數模轉換器與所述電光調制器的第一輸入端之間的第一驅動器； 耦合在所述第二數模轉換器與所述電光調制器的第二輸入端之間的第二驅動器； 耦合在所述第三數模轉換器與所述電光調制器的第三輸入端之間的第三驅動器；以及 耦合在所述第四數模轉換器與所述電光調制器的第四輸入端之間的第四驅動器。12.如權利要求11所述的設備，其中: 所述電光調制器耦合到激光源。13.如權利要求7所述的設備，其中: 所述處理器配置用于生成第一音頻、第二音頻和第三音頻;并且所述光源配置用于生成具有第一頻率fl的第一波長λ?、具有第二頻率f2的第二波長λ2和具有第三頻率f 3的第三波長入3。14.如權利要求13所述的設備，其中: 所述電光調制器和所述濾光器被配置為使得: 所述第一音頻被選擇并復制到第三波長信道，其中所述第三波長信道的中心頻率等于f3-Afc； 所述第二音頻被選擇并復制到第二波長信道，其中所述第二波長信道的中心頻率等于f2;并且 所述第三音頻被選擇并復制到第一波長信道，其中所述第一波長信道的中心頻率等于n+AfCo15.—種方法，包括: 提供數據流饋入處理器； 基于所述數據流，生成N個數字多音頻； 由電光單元將所述N個數字多音頻復制到N個不同的波分復用信道上;并且 在對應的波分復用信道處，從所述N個數字多音頻中選擇音頻。16.如權利要求15所述的方法，還包括:基于所述數據流，在所述處理器的第一輸出端處生成第一偏振方向上的第一同相信號； 在所述處理器的第二輸出端處生成第一偏振方向上的第一正交信號； 在所述處理器的第三輸出端處生成第二偏振方向上的第二同相信號;并且 在所述處理器的第四輸出端處生成第二偏振方向上的第二正交信號。17.如權利要求15所述的方法，還包括: 生成第一音頻、第二音頻和第三音頻，其中相鄰兩個音頻之間置有頻隙A fc;以及 將所述第一音頻、所述第二音頻和所述第三音頻復制到三個不同的波分復用信道λ?、λ2和λ3上。18.如權利要求17所述的方法，還包括: 在所述信道λ?處濾除所述第一音頻和所述第二音頻； 在所述信道λ2處濾除所述第一音頻和所述第三音頻;并且 在所述信道λ3處濾除所述第二音頻和所述第三音頻。19.如權利要求15所述的方法，其中: 所述電光單元耦合到光源。20.如權利要求15所述的方法，其中: 所述處理器是數字信號處理器。
【文檔編號】H04J14/02GK105993144SQ201580007969
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年3月16日
【發明人】蔣志平, 陳忱, 張筑虹, 李傳東
【申請人】華為技術有限公司