子载波通信的同步的制作方法

子载波通信的同步
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求享受于2019年9月20日递交的美国专利申请no.16/577,960；no.16/578,081；以及no.16/577,948的权益；上述每个申请要求享受于2019年4月19日递交的美国临时专利申请no.62/836,354的权益，所有前述申请的完整内容通过引用的方式将其全部条款并入本文。
技术领域
3.概括地说，本说明书涉及光学系统的组件之间的同步。


背景技术：

4.一些光学系统组件通过发送经复用的子载波来相互通信。然而，当接收光学系统组件试图对接收到的经复用的子载波中的特定一个子载波进行处理时，就会出现技术挑战。例如，接收到的经复用的子载波中的每个子载波可能是以其各自的频率速率发送的，从而抑制了光系统组件的正确处理每个接收到的子载波的能力。


技术实现要素：

5.在一方面，根据一些实施方式，该说明书描述了与对光学系统和多叶系统进行时钟同步相关的技术。光学系统和多个叶系统可以通过中间系统在彼此之间双向发送数据。光学系统可以通过中间系统以高数据速率向多个叶系统广播数据。此外，每个叶系统可以将数据向上游发送到中间系统，中间系统对从每个叶系统接收的数据进行聚合并将经聚合的数据发送到光学系统。
6.光学系统和多个叶系统可以使用相干检测来促进组合和处理多个数据流。在相干检测中，光学和多个叶系统依赖于数字信号处理技术来跟踪数据流的相位和频率信息，例如，所发送的相位和所发送的频率。因此，所发送的数据可以与所发送的数据的其他集合进行聚合(例如，复用)，并在接收端处被正确检测和解调。例如，光学系统可以对信号进行数字复用，每个信号使用不同的相应子载波，并将经数字复用的信号发送到中间服务器。中间服务器可以接收经数字复用的子载波并将每个经数字复用的子载波功率拆分到每个叶系统，使得每个叶系统接收所有经数字复用的子载波。每个叶系统可以调谐其各自的接收机以从经数字复用的子载波中相干地解调一个子载波。
7.在一些实施方式中，叶系统可以接收不是在期望的发送频率上发送的子载波。例如，由于光纤中的误差或光学引擎处的未对齐发送时钟频率，可能会发生子载波的未对齐发送频率，或者子载波的未对齐发送频率可能由其他无关因素引起。例如，接收机可以检测到子载波是以5.01千兆赫兹(ghz)而非预期的5.00ghz发送的。叶系统的接收机检测到误差并采取动作以锁定传入子载波的实际发送频率。具体而言，该动作可以包括调整输入子载波被采样的频率，使得接收机直接调谐到实际发送频率。这个过程可以迭代地发生，使得每个叶系统的接收机被调谐到来自光学系统的相应子载波的发送时钟频率。然后将叶系统视
为与光学系统时钟同步或“频率锁定”。
8.一旦叶系统与光学系统时钟同步，叶系统就可以使用锁定的时钟频率将数据向上游发送到光学系统，例如使用单个子载波。每个叶系统可以执行该频率锁定过程，使得由叶系统发送的各个子载波被适当地频率分离并且彼此不干扰。该过程假设由光学系统发送的紧密间隔的子载波进行了适当的频率分离。因此，叶系统还可以避免子载波冲突，因为每个叶系统基于从光学系统输出的相应子载波频率以相对应的时钟频率发送子载波。
9.因此，如果光学系统针对其发送的任何子载波来调整发送频率，则相对应的叶系统将相干地检测经调整的发送频率，并相应地调整其发送频率。具体而言，以经调整的发送频率接收子载波的叶系统还将以经调整的发送频率向光学子系统发送子载波。以这种方式，中间系统可以从每个叶系统接收子载波并且避免在接收到的子载波的频率复用期间频谱重叠。然后，中间系统可以将经频率复用的子载波发送到光学系统以进行适当的检测和解调。
10.在一般方面，本说明书描述了一种装置，其包括：接收机，所述接收机包括：本地振荡器激光器，其提供本地振荡器信号；检测器电路，其可操作用于接收第一光信号并基于所述本地振荡器信号检测由所述第一光信号携带的第一数据；参考时钟电路，其供应时钟信号；数字信号处理器(dsp)，其可操作用于接收所述第一数据并基于所述第一数据向所述参考时钟电路供应控制信号，所述参考时钟电路可操作用于基于所述控制信号调整所述时钟信号；以及发射机，其可操作用于输出携带第二数据的第二光信号，所述第二数据具有基于所述时钟信号的第二数据速率。
11.特定实施方式可以包括下列特征中的一个或多个特征。例如，在一些实施方式中，所述第一数据由多个子载波以第一数据速率携带，并且每个子载波以所述第二数据速率携带所述第一数据的相应部分，其中，所述第二数据速率不同于所述第一数据速率。
12.在一些实施方式中，所述时钟信号包括与所述第二数据速率相匹配的频率。
13.在一些实施方式中，所述装置设置在叶节点中，并且所述第一光信号是从集线器节点发送的，所述第一数据具有第一数据速率并且所述第二数据具有所述第二数据速率，所述第二数据速率与所述第一数据速率同步。
14.在一些实施方式中，所述时钟信号是第一时钟信号，所述装置还包括：光电二极管电路，其基于所述第一光信号提供电信号；模数转换器(adc)；以及压控振荡器(vco)，其可操作用于从所述参考时钟电路接收所述第一时钟信号并向所述adc提供第二时钟信号，所述adc可操作用于基于所述电信号和所述第二时钟信号生成数字信号，所述数字信号被提供给所述dsp。
15.在一般方面，一种装置包括：接收机，所述接收机包括：本地振荡器激光器，其提供本地振荡器信号；检测器电路，其可操作用于接收第一光信号并基于所述本地振荡器信号检测由所述第一光信号携带的第一数据流的第一部分；参考时钟电路，其供应时钟信号；第一数字信号处理器(dsp)，其可操作用于接收所述第一数据流的所述第一部分，并基于所述第一数据流的所述第一部分向所述参考时钟电路供应控制信号，所述参考时钟电路可操作用于基于所述控制信号调整所述时钟信号；以及发射机，所述发射机包括：第二dsp；以及调制器，其基于所述第二dsp的输出而供应第二光信号，使得所述时钟信号被提供给所述第一和第二dsp，其中，所述第一dsp基于所述时钟信号来处理所述第一数据流的第二部分，并且
所述第二dsp基于所述时钟信号提供所述输出。
16.在一些实施方式中，所述第一dsp可操作用于确定与所述第一数据流的检测到的第一部分相关联的时钟相位误差是否低于预定阈值；以及响应于所述第一dsp确定与所述第一数据流的所述检测到的第一部分相关联的所述时钟相位误差低于所述预定阈值，所述装置可操作用于基于所述时钟信号将第三数据发送到光学系统。
17.在一些实施方式中，所述第一数据流的所述第一部分由多个子载波以第一数据速率携带，并且每个子载波以第二数据速率携带所述第一部分的相应部分，其中，所述第二数据速率不同于所述第一数据速率。
18.在一些实施方式中，所述参考时钟电路可操作用于以与所述第二数据速率相匹配的频率向所述第一dsp和所述第二dsp供应所述时钟信号，以使叶系统的所述时钟信号与所述光学系统的所述第二数据速率同步。
19.在一些实施方式中，所述装置包括：至少一个模数转换器(adc)；压控振荡器(vco)，其可操作用于从所述参考时钟电路接收所述时钟信号并向所述至少一个adc提供第二时钟信号；所述至少一个adc可操作用于从所述光学系统接收模拟信号，基于由所述vco提供的所述第二时钟信号将所述模拟信号转换为数字信号，并将所述数字信号提供给所述第一dsp；并且所述第一dsp可操作用于从所述至少一个adc接收所述数字信号，处理所述数字信号，基于经处理的数字信号生成所述控制信号，并将所述控制信号供应给所述参考时钟电路。
20.在一些实施方式中，所述装置包括：至少一个数模转换器(dac)；压控振荡器(vco)，其可操作用于从所述参考时钟电路接收所述时钟信号并向所述至少一个dac提供第二时钟信号；所述至少一个dac可操作用于从所述第二dsp接收数字信号，基于由所述vco提供的所述第二时钟信号将所述数字信号转换为模拟信号，并将所述模拟信号提供给所述光学系统；并且所述第二dsp可操作用于向所述至少一个dac提供所述数字信号并接收由所述vco提供的所述第二时钟信号。
21.在一般方面，一种系统，包括：光学系统，其可操作用于以第一数据速率发送光信号；一个或多个叶系统；中间系统；所述中间系统可操作用于接收所述光信号并将所述光信号广播到所述一个或多个叶系统中的每个叶系统；并且其中，所述一个或多个叶系统中的每个叶系统包括：接收机，所述接收机包括：本地振荡器激光器，其提供本地振荡器信号；检测器电路，其可操作用于接收第一光信号并基于所述本地振荡器信号检测由所述第一光信号携带的第一数据；参考时钟电路，其供应时钟信号；数字信号处理器(dsp)，其可操作用于接收所述第一数据并基于所述第一数据向所述参考时钟电路供应控制信号，所述参考时钟电路可操作用于基于所述控制信号调整所述时钟信号；以及发射机，其可操作用于输出携带第二数据的第二光信号，所述第二数据具有基于所述时钟信号的第二数据速率。
22.在一些实施方式中，所述系统还包括：光电二极管电路，其基于所述第一光信号提供电信号；模数转换器(adc)；第一压控振荡器(vco)，其可操作用于从所述参考时钟电路接收所述时钟信号并向所述adc提供第二时钟信号；所述adc可操作用于从所述光学系统接收模拟信号，使用由所述第一vco提供的所述第二时钟信号基于所述模拟信号生成数字信号，并将所述数字信号提供给所述dsp；并且所述dsp可操作用于从所述adc接收所述数字信号，处理所述数字信号，基于经处理的数字信号生成所述控制信号，并将所述控制信号供应给
所述参考时钟电路。
23.在一些实施方式中，所述系统还包括：数模转换器(dac)；第二dsp；第二压控振荡器(vco)，其可操作用于从所述参考时钟电路接收所述时钟信号并向所述dac提供第三时钟信号；所述dac可操作用于从所述第二dsp接收第二数字信号，基于由所述第二vco提供的所述第三时钟信号将所述第二数字信号转换为第二模拟信号，并将所述模拟信号提供给所述光学系统；并且所述第二dsp可操作用于向所述dac提供所述数字信号并接收由所述第二vco提供的所述第三时钟信号。
24.在一些实施方式中，由所述第二vco提供的所述第三时钟信号与由所述第一vco提供的所述第二时钟信号相匹配。
25.在一些实施方式中，所述第三时钟信号和所述第二时钟信号指示所述dac和所述adc以相同频率进行采样。
26.在一些实施方式中，所述一个或多个叶系统中的每个叶系统包括：客户端处理模块，其可操作用于将所述时钟信号的频率调整到第二时钟频率，而以所述第二时钟频率将客户端数据提供给所述一个或多个叶系统内的、以所述第二时钟频率处理所述客户端数据的其他设备。
27.在一些实施方式中，所述系统包括串行化器/解串行化器(serdes)，其中：所述客户端处理模块可操作用于以所述第二时钟频率将所述客户端数据发送到所述serdes，并调整与客户端侧参考时钟相关联的客户端侧时钟信号的频率；并且所述serdes可操作用于以所述第二时钟频率将所述客户端数据发送到所述其他设备，并从所述客户端侧参考时钟接收所述客户端侧时钟信号。
28.在一些实施方式中，所述中间系统可操作用于从所述一个或多个叶系统中的每个叶系统接收所述模拟信号，对从所述一个或多个叶系统中的每个叶系统接收的模拟信号进行复用，并将经复用的模拟信号提供给所述光学系统。
29.在一些实施方式中，所述时钟信号包括与所述第二数据速率相匹配的频率。
30.在一般方面，一种方法包括：从光学系统接收第一数据；使用由本地振荡器激光器提供的本地振荡器信号来检测所述第一数据；使用第一采样率来处理所述第一数据；基于经处理的第一数据来调整由参考时钟提供的时钟信号的频率；以及以基于所述时钟信号的速率向所述光学系统发送第二数据。
31.在一些实施方式中，其中，所述第一数据由多个子载波以第一数据速率携带，并且每个子载波以第二数据速率携带所述第一数据的相应部分，其中，所述第二数据速率不同于所述第一数据速率。
32.在一些实施方式中，所述时钟信号包括与所述第二数据速率相匹配的频率。
33.在一些实施方式中，所述第一数据的一部分对应于所述多个子载波中的一个子载波，并且所述时钟信号的所述频率对应于所述第一数据速率。
34.在一些实施方式中，所述方法还包括：以与所述第二数据速率相匹配的频率将所述时钟信号提供给第一数字信号处理器(dsp)和第二dsp，以将叶系统的时钟信号与所述第二数据的第二数据速率同步。
35.在一些实施方式中，基于所述经处理的第一数据来调整由所述参考时钟提供的所述时钟信号的所述频率包括：检测与所述经处理的第一数据相关联的相位误差；生成与所
述时钟信号的所述频率相对应的供给信号以校正所述相位误差；以及向所述参考时钟提供所述供给信号。
36.在一般方面，一种方法包括：接收第一调制的光信号和本地振荡器光；基于所述第一调制的光信号和所述本地振荡器光来供应光混频产物；基于所述光混频产物供应电信号；基于所述电信号供应数字信号；基于所述数字信号生成供给信号；提供所述供给信号至参考时钟电路以用于生成时钟信号；以及提供第二调制的光信号，其中，由所述第二调制的光信号携带的数据的定时基于所述时钟信号。
37.在一些实施方式中，所述第一调制的光信号包括多个光子载波。
38.在一些实施方式中，所述多个光子载波中的每个光子载波是奈奎斯特子载波。
39.在一些实施方式中，所述第一调制的光信号包括多个第一光子载波，并且所述第二调制的光信号至少包括第二光子载波。
40.一些实施方式中，所述方法还包括：通过激光器供应光输出，其中，所述本地振荡器光包括所述光输出的第一部分；以及通过调制器对所述光输出的第二部分进行调制以提供所述第一调制的光信号。
41.在一般方面，一种方法包括：接收由第一调制的光信号携带的多个第一光子载波；基于由所述多个第一光子载波中的至少一个光子载波携带的第一数据来生成时钟信号，所述多个第一光子载波中的每个光子载波在频谱上彼此不重叠；以及基于所述时钟信号生成至少一个第二光子载波，其中，所述第二光子载波以基于所述时钟信号的速率携带第二数据。
42.在一些实施方式中，所述第二数据与所述第一数据同步。
43.在一些实施方式中，所述第一调制的光信号包括十六个光子载波。
44.在一些实施方式中，所述多个第一光子载波中的每个光子载波是奈奎斯特子载波。
45.在一些实施方式中，所述第一调制的光信号包括多个第一光子载波。
46.一些实施方式中，所述方法还包括：发送第二调制的光信号，所述第二调制的光信号包括所述至少一个第二光子载波。
47.在一些实施方式中，所述方法还包括：通过激光器供应本地振荡器光，其中，所述本地振荡器光包括光输出的第一部分；以及通过调制器对所述光输出的第二部分进行调制以提供所述第一调制的光信号。
48.在一些实施方式中，所述方法还包括：确定与由所述多个第一光子载波中的所述至少一个光子载波携带的所述第一数据相关联的时钟相位误差是否低于预定阈值；以及响应于确定与由所述多个第一光子载波中的所述至少一个光子载波携带的所述第一数据相关联的所述时钟相位误差低于所述预定阈值，基于所述时钟信号将所述至少一个第二光子载波发送到光学系统。
49.在一些实施方式中，基于所述时钟信号将所述至少一个第二光子载波发送到光学系统还包括：通过将所述光学系统耦合到一个或多个叶系统的中间系统，基于所述时钟信号将所述至少一个第二光子载波发送到所述光学系统。
50.在一般方面，一种收发机包括：接收机，其包括：光混合电路，可操作用于接收第一调制的光信号和本地振荡器光，所述光混合电路可操作用于基于所述第一调制的光信号和
所述本地振荡器光供应光混频产物，光电二极管电路，其可操作用于基于所述光混频产物来供应电信号，模数转换(adc)电路，其可操作用于基于所述电信号来供应数字信号，以及数字信号处理器，其可操作用于基于所述数字信号生成供给信号并将所述供给信号提供给参考时钟电路以用于生成时钟信号；以及发射机，其可操作用于输出第二调制的光信号，由所述第二调制的光信号携带的数据的定时是基于所述时钟信号的。
51.在一些实施方式中，所述第一调制的光信号包括多个光子载波。
52.在一些实施方式中，所述多个光子载波中的每个光子载波是奈奎斯特子载波。
53.在一些实施方式中，所述第一调制的光信号包括多个第一光子载波，并且所述第二调制的光信号至少包括第二光子载波。
54.一些实施方式中，所述方法还包括：激光器，其可操作用于提供光输出；以及调制器，其中，所述本地振荡器光包括所述光输出的第一部分，并且所述调制器对所述光输出的第二部分进行调制以提供第二调制的光信号。
55.在一般方面，一种收发机，包括：接收机，其接收由第一调制的光信号携带的多个第一光子载波；电路，其设置在所述接收机中，可操作用于基于由所述多个第一光子载波中的至少一个子载波携带的第一数据来生成时钟信号，所述多个第一光子载波中的每个光子载波在频谱上彼此不重叠；以及发射机，其生成至少一个第二光子载波并接收时钟信号，所述第二光子载波以基于所述时钟信号的速率携带第二数据。
56.在一些实施方式中，所述第二数据与所述第一数据同步。
57.在一些实施方式中，所述第一调制的光信号包括十六个光子载波。
58.在一些实施方式中，所述多个第一光子载波中的每个光子载波是奈奎斯特子载波。
59.一些实施方式中，所述收发机还包括：激光器，其可操作用于提供光输出；以及调制器，其中，所述本地振荡器光包括所述光输出的第一部分，并且所述调制器对所述光输出的第二部分进行调制以提供第二调制的光信号。
60.在一般方面，一种收发机包括：接收机，所述接收机包括：本地振荡器激光器，其提供本地振荡器信号；检测器电路，其可操作用于从光系统接收光信号并基于所述本地振荡器信号检测由所述光信号携带的第一数据；参考时钟电路，其供应时钟信号；数字信号处理器(dsp)，其可操作用于接收所述第一数据并基于所述第一数据向所述参考时钟电路供应控制信号，所述参考时钟电路可操作用于基于所述控制信号调整所述时钟信号；以及发射机，其可操作用于输出携带第二数据的第二光信号，所述第二数据具有基于所述时钟信号的第二数据速率。
61.在一些实施方式中，所述光信号包括多个子载波，并且所述第一数据由所述多个子载波以第一数据速率携带，并且所述多个子载波中的每个子载波以第二数据速率携带所述第一数据的相应部分，其中，所述第二数据速率不同于所述第一数据速率。
62.在一些实施方式中，所述第二数据速率小于所述第一数据速率。
63.在一些实施方式中，所述经调整的时钟信号包括与所述第二数据速率相匹配的频率。
64.在一些实施方式中，所述收发机设置在叶节点中，并且所述光系统是从集线器节点发送的，所述第一数据具有第一数据速率并且所述第二数据具有第二数据速率，所述第
二数据速率与所述第一数据速率同步。
65.在一些实施方式中，所述时钟信号是第一时钟信号，所述收发机还包括：光电二极管电路，其基于所述光信号提供电信号；模数转换器(adc)；以及压控振荡器(vco)，其可操作用于从所述参考时钟电路接收所述第一时钟信号并向所述adc提供第二时钟信号，所述adc可操作用于基于所述电信号和所述第二时钟信号生成数字信号，所述数字信号被提供给所述dsp。
66.在一些实施方式中，所述收发机还包括：数模转换器(dac)；第二dsp；第二压控振荡器(vco)，其可操作用于从所述参考时钟电路接收所述时钟信号并向所述dac提供第三时钟信号；所述dac可操作用于从所述第二dsp接收第二数字信号，基于由所述第二vco提供的所述第三时钟信号将所述第二数字信号转换为第二模拟信号，并将所述第二模拟信号提供给所述光学系统；并且所述第二dsp可操作用于向所述dac提供所述数字信号并接收由所述第二vco提供的所述第三时钟信号。
67.在一些实施方式中，由所述第二vco提供的所述第三时钟信号与由所述第一vco提供的所述第二时钟信号相匹配。
68.上述技术的实施方式包括方法、装置、系统和计算机程序产品。一种这样的计算机程序产品被适当地体现在存储可由一个或多个处理器执行的指令的非暂时性机器可读介质中。指令被配置为使一个或多个处理器执行上述动作。
69.在附图和下文的描述中阐述了本说明书的发明主题的一个或多个实施方式的细节。其他方面、特征和优点将从描述、附图和权利要求中变得显而易见。
附图说明
70.图1a是示出用于从光学系统朝下游方向而向多个叶系统广播数据的系统的示例的框图。
71.图1b是示出用于从多个叶系统朝上游方向而向光学系统发送数据的系统的示例的框图。
72.图2是示出叶系统和中间系统的示例的框图。
73.图3是示出叶系统内的相干数字信号处理器(dsp)和其他组件的示例的框图。
74.图4是示出数模转换器(dac)和发送dsp的示例的框图。
75.图5是示出发送(tx)dsp的示例的框图。
76.图6是示出模数转换器(adc)和接收dsp的示例的框图。
77.图7是示出接收dsp的示例的框图。
78.图8是示出色散均衡器电路(cdeq)的示例的框图。
79.图9是示出系统的示例的框图，该系统说明了接收dsp内的内部组件。
80.图10是示出光学系统的示例的框图。
81.图11是示出用于从光学系统朝下游方向而向多个叶系统广播数据的过程的示例的流程图。
82.各个附图中相同的附图标记和标示指示相同的元素。
具体实施方式
83.在一些实施方式中，本文中描述的系统实施用于对在光学系统和多个叶系统之间的数据传输进行同步的技术。例如，在下游广播期间，光学系统可以使用多个子载波通过中间系统向叶系统发送信息。在相反的方向上，例如在上游传输中，每个叶系统可以使用各自的子载波向中间系统发送信息，该中间系统对接收的子载波进行数字复用并将经数字复用的子载波放置在光纤上以便在光学系统处接收。
84.多个叶系统可以在下游广播期间“频率锁定”到接收到的子载波的发送时钟频率。具体而言，每个叶系统的接收机可以通过基于接收到的子载波的检测到的时钟频率速率来调整模数转换器(adc)的采样率，从而频率锁定到接收到的子载波的发送时钟频率。一旦接收机不再检测到时钟频率速率中的误差，相对应的叶系统就处于“频率锁定”状态。下面将更详细地描述该过程。每个叶系统可以结合由光学系统发送的相应子载波来执行该频率锁定过程。
85.响应于多个叶系统中的每个叶系统频率锁定到来自光学系统的相应子载波的传输速率，多个叶系统可以在上游广播(例如从叶系统到光学系统)中发送数据，使得来自每个叶系统的数据不会相互干扰。具体而言，每个叶系统以与由光学系统发送的相应子载波的时钟频率速率相匹配的时钟频率速率向中间系统发送子载波。叶系统以不同时钟频率速率发送的每个子载波将不会与其他叶系统的子载波在频谱上重叠。因此，当中间系统接收每个子载波时，接收到的子载波将不会相互干扰，因为相邻的子载波(例如，具有相邻时钟频率速率的子载波)可以通过相对较小的频率间隙在频谱上彼此间隔开，以允许锁波交互。因此，当中间系统频率对每个接收到的子载波进行复用时，子载波不重叠，并且中间系统将经数字复用的载波提供给光系统进行解调。
86.通常，在光通信系统中，波分复用(wdm)是其中可以使用光复用器电路(被称为“复用器”)将多个光信号(每个光信号具有不同波长)组合成单个光通信信道(例如，光纤)的系统。这些光通信系统可以包括发射机电路，例如发射机(tx)光子集成电路(pic)。tx pic可以包括激光系统。激光系统可以将与每个波长相关联的激光信号提供给被配置为对激光的输出进行调制的调制器。此外，tx pic可以包括复用器，用于对每个调制输出进行组合，例如，以形成组合输出或wdm信号；以及增益共享模块，用于分散由于时域中子载波之间传输信道上的路径损耗而引起的误码率影响。
87.在一些实施方式中，wdm通信系统还包括接收机，例如，接收机(rx)pic和光解复用器电路。解复用器电路被配置为：接收来自接收机的组合输出，并对组合输出进行解复用以提供单独的信号，例如，子载波集合。此外，接收机可以包括额外的接收机组件(例如模数转换器(adc)、前向纠错(fec)解码器和交织器，仅举几例)，用于将光信号转换为电压值并从电压值生成经解交织和解码的数据。
88.pic是一种在单个集成电路器件上集成多种光子功能的设备。在一些实施方式中，可以用类似于电子集成电路的方式来制造pic，但可以使用多种材料类型中的一种或多种来制造，例如硅上二氧化硅、绝缘体上硅或各种聚合物，以及用于制造半导体激光器的其他半导体材料，例如gaas和inp。
89.光通信系统中的tx和rx pic可以支持在宽范围的波长信道上进行通信。例如，一对tx/rx pics可以支持十个信道，每个信道例如，由50ghz至200ghz间隔开，这取决于系统
的设计。tx和rx pics支持的信道集合可以被称为用于pic的信道“网格”。用于tx/rx pic的信道网格可以与标准化频率对齐，标准化频率例如由电信标准化部门(itu-t)发布的频率。tx和rx pic支持的信道集合可以被称为用于tx/rx pic的itu频率网格。例如，信道之间的间隔可以小于200ghz，以便将信道打包在一起以形成超级信道。
90.图1a是示出用于从光学系统朝下游方向而向多个叶系统广播数据的系统的示例的框图。系统100包括光学系统102、中间系统106(被称为“集线器节点”)以及叶系统114、116和118(统称为“叶系统”或“叶节点”，或者单独称为“叶系统”或“叶节点”)。具体而言，光学系统102可以在光通信路径111中的下游广播中发送数据。另外，系统100可以在相反方向上操作，其中光学系统102可以在上游方向上接收数据。将针对图1b进一步描述上游方向。
91.在一些实施方式中，光学系统102包括生成高数据速率信号的一个或多个组件。例如，光学系统102可以接收输入数据，并且可以包括本地振荡器、相干混合检测器、相干dsp，以及如下文进一步详细描述的线路侧参考时钟。在一些示例中，光学系统102包括本地振荡器、线路侧参考锁以及多组相干混合检测器和相干dsp。光学系统102可以包括多组相干混合检测器和相干dsp，以用于以高数据速率发送多个子载波。在一些实施方式中，子载波是奈奎斯特子载波，它们是一组光信号，每个光信号都携带数据，其中(i)该组内每个此类光信号的频谱足够不重叠，使得光信号在频域中保持相互区分，并且(ii)该组光信号是通过来自单个激光器的光的调制而产生的。在一些实例中，光学系统102可以生成八个子载波，每个子载波携带100千兆比特(gbits)的数据，总共要发送800千兆比特的数据。在另一示例中，光学系统102可以生成16个子载波，每个子载波携带50千兆比特的数据，总共要发送800千兆比特的数据。对于其他实施方式，这些值可能会有所不同。
92.例如，光学系统102可以对每个子载波执行频域中的数字复用以生成八个频率分离的子载波。光学系统102可以包括激光器，例如本地振荡器，以及一组调制器，例如马赫-曾德尔(mach-zehnder)调制器(mzm)，以创建所有八个数字子载波。如图1a所示，光学系统102可操作用于生成八个数字子载波120。然而，这仅仅是示例，并且在一些实例中，可以生成其他数量的子载波，例如16个或32个子载波。在一些实施方式中，子载波的数量可以基于系统100的实施者来设计。光学系统102还将子载波调制到期望的发送频率。然后，光学系统102可以通过传输信道104向中间系统106发送或供应调制光子载波120(也被称为调制光学信号120或调制光子载波120)。
93.在一些实施方式中，传输信道104是光通信系统中的光纤。在其他实施方式中，传输信道104可以是空气、同轴电缆或其他介质。传输信道104可能在光子载波120上引入损伤、误差和延迟。在一些实施方式中，每个叶系统116可以采取一个或多个步骤来去除预解调前和后解调期间的损伤、误差和延迟。
94.在一些实施方式中，中间系统106包括一个或多个组件，这些组件可以对接收的信号进行功率拆分并将经功率拆分的接收信号发送到一个或多个叶系统。此外，中间系统106可以包括一个或多个组件，这些组件可以将接收信号与其他接收信号进行频谱组合，例如数字复用，并将经频谱组合的信号发送到光学系统102。结合图1b描述了对接收信号进行频谱组合的一个或多个组件。因此，在一些情况下，中间系统106可以包括接收机、发射机、分光器和光组合器。在一些示例下，中间系统106可以包括多个接收机、多个发射机、多个分光器和多个光组合器。例如，中间系统可以包括分光器、光解复用器、组合器、复用器、阵列波
导光栅、一个或多个光滤波器、收发机系统，以及一个或多个光耦合器。
95.中间系统106中的分光器可以通过传输信道104从光学系统102接收光学光束，例如光子载波120，并将该光学光束拆分成多个光束，针对每个分支一个光束。例如，如系统100中所示，中间系统106针对单独分支将光子载波120拆分成光子载波120的八个副本，每个叶系统一个分支，因为每个叶系统将处理来自光子载波120的其各自的副本中的单独的子载波。在一些实施方式中，每个光束信号可以包括大致相等的功率。
96.因此，如系统100所示，中间系统106将一个光学光束108输出到叶系统114，将另一个光学光束110输出到叶系统116，将另一个光学光束112输出到叶系统118，等等。每个光学光束，例如光学光束108、110和112，包括相同的光子载波120集合。例如，光学光束112包括光子载波122，其包括与光子载波120相同的光子载波。中间系统106分别在传输信道105、107和109上发送光学光束108、110和112。传输信道105、107和109中的每一个可以与传输信道104属于相同类型或不同类型。在一些实施方式中，传输信道104、105、107和109是双向的，使得通信可以同时发生在下游和上游。
97.在一些实施方式中，系统可以包括n个叶系统，其中n是正整数。如针对系统100所描述的，系统100可以包括例如八个叶系统。每个叶系统耦合到中间系统106。如下文进一步描述的，叶系统，例如叶系统114，可以通过传输信道105接收光学光束108。此外，每个叶系统都可以将数据发送到中间系统106。因此，每个叶系统包括收发机系统，其用于通过中间系统106接收数据和与光学系统102传送数据。此外，因为光学系统102包括与叶系统相似的组件，因此光学系统102还包括收发机系统，其用于通过中间系统106接收数据并将数据发送到每个叶系统。
98.图1b是示出用于从多个叶系统朝上游方向而向光学系统发送数据的系统101的示例的框图。系统101可以类似于系统100。在一些实施方式中，系统100和101可以被集成到单个系统中以用于双向通信。将不再详细描述两个系统之间的类似组件。系统101示出了在上游传输103中接收聚合数据流的光学系统102。
99.如针对系统100所讨论的，由于光输出的第一部分和第二部分是由从激光器接收光的分光器提供的，因此每个叶系统114、116和118都被频率锁定到来自光学系统102的传入子载波。在系统101中，为了讨论的目的，假设叶系统114、116和118保持频率锁定。在这个关于光的第一和第二部分的示例中，由于叶系统中的激光器可以频率锁定到传入的子载波，并且由于激光器输出与特定发送的子载波相对应的光，因此来自叶系统的发送的子载波的频率可以与来自光学系统102的传入的子载波的频率相同。每个叶系统(例如八个叶系统)，可以进行锁频操作，使得由每个叶系统发送的八个子载波被适当地频率分离。此外，每个叶系统执行锁频操作，使得八个发送的子载波中的每个子载波不相互干扰或重叠，因为这八个发送的子载波中的每个发送的子载波具有与由光学系统102发送的各个子载波频率相对应的各个发送的频率。
100.如系统101中所示，叶系统114、116和118中的每个叶系统向中间系统106发送单个各自的子载波。具体而言，叶系统114通过传输信道105向中间系统106发送单个子载波126。同样，叶系统116通过传输信道107向中间系统106发送单个子载波128，并且叶系统118通过传输信道109向中间系统106发送单个子载波130。如系统101所示，单个子载波130对应于频域中正频谱远端处的子载波134。在一些实施方式中，叶系统提供的每个子载波可以包括不
同的数据并且以不同的频率发送。
101.单个子载波126、128和130以它们被光学系统102发送的时钟频率被发送到中间系统106。如此，单个子载波126、128和130中的每个子载波在复用期间在频域中不会彼此在频谱上重叠，因为光学系统将以不同的中心频率发送这些子载波中的每个子载波。
102.子载波可以在频谱上彼此接近，以增加传输容量并使整个系统的经济效益最大化。例如，一起而不是异步地发送多个数据集可以有助于减少系统101使用的带宽量。然而，每个叶系统基于与该特定叶系统相关联的相应时钟频率而向中间系统106发送单个子载波。因此，特定叶系统的每个相应时钟频率可以因不同的频率量而不同。例如，频率可能会在一段时间期间(例如几秒钟或几分钟)以百万分之10(ppm)的幅度变化。因此，在某些情况下，为了使光学系统102与每个接收到的子载波正确锁频，光学系统102内的相干dsp模块需要八个独立的时钟恢复模块，这可能会增加dsp的成本并导致相干dsp模块的功耗更高。
103.中间系统106分别从叶系统114、116和118中的每个叶系统接收单个子载波126、128和130。图示示例中的中间系统106包括光复用器，其用于对接收到的单个子载波中的每个子载波进行数字复用。例如，光复用器可以包括阵列波导光栅(awg)或一些其他复用设备。在一些实施方式中，光复用器可以将从每个叶系统接收的多个输出光信号组合成单个光信号，例如，wdm信号。在一些实施方式中，光复用器可以以产生极化分集信号的方式组合多个输出光信号，例如接收的单个子载波。相对应的波导可以在光纤(例如传输信道104)上输出wdm信号。每个wdm信号可以包括一个或多个光信号，使得每个光信号包括一个或多个波长。在一些实施方式中，一个wdm信号可以具有第一极化，例如，横向磁(tm)极化，而另一个wdm信号可以具有第二、基本上正交的极化，例如横向电(te)极化。或者，两个wdm信号可以具有相同的极化。
104.图1b中的中间系统106接收单个子载波126、128和130，并生成光输出信号124以提供给光系统102。光输出信号124包括多个子载波132，其中多个子载波132中的每个子载波由相对应的叶系统提供。中间系统106通过传输信道104向光学系统102提供光输出信号124。
105.在一些实施方式中，光学系统102和叶系统应该是时钟同步的(即，与光学系统102的相同时钟同步)以正确地解调子载波。例如，每个叶系统可以具有相同的时钟频率，这可以从提供给每个叶引擎的输入信号中导出。因此，由于输入信号是从光学系统102发送的，因此从中间系统106发送到光学系统102的子载波124将具有相同的时钟频率。因此，如果每个叶系统使用从光学系统102接收的子载波的时钟频率进行发送，则光学系统102和每个叶系统可以是时钟同步的或者同步到相同的时钟频率。
106.图2是示出叶系统114和中间系统106的示例的框图。图2还示出了光学系统102以及叶系统116和118。叶系统114可操作用于通过传输信道105接收包括子载波108的输入光信号，如图1a所示。另外，叶系统114包括本地振荡器(lo)202、相干混合检测器204(也被称为检测器电路204或光混合电路204)、相干dsp 206，以及线路侧参考时钟208(也被称为参考时钟电路)。另外，叶系统114与客户端数据210通信。也在系统100和101中示出的叶系统114、116和118中的每个叶系统可以包括类似的组件，例如针对图1a和图1b示出和描述的部件。
107.在一些实施方式中，输入子载波108包括通过传输信道105经由中间系统106从光
学系统102接收的子载波。例如，输入子载波108可以包括八个子载波。在其他示例中，输入子载波108可以包括例如四个或十六个子载波。
108.叶系统可以包括本地振荡器(lo)激光器，该lo激光器可以调谐到子载波之一的近似频率，以便能够选择该子载波进行解调。例如，每个叶系统都包括lo激光器，可以通过主动控制环路使用叶系统的dsp中的信息和耦合到激光器的激光频率控制端口，将该lo激光器频率锁定到来自相对应接收光束的输入光子载波。可以为lo激光器提供光子集成电路中的光混合器和光电二极管，例如，以形成主动锁波控制环路的一部分。
109.另外，每个叶系统都包括发射机和接收机。在一些实施方式中，一个激光器(例如，本地振荡器)可以在每个叶系统中的发射机和接收机之间共享，使得从激光器输出的光的第一部分被提供给发射机中的两个调制器，发射机进而输出上游调制的光信号。调制的光信号可以包括单个子载波。此外，从激光器输出的光的第二部分被提供给叶系统内的光混合器，用于将光的第二部分与传入的子载波混合。光的第一和第二部分可以从叶系统内的分光器输出，该分光器从激光器的一侧接收光，或者光的第一和第二部分可以分别从激光器的第一侧和第二侧输出。
110.本地振荡器202可以包括例如一个或多个激光器。在一些实施方式中，本地振荡器202可以包括激光器，其用于向相干混合检测器204提供本地振荡器信号(例如光信号)。例如，本地振荡器202选择特定子载波，例如子载波111，以从输入子载波108解调。例如，在一些实施方式中，本地振荡器202调谐到频率1.05ghz，以便相干混合检测器从子载波108中检测子载波111，并使相干dsp 206对检测到的子载波111进行解调。在一些实施方式中，本地振荡器202包括单侧激光器，其用于向相干混合检测器204提供光信号。在一些其他实施方式中，本地振荡器202包括双侧激光器，其用于向相干混合检测器204提供多个光信号。
111.相干混合检测器204可以包括组合器，该组合器接收光信号(例如传入子载波108)，以及来自本地振荡器202的本地振荡器信号，并且对这些光信号进行组合以生成光输出信号。例如，相干混合检测器204可以生成仅包括来自子载波108的检测到的子载波111的光输出信号。在一些实施方式中，相干混合检测器204可以将光输入信号拆分成两个，以创建两个正交信号(例如，通过将第一光输入信号和来自本地振荡器202的具有零相位的光信号相加，以及通过将第二光输入信号和来自本地振荡器202的具有90度相位的光信号相加)，并且对这两个正交信号进行组合以呈现给相干混合检测器204内的检测器。
112.相干混合检测器204内的检测器可以包括光电检测器(例如光电二极管)，用接收来自组合器的输出光信号并将输出光信号转换为相对应的电压信号。在一些实施方式中，检测器可以检测整个频谱，例如，包含输入子载波108内的所有子载波。
113.相干dsp 206可以包括发射dsp、接收dsp、一个或多个adc、一个或多个dac以及一个或多个压控振荡器(vco)。相干dsp 206可以从相干混合检测器204接收电压信号并且独立地处理每个电压信号。下面结合图3进一步描述相干dsp 206内的相对应组件的功能。
114.在一些实施方式中，线路侧参考时钟208为相干dsp 206内的组件同步提供定时。此外，线路侧参考时钟208可以从相干dsp 206接收频率调整，并将频率调整应用于相干dsp 206内的vco以调整adc和dac的采样率。下文进一步描述了该特征。
115.相干dsp 206还可以与客户端数据210通信。客户端数据210可以包括在叶系统114内部和外部发现的其他组件。相干dsp 206可以将从输入子载波108处理的数据提供给客户
端数据212。
116.中间系统106包括一个或多个路径214和双向掺铒光纤放大器(edfa)216。双向edfa 216是一种光中继器设备，其用于增强通过光纤通信网络携带的光信号的强度。中间系统106包括输入光波导和多个输出波导(例如，一个或多个路径214)，具有将输入波导光学耦合到输出波导的附加波导材料块。一个或多个路径214耦合到一个或多个叶系统(例如，叶系统114、116、118等)，并且双向edfa 216的另一端耦合到光学系统102。
117.图3是示出叶系统内的相干dsp 206以及其他组件的示例的框图。例如，图2中所示的组件示出了来自图1a、图1b和图2的叶系统114内的组件。类似的组件存在于其他叶系统中。叶系统114包括相干dsp 206、线路侧参考时钟208、客户端侧参考时钟328以及其他客户端设备326。相干dsp 206包括发送(tx)dac和光学块302、tx dsp 304、客户端处理模块306、串行化器/解串行化器(serdes)308、vco 310、除法模块312、接收(rx)光学和adc块314、rx dsp 316、rx dsp 316内的时钟恢复模块318、vco 320、除法模块322以及vco 324。
118.tx dac和光学块302包括多个dac，并且可以从tx dsp 304接收整数或数字值序列，并且基于分配的整数序列，生成相对应的电压信号。相干dsp 206可以通过特定的传输信道将相对应的电压信号发送到中间系统106。例如，tx dac和光学块302可以包括四个dac，用于获得相对应的电压信号。
119.tx dsp 304还可以包括数字信号处理器。具体而言，tx dsp 304的数字信号处理器可以从数据源接收输入数据(例如来自图2中的客户端数据210)，并且可以确定要应用以生成多个子载波的信号。在一些实施方式中，tx dsp 304可以接收数据流，将数据流映射到每个子载波(或一些子载波)，独立地对子载波应用频谱成形，并基于每个子载波的频谱成形而获得供应给tx dac和光学块302的所分配的整数序列。在一些实施方式中，tx dsp304可以使用时域滤波和时域中通过乘法的频移来生成子载波或一些子载波。
120.客户端处理模块306可操作用于调整相干dsp 206和其他客户端设备326内的组件之间的数据速率差异。具体而言，客户端处理模块306执行数据对齐和数据成帧以允许相干dsp 206内的组件与其他客户端设备326通信。例如，tx dsp 304、rx dsp 316、tx dac和光学块302、rx光学和adc块314以及vco 310和320可以在1-10ghz范围内通信，而serdes 308和其他客户端设备326可以在100-500mhz范围内通信。客户端处理模块306可以通过比特填充和执行指针调整来校正或调整数据速率差异。
121.serdes 308包括用于执行高速通信的一对块。在一些实施方式中，serdes 308接收来自其他客户端设备326的数据和来自客户端侧参考时钟328的数据，并且以相干dsp 206上的组件所要求的速率将数据路由到相干dsp 206上的组件。在其他实施方式中，serdes 308以客户端侧参考时钟328定义的数据速率向其他客户端设备326发送数据。例如，serdes 308将数据串行化以便以600mhz的数据速率(如客户端侧参考时钟328所提供的)提供给其他客户端设备326。
122.vco 310、320、324可以包括压控晶体振荡器和/或用作时钟发生器的一些其他类型的振荡器。具体而言，相干dsp 206中的每个vco可以从线路侧参考时钟208接收与时钟相位调整相对应的电压。在一些实施方式中，vco 310向tx dac和光学块302中的dac提供序列，其可以识别tx dac和光学块302将通过形成传输信道105的子集的光路径303向中间系统106发送模拟样本的时刻。在一些实施方式中，vco 320向rx光学和adc块314中的adc提供
序列，其可以识别rx光学和adc块314将向rx dsp 316提供数字信号的样本的时刻。在一些实施方式中，由vco提供的序列基于由时钟恢复模块318确定的相位校正，例如，与时钟相位误差相对应的电压值。
123.除法模块312和322(统称为“除法模块”)可操作用于划分由vco输出的样本数量。在一些实施方式中，除法模块将vco输出的样本数量除以特定数量，以匹配由相干dsp 206中的组件所使用的数据速率。例如，vco 310以16ghz发送数据。然而，客户端处理模块306以500mhz操作，并且因此不能正确处理以16ghz提供的数据。因此，除法模块312包括因子32以划分处于16ghz到500mhz的样本数量。类似的原理适用于除法模块322。对于相干dsp 206内的组件，其他数据速率值也是可能的。
124.rx光学和adc块314可以包括多个模数转换器(adc)，每个adc将通过光通信路径301从相干混合检测器204接收的电压信号转换为数字样本。rx光学和adc块314可以用由vco 320指示的速率向rx dsp 316提供数字样本。例如，rx光学和adc块314可以包括四个adc。
125.rx dsp 316可以从rx光学和adc块314接收数字样本，根据接收到的子载波对样本进行解复用，独立地处理每个子载波或单个子载波的样本，映射经处理的样本以产生输出数据，并将输出数据输出。
126.rx dsp 316包括时钟恢复模块318。在一些实施方式中，时钟恢复模块318对由rx光学和adc块314提供的接收样本进行分析并生成与时钟相位误差相对应的电压，以提供给线路侧参考时钟208。由时钟恢复模块318生成的电压用于减少与模拟子载波的rx光学和adc块314采样相关联的定时误差。例如，当实际上，子载波信号是以100.001ghz发送的时，vco 320可以被调谐以指示rx光学和adc块314中的adc对被认为具有100ghz数据速率的子载波信号进行采样。实际传输速率与预定传输速率之间的0.001ghz的差异可能会导致rx dsp 316对子载波的解调出错。因此，时钟恢复模块318可以生成时钟相位误差并将时钟相位误差发送到线路侧参考时钟208以减少时钟相位误差。
127.线路侧参考时钟208可操作用于从时钟恢复模块318接收时钟相位误差，并调整其提供给vco 310和320的输出时钟速率的值。具体而言，线路侧参考时钟208从时钟恢复模块318接收指示时钟相位误差的电压，并调整提供给vco 310和320的输出时钟速率。例如，线路侧参考时钟208可以最初以2ghz的时钟速率向vco 310和320提供序列。vco接收序列，并且作为响应，以16ghz的速率生成切换序列，以提供给tx dac和光学块302中的dac以及rx光学和adc块314中的adc。因此，线路侧参考时钟208和vco之间存在1:8的比率。在稍后的时间点，线路侧参考时钟208从时钟恢复模块318接收时钟相位误差并以2.01ghz的时钟速率生成新序列以提供给vco 310和320。vco接收该序列，并且作为响应，以16.08的速率生成第二切换序列，以提供给dac和adc。线路侧参考时钟208和vco之间仍保持1:8的比率。在一些示例中，该比率可以是线路侧参考时钟和vco之间的其他值，例如1:8.1、1:7.99，等等。通过改变vco处并且具体而言是vco 320处的触发序列，rx光学和adc块314中的adc可以对传入的子载波信号进行正确地采样，从而使时钟相位误差最小化。
128.优选地，随着时钟恢复模块318检测到越来越小的时钟相位误差，时钟相位误差在rx dsp 316处向零收敛。每当时钟恢复模块208检测到经采样子载波中的时钟相位误差时，线路侧参考时钟208和vco 320可以连续地调整adc的采样率。因此，相干dsp 206在时钟恢
复环路中运行，如317所示。相干dsp 206寻求使由adc处的采样率引入的时钟相位误差最小化。一旦时钟相位误差被最小化到零，或最小化到低于阈值，则注意到相干dsp 206被“频率锁定”到由光学系统102发送的各个子载波的数据速率。当相干dsp 206被频率锁定时，线路侧参考时钟208是时钟同步的，或者同步到光学系统102处的线路侧参考时钟。在其他实施方式中，相干dsp 206可以使用分数合成器模块而不是线路侧参考时钟208。分数合成器模块包括数字调谐端口，其允许对vco 320和310进行数字调谐。分数合成器模块将被放置在vco 320附近的相干dsp 206内。
129.一旦叶系统114中的线路侧参考时钟208被频率锁定到光学系统102处的线路侧参考时钟，相干dsp 206就可以用锁定的频率速率从tx dac和光学块302发送子载波。在一些实施方式中，线路侧参考时钟208向vco 310提供锁定的频率速率。vco 310接收锁定的频率速率并基于锁定的频率速率生成序列以提供给tx dac和光学块302。提供给tx dac和光学块302的序列使dac以序列中指定的速率将模拟样本发送到中间系统106。
130.因此，每个叶系统中的相干dsp 206在其接收的相应子载波上执行时钟恢复循环。然后，每个叶系统与来自光学系统102的子载波的发送数据速率同步。每个叶系统以由光学系统102指示的数据速率接收子载波，并且每个叶系统以相同的数据速率通过中间系统106将数据(例如，另一个子载波)发送回光学系统102。这可能是有利的，因为每个叶系统的vco和线路侧参考时钟与光学系统102处的线路侧参考时钟同步，从而使光学系统102的接收机处的复杂度最小。此外，当相干dsp 206向中间系统106发送数据(例如，子载波)时，相干dsp 206以光学系统指定的时钟频率速率发送数据，这确保每个子载波不会与另一个子载波发生冲突或频谱重叠。
131.在一些实施方式中，客户端侧参考时钟328类似于线路侧参考时钟208。然而，客户端侧参考时钟328可以是与光学系统102的时钟频率不同步的自由运行时钟。相反，客户端侧参考时钟328向vco 324提供时钟序列，使得serdes 308以它们期望的数据速率与其他客户端设备326通信。其他客户端设备326可以包括叶系统上搭载的其他芯片组和电路组件。
132.图4示出了与本公开内容一致的发射机的示例。图4包括与图3中所示和描述的组件类似的组件。发射机可以包括tx dsp 304，在该示例中，其接收多个数据输入d0-d19。然而，tx dsp 304可以接收更多或更少的数据输入。基于数据输入d0-d19，tx dsp 304可以向dac 404-1至404-4供应多个输出，dac 404-1至404-4将从tx dsp 304接收的数字信号转换成相对应的模拟信号。dac 404-1至404-4包括来自vco 310的序列信号，vco 310接收来自线路侧参考时钟208的信号，如针对图3所描述的。tx dac和光学块302还可以包括驱动电路406-1至406-2，其从dac 404-1至404-4接收模拟信号，并对接收到的模拟信号的电压或其他特性进行和调整以向调制器410-1至410-4中的相对应的调制器提供驱动信号。
133.在图示示例中，调制器410-1至410-4中的每个调制器可以是例如马赫-曾德尔(mach-zehnder)调制器(mzm)，该调制器对从激光器408输出的光的相位和/或幅度进行调制，激光器408也可以包括在模块302中。如图4进一步所示，从激光器908输出的光被拆分，使得光的第一部分被提供给包括mzm 410-1和410-2的第一mzm配对并且光的第二部分被提供给包括mzm 410-3和410-4的第二mzm配对。光的第一部分被进一步拆分为第三和第四部分，使得第三部分由mzm 410-1调制以提供调制的光信号的x(或te)极化分量的同相(i)分量，并且第四部分由mzm 410-2调制并被馈送到移相器412-1以将此类光的相位移动90度，
以便提供调制的光信号的x极化分量的正交(q)分量。类似地，光的第二部分被进一步拆分为第五和第六部分，使得第五部分由mzm 410-3调制以提供调制的光信号的y(或tm)极化分量的i分量，并且第六部分由mzm 410-4调制并被馈送到移相器412-2以将此类光的相位移动90度，以便提供调制的光信号的y极化分量的q分量。
134.对mzm 410-1和410-2的光输出进行组合以提供包括i和q分量的x极化光信号，并且被馈送到极化光束组合器(pbc)414。此外，对mzm 410-3和410-4的输出进行组合以提供被馈送到极化旋转器(rot)413的光信号，该极化旋转器对此类光信号的极化进行旋转以提供具有y(或tm)极化的调制的光信号。y极化的调制的光信号也被提供给pbc 414，pbc 414对x和y极化的调制的光信号进行组合以将经极化复用(“双极化”)的调制的光信号提供到例如光纤416上，例如，光纤416可以作为光通信路径105中的一段光纤被包括在内。基于mzmd 410-1至410-4的输出，多个光子载波sc0至sc19可以被输出到光纤416，光纤416通过中间系统106耦合到光学系统102。
135.从tx dac和光学块302输出的极化复用光信号包括例如子载波sc0-sc19，使得每个子载波具有x和y极化分量以及i和q分量。
136.图5是示出发送(tx)dsp 304的示例的框图。具体而言，图5示出了来自图3和图4的tx dsp 304。tx dsp 304可以包括fec编码器502-0至502-19，每个编码器可以接收多个数据输入d0至d19中的相应数据输入。fec编码器502-0至502-19例如通过将奇偶校验比特添加到接收数据来对这些开关输出中的相对应的一个开关输出执行前向纠错(fec)编码。fec编码器502-0至502-19还可以提供子载波之间的定时偏斜以校正在通过一根或多根光纤传输期间引入的偏斜。此外，fec编码器502-0至502-19可以对接收到的数据进行交织。
137.fec编码器502-0至502-19中的每个fec编码器向多个比特到符号电路504-0至504-19(在本文中统称为“504”)中的相对应的一个比特到符号电路提供输出。每个比特到符号电路504可以将编码比特映射到复平面上的符号。例如，比特到符号电路504可以将四比特映射到双极化qpsk星座图中的符号。每个比特到符号电路504提供第一符号，第一符号具有复数表示xi j*xq，其与重叠和保存缓冲器505的数据输入中相应的数据输入(例如d0)相关联。指示这样的第一符号的数据可以由每个子载波sc0-sc19的x极化分量携带。
138.每个比特到符号电路504还可以提供第二符号，该第二符号具有复数表示yi j*yq，其也与数据输入d0至d19中的相对应的一个数据输入相关联。然而，指示这样的第二符号的数据由子载波sc-0至sc-19中的每个子载波的y极化分量携带。
139.如图5进一步所示，从每个比特到符号电路504输出的每个第一符号被提供给第一重叠和保存缓冲器505-0至505-19中的例如可以缓冲256个符号的相应一个重叠和保存缓冲器(本文中统称为重叠和保存缓冲器505)。每个重叠和保存缓冲器505可以一次从比特到符号电路504中的相对应的一个比特到符号电路接收128个第一符号或另一数量的此类符号。因此，重叠和保存缓冲器505可以将来自比特到符号电路504的128个新符号与从比特到符号电路504接收的先前128个符号进行组合。
140.每个重叠和保存缓冲器505将时域中的输出提供到快速傅立叶变换(fft)电路506-0至506-19(统称为“fft 506”)中的相应一个。在一个示例中，输出包括256个符号或其他数量的符号。fft 506中的每个fft使用或基于例如快速傅立叶变换将接收到的符号转换到频域。fft 506中的每个fft可包括256个存储器或寄存器，也被称为存储与输入符号相关
联的频率分量的频率仓或点。复制器组件507-0至507-19中的每个复制器组件可以复制与fft 506相关联的256个频率分量并且将这些分量存储在多个复制器组件中的相应一个复制器组件中的512个频率仓或另一数量的频率仓(例如，用于子载波的基于t/2的滤波)。这样的复制可能会增加采样率。此外，复制器组件或电路507-0至507-19可以排列或对齐频率仓的内容以落入与脉冲成形滤波器电路508-0至508-19相关联的带宽内。
141.脉冲成形滤波器电路508-0至508-19中的每一个可以将脉冲成形滤波器应用于存储在多个复制器组件507-0至507-19中的相应的一个复制器组件的512个频率仓中的数据，从而提供多个经滤波输出中的各个经滤波输出，这些经滤波输出被复用并经过逆fft，如下所述。脉冲成形滤波器电路508-1至508-19计算符号和期望子载波波谱之间的转变，使得子载波可以在频谱上打包在一起以进行传输，例如，具有紧密的频率间隔。例如，脉冲成形滤波器电路508-0至508-19也可以用于在子载波之间引入定时偏斜以校正由图1中所示的节点之间的链路引起的定时偏斜。复用器组件509(其可以包括复用器电路或存储器)可以接收来自脉冲成形滤波器电路508-0至508-19的经滤波的输出，并将这些输出复用或组合在一起以形成元素向量。
142.接下来，ifft电路或组件510-1可接收元素向量并基于逆快速傅立叶变换(ifft)提供相对应的时域信号或数据。在一个示例中，时域信号可以具有每秒64个千兆样本(g样本/秒)的速率。例如，取最后一个缓冲器或存储器电路511-1可以从ifft组件或电路510-1的输出中选择最后1024个或其他数量的样本并以64g样本/秒的速度将样本供应给dac 404-1和404-2。如上所述，dac 404-1与x pol信号的同相(i)分量相关联并且dac 404-2与y pol信号的正交(q)分量相关联。因此，与复数表示xi jxq一致，dac 404-1接收与xi相关联的值，并且dac 404-2接收与jxq相关联的值。基于这些输入，dac 404-1和404-4分别向mzmd 406-1和mzmd 406-2提供模拟输出，如上所述。
143.如图5进一步所示，比特到符号电路504-0至504-19中的每个比特到符号电路输出如下符号中的相对应的一个符号，该符号指示由光纤416上输出的经极化复用的调制的光信号的y极化分量携带的数据。如上所述，这些符号可以具有复数表示yi j*yq。每个这样的符号可由重叠和保存缓冲器515-0至515-19中的相应的一个、fft电路516-0至516-19中的相应的一个、复制器组件或电路517-0至517-19中的相应的一个、脉冲成形滤波器电路518-0至518-19、复用器或存储器519、ifft 510-2进行处理，并取最后一个缓冲器或存储器电路511-2，以便以和上文中从取最后电路511-1生成经处理符号xi j*xq输出所讨论的方式类似或相同的方式来提供具有表示yi j*yq的经处理符号。此外，将符号分量yi和yq分别提供给dac 404-3和404-4。基于这些输入，dac 404-3和404-4分别向mzmd 406-3和mzmd 406-4提供模拟输出，如上所述。
144.虽然图5将tx dsp 304示为包括特定数量和排列的功能组件，但在一些实施方式中，tx dsp 304可以包括附加的功能组件、更少的功能组件、不同的功能组件或不同排列的功能组件。此外，通常与x分量相关联的重叠和保存缓冲器、fft、复制器电路和脉冲成形滤波器的数量可以等于数据输入的数量，并且与y分量相关联的这些电路的数量也可以等于开关输出的数量。然而，在其他示例中，数据输入的数量可能与这些电路的数量不同。
145.如上所述，基于mzmd 406-1至406-4的输出，多个光子载波sc0至sc19可以被输出到光纤416上。
146.接下来参考图6来描述接收机光学器件和模数(a/d)转换器。
147.如图6所示，光接收机可以包括rx光学器件和adc块314以及rx dsp 316，它们可以共同执行相干检测。图6包括图3中所示的类似组件。rx光学器件和adc模块314可以包括具有第一(605-1)和第二(605-2)输出的极化波束拆分器(pbs)605、本地振荡器(lo)激光器610、90度光学混合器或混频器620-1和620-2(概括地被称为混合混频器620，并且单独被称为混合混频器620)、以及检测器630-1和630-2(概括地被称为检测器630，并且单独被称为检测器630，每个检测器630包括单个光电二极管、光电二极管电路或平衡光电二极管)。另外，模块314包括交流(ac)耦合电容器632-1和632-2、跨阻放大器/自动增益控制电路(tia)/(agc)634-1和634-2、adc 640-1和640-2(概括地被称为adc 640，并且单独被称为adc 640)以及rx dsp 316。adc 640-1和640-2从vco 320接收序列信号，其指示每个adc 640的特定采样率。线路侧参考时钟208向vco 320提供信号以指示每个adc 640，如针对图3所描述的。
148.极化分束器(pbs)605可以包括接收输入极化复用的光信号的极化拆分器，该输入极化复用的光信号包括由光纤链路601提供的光子载波sc0至sc19，其可以是例如，作为上述光通信路径301之一的一部分的光纤段。pbs 605可以将输入光信号拆分成两个x和y正交极化分量。y分量可以被提供给极化旋转器606，该极化旋转器606对y分量的极化进行旋转以具有x极化。混合混频器620可以将x极化分量和经旋转的y极化分量与来自本地振荡器激光器610的光进行组合。例如，混合混频器620-1可以将第一极化信号(例如，具有从pbs端口605-1输出的第一或x(te)极化的入向光信号的分量)与来自本地振荡器610的光进行组合，并且混合混频器620-2可以将经旋转的极化信号(例如，具有从pbs端口605-2输出的第二或y(tm)极化的入向光信号的分量)与来自本地振荡器1110的光进行组合。在一个示例中，可以在pbs输出605-2处提供极化旋转器606以便对y分量极化进行旋转以具有x极化。
149.检测器630可以检测从光混合器输出的混频产物，以形成相对应的电压信号，这些电压信号受到电容器632-1和632-1，以及tia/agc 634-1和634-2的ac耦合。tia/agc 634-1和634-2以及adc 640的输出可以将电压信号转换为数字样本。例如，两个检测器或光电二极管630-1可以检测x极化信号以形成相对应的电压信号，并且相对应的两个adc 640-1可以将电压信号在放大、增益控制和ac耦合之后转换为第一极化信号的数字样本。类似地，两个检测器630-2可以检测经旋转的y极化信号以形成相对应的电压信号，并且相对应的两个adc 640-2可以将电压信号在放大、增益控制和ac耦合之后转换为第二极化信号的数字样本。rx dsp 316可以处理与x和y极化分量相关联的数字样本以输出与子载波sc0至sc19相关联的数据d0至d19。
150.虽然图6将光接收机(例如，rx光学器件以及adc块314和rx dsp 316)示为包括特定数量和排列的组件，但在一些实施方式中，光接收机可以包括附加的组件、更少的组件、不同的组件或不同排列的组件。可以选择检测器630和/或adc 640的数量来实现能够接收极化复用信号的光接收机。在某些实例中，图6中所示的组件之一可以执行本文中描述的由图6中所示的组件中的另一个组件执行的功能。
151.与本公开内容一致，为了对子载波sc0至sc19进行解调，可以对本地振荡器610进行调谐以输出具有相对接近于如下子载波波长或频率中的一个或多个波长或频率的光，该子载波波长或频率导致在本地振荡器光与子载波之间的跳动。
152.在一些示例中，本地振荡器是半导体激光器，其可以进行热调谐或通过电流调节进行调谐。如果进行热调谐，则本地振荡器激光器610的温度由例如设置在本地振荡器激光器附近的薄膜加热器控制。或者，如果本地振荡器激光器是电流调谐的，则可以控制提供给激光器的电流。本机振荡器激光器610可以是半导体激光器，例如分布式反馈激光器或分布式布拉格(bragg)反射器激光器。
153.图7示出了接收机dsp 316的示例性组件。图7示出了与图3、图4、图5和图6中所示的组件类似的组件。如上所述，adc 640-1和640-2输出与提供给adc 640-1和640-2的模拟输入相对应的数字样本。在一个特定示例中，每个adc 640-1和640-2可以用64g样本/秒的速率来供应样本。数字样本对应于由光子载波的x极化携带的符号，并且可以由复数xi j*xq表示。可以向重叠和保存缓冲器705-1以及重叠和保存缓冲器705-2提供数字样本，如图7所示。fft组件或电路710-1可以例如从重叠和保存缓冲器705-1接收2048个向量元素，并且使用例如快速傅立叶变换(fft)将向量元素转换到频域。作为执行fft的结果，fft组件710-1可以将2048个向量元素转换为2048个频率分量，每个频率分量可以存储在寄存器或“仓”或其他存储器中。
154.然后，频率分量可以由解复用器(例如解复用器711-1和711-2)解复用，并且这些分量组可以被提供给色散均衡器(cdeq)电路712-1-0至712-1-19中的相应一个，每个色散均衡器电路可以包括用于校正、抵消或减少所发送的光子载波的色散的影响或与之相关联的误差的有限冲激响应(fir)滤波器。下面将描述cdeq电路。cdeq电路712-1-0至712-1-19中的每个cdeq电路将输出提供给相对应的极化模色散(pmd)均衡器电路725-0至725-19。
155.从adc 640-2输出的与子载波sc1的y极化分量相关联的数字样本可以用与从adc 640-1输出的并与每个子载波的x极化分量相关联的数字样本的处理方式类似的方式来进行处理。即，重叠和保存缓冲器705-2、fft 710-2、解复复用器711-2以及cdeq电路712-2-0至712-2-19可以分别具有与缓冲器705-1、fft组件710-1、解复用器711-1以及cdeq电路712-1-0至712-1-19类似的结构并且以类似的方式操作。例如，cdeq电路712-2-0至712-19中的每一个都可以包括用于校正、抵消或减少所发送的光子载波的色散的影响或与之相关联的误差的有限冲激响应(fir)滤波器。此外，cdeq电路712-2-0至712-2-19中的每个cdeq电路将输出提供给极化模色散均衡器(pmdeq)725-0至725-19中的相对应的一个。
156.如图7进一步所示，这些cdeq电路之一(例如cdeq 712-1-0)的输出可以被提供给时钟相位检测器电路762-0，以确定与接收的子载波相关联的时钟相位或时钟定时。例如，cdeq电路之一的输出可以包括一个子载波的x极性和y极性数据。此外，cdeq 712-1-19可以向时钟相位检测器电路762-19供应输出以确定与接收的子载波相关联的时钟相位或时钟定时。cdeq 712-2-0可以将其输出供应给时钟相位检测器电路762-0。最后，cdeq 712-2-19可以将其输出供应给时钟相位检测器762-19。时钟相位检测器762-0至762-19中的每个时钟相位检测器可以确定与接收到的子载波相关联的时钟相位或时钟定时调整。时钟相位检测器762-0至762-19可以向时钟环路滤波器764供应时钟相位或时钟定时调整的频域表示。时钟环路滤波器764类似于时钟恢复模块318。具体而言，时钟相位检测器762-0至762-19指示针对x极性和y极性的与特定子载波相关联的定时或相位误差。因此，时钟环路滤波器764接收与和特定子载波相关联的x-极性和y-极性数据相关联的定时或相位误差。
157.时钟环路滤波器764向线路侧参考时钟208提供时钟相位或时钟定时调整，例如针
对图2和图3描述的线路侧参考时钟208。线路侧参考时钟208使用来自时钟环路滤波器764的时钟相位或定时调整来生成定时数据的调整或控制以提供给压控振荡器(vco)320。具体而言，定时数据的调整或控制指示vco 320是应该增加其序列速率还是降低其序列速率。vco 320使用接收时钟相位或时钟定时调整来生成驱动adc 640-1和640-2中的每个adc的采样相位的序列。在操作中，vco 320然后锁定到输入数据信号，并且然后adc 640-1和640-2的采样在没有误差的情况下与输入数据信号采样同步并实现时间同步。
158.此外，时钟环路滤波器764生成τ0
–
τ19的延迟值并将该τ0
–
τ19的延迟值提供给cdeq电路712-1-0至712-1-19和cdeq电路712-2-0至712-2-19中的每组。
159.adc 640-1和640-2对来自输入数据信号的每个子载波进行采样。因此，每个样本的子载波都具有相同的定时。在某些情况下，从输入数据信号接收的每个子载波可以具有不同的定时误差，因为接收输入数据信号的每个叶设备可以具有稍微不同的采样率或影响子载波的调谐本地振荡器。提供给cdeq电路组的τ0
–
τ19的延迟值固定了应用于来自输入数据信号的每个子载波的潜在不同采样率。
160.此外，vco 320的输出被提供给除法器模块701以便将速率向下划分为较低的整数。例如，vco 320可以提供32ghz的序列输出。除法器模块701可以将32ghz的序列输出除以整数，例如8，以生成4ghz信号。因此，4ghz信号被提供给vco 310以供发送dsp 304和dac 404使用。vco 310锁定到由vco 320提供的信号并调整dac 404的采样相位。因此，dac 404然后可以使用adc 640-1和640-2所使用的相同采样率对tx dsp 304提供的输出信号进行采样。现在，dac 404以与adc 640-1和640-2接收到的时钟频率相同的时钟频率来发送数据。然后，在相对应的叶系统中，当rx dsp 316锁定到接收到的子载波时，叶系统可以使用与接收回中间系统的相同的定时或时钟频率发送数据，并随后将数据发送到光学系统102。当光学系统102从相对应的叶系统接收到数据时，光学系统102以与其发送到相对应的叶系统相同的时钟频率速率接收数据。每个叶节点执行该过程，使得光学系统102以相同的时钟频率从每个叶节点接收子载波。
161.pmdeq电路725中的每一个可以包括另一个fir滤波器，其校正、抵消、减少所发送的光子载波的pmd的影响或与之相关联的误差。pmdeq电路725中的每一个可以向ifft组件或电路730-0-1至730-19-1中的相应一个供应第一输出，并且向ifft组件或电路730-0-2至730-19-2中的相应一个提供第二输出。在该示例中，每个ifft组件或电路可以根据例如快速傅立叶逆变换(ifft)将256个元素的向量转换回时域作为256个样本。
162.从ifft 730-0-1至730-19-1输出的时域信号或数据被提供给xpol载波相位校正电路740-1-1至740-19-1中的相对应的一个，其可以将载波恢复技术应用于补偿x极化发射机(例如，激光器408)和接收机(例如，本地振荡器激光器610)线宽。在一些实施方式中，每个载波相位校正电路740-1-1至740-19-1可以基于xpol载波恢复电路740-0-1的输出来补偿或校正发射信号的x极化与来自本地振荡器610的光的x极化之间的频率和/或相位差，xpol载波恢复电路740-0-1基于ifft 730-01的输出来执行与这些子载波中的一个子载波相关联的载波恢复。在这样的x极化载波相位校正之后，与x极化分量相关联的数据可以被表示为星座图(例如qpsk星座图或与其他调制形式相关联的星座图，例如m正交幅度调制(qam)，m为整数)中具有复数表示xi j*xq的符号。在一些实施方式中，可以基于载波相位校正电路740-0-1至740-19-01中的至少一个的输出来更新包括在pmdeq电路725中的一个或
多个pmdeq电路中的fir滤波器的抽头。
163.以类似的方式，从ifft 730-0-2至730-19-2输出的时域信号或数据被提供给ypol载波相位校正电路740-0-2至740-19-2中相对应的一个，其可以补偿或校正y极化发射机(例如，激光器408)和接收机(例如，本地振荡器激光器610)的线宽。在一些实施方式中，每个载波相位校正电路740-0-2至740-19-2还可以校正或补偿发射信号的y极化与来自本地振荡器610的光的y极化之间的频率和/或相位差。在这样的y极化载波相位校正之后，与y极化分量相关联的数据可以被表示为星座图(例如qpsk星座图或与其他调制形式相关联的星座图，例如m正交幅度调制(qam)，m为整数)中具有复数表示yi j*yq的符号。在一些实施方式中，电路740-0-2至740-19-2之一的输出可用于更新包括在pmdeq电路725中的一个或多个pmdeq电路中的fir滤波器的抽头，而非载波恢复电路740-0-1至740-19-1中的至少一个的输出或者除该输出之外。
164.符号到比特电路或组件745-0-1至745-19-1中的每一个可以接收从电路740-0-1至740-19-1中的相对应的一个电路输出的符号并将这些符号映射回比特。例如，符号到比特分量745-0-1到745-19-1中的每一个可以将qpsk或m-qam星座图中的一个x极化符号映射到z个比特，其中z是整数。对于双极化qpsk调制子载波，z为4。从组件745-0-1至745-19-1中的每个组件输出的比特被提供给fec解码器电路760-0至760-19中的相对应的一个fec解码器电路。
165.y极化符号从电路740-0-2至740-19-2中的相应的一个电路输出，每个电路具有与由y极化分量携带的数据相关联的复数表示yi j*yq。每个y极化，如上文提到的x极化符号，可以被提供给符号到比特电路或组件745-0-2至745-19-2中的相对应的一个，每个符号到比特电路或组件具有类似的结构并以与符号到比特组件或电路745-0-1至745-19-1类似的方式操作。电路745-0-2至745-19-2中的每个电路可以向fec解码器电路760-0到760-19中的相对应的一个提供输出。
166.fec解码器电路760中的每一个可以使用前向纠错来去除符号到比特电路745的输出中的误差。这种纠错比特可以包括用于输出的用户数据，可以被提供给输出d0至d19中相对应的一个。
167.虽然图7将rx dsp 316示为包括特定数量和排列的功能组件，但在一些实施方式中，rx dsp 316可以包括附加的功能组件、更少的功能组件、不同的功能组件或不同排列的功能组件。
168.图8是示出色散均衡器电路(cdeq)712的示例的框图。cdeq 712包括在rx dsp 316中，如图7所示(参见712-1-0至712-1-19以及712-2-0至712-2-19)。cdeq 712包括复共轭模块812、两个低速乘法器810-1和810-2以及两个乘法器808-1和808-2。每个低速乘法器810-1和810-2以及乘法器808-1和808-2分别处理接收到的x极性数据和y极性数据。在一些实施方式中，cdeq 712可以接收多于或少于两个输入，并且因此，可以包括多于或少于两个乘法器，如图8所示。
169.cdeq 712从解复用器模块(例如，解复用器711)接收频域数据802(例如子载波数据)。具体而言，cdeq 712接收频域数据802的x极性数据和y极性数据。cdeq 712从处理器接口(例如，微处理器)接收cd系数数据804。cd系数数据804可以包括恒定信号数据。此外，cdeq 712从时钟环路滤波器764接收具有τ值的延迟数据806以用于调整时钟相位延迟。τ值
对应于延迟，例如，如图7所示的τ0
–
τ19。此外，τ值是被提供用于校正与x极性数据和y极性数据二者相关联的延迟的单一值。例如，时钟环路滤波器764可以10mhz的速率提供τ值。τ值通常以远低于频域数据802的数据速率的速度提供，频域数据802通常以100mhz或更高的量级由cdeq 712接收。
170.复共轭模块812接收延迟数据806并将延迟数据806转换为复共轭数据，其对应于频域中的延迟。复共轭模块812将复共轭数据输出到低速乘法器810-1和810-2中的每一个。低速乘法器810-1和810-2接收复共轭数据和cd系数数据804，并生成低速复共轭数据。具体而言，低速乘法器810-1将复共轭数据与x极性cd系数数据相乘以生成x极性低速复共轭数据。此外，低速乘法器810-2将复共轭数据与y极性cd系数数据相乘以生成y极性低速复共轭数据。低速乘法器810-1和810-2将x极性和y极性低速复共轭数据输出到乘法器808-1和808-2。
171.乘法器808-1和808-2接收来自低速乘法器810-1和810-2的输出并且使用接收到的输出来生成频域数据814。具体而言，乘法器808-1将来自频域数据802的x极性数据与x极性低速复共轭数据相乘。此外，乘法器808-2将来自频域数据802的y极性数据与y极性低速复共轭数据相乘。乘法器808-1和808-2将x极性频域数据814和y极性频域数据814输出到极化模色散均衡器(pmdeq)。x-极性和y-极性输出频域数据814二者都已经被cd系数数据804调整并且被延迟数据806延迟。
172.图9是示出系统的示例的框图，该系统说明了接收dsp内的内部组件。图9包括与图3中的rx dsp 316和相干dsp 206、图6中的组件、图7中的组件以及图8中的组件类似的组件。例如，图9包括重叠保存k缓冲器705-1和705-2(统称为“重叠保存缓冲器”)、n点fft模块710-1和710-2(统称为“n点fft模块”)，乘法器904、906、920和922(统称为“乘法器”)，n点ifft模块730-19-1和730-0-2(统称为“n点ifft模块”)，以及丢弃k模块910和926(统称为“丢弃k模块”)。此外，图9包括环路滤波器764、时钟相位检测器，例如时钟相位检测器762-0，以及复共轭模块908和924(统称为“复共轭模块”)。
173.在一些实施方式中，重叠保存缓冲器从adc接收复数符号。具体而言，重叠保存缓冲器705-1从adc 640-1接收xpol复符号，例如，xi j*xq符号。重叠保存缓冲器705-2从adc 640-2接收ypol复数符号，例如，yi j*yq符号。重叠和保存缓冲器可以一次从adc 640-1和640-2接收64个符号，例如，128个样本，其中在符号之间插入有零。重叠和保存缓冲器可以将64个新符号(例如，如果每个符号的比特数为2，则为128个样本)与先前的64个符号(例如，在缓冲数据的两个时钟周期内来自adc的128个样本)组合在一起。或者，利用重叠和保存缓冲器的该功能可以抓取不同数量的符号、不同数量的样本以及缓冲到重叠和保存缓冲器中的不同大小。
174.n点fft模块可以在每个时钟周期从重叠和保存缓冲器接收128个符号。此外，n点fft模块使用例如快速傅立叶变换(fft)将接收到的128个符号转换到频域。作为执行fft的结果，n点fft可以形成128个频率仓。在下一个时钟周期，当n点fft模块接收到存储在重叠和保存缓冲器中的128个符号时，重叠和保存缓冲器将移出第1 64个符号，以便重叠和保存缓冲器包含第2 64个符号和第3 64个符号。然后，n点fft模块将对从重叠和保存缓冲器接收的先前64个符号(例如第2 64个符号)加上接下来的64个符号(例如第3 64个符号)进行fft。因此，每个重叠和保存缓冲器执行重叠功能。然后将128个频率仓传送到频域均衡器
(fdeq)，其中，128个频率仓是经脉冲成形的。
175.图9示出了fdeq引擎914，其包括重叠保存缓冲器705-1、n点fft 710-1、乘法器904、乘法器906、复共轭模块908、xpol色散(cd)系数916、n点ifft 730-19-1，以及丢弃k缓冲器910。每个fdeq引擎914包括cdeq，例如cdeq 712-1-19。此外，图9示出了另一个fdeq引擎，其包括重叠保存缓冲器705-2、n点fft 710-2、乘法器920、乘法器922、复共轭模块924、来自处理器接口930的ypol cd系数、n点ifft 730-0-1，以及丢弃k缓冲器926。
176.fdeq引擎可以将脉冲成形滤波器应用于128个频率仓。fdeq引擎914的目的是将信号成形为期望的频谱，以便信道可以在超级信道上打包在一起，同时使符号间干扰(isi)最小化。fdeq引擎可用于补偿由传输引入或引起的色散，例如由传输产生的校正幅度调整。具体而言，例如，fdeq引擎914被配置或设计为具有多于1比特的isi以适应色散效应和预定的延迟量τ。乘法器906将xpol cd系数916乘以复共轭因子。例如，cpol cd系数916可以包括由叶系统上的处理器接口生成的128个系数。乘法器906的输出被提供给乘法器904，其中值乘以来自n点fft 710-1的128个频率仓。乘法器904的输出形成256元素的向量。对于相对应的ypol数据918，fdeq引擎也会发生类似的过程。
177.在频率分散之后，乘法器904的输出和乘法器920的输出被馈送到时钟相位检测器762-0。时钟相位检测器762-0确定xpol符号的相位误差和ypol符号的相位误差。由时钟相位检测器762-0生成的相位误差然后被发送到环路滤波器764。环路滤波器764生成与相位误差相对应的延迟τ。延迟τ可以是正的(例如推进延迟)，也可以是负的(例如减少延迟)，这取决于相位误差的方向。然后，为了调整xpol和ypol信号的延迟，复共轭模块908和924使用τ的延迟产生复共轭值，具有e
jwτ
的形式。生成和应用延迟τ的该过程创建了相位反馈环路，其清除了xpol数据902和ypol数据918内的快速抖动和色散。相位反馈环路用于快速控制xpol和ypol数据上的抖动分量。
178.在一些实施方式中，环路滤波器764还向线路侧参考时钟208输出调谐端口。调谐端口用于缓慢调谐线路侧参考时钟，以便使参考时钟长期居中于输入子载波。参考时钟和输入信号载波频率之间的频率差被图9所示的该相位反馈环路长期归零。长期归零对应于时钟相位误差在特定时间窗口内收敛到零的速度。
179.n点ifft 730-19-1可以接收256个元素的向量并将信号返回到时域。n点ifft 730-19-1可以使用例如快速傅立叶逆变换(ifft)将信号转换到时域。时域信号被提供给丢弃k模块。
180.丢弃k模块从256个时域元素向量中获得时域中的前128个样本，并将前128个样本输出到dsp的其余部分。例如，丢弃k模块910将包括128个样本的xpol数据912输出到rx dsp 316的其余部分。此外，丢弃k模块926将包括128个样本的ypol数据928输出到rx dsp 316的其余部分。
181.图10是示出光学系统102的示例的框图。例如，图10示出了光学系统102的一些实施方案内的各种组件，如系统100和101中所示。光学系统102包括与图2至图9中所示的那些类似的组件。然而，如下文所讨论的，光学系统102包括fdeq引擎的多个实例。
182.在一些实施方式中，光学系统102图示了八个fdeq引擎。例如，fdeq 1016、1018、1020、1022、1024、1026、1028和1030。光学系统102中fdeq引擎的数量可以直接与发送到叶系统的子载波数量成正比。例如，光学系统102包括八个fdeq引擎，并且光学系统102在超级
信道中发送八个子载波。在其他实施方式中，光学系统102可以包括十六个fdeq引擎。十六个fdeq引擎可以对应于在超级信道中发送十六个子载波的光学系统102。在其他实施方式中，光学系统102可以包括另一数量的fdeq引擎。
183.每个fdeq引擎，例如fdeq引擎1030，包括与系统700和900中所示的fdeq引擎类似的组件。例如，fdeq引擎1030包括乘法器1042、乘法器1044、复共轭模块1046、时钟相位检测器1040、来自光学系统102处的处理器接口的xpol和ypol cd系数、m点ifft 1034以及丢弃j模块1036。fdeq引擎1030内的组件执行与图7和图9中描述的fdeq引擎内的组件类似的功能，并且因此在此将不进行描述。
184.在一些实施方式中，光学系统102接收xpol符号1002和ypol符号1010。xpol符号1002和ypol符号1010与来自每个叶系统的子载波的符号相对应，这些符号由中间系统106进行数字复用和发送。重叠k缓冲器1004和1012分别接收xpol数据1002和ypol数据1010，并执行与图7和图9所示的重叠k缓冲器类似的功能。重叠k缓冲器的输出被提供给n点fft模块1006和1014。n点fft模块1006和1014通过执行快速傅立叶变换将时域信号转换为频域信号。n点fft模块1006和1014的输出被提供给解复用器1008。例如，n点fft模块可以采用1024点fft。
185.解复用器1008可以包括awg或一些其他解复用器设备。解复用器1008可以基于接收到的fft信号来供应多个光信号，例如，多个子载波信号。解复用器1008可以向每个fdeq引擎供应光信号，例如，每个子载波。
186.对于fdeq引擎的每个子载波输入，fdeq引擎执行cd补偿和延迟补偿二者，如针对图7和图9所描述的。如光学系统102所示，有八个fdeq引擎。每个fdeq引擎都包括时钟相位检测器，该时钟相位检测器可以检测与每个接收到的子载波相关联的相位误差。每个fdeq引擎向环路滤波器1052提供与接收到的子载波相关联的检测到的相位误差。
187.环路滤波器1052从来自每个fdeq引擎的每个接收到的子载波中提取高频抖动信息1050。环路滤波器1052还独立地将检测到的抖动信息1048馈送到每个复共轭模块1046，用于使用针对e
jwτ
所确定的τ为每个子载波进行延迟和抖动补偿。因此，每个子载波可以独立于其他子载波累积其自己的抖动。这是因为每个子载波可以通过不同的光纤路径从叶系统到中间系统以及从中间系统到光学系统。因此，每个子载波将沿其各自的传输路径累积不同的抖动和不同的色散。因此，每个fdeq引擎的环路滤波器和复共轭模块可以抵消、校正或减少与相应fdeq引擎中的每个子载波相关联的抖动和色散效应。在一些实施方式中，由于在每个叶系统中获得的参考时钟的主动调谐，每个子载波之间的平均时钟频率可以是相似的。
188.在一些实施方式中，光学系统可以被指定为每个叶系统的“主”。同样，每个叶片系统都可以被指定为光学系统的“从”。光学系统被指定为“主”，因为它没有将其线路侧参考时钟1054调谐到由叶系统发送的子载波的数据速率。相反，每个叶系统的线路侧参考时钟被调谐到光学系统的线路侧参考时钟1054。因为每个叶系统的线路侧参考时钟都被调谐到光学系统的线路侧参考时钟，因此光学系统被指定为“主”，而叶系统被指定为光学系统的“从”。否则，如果线路侧参考时钟1054被调谐到由叶系统发送的子载波的数据速率，则会发生“逃跑”，因为两个系统的参考时钟将同时被调谐。“逃跑”效应将确保叶系统的线路侧参考时钟不会与光学系统的线路侧参考时钟同步，反之亦然。
189.图11是示出用于从光学系统向多个叶系统朝下游方向广播数据的过程1100的示例的流程图。过程1100可以例如由叶系统内或中间系统内的相干数字信号处理器(dsp)来执行。
190.相干dsp从光学系统接收第一数据(1102)。第一数据包括以第一数据速率从光学系统发送的多个子载波。例如，第一数据速率可以包括100ghz。每个子载波以第二数据速率发送，其中第二数据速率可以包括10ghz。第一数据可以包括十个子载波，每个子载波以10ghz发送，以提供100ghz的总数据速率。相干dsp对第一数据进行处理。
191.相干dsp使用由激光器提供的本地振荡器信号来检测第一数据(1104)。例如，相干dsp使用由激光器提供的本地振荡器信号从多个子载波中检测特定子载波。特定子载波可以位于特定频率，并且本地振荡器信号使相干dsp能够检测该特定子载波。
192.相干dsp使用第一采样率来处理第一数据(1106)。与相干dsp相关联的线路侧参考时钟指示其adc以第一采样率(例如，16ghz)对特定子载波进行采样。具体而言，线路侧参考时钟指示vco增加或减少adc的采样率。adc以16ghz对特定子载波进行采样，并将数字域中经采样的子载波输出到相干dsp内的接收dsp。
193.相干dsp基于经处理的第一数据来调整由参考时钟提供的时钟信号的频率(1108)。具体而言，接收dsp检测与经采样的子载波相关联的时钟相位误差或定时误差。误差可以基于adc的采样率。接收dsp向线路侧参考时钟提供时钟相位误差或定时误差，以调整提供给vco的时钟信号的频率。
194.相干dsp使用时钟信号生成第二采样率(1110)。线路侧参考时钟基于从接收dsp接收到的时钟相位误差或定时误差，指示其vco增加或减少adc的采样率。例如，线路侧参考时钟指示其vco将adc的采样率增加到16.01ghz。vco向adc提供时钟信号，将其采样率从16ghz改变为16.01ghz。此外，线路侧参考时钟指示另一个vco将dac的采样率提高到16.01ghz。在这种情况下，当相干dsp中的发送dsp从dac发送数据时，发送的数据将以16.01ghz进行采样，这与adc使用的采样率相同。
195.相干dsp从光学系统接收第二数据(1112)。这与1102和1104类似。第二数据包括多个子载波以及从多个子载波中检测到的子载波。
196.相干dsp使用第二采样率来处理第二数据(1114)。例如，adc现在在16.01ghz处从多个子载波中采样子载波。adc向接收dsp提供经采样的子载波。接收dsp不检测与经采样的子载波相关联的时钟相位误差或定时误差。
197.此外，相干dsp以基于时钟信号的速率将数据发送到光学系统。例如，相干dsp的dac以第二采样率将数据传输到光学系统，该第二采样率与adc对数据进行采样以提供给接收dsp的速率相同。
198.本说明书中描述的公开内容和功能操作的各个方面方式可以在数字电子电路中，或在计算机软件、固件或硬件中实现，包括本说明书中公开的结构及其结构等价物，或者它们中的一项或多项的组合。同样，本公开内容的各个方面可以被实施为一个或多个计算机程序产品，即，编码在计算机可读介质上以供数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作的计算机程序指令的一个或多个模块。计算机可读介质可以是非暂时性计算机可读存储介质、机器可读存储设备、机器可读存储基板、存储器设备、影响机器可读传播信号的物质的组合物，或上述一项或多项的组合。术语“数据处理装置”涵盖用于处理数据的所有装置、
设备和机器，例如包括可编程处理器、计算机或多个处理器或计算机。除了硬件之外，该装置可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或其中一项或多项的组合的代码。传播信号是人工生成的信号，例如机器生成的电、光或电磁信号，其被生成以便对信息进行编码以供传输到合适的接收机装置。
199.在一些实例中，本说明书中描述的各种过程和逻辑流程可由一个或多个可编程处理器执行，这些可编程处理器执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行功能。过程和逻辑流程也可以由装置来执行，并且装置也可以实施为专用逻辑电路，例如，fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路)。
200.适合于执行计算机程序的处理器包括例如通用和专用微处理器二者，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或这二者接收指令和数据。计算机的基本元素是用于执行指令的处理器和一个或多个用于存储指令和数据的存储设备。通常，计算机还将包括或可操作地耦合到用于存储数据的一个或多个大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘或光盘)，以从这些设备接收数据或将数据传输到这些设备，或执行这两种操作。然而，计算机不需要具有这样的设备。此外，计算机可以嵌入到另一设备中，例如，平板计算机、移动电话、个人数字助理(pda)、移动音频播放器、全球定位系统(gps)接收机，仅举几例。适用于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储设备，包括例如半导体存储设备，例如，eprom、eeprom和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘或可移动磁盘；磁光盘；以及cd rom和dvd-rom磁盘。处理器和存储器可由专用逻辑电路补充或并入到专用逻辑电路中。
201.尽管上文已经详细描述了一些实施方式，但其他修改也是可能的。例如，图中描绘的逻辑流程不一定需要所示的特定顺序或先后顺序来实现期望的结果。此外，可以从所描述的流程中提供其他动作，或者可以删除动作，并且可以向所描述的系统添加其他组件或从所描述的系统去除其他组件。
202.本说明书中在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例的组合中来实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合在多个实施例中实施。此外，尽管功能可能在上面被描述为在某些组合中运行，并且甚至最初要求保护如此，但来自所要求保护的组合的一个或多个特征在某些情况下可以从组合中去除，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变体。
203.类似地，尽管在附图中以特定的次序描述了操作，但这不应当被理解为要求以所示出的特定次序或按顺序来执行这些操作，或者要求执行所有示出的操作以实现所期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可以是有优势的。此外，上述实施例中的各种系统模块和组件的分离不应被理解为在所有的实施例中都需要这样的分离，并且应当理解的是，所描述的程序组件和系统一般可以被一起集成在单个软件产品中或封装成多个软件产品。
204.在一些情况下，结合不同实施例描述的各种特征可以在相同的实施方式中进行组合。此外，由于前述实施方式旨在作为示例，因此在一些情况下可以省略各种特征，和/或在一些情况下可以存在附加特征。
205.因此，尽管已经描述了发明主题的特定示例，但其他实施方式也在权利要求的范
围内。