[發(fā)明專利]使用混合信號處理的相干接收器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011103822.4
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112272060A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周翔;劉紅
• 申請（專利權(quán)）人: 谷歌有限責任公司
• 主分類號: H04B10/61
• 分類號: H04B10/61
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11219
• 代理人: 周亞榮;鄧聰惠

本公開涉及使用混合信號處理的相干接收器。提供一種接收器系統(tǒng)，所述接收器系統(tǒng)用于接收相干脈沖幅度調(diào)制(PAM)編碼信號。所述接收器系統(tǒng)可以包括被配置成調(diào)制所接收到的相干PAM編碼信號的偏振的光偏振部件。所述接收器系統(tǒng)還可以包括數(shù)字信號處理器(DSP)，所述DSP被配置成使用第一控制回路在所接收到的相干PAM編碼信號與所述LO信號之間執(zhí)行偏振恢復(fù)，并且使用第二控制回路在所接收到的相干PAM編碼信號與所述LO信號之間執(zhí)行相位恢復(fù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及使用混合信號處理的相干接收器。

背景技術(shù)

在光網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)送器系統(tǒng)可以調(diào)制光信號以編碼數(shù)據(jù)，并且接收器系統(tǒng)可以檢測和解碼調(diào)制后的光信號以恢復(fù)數(shù)據(jù)。強度調(diào)制/直接檢測(IM-DD)脈沖幅度調(diào)制(PAM)系統(tǒng)調(diào)制載波信號的強度以編碼數(shù)據(jù)。相反，相干PAM系統(tǒng)調(diào)制載波信號的光場的幅度以編碼數(shù)據(jù)。相干正交幅度調(diào)制(QAM)系統(tǒng)調(diào)制兩個載波信號的光場以編碼數(shù)據(jù)，諸如兩個載波信號的幅度和/或相位中的任一個或兩個。

在長程和城域網(wǎng)中，廣泛使用了QAM系統(tǒng)。然而，對于低功率數(shù)據(jù)中心范圍的光互連，QAM技術(shù)面臨若干挑戰(zhàn)。首先，QAM收發(fā)器可能與IM-DD PAM收發(fā)器不兼容，但是在數(shù)據(jù)中心中通常需要互操作性，因為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)通常是逐塊升級的。其次，由于QAM收發(fā)器可能需要更高的偏置電壓以用于調(diào)制，因此QAM系統(tǒng)可能比PAM系統(tǒng)使用更多的功率，并且偏振和相位恢復(fù)可能需要附加部件，諸如附加數(shù)字信號處理(DSP)功能塊。第三，為了執(zhí)行相位調(diào)制，QAM系統(tǒng)可能對所使用的激光器和調(diào)制器有更嚴格的要求，諸如速度、帶寬、消光比等。

現(xiàn)有的偏振分集和相位分集接收器系統(tǒng)可以接收和解碼相干編碼信號，諸如相干QAM或相干PAM編碼信號。由于信號的性質(zhì)可以在傳輸期間改變，因此一旦接收到信號，接收器系統(tǒng)就需要執(zhí)行這些性質(zhì)的恢復(fù)。例如，可以由偏振分束器(PBS)將接收到的相干PAM編碼信號分成具有正交偏振的兩個射束，諸如橫電(TE)模式偏振光束和橫磁(TM)模式偏振光束。可以將90°偏振旋轉(zhuǎn)器內(nèi)置到PBS中，以將TM模式偏振光束轉(zhuǎn)換為TE模式偏振，使得PBS的兩個輸出均為TE模式偏振光束。為了方便起見，通過此文檔，PBS的主偏振軸表示為x軸和y軸。此外，將原始TE模式偏振信號表示為“x偏振射束”，而將從原始TM模式信號轉(zhuǎn)換的TE模式偏振信號表示為“y偏振射束”。

然后，通過參考來自具有已知性質(zhì)的本地振蕩器(LO)的信號，對偏振射束中的每一個執(zhí)行偏振和相位信息的恢復(fù)。在這一點上，光耦合器(OC)將LO信號分成兩個射束，并且然后可能由兩個相應(yīng)的混合器在每個偏振相干PAM編碼射束與兩個LO射束中的一個之間執(zhí)行干涉。例如，x偏振的90°混合器可以在x偏振射束與第一LO射束之間執(zhí)行干涉，而y偏振的90°混合器可以在y偏振射束與第二LO射束之間執(zhí)行干涉。由于LO的性質(zhì)是已知的，因此可以分析來自每個干涉的所得波以確定每個偏振相干PAM編碼射束的性質(zhì)。

由于干涉，兩個混合器可能輸出四個信號——針對兩個偏振中的每一個的兩個相位。然后，這四個信號分別通過將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的四個光電檢測器(PD)和放大電信號的四個跨阻放大器(TIA)。在一些示例中，四個PD中的每一個可以是配置成消除共模噪聲的平衡PD對。然后，放大后的電信號分別通過四個模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。一旦由PD/TIA將四個分開的信號從光的轉(zhuǎn)換為電的，并且由ADC將其數(shù)字化，數(shù)字信號處理器(DSP)就可以在電域中提取幅度和相位信息以解碼和恢復(fù)數(shù)據(jù)。

盡管相干PAM系統(tǒng)可能使用傳統(tǒng)的偏振和相位分集數(shù)字相干接收器系統(tǒng)，但是這種復(fù)雜的接收器系統(tǒng)對于恢復(fù)相干PAM編碼信號可能效率不高。此外，傳統(tǒng)的偏振分集和相位分集接收器系統(tǒng)與IM-DD PAM發(fā)送器系統(tǒng)不兼容。

發(fā)明內(nèi)容