光学系统中色散和频率偏移的联合获取的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年11月24日提交的题为“光学系统中色散和频率偏移的联合获取”的美国非临时专利申请序列第14/951,195号的优先权和权益，该申请在此通过引用并入。

背景技术：

光通信系统有利于短距离和长距离(例如，从数据中心内的几百米到水下光纤的数千米)上的高速和高带宽数据传输。用于在长距离上传输数据的一种光通信系统已知为长程光通信系统。在长程光通信系统中，数据速率通过采用相干光传输来提高，其中，数据可以被调制到光载波信号的振幅、相位和/或偏振分量上。在这些长程光通信系统中，性能可能受光纤减损如色散(chromaticdispersion，cd)、本地振荡器频率偏移(localoscillatorfrequencyoffset,lofo)、偏振模色散(polarizationmodedispersion,pmd)、相位噪声和非线性效应的限制。

例如，cd可以使光信号中的不同频谱分量(例如，波长)以不同的速度穿过光纤并且在不同的时刻到达接收器，从而可能扩展携带数据的光脉冲并导致isi。又如，lofo是接收器中的接收数据载波与本地振荡器之间的频率偏移。对于在相干光通信系统中使用的激光器，lofo可以达到约+/-3千兆赫(ghz)并且可能在混合信号的相位中产生线性斜坡。cd和lofo的组合如果不加补偿的话会显著地阻碍甚至阻止通过光通信系统发送的数据的正确下游处理。在使用基于多子载波的传输(例如，正交频分复用(orthogonalfrequency-divisionmultiplexing,ofdm))的相干光通信系统中，与基于单载波的传输相比，对于cd和lofo的精确补偿可能更为重要。例如，当使用基于多子载波的传输时，可用于确定cd和lofo的补偿的时间量可能受到限制。因此，用于在相干光通信系统中快速且准确地确定对cd和lofo的补偿的方法可能是期望的。

技术实现要素：

在一个实施方式中，本公开内容包括光通信网络中的光学收发器，该光学收发器包括：接收器，其被配置成接收包括x偏振分量和y偏振分量的光信号；处理器，其耦接至接收器并且被配置成基于多个cd值与多个lofo值之间的关系来确定cd估计和lofo估计；以及发送器，其被耦接至处理器并且被配置成将cd估计、lofo估计和光信号发送至光通信网络中的下游部件。

在一些实施方式中，本公开内容还包括光学收发器，其中，上述关系是与光信号相关联的二维测量网格，其中，二维测量网格包括多个相交网格点，并且其中，二维测量网格的第一轴包括cd值并且二维测量网格的第二轴包括lofo值。

在一些实施方式中，本公开内容还单独地或与上述结合地包括光学收发器，其中，处理器还被配置成在二维测量网格中选择相交网格点，其中，相交网格点与第一cd值和第二lofo值相关联、在时域中在相交网格点处处理光信号、在频域中在相交网格点处处理光信号、以及根据时域和频域处理后的光信号确定相交网格点处的光信号的第一度量。

在一些实施方式中，本公开内容还单独地或与上述结合地包括光学收发器，其中，光信号包括参考训练前导，该参考训练前导包括多个顺序发送的重复码元序列。

在一些实施方式中，本公开内容还单独地或与上述结合地包括光学收发器，其中，处理器还被配置成将第一lofo的共轭应用于x偏振分量和y偏振分量以形成包括经处理的x偏振分量和经处理的y偏振分量的经处理的光信号，以及确定在时域中处理的光信号的频域表示。

在一些实施方式中，本公开内容还单独地或与上述结合地包括光学收发器，其中，处理器还被配置成将第一cd值的相位值的共轭应用于经处理的x偏振分量和经处理的y偏振分量，以及确定在频域中处理的光信号的时域表示。

在一些实施方式中，本公开内容还包括单独地或与上述结合的光学收发器，其中，处理器还被配置成将经处理的x偏振分量与本地产生的前导的x偏振分量的第一共轭相关联；将经处理的x偏振分量与本地产生的前导的y偏振分量的第二共轭相关联；将经处理的y偏振分量与本地产生的前导的x偏振分量的第一共轭相关联；以及将经处理的y偏振分量与本地产生的前导的y偏振分量的第二共轭相关联。

在一些实施方式中，本公开内容还单独地或与上述组合地包括光学收发器，其中，处理器还被配置成确定在一段时间内经处理的x偏振分量的度量的第一平均；确定在一段时间内经处理的y偏振分量的度量的第二平均；确定第一平均的第一最大值；确定第二平均的第二最大值；以及确定最终度量，其中，最终度量包括第一最大值和第二最大值中的较大值。

在一些实施方式中，本公开内容还单独地或与上述结合地包括光学收发器，其中，处理器还被配置成确定二维测量网格中的多个附加相交网格点中的每一个的附加最终度量。

在一些实施方式中，本公开内容还单独地或与上述结合地包括光学收发器，其中，处理器还被配置成根据最终度量的第三最大值确定cd估计和lofo估计。

在一些实施方式中，本公开内容还单独地或与上述结合地包括光学收发器，其中，处理器还被配置成在将光信号发送至下游部件之前将cd估计和lofo估计应用于光信号。

在另一实施方式中，本公开内容包括一种在光学收发器中实现的方法，包括：由接收器模块接收数据有效载荷；由处理器确定包括多个重复数据序列的训练前导，其中，每个数据序列包括具有低的互相关和正交性的基本数据序列；以及由发送器模块将训练前导和数据有效载荷发送至光学接收器，以提供光学接收器和训练前导之间的时间同步的获取。

在一些实施方式中，本公开内容还包括一种方法，其中，数据序列是32个码元的格雷序列。

在又一实施方式中，本公开内容包括一种用于补偿光信号中的减损并在通信网络中的光学收发器中实现的方法，包括：从光学发送器接收光信号；根据光信号，根据多个cd值与多个lofo值之间的关系确定用于联合补偿的cd估计和lofo估计；以及将cd估计、lofo估计和光信号发送至通信网络中的下游节点以由下游节点处理，其中，cd估计和lofo估计有利于下游节点对光信号的处理。

在一些实施方式中，本公开内容还包括一种方法，其中，上述关系是测量网格，其中，测量网格包括多个相交网格点，其中，测量网格的第一轴包括第一cd值并且测量网格的第二轴包括第一lofo值，并且其中，上述确定包括根据最小预期cd和最大预期cd动态地计算第一cd值以及根据最小预期lofo和最大预期lofo动态地计算第一lofo值。

在一些实施方式中，本公开内容还单独地或与上述结合地包括一种方法，其中，上述确定还包括通过以下步骤来来计算测量网格中的相交网格点的度量：在测量网格中选择第一相交网格点，其中，相交网格点包括第一cd值和第一lofo值；根据第一lofo值的共轭在时域中第一次处理光信号；根据由第一cd值引起的相位响应的共轭在频域中处理光信号；在时域中第二次处理光信号以确定光信号与光信号的前导的共轭的关联；计算光信号的偏振度量；根据光信号与光信号的前导的共轭的关联来计算时域中的光信号的平均；以及计算第一相交网格点的第一最终度量。

在一些实施方式中，本公开内容还单独地或与上述结合地包括一种方法，其中上述确定还包括：计算测量网格中的第二相交网格点的第二最终度量。

在一些实施方式中，本公开内容还单独地或与上述结合地包括一种方法，其中上述确定还包括根据第一最终度量和第二最终度量中的最大值来计算cd估计和lofo估计。

在一些实施方式中，本公开内容还单独地或与上述结合地包括一种方法，其中，光信号包括参考训练前导，该参考训练前导包括多个顺序发送的重复数据序列。

在一些实施方式中，本公开内容还单独地或与上述结合地包括一种方法，其中，前导包括多个格雷序列。

为了清楚起见，在本公开内容的范围内，可以将前述实施方式中的任意一个与其他前述实施方式中的任意一个或更多个进行组合以产生新的实施方式。

根据以下结合附图和权利要求的详细描述，将更清楚地理解这些特征和其他特征。

附图说明

为了本公开内容的更完整的理解，现在结合附图和详细描述参考以下附图说明，其中，相同的附图标记表示相同的部件。

图1是光通信网络的实施方式的示意图。

图2是用于在光通信网络中操作的网络元件的实施方式的示意图。

图3是在光通信网络中使用的测量网格的实施方式的图。

图4是光传输帧的实施方式的示意图。

图5是参考训练前导的实施方式的示意图。

图6是用于补偿光信号中的减损的方法的实施方式。

图7是用于补偿光信号中的减损的另一方法的实施方式。

图8是用于确定cd和lofo补偿的方法的实施方式。

图9是在相干光通信系统中使用的二维测量网格的实施方式的实验性能的直方图。

图10是在相干光通信系统中使用的二维测量网格的实施方式的实验性能的另一直方图。

具体实施方式

首先应当理解的是，尽管下面提供了一个或更多个实施方式的说明性实现方式，但是所公开的系统和/或方法可以使用任意数量的无论目前已知或存在与否的技术来实现。本公开内容绝不应限于下面说明的说明性实现方式、附图和技术——包括在本文中说明和描述的示例性设计和实现方式，而是可以在所附权利要求的范围及其等同物的全部范围内修改。

本文中所公开的是一种用于根据二维测量网格联合确定用于光信号中的补偿的cd估计和用于光信号中的补偿的lofo估计的处理。二维测量网格通过独立地配置测量网格的x轴的分辨率和y轴的分辨率来促进联合cd和lofo估计处理的精度的可编程性。为了确定联合cd和lofo估计，光信号在时域和频域两者中被接收和处理。为了提供确定联合cd和lofo估计的增加的速度，本公开内容提供符合执行联合cd和lofo估计处理的网络设备中的可用硬件的可配置性使得该处理可以被配置成具有更多或更少的精度，并行操作以减少确定时间等。根据本公开内容确定的联合cd和lofo估计可以在一些实施方式中在将光信号发送至下游网络设备之前应用于光信号，或者在其他实施方式中可以与光信号一起发送至下游网络设备，以由下游网络设备根据联合cd和lofo估计来应用补偿。

图1是本公开内容的实施方式可以在其中操作的光通信网络100(例如，相干光通信网络)的实施方式的示意图。在一个实施方式中，网络100包括发送器102，发送器102通过光学连接106可通信地耦接至接收器104。在替代实施方式中，网络100可以包括多个发送器102、多个接收器104或者两者。发送器102被配置成经由光学连接106将光信号发送至接收器104。发送器102和接收器104两者可以实现为收发器使得每个收发器有利于双向数据通信。

发送器102包括用于将电数据信号调制到光载波(例如，由激光二极管产生的光载波)上的电光部件(例如，一个或更多个激光二极管、一个或更多个电驱动器、一个或更多个电光转换器或用于将电数据转换成光数据的其他合适的部件)。例如，发送器102可以将电数据信号调制到光载波上以形成包括两个正交线性偏振分量——x偏振分量和y偏振分量——的光信号。

光学连接106包括用于将来自发送器102的光信号传送至接收器104的光纤缆线。光学连接106还可以包括各种部件例如光学滤波器、光学放大器或者其他位于光学发送器102与光学接收器104之间的设备。光学连接106可能包括一个或更多个减损诸如，例如，cd、偏振态(sop)旋转、偏振模色散、偏振相关损耗、偏振相关增益、非线性相位噪声和光学高斯白噪声。另外，发送器102和/或接收器104中的缺陷和/或发送器102与接收器104之间的不匹配可能导致在接收器104处接收到的光信号中的缺陷，例如lofo和同相和正交相(in-phaseandquadraturephase,iq)不平衡。

接收器104包括用于将接收的光信号转换成电数据信号的光电部件(例如，光电二极管、一个或更多个模数转换器、数字信号处理单元或用于将光学数据转换成电数据的其他合适的部件)。例如，接收器104可以被配置成接收包括x偏振分量和y偏振分量的光信号，并且在将光信号转换成用于根据本公开内容进行处理的电信号之前将x偏振分量与y偏振分量分离。

图2是用于在光通信网络中操作的网络设备200的示意图。网络设备200适于实现所公开的实施方式，包括下面讨论的方法600、700和800。网络设备200包括：下游端口210；用于发送或接收数据的收发器单元(tx/rx)220；用于处理数据的处理器、逻辑单元或中央处理单元(cpu)230；用于发送或接收数据的上游端口240；以及用于存储数据的存储器250。网络设备200还可以包括耦接至下游端口210、收发器单元220和上游端口240以用于光信号或电信号的出入的光电(optical-to-electrical,oe)部件和电光(electrical-to-optical,eo)部件，例如，oe部件或eo部件可以包括激光二极管或光学检测器。

处理器230可以通过硬件和软件来实现。处理器230可以被实现为一个或更多个cpu芯片、核(例如，作为多核处理器)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearrays,fpga)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit,asic)和数字信号处理器(digitalsignalprocessor,dsp)。处理器230与下游端口210、收发器单元220、上游端口240和存储器250通信。处理器230包括cd和lofo估计模块260。cd和lofo估计模块260执行方法600、700和800中的至少部分。因此cd和lofo估计模块260的包括提供了对网络设备200的功能的改进。cd和lofo估计模块260也影响网络设备200到不同状态的转换。可替代地，cd和lofo估计模块260被实现为存储在存储器250中并且由处理器230执行的指令。

存储器250包括一个或更多个磁盘、磁带驱动器和固态驱动器并且可以用作溢出数据存储设备，用于在程序被选择用于执行时存储这些程序并且存储在程序执行期间被读取的指令和数据。存储器250可以是易失性或非易失性的，并且可以是只读存储器(read-onlymemory,rom)、随机存取存储器(random-accessmemory,ram)、三态内容寻址存储器(ternarycontent-addressablememory,tcam)或静态随机存取存储器(staticrandom-accessmemory,sram)。

图3是在光通信网络中使用的测量网格300的实施方式的图。测量网格300包括适于联合(例如，同时或基本上同时)确定cd和lofo的二维网格。可替代地，测量网格300可以使用任意数量的维度来实现，并且除了cd和lofo之外还可以包括其他测量。测量网格300可以测量cd和lofo中的一个而不是两者，而另一个由任意其他合适的装置提供。作为在其中确定cd和lofo的测量网格300的二维实现方式的示例，测量网格300可以在一个轴上例如在y轴上放置以皮秒(ps)每纳米(nm)测量的cd值以及在另一个轴上例如在x轴上放置以兆赫(mhz)测量的lofo值。其上放置cd值的测量网格的特定轴和其上放置lofo值的特定轴是可互换的，并且可以根据特定的设计实现方式来确定。对于下面的讨论，lofo值将位于x轴上并且cd值将位于y轴上。根据本公开内容的步骤(例如，根据以下关于图6讨论的方法600)处理由y轴cd值和x轴lofo值的相交点创建的测量网格300中的每个点以确定最终度量。根据光信号中预期的最大量的失真和/或减损以及根据本公开内容确定的用于补偿的cd和logo的估计的期望的精度水平来确定沿着分别对应于cd和lofo的y轴和x轴放置的最小值和最大值。为了实现更高的精度，预期的失真和/或减损的范围被分成更精细的间隔(例如，更高的分辨率)使得测量网格300具有更多用于处理的相交网格点(例如，根据下面关于图8讨论的方法800的步骤)。因此，可以在根据测量网格300中的网格点进行的确定的精度的程度上来实施高水平的控制，由此使测量网格300可配置和/或可编程以支持任意范围的cd值和lofo值和/或任意分辨率的测量。

图4是长度为约512个码元的光传输帧400的实施方式的示意图。光学发送器102可以将帧400发送至光学接收器104。为了使光学接收器104确定提供最佳补偿的cd和lofo的估计，在帧400的传输开始时在光信号中发送参考训练前导402。参考训练前导402在光信号从光学发送器102到光学接收器104的传输开始时一次发送。可替代地，当传输是长度大于512个码元的突发传输时，在光学发送器102与光学接收器104之间的每个传输开始时发送多个参考训练前导402。除训练前导402之外，帧400还包括16个码元长度的训练序列(trainingsequence,ts)404和数据有效载荷406。在一个实施方式中，前导402包括多个基本数据序列，例如码元的序列。基本数据序列可以是具有低互相关和/或低正交性性质的任意数据序列。基本数据序列在前导402中顺序地发送，使得接收序列的光学接收器能够将内部存储版本的基本数据序列与接收到的基本数据序列进行比较，以在根据下面关于图8讨论的方法800的步骤确定cd和lofo的估计之前建立与光信号的时间同步。

前导402被配置成使光学接收器能够使用用于处理的可用资源(例如，诸如存储器和/或处理器的硬件资源)以确定cd和lofo的估计，使得不需要额外的硬件。因此，前导402的长度被配置成允许光学接收器中的可用资源处理前导402以确定cd和lofo的估计。例如，包括有利于并行处理的硬件的光学接收器可以实现前导402的同时处理，由此得到光学接收器成功完成处理所需的减少的处理时间以及长度更短的前导402。因此，例如，具有更多可用资源的光学接收器可以不需要长度如具有较少可用资源的光接收机所要求的那样长的前导402，因此，前导402的长度可以根据那些可用资源配置。

图5是参考训练前导500的实施方式的示意图，其可以是帧400中的前导402。在减损长程通信网络和/或短距离网络(例如，利用突发模式通信处理的短距离网络)的从有限量的减损到最坏情况的减损的不同条件下，前导500包括多个32个码元的格雷序列以提供光学接收器例如光学接收器104的快速的时间同步的获取和精确的cd和lofo估计。例如，在使用多个32个码元的格雷序列的前导500的实施方式中，时间同步的获取以及在+/-20兆赫兹(mhz)的精度内的+/-5ghz的初始lofo范围的估计的确定可以在+/-40纳秒(ns)每nm的cd下在小于1毫秒(ms)内进行。

前导500中的特定数量的码元序列以及每个码元序列使用的特定数量的码元可以根据实现方式和设计折衷选择而改变。例如，码元序列的数量和/或每个码元序列的码元的数量可以基于可用于建立定时对准和处理前导500的时间量来改变。例如，如上所述，码元序列的数量可以根据光学接收器(例如，图1中所示的接收器104)中可用的处理硬件而改变，以利用并行处理能力(例如，由于多线程或多核处理)或者使用现有硬件而不需要添加额外的硬件。

另外，可以改变每个码元序列的码元数量以将前导500调整或配置成特定的性能目标。例如，在预期在接收的光信号中的减少量的减损的短距离网络(例如，数据中心内)中，可以使用每个码元序列的少量码元(例如，每个码元序列16个码元)。在长程网络(例如，使用跨大西洋缆线的网络)中，与短距离网络相比，可以使用每个码元序列的更高数量的码元(例如，每个码元序列32个码元)以向长程性质网络的提供优化的性能。通常，每个码元序列的较少数量的码元可以得到接收器的更快速的时间同步的获取，并且可能有利于或不会减损基于网络和通过其接收前导500的连接的特定情况的前导500的处理。

如以下关于图8中的方法800讨论的，当前导500包括重复的格雷序列实例时，由光学接收器通过将前导500与格雷序列的一个本地实例相关联来确定cd和lofo的估计。当前导500中的格雷序列实例的开始与本地存储的格雷序列的实例的开始(例如，用作参考的存储在光学接收器的存储器中的格雷序列的实例)对准且建立时间同步时，关联的精度增加(例如，为最大)。类似地，如本领域普通技术人员将理解的，在前导500中使用的具有低互相关和正交性性质的替代序列在与本地存储的替代序列的参考实例对准时也将具有提高的精度。当前导500使用重复的32个码元的格雷序列实例并且光学接收器接收光信号并且开始尝试经由前导500与光信号建立时间同步时，光信号与光学接收器之间的定时失配与理想定时最多不超过31个码元。通常，在实现包括多个码元序列——每个码元序列包括多个码元x——的前导500的系统中，系统在任何时间都将不会比理想定时大x-1个码元。

图6是用于补偿光信号中的减损的方法600的实施方式。为了补偿光信号中的减损例如cd和lofo，光学发送器确定光传输帧例如帧400中的要发送至光学接收器的训练前导例如前导500，以提供减损的估计和补偿。在步骤602，光学发送器接收用于传输到光学接收器的数据有效载荷。在步骤604，光学发送器确定用于与数据有效载荷一起传输的训练前导。如上所述，训练前导可以包括多个重复的码元序列，其中该序列具有低的互相关和正交性。训练前导根据在光学发送器与光学接收器之间建立的预定义协议来确定，以确保光学发送器和光学接收器都知道被用作训练前导的特定码元序列。在步骤606，光学发送器将训练前导附加到数据有效载荷并且将数据有效载荷发送至光学接收器。

图7是用于补偿光信号中的减损的另一方法700的实施方式。对于经受减损并且包括训练前导和数据有效载荷的接收到的光信号，光学接收器可以根据训练前导确定对减损的补偿。在步骤702，光学接收器从光学发送器接收光信号。在步骤704，光学接收器根据测量网格确定cd和lofo估计。为了有利于cd和lofo的快速估计，cd估计和lofo估计根据多维测量网格联合确定。例如，cd和lofo估计根据下面讨论的方法800来确定。在步骤706，光学接收器将cd和lofo估计以及光信号发送至下游节点以有利于对光信号中的减损的补偿以及光信号中的数据有效载荷的后续处理。

图8是用于确定可以例如在光通信网络中的接收器(例如，单载波和/或子载波相干光通信网络中的相干光学接收器)中实现的cd和lofo补偿的方法800的实施方式。在步骤802，由光学接收器从光学发送器经由光缆在时域上接收光信号，例如，由接收器104从发送器102经由根据网络100的连接106接收，如图1所示。光信号包括多个分量(例如，x偏振分量和y偏振分量，其本身可以各自包括同相(in-phase,i)分量和正交(quadrature,q)分量)。

对于下面的讨论，为了简单起见，x偏振分量和y偏振分量将被统称为“光信号”，除非在某些情况下，通过单独提及两个分量可以得到更清楚的结果。然而，x偏振分量和y偏振分量两者根据方法800的各个步骤和本公开内容来处理。以下操作和/或变换x偏振分量或者起源于x偏振分量的信号的式用下标“x”来表示(例如，sx(n))，以及操作和/或变换y偏振分量或者起源于y偏振分量的信号的式用下标“y”来表示(例如，sy(n))。

在步骤804，通过将光信号中例如在光信号的参考训练前导中的预定数量的码元的cd值和lofo值映射到测量网格中的对应点来将测量网格例如图3所示的测量网格300应用于光信号。在一个实施方式中，测量网格是二维的。然而，在替代实施方式中，测量网格可以是多维的，具有能够实现除了cd和lofo之外的光信号的期望数量的因素和/或减损的确定的任意合适数量的维度。测量网格的每个轴的最小值和最大值以及最小值与最大值之间的多个增量根据光信号的期望水平的减损、期望水平的精度和期望水平的性能来确定。例如，最小值与最大值之间的大的增量分度可以引起测量网格中的较少的相交网格点以及方法800以较低的精确率较快快完成。可替代地，例如，较小的增量分度可以引起测量网格中的较大数量的相交网格点以及方法800以较高的精确率较慢完成。在一些实施方法中，并行处理技术的使用(例如，由于具有大量可用处理资源的接收器)可以允许方法800使用较小增量分度的的实现与使用较大增量分度的实现一样快或者更快地完成。因此，方法800可以是可配置的或可编程的以提供用于cd和lofo补偿的估计，其针对方法800在其中运行的网络的特定情况或条件而定制和/或优化。

在步骤806，cd和lofo组合通过在时域中选择测量网格的相交网格点被选择用于处理，使得来自网格的y轴的相关联的cd值和来自网格的x轴的相关联的lofo值被读取用于处理。测量网格中的首先被选择用于处理的特定相交网格点以及用于后续处理的相交网格点的选择的顺序是设计选择的问题，且不受本公开内容限制。在时域中将测量网格中的选择的相交网格点处的lofo值的共轭根据以下公式应用于光信号：

其中，s(n)是在时域中得到的信号，r(n)是在时域中光信号的前导(例如，图5中所示的前导500)，fo是从测量网格的x轴读取的选择的相交网格点处的lofo的值，n是样本中的前导中的每个码元序列的长度(例如，当前导包括均被两次采样的多个32个码元的格雷序列时，n等于64)，以及fs是对光信号进行采样的采样频率。采样频率fs可以根据方法800的具体应用或实现来确定。例如，与可能需要较大数量的处理硬件的较高的采样频率相比，较低的采样频率可以需要接收器中的减少数量的处理硬件。

在步骤808，根据以下公式使用快速傅里叶变换(fastfouriertransform,fft)将光信号从时域变换到频域：

tx＝fft{sx}(3)

ty＝fft{sy}，(4)

其中，s是由步骤806的共轭运算得到的时域信号，fft表示fft运算，以及t是在频域中得到的信号。

在步骤810，从步骤808得到的在频域中的光信号根据以下公式通过在测量网格中选择的相交网格点处应用cd值的相位响应的共轭来变换：

其中，t(k)是在频域中得到的信号，d是从测量网格的y轴读取的在选择的相交网格点处的cd的值，c是恒定的光速，λ是步骤810的运算的波长，以及f(k)是在频域中的光信号的采样频率点。可替代地，f(k)表示信号fft的频率轴上的离散点。

在步骤812，根据以下公式使用快速傅立叶逆变换(inversefastfouriertransform,ifft)将光信号从频域变换到时域：

ux＝ifft{tx}(7)

uy＝ifft{ty},(8)

其中，t是从步骤810的共轭运算得到的频域信号，ifft表示ifft运算，以及u是在时域中得到的信号。

在步骤814，根据以下公式确定时域中的光信号与前导的x偏振分量和y偏振分量两者的共轭之间的关联：

其中，uxx(n)是从步骤812得到的时域中的光信号例如光信号的x偏振与本地产生的前导的x偏振分量(px)之间的得到的关联，uxy(n)是来自步骤812的时域中的光信号例如光信号的x偏振分量与本地产生的前导的y偏振分量(py)之间的得到的关联，uyx(n)是来自步骤812的时域中的光信号例如光信号的y偏振与px之间的得到的关联，uyy(n)是来自步骤812的时域中的光信号例如光信号的y偏振与py之间的得到的关联，u(k)是来自步骤812的时域中的光信号，并且conj表示共轭运算。在一个实施方式中，关联可以根据可以有利于接收器的并行处理的滑动窗口相关方案来确定。其他关联方案可以通过某些设计权衡来实现为得到相同的最终结果。作为一个示例，当关联的快速确定不是必需时，可以实现串行乘法累加关联方案。

在步骤816，根据以下公式使用步骤814的关联结果来确定用于光信号的偏振度量：

mx(n)＝abs(uxx(n))²+abs(uxy(n))²,n＝0...(2n-2)(13)

my(n)＝abs(uyx(n))²+abs(uyy(n))²,n＝0...(2n-2),(14)

其中，m(n)是得到的光信号度量，以及abs表示绝对值运算。

在步骤818，根据以下公式在给定数量的前导序列的连续实例上平均在步骤816中确定的偏振度量：

其中，是得到的平均光信号度量，以及j是光信号度量被平均的前导的码元序列的连续实例的数量。

在步骤820，将根据步骤818确定的测量网格点中的正被处理的选择的相交网格的平均光信号度量的最大值确定为针对测量网格中的选择的相交网格点的最终度量，而不管最大值是来自光信号度量的x偏振分量还是来自光信号的y偏振分量。

在步骤822，针对测量网格中的每个相交网格点重复之前的步骤804至820，直到针对测量网格中的每个相交网格点确定了最终度量。

在步骤824，确定在步骤820中针对测量网格中的每个相交网格点确定的所有最终度量的最大值。将在具有最大的最终度量的相交网格点处从y轴读取的cd值设置为在光信号的下游数据处理期间用于补偿的估计的cd值。将在具有最大的最终度量的相交网格点处从x轴读取的lofo值设置为在光信号的下游数据处理期间用于补偿的估计的lofo值。

方法800还可以包括：接收器在光信号被发送用于下游数据处理之前将确定的补偿值应用于光信号。方法800还可以包括：发送未补偿的光信号以及如在步骤824中确定的所确定的用于cd和lofo补偿的估计，用于下游数据处理。

图9是在相干光通信系统中使用的二维测量网格的实施方式的实验性能的直方图900。在直方图900中，x轴表示执行根据本公开内容的估计和补偿之后存在的频率偏移量，以及y轴表示在光信号中的具有给定频率值的码元的出现次数。例如，0剩余频率偏移处的码元的出现指示在根据本公开内容的估计和补偿之后该码元不存在频率偏移。直方图900呈现了在最差情况下(例如，34ns/nm的cd和1.5ghz的lofo)根据本公开内容的各种实施方式操作的通过基于联合cd和lofo估计处理的测量网格确定的lofo估计的性能。如直方图900所示，对于具有1.5ghz的lofo的接收的光信号，针对联合cd和lofo估计处理的大部分进行了lofo的精确估计(显示为具有零剩余频率偏移)。如进一步所示，联合cd和lofo估计处理以20mhz的lofo分辨率执行，由此将由联合cd和lofo估计处理得到的lofo估计误差限制为+/-20mhz。

图10是在相干光通信系统中使用的二维测量网格的实施方式的实验性能的直方图1000。在直方图1000中，x轴表示在执行根据本公开内容的估计和补偿之后存在的cd的量，以及y轴表示在光信号中的具有给定频率值的码元的出现次数。例如，0剩余cd处的码元的出现指示在根据本公开内容的估计和补偿之后该码元不存在cd。直方图1000呈现了在最差情况下(例如，34ns/nm的cd和1.5ghz的lofo)根据本公开内容的各种实施方式操作的基于联合cd和lofo估计处理的测量网格的性能。与直方图900一样，直方图1000呈现了在最差情况下(例如，34ns/nm的cd和1.5ghz的lofo)根据本公开内容的各种实施方式操作的通过基于联合cd和lofo估计处理的测量网格确定的cd估计的性能。直方图1000呈现了基于本公开内容的联合cd和lofo估计处理的cd估计的性能。如直方图1000所示，对于具有34nm/nm的cd的接收的光信号，针对联合cd和lofo估计处理的大部分进行了cd的精确估计(显示为具有零剩余cd)。如进一步所示，联合cd和lofo估计处理以1000ps/nm的cd分辨率执行，得到具有不大于+/-1ns/nm的cd估计误差的联合cd和lofo估计处理的任意误差。

在示例性实施方式中，网络设备200包括：接收器模块，其接收数据有效载荷；处理器模块，其确定包括多个数据序列的训练前导，其中，每个数据序列包括具有低互相关和低正交性的基本数据序列；以及发送器模块，其将训练前导和数据有效载荷发送至光学接收器以提供光学接收器与训练前导之间的时间同步的获取。在一些实施方式中，网络设备200可以包括用于执行实施方式中描述的步骤中的任意一个或组合的其他或附加模块。

在示例性实施方式中，网络设备200包括：接收器模块，其从光学发送器接收光信号；处理器模块，其根据光信号，根据多个色散(cd)值与多个本地振荡器频率偏移(lofo)值之间的关系联合确定用于联合补偿的cd估计和lofo估计；以及发送器模块，其将cd估计、lofo估计和光信号发送至通信网络中的下游节点以由下游节点处理，其中，cd估计和lofo估计有利于下游节点对光信号的处理。在一些实施方式中，网络设备200可以包括用于执行实施方式中描述的步骤中的任意一个或组合的其他或附加模块。

尽管在本公开内容中已经提供了若干实施方式，但是应当理解的是，在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，所公开的系统和方法可以以许多其他具体形式来实施。本示例应被认为是说明性的而非限制性的，并且本发明的意图不限于本文中给出的细节。例如，各种元件或部件可以被组合或集成在另一系统中，或者某些特征可以被省略或者不被实现。

另外，在不脱离本公开内容的范围的情况下，在各种实施方式中被描述和示出为分立或分离的技术、系统、子系统和方法可以与其他系统、模块、技术或方法组合或集成。被示出或讨论为耦接或直接耦接或彼此通信的其他项可以通过某些接口、设备或中间部件间接耦接或通信，无论是电地、机械地或其他方式。本领域技术人员可以确定其他变化、替代和改变的示例，并且可以在不脱离本文公开的精神和范围的情况下进行。