用于相干突发接收的系统和方法与流程

本公开的领域大体上涉及光纤通信网络，且更确切地说，涉及能够传输相干光学信号的存取网路。

背景技术：

1、高速有线(例如，光纤到户(fttp))存取网路的发展已由新业务和技术驱动程序(如云服务、5g无线传送和高带宽4k/8k视频应用)推动。对高速数据和视频服务的增长需求当前推动在不久的将来的光学存取网路中对住宅产品的高达千兆位每秒(gb/s)和对企业市场的高达多gb/s的存取网路范式带宽要求。举例来说，电缆运营商现定期向住宅产品提供gb/s服务，且来自其的存取带宽要求响应于增大的4k/8k视频串流、云计算的扩张、“大数据”、社交媒体、物联网(iot)和移动数据递送而预期增长到多gb/s速度。

2、常规存取网络架构利用无源光网络(pon)，例如，itu-t内的千兆位无源光网络(gpon)或ieee内的以太网无源光网络(epon)。pon可为点到多点(p2mp)，且通常是用于中等到大群体的点到点乙太网的低成本替代。gpon和epon在信号封装和动态带宽分配方面具有一些技术差异，但两种pon类型都能够通过无源光网络在光纤上从光学集线器到客户驻地一直携载数据。两种pon类型都使用光纤上的基带数字信令来携带信息。

3、在p2mp范式中，pon技术已是满足对终端用户的增长高容量需求的主要架构中的一个，这通过开发下一代高速时分多工pon(tdm-pon)标准的标准机构中的进展进一步得到证明。ieee 802.3ca 100g乙太网pon(epon)任务组朝向基于25gbps每单通道的波长多工的25/50g epon标准化迈进。也已在itu-t q2/sg15组中提出了标准化较高速度pon(例如，50gbps)的新项目。由此存在对pon演变以提供较高每订户数据速率和较宽服务和应用覆盖的持续需求，且同时最小化资本支出(capex)和操作支出(opex)成本，且还提高对可调式解决方案的可重新配置能力。

4、基于单波长具tdm机制的高速pon系统已常规地用于减小所需光学组件的数目且降低其相关联成本，且还节省波长资源。然而，这些系统的有限灵敏度已成为进一步开发具有高功率预算的基于直接检测的高速pon系统的重要挑战。

5、相干检测技术已提供用于提高接收器灵敏度的有效技术。在pon范式内，最近相干检测解决方案已通过用清洁本机振荡器(lo)信号对信号进行相干拍打来改良接收器灵敏度。这些最近解决方案支持较长距离传输和较大数目的终端用户，同时还实现使用多维的高存取速度和具有较高频谱效率的较先进调制格式。相干技术进一步使得可能的先进数字信号处理(dsp)技术实现数字域中的光学和电减损(例如，色度色散(cd)等)的减轻。然而，实施基于相干检测的tdm pon系统的主要挑战来源于上游突发接收器，所述挑战也存在于非相干tdm-pon系统。在下文相对于图1进一步描述常规tdm-pon系统。

6、图1是常规tdm pon系统100的示意性说明。系统100包含集中化光线路终端(olt)102、分离器104和多个光网络单元(onu)106(即，1到n)，所述光网络单元可例如进一步与多个用户或客户驻地(图中未示)通信。olt 102通常定位于中心局、通信集线器或光学链路的头端内，且用以将标准信号从服务提供商(图中未示)转换到由系统100使用的频率和成帧，且还用于协调onu 106上的转换装置之间的多工。分离器104可表示例如功率分离器/组合器。

7、在图1中所描绘的实例中，系统100表示实施上游突发技术的常规tdm-pon(例如，10g-epon、10g-pon(也称为xg-pon)等)，其中集中化olt 102通过光学传送媒体108(例如，单模光纤(smf))可操作地与分离器104连接，所述分离器继而通过遍及其无源光分布网络(odn)的不同方位处的次级光纤110可操作地与onu 106连接。在常规tdm pon的odn中，分离器104通常是无源光功率分离器。

8、在系统100的操作中，olt 102传输下游突发信号112，且接收多个上游突发信号114。因此，来自不同用户(即，分别onu 106(1)、106(2)、106(n))的上游突发信号114(1)、114(2)、114(2)在不同时隙下以不同功率电平到达olt 102处，如图1中所说明的实施例中所描绘。olt 102因此需要在相对短时间内实现突发时钟和数据恢复(bcdr)，以便减小上游突发信号114的个别突发的开销长度。然而，来自上游突发信号114的在上游方向上的接收功率的动态范围可通常大于15db，这为这种常规架构带来挑战。也就是说，为实现用于上游突发信号114的突发模式接收，常规技术大体上需要两个处理步骤116(即，通过处理器的计算机可执行指令或由用于其的专用硬件单元执行)以获得同步信号检测：(1)突发增益控制118；和(2)突发数据恢复120。

9、此外，在常规pon系统100中，突发放大通常使用突发模式限制跨阻抗放大器(tia)实现于电域中。然而，通过这种类型的tia电域实施带来额外挑战，且尤其相对于10gb/s以上的高速突发信号。在下文相对于图2a到2b进一步描述这种tia挑战。

10、图2a到2b是常规相干接收器200、202的示意性说明。更确切地说，图2a的相干接收器200表示常规外差双极化接收器，且图2b的相干接收器202表示常规零差双极化接收器。外差相干接收器200包含光学接收部分204(例如，光学混合和光检测器((pd))，所述光学接收部分接收输入光信号206和输入lo信号208，且使用用于每一电信号数据路径的多个突发tia212输出电信号210。在图2a所说明的外差实例中，展示用于两个相应输出电信号数据路径210的两个tia 212。类似地，零差相干接收器202包含光学接收部分214，所述光学接收部分接收输入光信号216和输入lo信号218，且使用用于每一相应电信号数据路径的多个突发tia 222(即，用于四个相应输出电信号数据路径220的四个tia 222)输出电信号220。为了易于解释，光学信号路径描绘为实线，且电信号路径描绘为虚线。

11、相干接收器200、202的相应架构由此受到用于相干上游突发接收器的每一不同电数据路径的多个突发tia的这种需求的挑战。此外，相应tia 212、222对于每一此类电数据路径210、220必须也是线性和相同的(即，分别用于双极化相干接收器200或202的2个或4个突发线性tia)。因此，与电域中实施的常规技术相反，存在对通过光域中的增益控制来实施突发放大的改良技术的需求，使得对突发tia的需求可放松，或甚至消除。

技术实现思路

1、在一实施例中，光网络通信系统利用相干无源光网络(pon)。系统包含具有配置成用于时分波分相干检测的下游传输器和上游接收器系统的光线路终端(olt)。系统进一步包含与olt可操作通信的分离器和与分离器可操作通信的多个光网络单元(onu)。多个onu中的每一个配置成(i)从olt接收下游相干突发信号，且(ii)将至少一个上游突发信号传输到olt。上游接收器系统进一步包含功率控制模块和配置成产生光学lo信号的本机振荡器(lo)。功率控制模块配置成适应性地实时控制光学lo信号的功率电平。