阅读说明：本技术 用于确定偏斜的系统和方法 (System and method for determining skew ) 是由 斯特凡诺·卡拉布罗 卢兹·拉普 伯恩哈德·施平纳勒 于 2018-12-17 设计创作，主要内容包括：一种用于确定偏斜的系统,包括：光发射器单元,适于产生具有第一多个信号分量的光输出信号,并且适于将所述光输出信号馈送到光输出路径；光接收器单元,适于从光输入路径接收具有第二多个信号分量的光输入信号；以及光环回路径,适于将光输出路径连接到光输入路径。光环回路径适于将光输出信号的第一多个信号分量至少部分地与光输入信号的第二多个信号分量联接。系统还包括分析单元,适于根据联接的光输入信号确定与光发射器单元有关的第一偏斜和与光接收器单元有关的第二偏斜。(A system for determining skew, comprising: a light emitter unit adapted to generate a light output signal having a first plurality of signal components and to feed the light output signal to a light output path; an optical receiver unit adapted to receive an optical input signal having a second plurality of signal components from an optical input path; and an optical loopback path adapted to connect the optical output path to the optical input path. The optical loopback path is adapted to couple the first plurality of signal components of the optical output signal at least partially with the second plurality of signal components of the optical input signal. The system further comprises an analysis unit adapted to determine a first skew related to the optical transmitter unit and a second skew related to the optical receiver unit from the coupled optical input signal.)

用于确定偏斜的系统和方法

技术领域

本公开涉及光网络上的信号传输，具体涉及用于确定偏斜的技术，所述偏斜诸如是组合发射器/接收器组件的偏斜。

背景技术

光传输系统演进的主要驱动力一直是需要增加电信基础设施的容量，同时需要降低每个信号传输比特的成本。在光转发器技术方面，这些趋势目前转化为采用具有高频谱效率的高阶调制格式、增加信令速率，以及用集成元件代替传统离散光学元件。

目前的转发器利用相位调制(例如，二进制相移键控(BPSK)或正交相移键控(QPSK))，或相位和幅度调制的组合(例如，正交幅度调制(QAM))。通常，所得到的光信号不是通过它们的幅度和相位来描述的，而是通过两个正交的分量来描述的，即同相分量和正交分量。然而，两个表示都是等价的，并且在一个坐标系中的表示可以被转换成在另一个坐标系中的表示。另外，通常使用光的两个正交偏振分量来传送两个独立的QAM(或相位调制的)信号，或者可选地，传送四维信号的二维投影。总之，光传输信号可以表示为具有四个分量或四个独立维度的信号：两个偏振分量，两个偏振分量中的每个均具有同相分量和正交分量。

为了在通信信道上成功地发射这些信号，信号分量需要同时由光发射器单元发射，并且在光接收器单元处必须有类似的对准。例如，如果发送具有四个信号分量的脉冲，则每个偏振的同相分量和正交分量需要在几分之一皮秒内到达，以便信号可恢复。信号的同相分量和正交分量之间的时间差或差分组延迟的量通常被称为偏斜。偏斜可能是由于光通信信道的发射器侧和接收器侧的缺陷而产生的，因此可以区分为发射器偏斜和接收器偏斜。偏斜实际上是对光网络上的高保真数据传输的非常相关的障碍，特别是在较高的调制格式下。

高信令速率、高阶调制格式和集成光子的结合使用使得最小化偏斜及实现所需的传输质量成为一个严峻的挑战。结合集成光子解决方案的趋势，由于集成光学设备还没有实现它们的分立对应物的性能，这种情况变得更加糟糕。例如，预期下一代光转发器支持大约每秒64吉码的64点双偏振正交幅度调制(64QAM)，并且采用例如在硅光子技术中实现的集成发射器和接收器。因此，偏斜将对传输质量产生重大影响。

器件制造商一直试图限制光发射器和光接收器的电子部件和光子部件的缺陷。这当然是有效的，但是该方法受到价格/质量折衷的影响，并且可能导致不必要的昂贵的电子部件和光子部件。

由A.Napoli等人提出了基于工厂校准的静态数字预失真,“Novel DAC DigitalPre-Emphasis Algorithm for Next-Generation Flexible Optical Transponde”，发表在洛杉矶2015年3月22日至3月26日的2015年光纤通信会议论文集(the Proceedings ofthe 2015Optical Fiber Communication Conference(OFC 2015))中。静态数字预失真可以减轻发射器的偏斜。然而，校准是耗时的，因此严重影响了生产成本。此外，校准不适于在使用可插拔部件的部署期间组装的系统。

在C.R.Fludger等人的研究论文“Low-cost Transmitter self-calibration ofTime Delay and Frequency Response for High Band-Rate QAM transceiver”中(洛杉矶2017年3月19日至3月23日的2017光纤通信会议论文集(Proceedings of the2017Optical Fiber Communication Conference(OFC 2017))),C.R.Fludger等人描述了一种使用扫频音和单个反馈光电二极管的发射器校准方法。然而，该方法需要传输用于校准目的的特殊信号以及相应的校准测量。

G.Khanna等人在他们的论文“A robust adaptive pre-distortion Method forOptical Communication Transmitters”((IEEE Photonics Technology Letters，volumn28，no.7，第752-755页(2016年4月))中描述了基于辅助相干接收器的自适应预失真。这种解决方案避免了对工厂校准的需要，但是需要昂贵和相对庞大的接收器，这可能影响转发器的成本和尺寸。

US 2016/0301520 A1公开了用于确定网络元件的电接口的通道对之间的发射器和接收器偏斜的技术。发射器和接收器接口通过多个可以是电的或光的回送来联接。根据用于几种配置的测量结果计算电信号的偏斜值。假设由回送引入的延迟是已知的，并且根据脉冲的边缘的位置来确定偏斜。这些技术在直接访问电通道是可行的情况下是有用的，但是在集成的发射器和接收器组件中可能是有挑战性的。

在US 8,855,498B2中描述了另一种用于区分发射器偏斜和接收器偏斜的技术。这些技术是基于这样的认识，即，如果信号波形仅稍微失真，则将接收器处的偏斜补偿器设置为发射器和接收器偏斜贡献之和可产生最佳性能，而如果存在巨大的波形失真，则最佳设置对应于纯粹的接收器偏斜。因此，建议通过在大的色散值下操作系统来引起强的波形失真，其中色散包括色度色散、偏振模色散和差分群延迟。该方法分两个步骤进行：在充分增加色散之后，优化接收器偏斜。在随后的步骤中，在发射侧的偏斜补偿器被设置为使得Q因子变为最大值。

鉴于这些技术及其相关的缺点，需要一种用于确定偏斜，特别是用于确定光发射器/接收器组件的发射器偏斜和接收器偏斜的可靠且成本有效的系统和方法。

发明内容

该目的分别通过根据独立权利要求1和10的用于确定偏斜的系统和方法来实现。从属权利要求涉及优选实施例。

在第一方面中，本公开涉及一种用于确定偏斜的系统，包括：光发射器单元，适于产生具有第一多个信号分量的光输出信号，且适于将所述光输出信号馈送到光输出路径中；光接收器单元，适于从光输入路径接收具有第二多个信号分量的光输入信号；以及光环回路径，适于将光输出路径连接到光输入路径的。光环回路径适于将光输出信号的第一多个信号分量至少部分地与光输入信号的第二多个信号分量联接。该系统还包括分析单元，适于基于所联接的光输入信号来确定与光发射器单元有关的第一偏斜和与光接收器单元有关的第二偏斜。

在本公开的上下文中，术语偏斜可以表示单个偏斜值或一组偏斜值。

通过提供能够控制与光发射器单元有关的第一多个信号分量和与光接收器单元有关的第二多个信号分量的联接或混合的光环回路径，根据本公开的系统允许生成光或电输出信号，根据所述光或电输出信号可以确定与光发射器单元有关的第一偏斜和与光接收器单元有关的第二偏斜。特别地，根据本公开的系统可以允许确定发射器偏斜和接收器偏斜，而不需要改变环回路径的光学配置或环回路径的连接。这提供了快速、有效和容易的方式来确定发射器偏斜和接收器偏斜。该技术对于发射器/接收器组件是特别有利的，并且可以在发射器/接收器组件的测试阶段或初始化阶段中使用该技术来确定发射器偏斜和接收器偏斜。这些结果然后可以用于补偿发射器偏斜和接收器偏斜，例如借助于自适应数字预失真和均衡。这样，可以显著提高发射器/接收器组件的发射质量和接收质量。

在本公开的意义上，信号分量可以对应于光输出信号和/或光输入信号的不同尺寸或自由度。

特别地，信号分量可以包括光输出信号和/或光输入信号的偏振方向。

附加地或替代地，信号分量可以包括光输出信号和/或光输入信号的同相分量和正交分量。

例如，在一些示例中，光输出信号和/或光输入信号可以包括四个信号分量，例如两个偏振分量，每个偏振分量具有同相分量和正交分量。

光环回路径可适于将光输出信号的第一多个信号分量至少部分地与光输入信号的第二多个信号分量混合，尤其适于相干地混合信号分量。

根据一个实施例，分析单元适于确定多个延迟分量，所述多个延迟分量包括第一多个信号分量中的信号分量的延迟和第二多个信号分量中的信号分量的延迟之和。

例如，每个延迟分量可以包括或可以是两个求和的和，其中第一求和可以是或可以包括与发射器单元有关的信号分量的延迟，第二求和可以是或可以包括与接收器单元有关的信号分量的延迟，反之亦然。

根据示例，延迟分量包括分别与光发射器单元和光接收器单元有关的同相分量和/或正交分量的延迟之和。

分析单元可适于根据多个延迟分量确定第一偏斜和第二偏斜。

根据多个延迟分量确定第一偏斜和第二偏斜可以包括产生多个测试光输出信号和测试光输入信号，例如通过时间调制。

根据示例，光发射器单元适于通过第一调制功能随时间调制第一多个信号分量中的第一信号分量。

光接收器单元可以适于例如借助于第二调制功能随时间对第二多个信号分量中的第二信号分量进行解调。

在一些示例中，第二调制函数可以对应于第一调制函数，具有附加时间延迟。

在其它示例中，第二调制函数与第一调制函数不相关。

根据多个延迟分量确定第一偏斜和第二偏斜可以包括将第一多个信号分量中的调制的第一信号分量与第二多个信号分量中的调制的第二信号分量相关联。

根据实施例，分析单元可以适于借助于固定联接来确定第一偏斜和第二偏斜，即，在不改变光环回路径中的第一多个信号分量与第二多个信号分量的联接的情况下。

特别地，分析单元可以适于在不需要中间断开或连接第一多个信号分量和/或第二多个信号分量中的信号分量的情况下确定第一偏斜和第二偏斜。

假设根据本发明的系统可不需要光环回路径中的切换，则即使在集成的发射器/接收器组件中也可以快速地并且以最小的努力来确定发射器偏斜和接收器偏斜。

即使系统可不需要在信号分量之间进行重新切换或重新分组，在一些示例中，光环回路径仍然可以适于调整第一多个信号分量与第二多个信号分量的联接，特别是随时间改变联接。

根据一些示例，光环回路径可适于将第一多个信号分量中的一些或所有信号分量与第二多个信号分量中的一些或所有信号分量联接。

例如，根据实施例，光环回路径可以适于将第一多个信号分量中的第一信号分量至少部分地与第二多个信号分量中的第二信号分量联接，第二信号分量不同于第一信号分量。

根据示例，不同的信号分量可以对应于不同的子路径。

例如，光输出路径可以包括与第一多个信号分量相对应的第一多个输出子路径，并且光输入路径可以包括与第二多个信号分量相对应的第二多个输入子路径。

光环回路径可适于将对应于第一多个信号分量中的第一信号分量的第一子路径至少部分地与对应于第二多个信号分量中的第二信号分量的第二子路径联接，第二信号分量不同于第一信号分量。

根据实施例，光环回路径可以适于将第一多个信号分量中的第一信号分量至少部分地与第一多个信号分量中的第二信号分量联接，第二信号分量不同于第一信号分量。

此外，光环回路径可适于将第二多个信号分量中的第一信号分量至少部分地与第二多个信号分量中的第二信号分量联接，第二信号分量不同于第一信号分量。

根据实施例，光环回路径包括联接单元，所述联接单元适于将光输出信号的第一多个信号分量至少部分地与光输入信号的第二多个信号分量联接或混合，特别是与相应的第一多个信号分量和第二多个信号分量之间的预定的相应联接常数相联接或混合。

根据示例，联接单元包括干涉仪，特别是Mach-Zehnder干涉仪。

根据实施例，系统适于选择性地将光环回路径连接或联接到光输出路径和/或光输入路径。

选择性或受控联接允许针对系统的测试模式或配置模式选择性地激活光环回路径。在光发射器单元和/或光接收器单元的正常操作期间，可以选择性地去激活光环回路径，以便不干扰信号传输。

根据实施例，系统包括适于将光环回路径光学连接或联接到光输出路径的第一光联接器，和/或适于将光环回路径光学连接或联接到光输入路径的第二光联接器。

在本公开的意义上，光联接器可以被理解为表示适于在光环回路径和光输出路径之间，和/或在光环回路径和光输入路径之间建立光连接的任何设备或机构。

特别地，光联接器可以适于分别选择性地将光环回路径连接到光输出路径和/或光输入路径，和/或分别选择性地将光环回路径与光输出路径和/或光输入路径断开。

根据示例，第一光联接器和/或第二光联接器包括光开关。

在其它示例中，第一光联接器和/或第二光联接器可以在光环回路径和光输出路径之间，和/或在光环回路径和光输入路径之间建立永久连接。在这些示例中，光环回路径可以另外包括用于选择性地激活和/或去激活光环回路径的光开关。

根据示例，第一光联接器和/或第二光联接器包括干涉仪，特别是Mach-Zehnder干涉仪。

根据实施例，光发射器单元可以适于将电输入信号转换为光输出信号。

根据示例，光发射器单元包括光调制器。

光发射器单元可以包括光发射器激光器和/或干涉仪。

根据实施例，光接收器单元适于将光输入信号转换为电输出信号。

根据实施例，光接收器单元包括光解调器。

在实施例中，光接收器单元包括光接收器激光器。

根据实施例，光发射器单元、光接收器单元和光环回路径被集成到共有集成光学设备中，特别是被集成到可插拔模块中。

根据实施例，可插拔模块被集成到光卡中。

根据另一个实施例，共有集成光学设备被集成到光卡中。

这允许提供具有自测试能力的集成设备，以确定与光发射器单元有关的偏斜和与光接收器单元有关的偏斜。

在实施例中，集成光学设备还可以集成分析单元。

在第二方面，本公开涉及一种用于确定偏斜的方法，包括：产生具有第一多个信号分量的光输出信号，以及将所述光输出信号馈送到光输出路径；从光输入路径接收具有第二多个信号分量的光输入信号；将光输出路径连接到光输入路径；将所述光输出信号的所述第一多个信号分量至少部分地与所述光输入信号的所述第二多个信号分量联接；以及基于联接的光输入信号，确定与所述光输出信号的产生和/或所述光输出信号馈送到所述光输出路径有关的第一偏斜和与所述光输入信号的接收有关的第二偏斜。

根据实施例，方法包括选择性地将光环回路径连接或联接到光输出路径和/或光输入路径。

根据实施例，第一多个信号分量和第二多个信号分量通过光环回路径直接联接。

直接联接可以是经由光环回路径直接连接光输出端口的联接，在光输出端口处，光输出信号被提供到光输入端口，光输入信号被提供到光输入端口。

特别地，直接联接可以是不涉及或不经由光网络的另外的光发射器单元和/或另外的光接收器单元进行的联接。

根据实施例，确定第一偏斜和第二偏斜包括确定多个延迟分量，这些延迟分量包括第一多个信号分量中的信号分量的延迟和第二多个信号分量中的信号分量的延迟之和。

可以根据多个延迟分量确定第一偏斜和第二偏斜。

根据示例，该方法还包括利用第一调制功能随时间调制第一多个信号分量中的第一信号分量。

此外，该方法可以包括利用第二调制功能随时间调制第二多个信号分量中的第二信号分量。

根据一个实施例，第一偏斜和第二偏斜可以用固定联接来确定，即，不改变第一多个信号分量与第二多个信号分量的联接。

特别地，根据实施例，在不中间断开或连接信号分量的情况下确定第一偏斜和第二偏斜。

根据实施例，方法包括调整第一多个信号分量与第二多个信号分量的联接，特别是随时间改变联接。

本公开还涉及包括计算机可读指令的计算机程序或计算机程序产品，当在计算系统上执行时，所述计算机可读指令适于实现具有上述部分或全部特征的方法，所述计算系统特别是通信地连接到并适于控制具有上述部分或全部特征的系统的计算系统。

附图说明

通过参考附图对示例性实施例的详细描述，与根据本公开的用于确定偏斜的系统和方法相关联的细节和优点将是最明显的，其中：

图1是根据实施例的用于确定偏斜的系统的示意图；

图2是根据实施例的用于确定偏斜的系统的电路图的示意图；

图3是根据实施例的具有内部环回路径的发射器/接收器组件的示意图；

图4是根据另一实施例的具有内部环回路径的发射器/接收器组件的示意图；

图5是根据实施例的包括数字信号处理单元的数字发射器/接收器组件的示意图；

图6是可以在根据实施例的用于确定偏斜的系统中使用的发射器/接收器组件的示意图；

图7是可以在根据另一实施例的用于确定偏斜的系统中使用的光发射器/接收器组件的示意图；

图8是可用于确定根据实施例的系统和方法中的偏斜的调制信号的示意图；以及

图9是示出根据实施例的用于确定偏斜的方法的示意性流程图。

具体实施方式

图1是根据本公开的示例的用于确定偏斜的系统10的概念性示意图。系统10包括光发射器单元12，所述光发射器单元12适于接收在电输入路径14上提供的电输入信号，并将电输入信号转换为光输出信号。光发射器单元12可以将光输出信号馈送到光输出路径16，例如光网络的传输信道，特别是用于与光网络中的远处位置进行光数据通信的光纤。

光输出信号可以是用于相干检测的且包括第一多个信号分量的光信号。例如，光发射器单元12可以适于使用偏振和正交来调制经由电输入路径14提供的电输入信号，以生成馈送到光输出路径16中的用于相干检测的光输出信号。

在示例中，光输出信号包括两个正交偏振分量，其中每个偏振分量包括同相分量和正交分量。然而，在其它示例中，光输出信号可以包括不同数量的信号分量。

在一些示例中，经由电输入路径14提供的电输入信号包括相应的多个信号分量，并且光发射器单元12可以适于单独地放大这些电分量输入信号，使得它们用作双偏振光调制器的驱动信号，所述双偏振光调制器将驱动信号上变换到光域。

从图1还可以看出，系统10还包括光接收器单元18，所述光接收器单元18适于从光输入路径20接收具有第二多个信号分量的光输入信号，所述第二多个信号分量通常可以对应于第一多个信号分量，但是在其它示例中也可以与第一多个信号分量不同。例如，光输入路径20可以是适于从光网络的远程位置接收信号的光传输光纤。

光接收器单元18可适于将从光输入路径20接收的光输入信号转换或解调为电输出信号，并将电输出信号馈送到电输出路径22。电输出信号可以表示由光接收器单元18从光输入信号接收的信息，并且可以被转发以便进行附加的数据处理。

在一些示例中，光发射器单元12和光接收器单元18可以是独立的光单元。在其它示例中，光发射器单元12和光接收器单元18可以集成到共同的发射器/接收器组件或收发器单元中，这将在下面进一步详细说明。发射器/接收器组件可以用作用于在光网络中发射和接收光信号的集成单元。在光发射器单元12和光接收器单元18的例行程序(非测试)操作中，光输出信号和光输入信号可以在未直接联接的相应输出光信道和输入光信道中传播。

然而，从图1可以进一步看出，系统10还包括光环回路径24，所述光环回路径24适于在光输出路径16和光输入路径20之间建立直接光路径。光环回路径24可以适于选择性地和可控制地联接到光输出路径16和光输入路径20，并且可以在系统10的分析阶段或测试阶段期间被激活，以确定与光发射器单元12和光接收器单元18相关联的偏斜。特别地，光环回路径24可以适于选择性地和可控制地将在光输出路径16中传播的光输出信号的第一多个信号分量至少部分地与在光输入路径20中传播的光输入信号的第二多个信号分量联接。由经由光环回路径24的这种混合或联接产生的光信号在光接收器单元18处被接收时可以包括与光发射器单元12和光接收器单元18有关的偏斜贡献，并且可以用作通过测量和/或分析来确定这些偏斜分量的基础。

从图1可以看出，系统10还包括分析单元26，所述分析单元26联接到电输出路径22，并适于根据接收的光输入信号确定与光发射器单元12有关的第一偏斜和与光接收器单元18有关的第二偏斜。可选地，分析单元26适于根据所接收的光输入信号和接收器输入信号14来确定与光发射器单元12有关的第一偏斜和与光接收器单元18有关的第二偏斜。因此，分析单元26可以附加地连接到电输入路径14。

在图1的示例中，分析单元26可以分析由光接收器单元18响应于接收联接的光输入信号而产生的并经由电输出路径22被馈送到分析单元26的电输出信号。分析单元26还可以分析电信号14。在其它示例中，分析单元26可以集成到光接收器单元18或光发射器单元12中，和/或可以适于分析联接的光输入信号。

由分析单元26确定的发射器偏斜和接收器偏斜可用于改变光发射器单元12和/或光接收器单元18的相应配置或设置，以校正或补偿相应的偏斜分量。例如，分析单元26可以经由发射器单元控制路径28向光发射器单元12提供相应的控制信号，并且可以经由接收器单元控制路径30向光接收器单元18提供控制信号。由分析单元26响应于所确定的发射器偏斜和/或接收器偏斜提供的控制信号可以用于自适应数字预失真。

现在将参考图2更详细地描述光环回路径24的功能，图2示出了用于确定偏斜的系统10的等效电路图32。

数学上，光环回路径24的操作以及光输出信号的第一多个信号分量与光输入信号的第二多个信号分量的结果联接可以用旋转矩阵来描述：

在公式(1)中，r_xi和r_yi表示光输入信号的用于两个正交偏振方向x,y的相应同相分量。类似地，r_xq和r_yq表示用于光输入信号的x和y偏振的相应正交分量。光输出信号的相应分量分别由s_xi、s_yi和s_xq、s_yq表示。在公式(1)中，j表示虚数单位，并且θ、和ψ是旋转角。在公式(1)中忽略了无关紧要的共相偏移。

使用实数代替复数，公式(1)可以等效地重写为

具有旋转矩阵

图2的电路图示出了相应的四个信号分量通过系统10并经由光环回路径24的传输。数字信号处理单元34提供电输入信号x(t)，并通过电输入路径14将电输入信号x(t)馈送到光发射器单元12。光发射器单元12将电输入信号x(t)逐分量地转换为相应的双偏振光信号，双偏振光信号的特征在于矢量y(t)的四个正交分量。相应发射器功能在图2中由H_TXI、H_TXQ、H_TYI和H_TYQ表示，并且还可以捕获发射器低通滤波效果。由光发射器单元12施加的发射器偏斜根据发射器偏斜函数τ_TXI、τ_TXQ、τ_TYI和τ_TYQ来表示。由四分量矢量s(t)表示的结果光输出信号被馈送到光输出路径16。光输出信号s(t)现在根据光环回路径24中的旋转矩阵R进行偏振混合，并且由四分量矢量r(t)表示的结果光信号经由光输入路径20在光接收器单元18处被接收。

如图2进一步所示，与光接收器单元18相关联的接收器偏斜可以用相应的偏斜函数τ_RXI、τ_RXQ、τ_RYI和τ_RYI来表示，并使得信号u(t)随后可以经受接收器传递函数H_RXI、H_RXQ、H_RYI和H_RYQ，以生成四分量矢量v(t)的相应电输出信号，所述四分量矢量v(t)可以馈送到电输出路径22中并在分析单元26中进行分析。

不同的偏斜函数和传递函数由三个索引的序列来标识，其中第一索引指示相应的函数是与发射器相关(索引T)还是与接收器相关(索引R)。第二索引是指所涉及的偏振(X或Y)，而第三索引指定函数是与同相分量相关(索引I)还是与正交分量相关(索引Q)。

根据等式(2)和等式(3)，我们可以推断，在偏振混合矩阵R不是单位矩阵且不是单位矩阵的列排列或行排列的情况下，发射器侧的延迟τ_Txx(x表示任何偏振和任何分量)和接收器侧的延迟τ_Rxx的分离变得可能。如果满足该条件，则发生适当的偏振混合。可以相应地选择偏振混合矩阵R的混合角θ、和ψ。

在一些示例中，偏振混合还可以实现时变偏振旋转角θ、和ψ。只要偏振旋转比符号速率慢，就不会影响根据本实施例的系统和方法的精度。相反，为了增加设置的多样性，偏振旋转甚至可能是有益的。

在一些示例中，分析单元26可以被结合到数字信号处理单元34中。在图3中示意性地示出了用于确定偏斜的系统10a的相应示例。

系统10a通常类似于以上参考图1和图2描述的系统10，以及相应的部件共享相同的附图标记。然而，在图3的系统10a中，光发射器单元12和光接收器单元18被组合并结合到共同的光发射器/接收器组件或光收发器36中。例如，光发射器/接收器组件36可以实现为集成光卡或模块。

从图3还可以看出，光发射器单元12包括多个发射器放大器38，所述发射器放大器38放大电输入路径14中的输入电信号分量x(t)，并将它们提供给通过发射器激光器42供给的光调制器40。

光接收器单元18包括解调器44和多个接收器放大器46，解调器44和多个接收器放大器46将经由光输入路径20提供的光输入信号r(t)转换为电输出信号v(t)，所述电输出信号v(t)经由电输出路径22提供给包括分析单元26的数字信号处理单元34。光接收器单元18包括不同于发射器激光器42的接收器激光器48。然而，在其它示例中，光发射器单元12和光接收器单元18可以共享共同的激光单元，所述共同的激光单元发射被分成两部分的激光信号，所述两部分分别被引导到光发射器单元12和光接收器单元18。

从图3还可以看出，系统10a的光环回路径24a包括光开关50a、50b，所述光开关50a、50b适于选择性地将光环回路径24a分别联接到光输出路径16和光输入路径20。光环回路径24a还包括联接单元52，所述联接单元52适于将经由光输出路径16提供的光输出信号s(t)的第一多个信号分量至少部分地与经由光输入路径20提供的光输入信号r(t)的第二多个信号分量联接，特别是与相应的第一多个信号分量和第二多个信号分量之间的预定的相应联接常数联接，如以上参考等式(2)和等式(3)所述。

当系统10a通电时或当光学模块插入时，光开关50a、50b可以闭合以将来自光输出路径16的发射器输出信号s(t)经由联接单元52和光输入路径20引导到光接收器单元18。联接单元52中的偏振混合的效果可以是，在第二多个信号分量中的每一个中接收的信号是第一多个信号分量中的一些或全部的线性组合。因此，光发射器单元12处的一个信号分量中的延迟通常会影响光接收器单元18处的所有信号分量。为此，可以将源自光发射器单元12的偏斜贡献与源自光接收器单元18的偏斜贡献分开，这将在下面更详细地解释。分析单元26可以确定这些偏斜贡献，并且可以使用它们用于数字信号处理单元34中的校正数字预失真。

分析单元26不限于确定偏斜贡献，也可适于确定与光发射器单元12和/或光接收器单元18相关联的附加的缺陷或失真，并将它们用于信号校正。

图4是用于确定通常对应于上面参照图3描述的系统10a的偏斜的系统10b的示意图，并且相应的部件共享相同的附图标记。

唯一的区别在于光环回路径24b。与上面参照图3所述的光开关50a、50b不同，图4的光环回路径24b包括联接器单元或分接单元54a、54b，其适于将光环回路径24b分别永久地联接到光输出路径16和光输入路径20。例如，分接单元54a、54b可包括干涉仪，例如Mach-Zehnder干涉仪。分接单元中的一个(例如分接单元24b)可以通过光开关56连接到联接单元52，所述光开关56允许选择性地激活或去激活通过光环回路径24b的光反馈。

分接单元54a、54b可以分别连续分接经由光输出路径16和光输入路径20传输的信号的小部分。在测试或校准模式期间，光开关56可以闭合以经由光环回路径24b将来自光发射器单元12的发射器信号s(t)直接反馈回光接收器单元18，正如上面参考图1至图3所述。在测试或校准之后，可以将光开关56返回到其初始打开位置，使得经由光输入路径20接收的光信号被路由到光接收器单元18，而没有来自光发射器单元12发射的光输出信号的失真。

图5是用于确定通常对应于以上参考图3描述的系统10a的偏斜的系统10c的图示。然而，与图3的配置不同，图5的系统10c包括光发射器/接收器组件36’，所述光发射器/接收器组件36’不仅包括光发射器单元12和光接收器单元18，而且还包括在一个集成单元中的数字信号处理单元34。例如，光发射器/接收器组件36’可以被实现为光收发器卡，所述光收发器卡完全集成了用于确定偏斜的系统10c，并且因此允许用于确定和校正偏斜的独立且易于使用的系统。

图5示出了采用光开关50a、50b的光环回路径24a的配置。然而，这仅仅是一个示例，图4的具有包括与光开关56组合的分接单元54a、54b的光环回路径24b的变型同样可以用于完全集成的光发射器/接收器组件中。

图6是可用于系统10或系统10a至系统10c的光发射器/接收器组件36a的更详细的示意图。

从图6可以看出，光发射器单元12可以包括两个光发射器子单元12a、12b，每个偏振方向(水平偏振或垂直偏振，如符号所指示的)一个光发射器子单元。光发射器子单元12a包括由发射器激光器42a驱动的光调制器40a。例如，光调制器40a可以包括干涉仪，例如Mach-Zehnder干涉仪。光发射器子单元12b具有相应的组成和设置，因此在图6中没有详细示出。

从图6中可以进一步看出，光输出路径16包括对应于相应光发射器子单元12a、12b的两个光输出子路径16a、16b。靠近光发射器/接收器组件36a的输出，具有正交偏振的信号分量通过偏振光束组合器(PBC)58组合。

从图6还可以看出，光接收器单元18同样包括与两个正交偏振方向(水平偏振或垂直偏振，如符号所指示的)有关的两个光接收器子单元18a、18b。这里仅详细描述光接收器子单元18a，假设光接收器子单元18b具有相同的设置和功能。

如图6所示，每个光接收器子单元18a、18b适于从与两个正交偏振方向相对应的光输入路径20的相应光输入子路径20a、20b接收输入光信号。偏振分束器60将输入光信号分成光输入子路径20a、20b上的信号。

光接收器子单元18a的光解调器44a通过接收器激光器48a和选择性相移将来自光输入子路径20a的输入光信号分成相应的同相分量和正交分量。通过光检测器单元60a、60'a检测相应的同相分量和正交分量，光检测器单元60a、60'a将相应的同相分量和正交分量转换为电输出路径22中的电同相输出信号和电正交输出信号。

光发射器/接收器组件36a的光环回路径24c包括联接单元52，所述联接单元52可以通过可变马赫-曾德尔干涉仪实现第一多个信号分量和第二多个信号分量之间的可变联接。联接单元52通过第一光联接器单元62连接到光输出路径16。从图6可以看出，第一光联接器单元62包括分别联接到相应光输出子路径16a、16b的两个子单元62a、62b。第一光联接器子单元62a、62b中的每一个可以包括干涉仪，例如具有可变联接的且可以被实现为光开关的马赫-曾德尔干涉仪。

类似地，光环回路径24c包括适于将光环回路径24c联接到光输入路径20的第二光联接器单元64。从图6可以看出，第二光联接器单元包括分别联接到相应光输入子路径20a、20b的两个子单元64a、64b。

第二光联接器子单元64a、64b的配置和功能通常可以分别对应于第一光联接器子单元62a、62b。特别地，第二光联接器子单元64a、64b中的每一个可以包括适于实现可变联接的Mach-Zehnder干涉仪，并且被用作用于选择性地将联接单元52联接到相应的光输入子路径20a、20b的开关。

在一个示例中，联接单元52引起45°的旋转，并且偏振分束器58和60具有50％的分束比。以这种方式，第一多个信号分量和第二多个信号分量中的所有信号分量可同等地贡献于由光接收器单元18检测到的分量。

然而，也可以用不同的旋转角度和不同的联接比来实现对不同偏斜贡献的估计。当使用可调谐分路器来将第一多个信号分量与第二多个信号分量联接时，可以针对不同的联接比多次确定偏斜分量，以便提高精度。

图7示出了光发射器/接收器组件36b，其通常对应于上面参照图6所描述的光发射器/接收器组件36a，并且相应的部件和元件共用相同的附图标记。

然而，在光发射器/接收器组件36b的光环回路径24d中，经由两个光输出子路径16a、16b提供的两个发射器输出偏振不被混合。类似地，经由光输入子路径20a、20b接收的输入偏振不被混合。相反，光环回路径24d适于经由第一混合线66将光输出子路径16a中提供的垂直发射器偏振分量与光输入子路径20b中的水平偏振接收器分量混合。相应地，光环回路径24d包括第二混合线66’，其适于将光输出子路径16b中提供的水平发射器偏振分量与光输入子路径20a中的垂直偏振接收器输入分量进行混合。但是也可以将垂直发射器分量与垂直接收器分量混合，并将水平发射器分量与水平接收器分量混合。

从图7可以看出，第一混合线66直接连接与第一光输出子路径16a有关的第一光联接器子单元62a和与第二光输入子路径20b的第二光联接器子单元64b。相应地，第二混合线66’将与第二光输出子路径60b有关的第一光联接器子单元62b直接连接到与第一光输入子路径20a有关的第二光联接器子单元64a。

在光发射器/接收器组件36b中，接收器激光器48、48a可以被实现为自激本地振荡器，使得通常每个平衡接收器检测同相分量和正交分量的混合。这些分量可以在后面的阶段通过数字信号处理来分离。

优选地，本地振荡器的相位不对应于同相分量或正交分量之一的相位。实际上，这是典型情况，因此光接收器子单元18a、18b均包括平衡接收器，所述平衡接收器提供包括来自同相信号分量和正交信号分量的贡献的电信号。在相位完全对准的罕见情况下，可以等待一段时间以实现通常不完全稳定的激光器相位的不对准。或者，可关闭并再次开启接收器激光器48、48a。

现在将描述用于根据接收的联接的光信号确定发射器偏斜和接收器偏斜的技术。在数学上，对于图7所示的组件36b，两个电输出信号可以描述为

R_I＝cosΔα·S_I+sinΔα·S_Q (4)

以及

R_Q＝-sinΔα·S_I+cosΔα·S_QR_Q＝-sinΔα·S_I+cosΔα·S_Q， (5)

其中，S_I和S_Q表示由发射器子单元12a和12b中的一个生成的发射信号的同相分量和正交分量，以及R_I和R_Q表示来自平衡接收器18a、18b中的一个的输出信号。参数Δα表示本地振荡器48a的相位和上平衡接收器处的同相分量之间的相位差。

在本说明书的以下部分中，由于每个发射器和接收器只考虑一个同相分量，因此偏斜和传递函数的第二索引是无关紧要的。这同样适用于正交分量。因此，第二索引对于用于明确地识别组件不是必需的，因此为了便于呈现，将跳过第二索引。

对(根据等式(4)的)R_I的贡献在接收器单元18a、18b处遭受相同的延迟τ_RI，而来自同相调制器的第一贡献经历延迟τ_TI，以及来自正交调制器的贡献经历延迟τ_TQ。由于所有单个分量在被回送时经历相同的延迟，因此在下文中不考虑该延迟。总之，贡献经历了延迟τ_TI+τ_RI，以及贡献经历了延迟τ_TQ+τ_RI。类似的考虑适用于等式(5)的信号R_Q。因此，我们得到以下延迟：

根据所测量的延迟，可以通过以下等式来确定发射器偏斜Δτ_T＝τ_TI-τ_TQ和接收器偏斜Δτ_R＝τ_RI-τ_RQ：

Δτ_T＝τ_TI-τ_TQ＝τ_II-τ_QI＝τ_IQ-τ_QQ (6)

以及

Δτ_R＝τ_RI-τ_RQ＝τ_II-τ_IQ＝τ_QI-τ_QQ (7)

仍然独立地测量每个信号的两个贡献的延迟。为此目的，可以采用不同的技术，如现在将描述的。

在实施例中，同相分量和正交分量可以用不相关的信号S_I(t)和S_Q(t)进行调制。换句话说，它们的互相关函数消失，即，S_I(t)*S_Q(t)＝0。在这种条件下，可以通过将信号R_I与信号S_I(t)进行相关来确定延迟τ_II。更精确地说，相关函数R_I(t)*S_I(t)＝S_I(t-τ_II)*S_I(t)在τ_II处变为最大值。

类似地，可以将信号R_I(t)与信号S_Q(t)相关，以确定延迟τ_QI。此外，可以利用信号R_Q(t)来执行类似的操作以确定两个缺失延迟。

在图8中示出了根据另一个实施例使用的信号波形。两个信号分量可以用同一信号S_pulse(t)进行调制。在示例中，该信号是具有图8所示形状的时变脉冲，但是通常可以使用仅在有限时间段内呈现非零值的任何脉冲形状。该脉冲形状被施加到具有延迟或间隙的信号分量中的一个，使得信号分量由被时间间隙分开的脉冲调制，所述时间间隙大于发射器和接收器的最大合理预期偏斜的幅度之和。

使来自平衡接收器R_I和R_Q的信号与脉冲形状S_pulse(t)相关能够针对每个相关函数产生两个峰值。这些峰值可以明确地分配给不同的贡献，从而可以确定所需的延迟。

综上所述，已经描述了仅利用一个单环回配置来确定包括光学终端的发射器偏斜和接收器偏斜的技术。

在图9的流程图中示出了用于确定偏斜的方法的示例。

在第一步骤S10中，生成光输出信号，其中光输出信号具有第一多个信号分量，以及光输出信号被馈送到光输出路径中。

在第二步骤S12中，从光输入路径接收光输入信号，所述光输入信号具有第二多个信号分量。

在第三步骤S14中，将光输出路径连接到光输入路径。

在第四步骤S16中，光输出信号的第一多个信号分量至少部分地与光输入信号的第二多个信号分量联接或混合。

在第五步骤S18中，根据或基于所接收的联接的光输入信号来确定与生成光输出信号和/或光输出信号馈送到光输出路径有关的第一偏斜和与接收光输入信号有关的第二偏斜。

尽管图9以给定的顺序示出了步骤S10至S18，但是应当理解，本公开不限于此，并且方法还可以包括不同顺序的步骤。

根据本公开的技术允许利用集成环回从发射器到接收器发送和接收光学数据信号，并且可靠地估计各信号分量之间的偏差。特别地，根据本公开的技术允许分离来自发射器和接收器的偏斜贡献。这最小化了校准工作和设置工作，并且不依赖于第三方测量结果。

示例和附图仅用于说明本发明及其相关的有益效果，但不应理解为暗示任何限制。本公开的范围由所附权利要求确定。

附图标记

10 用于确定偏斜的系统

10a-10c 用于确定偏斜的系统

12 光发射器单元

12a、12b 光发射器子单元

14 电输入路径

16 光输出路径

16a、16b 光输出子路径

18 光接收器单元

18a、18b 光接收器子单元

20 光输入路径

20a、20b 光输入子路径

22 电输出路径

24 光环回路径

24a-24d 光环回路径

26 分析单元

28 发射器单元控制路径

30 接收器单元控制路径

32 电路图

34 数字信号处理单元

36、36’ 光发射器/接收器组件

36a、36b 光发射器/接收器组件

38 光发射器单元12的发射器放大器

40 光发射器单元12的光调制器

40a 光发射器子单元12a的光调制器

42 光发射器单元12的发射器激光器

42a 光发射器子单元12a的发射器激光器

44 光接收器单元18的解调器

44a 光接收器子单元18a的解调器

46 光接收器单元18的接收器放大器

48 光接收器单元18的接收器激光器

48a 光接收器子单元18a的接收器激光器

50a、50b 光开关

52 联接单元

54a、54b 分接单元

56 光开关

58 偏振光合束器

60 偏振光分束器

60a、60’a 光检测器单元

62 第一光联接器单元

62a、62b 第一光联接器单元62的第一光联接器子单元

64 第二光联接器单元

64a、64b 第二光联接器单元64的第二光联接器子单元

66、66’ 混合线