CN114175529A - 多电平信号上的不等间隔 - Google Patents

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Abstract

本公开通过以下方式提供具有不等眼间隔的信号管理：基于发射器的温度和所述发射器在所述发射器和接收器之间的信道上发射信号所使用的波长，确定所述信道的色散斜率；确定用于在所述信道上进行发射的最大功率和最小功率；将多个轨分配给对应的多个功率电平，其中所述多个轨中的相邻轨之间的幅度差是基于色散斜率的并且产生具有小于1的第一电平失配比(RLM)的第一眼图案；由所述发射器根据所述多个轨将数据编码到调节信号上；以及通过所述信道从所述发射器向所述接收器发射所述调节信号，使得所述调节信号在所述接收器处被接收时展示具有大于第一RLM的第二RLM的第二眼图案。

Description

多电平信号上的不等间隔
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年8月21日提交、于2020年7月21日公布为美国专利10,720,995的美国专利申请第16/547,389号和于2020年7月20日提交的共同未决美国专利申请第16/933,837号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开中提出的实施例总体涉及信号处理。特别地，本公开提供信号调节以克服多波长信令环境中的路径效应。
背景技术
由于通信平台在现有信道上包括越来越大的带宽，因此在信号特性中进行权衡以适应更大的带宽。例如，通过在若干潜在幅度处定义若干潜在值而不是两个值(例如，最小值为0，最大值为1)，脉冲幅度调制(PAM)将可用信令空间划分为若干幅度范围以增加信令带宽，但信噪比的弹性降低；有效地用SNR(信噪比)换取带宽。由于更长的信令信道可能会带来更多机会向信号引入噪声或导致信号幅度随距离衰减，并且随着用户期望越来越大的带宽，发射器和接收器面临的操作条件需要更多地关注信号保真度。
附图说明
为了能够详细理解本公开的上述特征的方式，可以通过参考实施例来获得对上面简要概述的本公开的更具体的描述，其中一些实施例在附图中说明。然而，要注意的是，附图说明了典型的实施例，因此不应被认为是限制性的；其他同样有效的实施例也被考虑在内。
图1A-1C图示了根据本公开的实施例的具有不同间隔的多电平信号。
图2图示了根据本公开的实施例的可以用于发送和接收信号的收发器。
图3是根据本公开的实施例的用于确定本地发射器和远程接收器之间的信道的色散斜率的方法的流程图。
图4是根据本公开的实施例的用于确定通过信道发射信号的功率的方法的流程图。
图5是根据本公开的实施例的用于对信号进行调节以通过信道发射的方法的流程图。
为了便于理解，在可能的情况下使用了相同的附图标记来表示附图共有的相同元素。预期在一个实施例中公开的元素可以有益地用于其他实施例中而无需具体叙述。
具体实施方式
概述
本公开中提出的一个实施例提供了一种管理多电平信号上的不等间隔的方法，所述方法包括：基于发射器的温度和发射器在发射器和接收器之间的信道上发射信号所使用的波长，确定信道的色散斜率；确定用于在信道上进行发射的最大功率和最小功率；将第一轨分配给等于最大功率的第一功率电平，将第二轨分配给最大功率和最小功率之间的第二功率电平，将第三轨分配给第二功率电平和最小功率之间的第三功率电平，将第四轨分配给等于最小功率的第四功率电平，其中第一轨、第二轨、第三轨、第四轨之间的幅度差是基于色散斜率的并产生第一RLM(电平失配比)小于1的第一眼图案；由发射器根据第一轨、第二轨、第三轨和第四轨将数据编码到调节信号上；以及通过信道从发射器向接收器发射调节信号，其中调节信号在接收时展示具有大于第一RLM的第二RLM的第二眼图案。
本公开中提出的一个实施例提供了一种管理多电平信号上的不等间隔的方法，所述方法包括：从本地发射器通过信道向远程接收器发送具有第一已知眼图案的第一信号和具有不同于第一已知眼图案的第二已知眼图案的第二信号；通过信道向远程接收器发送本地发射器的温度数据以及第一信号和第二信号的操作波长数据；从远程接收器接收基于信道的色散的调谐参数，信道的色散基于发射和接收时的第一已知眼图案之间的第一差以及发射和接收时的第二已知眼图案之间的第二差；以及基于调谐参数，调整用于编码数据以供本地发射器在信道上进行发射的发射轨值，以产生具有不等间隔眼图案的用于发射的调节信号。
本公开中提出的一个实施例提供了一种使得能够管理多电平信号上的不等间隔的数字信号处理设备，所述数字信号处理设备包括：处理器；以及存储器存储设备，存储处理器可执行指令，处理器可执行指令在由处理器执行时使处理器执行以下操作：基于本地发射器的温度和本地发射器在本地发射器和远程接收器之间的信道上发射信号所使用的波长，确定信道的色散；确定用于在信道上进行发射的最大功率和最小功率；将第一轨分配给等于最大功率的第一功率电平，将第二轨分配给最大功率和最小功率之间的第二功率电平，将第三轨分配给第二功率电平和最小功率之间的第三功率电平，将第四轨分配给等于最小功率的第四功率电平，其中第一功率电平与第二功率电平、第二功率电平与第三功率电平、第三功率电平与第四功率电平之间的幅度差基于该色散并产生第一RLM(电平失配比)小于1的第一眼图案；由本地发射器根据第一轨、第二轨、第三轨和第四轨将数据编码到调节信号上；以及通过信道从本地发射器向远程接收器发射调节信号，其中调节信号在接收时展示具有大于第一RLM的第二RLM的第二眼图案。
示例实施例
因为信号路径特性可能影响信号在长距离上的接收，所以本公开提供信号调节以抵消信号路径效应。发射器从接收器获悉信号路径对发射信号的影响，并调整多电平信号在发射时如何被间隔，以便在接收器处以更均匀的间隔接收多电平信号。此处讨论的信号调节调整发射信号的间隔以完全或部分抵消信号路径对信号的影响，从而使接收的信号间隔更均匀并具有更大的信噪比(SNR)。
图1A-1C图示了根据本公开的实施例的用于多电平信号的各种眼图(eyediagram)100a-c(统称眼图100)。图1A图示了具有均匀眼间隔的第一眼图100a，图1B图示了具有底部压缩的第二眼图100b，并且图1C图示了具有顶部压缩的第三眼图100c。图1B和1C均图示了不均匀间隔的示例，但也考虑了其他不均匀间隔效果。眼图100是直方图，图示了一个或多个信号的幅度(可包括这些信号的补码)，其在信令间隔上叠加这些信号的幅度以图示基于眼图100中“眼图案(eye pattern)”的外观和图案的对信号的各种信道效应。图示的眼图100a-c针对具有四级脉冲调制(也称为PAM4)的脉冲幅度调制信号，包括四个发射轨110a-d(统称发射轨110)和四个接收轨120a-d(统称接收轨120)。在PAM4信号中，信号中的间隙定义了三个眼130a-c(统称为眼130)，其相对幅度和彼此的位置指示噪声、信号劣化、信号路径中断、同步、抖动等的影响。尽管这里给出的示例主要是关于PAM4信号提出的，但是本公开适用于在相应眼图100中具有更多两个或更多个眼的发射(例如，PAM8、PAM16等)。
PAM4信号可以携带四个电位值，对应于被设置为发射轨110的值的四个幅度。例如，当在第一发射轨110a和第四发射轨110d之间平均划分A的总信号幅度时，第一发射轨110a设置为A，第二发射轨110b设置为(2/3)A，第三发射轨110c设置为(1/3)A，第四发射轨110d设置为0。当接收器在顺序采样时间接收到具有A、(2/3)A、(1/3)A和0的顺序幅度的信号时，接收器确定信号顺序编码第一值(例如，11binary)、第二值(例如，11binary)、第三值(例如，01binary)和第四值(例如，00binary)。
在没有色散的发射中，接收轨120的值等于发射轨11的值；然而，在色散环境中，接收轨120的值可能偏离发射轨110的值。当两个接收轨120之间的距离偏离增加超过总幅度的三分之一时，图100中眼130中的至少一个“扩展”。在第一发射轨110a和第四发射轨110d之间的固定幅度A的情况下，一个眼130的扩展(例如，幅度范围大于A/3)可能导致两个眼130的压缩(例如，幅度范围小于A/3)、一个眼130的压缩和另一个眼130的位置移动，或者可能伴随一个眼130的扩展和另一个眼130的压缩。压缩一个或多个眼130会在每个级别上相同的噪声下降低压缩眼130的SNR，从而降低接收器区分两个值的能力。
在图1A中的第一眼图100a中，每个眼130是均匀间隔的；占据第一发射轨110a和第四发射轨110d之间可用信号的总幅度的三分之一。因此，接收轨120与发射轨110匹配并且眼130的大小彼此相等。相同大小的眼130在每个眼130中提供了均匀的SNR，并且为接收器提供了将发射信号的一个值与另一个值区分开的最大潜力。
在图1B的第二眼图100b中，第一眼130a占据第一发射轨120a和第四发射轨110d之间的总幅度的部分比由第二眼130b或第三眼130C所占据的部分更大。结果，第三接收轨120c与第四接收轨120d之间的幅度差小于第三发射轨110c与第四发射轨110d之间的(1/3)A的理想幅度差。因此，与第一眼130a相比，所示的第二眼图100b为第二眼130b或第三眼130c提供较低的SNR，并且接收器在区分发射信号的编码值方面的潜力小于眼图100均匀间隔的情况。因为第三眼130c占据测量信号幅度的较低范围的值(例如，理想情况下从(1/3)A到0)，所以眼图100从理想状态到具有小于理想的第三眼130c的状态的失真可以被称为证实底部压缩。
在图1C的第三眼图100c中，第一眼130a占据第一发射轨120a和第四发射轨110d之间的总幅度的部分比由第二眼130b或第三眼130c占据的更小。因此，与第三眼130c相比，所示的第三眼图100c为第一眼130a或第二眼130b提供较低的SNR，并且接收器在区分发射信号的编码值方面的潜力小于眼图100均匀间隔的情况。因为第一眼130a占据测量信号幅度的较高范围的值(例如，理想情况下从A到(2/3)A)，所以眼图100从理想状态到具有小于理想的第一眼130a的状态的失真可以被称为证实上部压缩。
图1A-1C中所示的眼图100a-c中的每一个都可以根据定义信号的理想功率和测量功率之间的差异(即，失配)的电平失配比(RLM)来描述。为了计算RLM，根据公式1，将两个接收轨120之间的最小差异除以第一发射轨110a和第四发射轨110d之间的差异，再乘以3。
Figure BDA0003477148070000051
因此，均匀眼图案(例如在第一眼图100a中)产生RLM＝1，而不均匀或压缩眼图案(例如在第二或第三眼图100b或100c中)产生RLM<1，其中更大压缩比更少压缩产生更小的RLM。按照惯例，在Δ(rail 3,rail 4)>Δ(rail 1,rail 2)的情况下，压缩被定义为“底部压缩”并取负号，而在Δ(rail 3,rail 4)<Δ(rail 1,rail 2)的情况下，压缩被定义为“顶部压缩”并保持正号。眼图100中的每个单独的眼130也可以根据功率电平比(RPL)来描述，该RPL描述了接收轨120之间功率的相对差异。
为了克服由发射器和接收器之间的信道对眼图案施加的压缩，发射器可以改变发射轨被设置的位置，从而抵消信道效应。发射器从接收器获悉信道效应，并相应地调整发射的眼图案。例如，如果发射器发射眼图案与图1A中的眼图相匹配的信号，但接收器接收眼图案与图1B中的眼图相匹配的信号(例如，具有底部压缩)，则发射器可以发射具有顶部压缩/底部扩展的信号(例如在第三眼图100c中)，以便接收器接收均匀间隔的信号(例如在第一眼图100a中)。
图2图示了根据本公开的实施例的收发器200，其可以用于发射和接收PAM4信号。收发器200包括信号处理器210，其可以是计算设备，包括处理器和存储设备。信号处理器210包括信号调节器，其可以以硬件(例如，微控制器)、软件(例如，处理器可执行指令)、固件以及它们的组合来实现，以生成、修改、解释和作用于包括在信号中的信息并以其他方式执行本文所述的方法。信号处理器210发送和接收电信号，收发器200的各个组件将电信号转换为光信号以发射到远程接收器(例如，另一个收发器200的接收组件)，并将从远程发射(例如，另一个收发器200的发射组件)接收的光信号转换成电信号以供信号处理器210使用。
收发器200的发射组件包括数模转换器(DAC)220，其将来自信号处理器210的数字电信号转换成模拟电信号。DAC 220向驱动器230提供模拟电信号，驱动器230控制调制器250以修改激光器240的输出的幅度。收发器200可以通过控制激光器240的温度和/或调制器250的温度(例如，通过与温度控制组件集成的加热器或冷却器)来调整或调谐发射信号的波长。
调制器250控制激光器240输出的光的相对幅度以将电信号上承载的值编码到光信号上以供发射。在各种实施例中，驱动器230被调谐以将电信号上承载的各种值编码为光信号的不同幅度。例如，在PAM4信号中，驱动器230可以接收对应于编码值0、1、2或3(即00binary、01binary、10binary和11binary制)的电信号，从而控制调制器250根据对应的编码值输出在四个发射轨110中的每一个处具有幅度的相应信号。驱动器230可以被调谐以调整每个发射轨被设置的相对幅度，从而调整信号的发射RLM。当驱动器230均匀地间隔每个发射轨110时(例如，与相邻轨的总幅度的1/3)，发射信号的眼图案是均匀的并且RLM等于1。当驱动器230不均匀地间隔每个发射轨110时(例如，至少一个轨位于与相邻轨的小于总幅度的1/3处)，发射信号的眼图案不相等并且RLM小于1。
包括发射器半导体光放大器(SOA)260以通过固定增益(例如，当处于“活动”或“开启”模式时)或没有附加增益(例如，当处于“旁路”或“关闭”模式时)选择性地放大来自调制器250的光信号，并且包括发射器可变光放大器(VOA)270以可选地将可变增益应用于光信号以发射到远程接收器。发射器SOA 260和发射器VOA 270选择性地将增益应用于出站光信号，使得光信号的功率足够高以克服发射器和远程接收器之间的线路衰减，但不会高到经历非线性或增益引起的噪声，该噪声会影响远程接收器解释光信号的能力。在各种实施例中，发射器VOA被调谐到基于从发射器SOA 260输出的信号幅度(无论是在活动模式还是旁路模式下)和发射器连接到的信道的反射率的增益，从而减少背反射或布里渊(Brillouin)散射。
收发器200的接收组件包括第一接收器VOA 215、接收器SOA 225和第二接收器VOA235。集合接收器放大器(215、225和235)将接收到的光信号提供给光电探测器245，例如光电二极管，其将光信号转换成电信号以供信号处理器210解释。包括接收器SOA 225以通过固定增益(例如，当处于“活动”或“开启”模式时)或没有附加增益(例如，当处于“旁路”或“关闭”模式时)选择性地放大从远程发射器接收的光信号。第一接收器VOA 215可选地将可变增益应用于接收的光信号(这放大接收的信号)，并且相对于接收器SOA 225的操作范围被调谐以确保接收的信号在接收器SOA 225的线性范围内。第二接收器VOA 235可选地将可变增益应用于接收的(并且可能被接收器SOA 225放大的)光信号，并且相对于光电探测器245和跨阻放大器(TIA)255的操作范围进行调谐，以避免在将光信号转换为电信号时将非线性引入到光信号中。光电探测器245基于光信号输出电信号作为电流，并且TIA 255将从光电探测器245输出的电流转换成电压差，该电压差被提供给模数转换器(ADC)265。ADC265将基于模拟电压的电信号转换为数字电信号以供信号处理器210消耗。
图3是用于确定本地发射器和远程接收器之间的信道的色散斜率的方法300的流程图。方法300开始于块310，其中发射器通过信道向接收器发送具有第一已知眼图案的第一信号。在各种实施例中，第一已知眼图案在发射时呈现为1的RLM，但在接收器处接收时呈现小于1的RLM，这是由于信道长度上的色散效应和衰减效应。在其他实施例中，第一眼图案可以呈现任何预定义的RLM。信道对在其上承载的信号的影响可能随着发射器的温度变化而变化，或者随着用于通过信道进行通信的光信号的不同波长而变化。因此，在块320，发射器向接收器发送第一组温度和波长数据，该第一组温度和波长数据标识发射器在发送第一信号时的操作温度以及第一信号的波长。
在块330，与本地发射器相关联的本地接收器(例如，在收发器200中，例如图2中)从与远程接收器相关联的远程发射器(例如，在收发器200中，例如在图2中)接收确认，该确认指示远程接收器已成功接收并处理第一信号和第一数据集、并准备好接收第二信号和第二数据集。
在块340，发射器通过信道向接收器发送具有第二已知眼图案的第二信号，其RLM与用于第一已知眼图案的RLM不同。发射器以预定量(例如，2纳米)调谐发射激光器，以在与第一信号不同的波长上发射第二信号。与第一已知眼图案类似，第二已知眼图案在发射时呈现预定义值的初始RLM，但在接收器处接收时呈现不同(且最初未知)的RLM，这是由于信道长度上的色散效应和衰减效应。在发送第二眼图案之后，方法300进行到块350，其中发射器向接收器发送第二组温度和波长数据，该第二组温度和波长数据标识发射器在发送第二信号时的操作温度以及第二信号的波长。
在发射器和接收器以波分复用模式划分信道带宽的实施例中，当第一和第二信号以不同波长被发送到单独信道时，块310和块340可以同时执行，块320和块350可以使用单独信道同时执行以发射在其上发射的眼图案信号的相关温度和波长数据，并且可以省略块330。
接收器使用接收到的第一和第二信号以及波长数据来计算从发射信号(在块310和340发送)的已知RLM到接收信号的RLM的RLM变化，该RLM变化受信道长度上呈现的信道效应的影响。接收器使用信道的平均漂移系数、温度数据和RLM变化计算信道的色散斜率，并使用色散斜率开发调谐参数以用于发射器如何形成通过信道发射的不等眼图案。
色散斜率跨波长与从发射到接收的RLM变化相关。作为波长的函数的RLM变化的色散斜率(SlopeDispersion)可以按以下公式2所示计算，其中λ1和λ2分别是第一和第二信号的波长，RLMTx是如对于指示波长发射的信号的RLM，以及RLMRx是如对于指示波长接收的信号的RLM。
Figure BDA0003477148070000091
使用色散斜率(例如，表示每纳米的ΔRLM)、期望RLMRx＝1和用于发射信号的已知波长λ，接收器根据公式3确定发射器的期望RLMTx，其中D是激光发射信号的漂移系数，T是发射器的温度。
RLMTx-desired＝SlopeDispersion＊λ+D＊T-1 (3)
接收器确定调谐参数以定义呈现出产生期望RLMTx的眼图案的发射轨，其中RLMTx-desired的正值(遵循关于公式1描述的约定)表示将应用顶部压缩以实现期望RLMTX，并且RLMTx-desired的负值表示将应用底部压缩以实现期望RLMTX。
在块360，本地发射器从远程接收器接收调谐参数以用于不等眼图案形成。调谐参数指定用于编码数据的发射轨的相对位置，以便在尽可能接近信道的0色散波长的信号上发射。例如，调谐参数分别将第一发射轨110a和第四发射轨110d设置为发射信号的最大和最小幅度值，而将第二发射轨110b和第三发射轨110c设置为除了幅度最大值和最小值之差的2/3和1/3之外的位置，使得发射的信号呈现眼压缩(即，RLM<1)。第二发射轨110b和第三发射轨110c的特定值是基于信道的色散斜率来选择的，使得第二接收轨120b和第三接收轨120c限定尽可能接近接收到的总信号幅度的1/3的水平。换言之，发射时眼图案的不等间隔被选择为使得接收信号被相等地间隔。
因此，本地发射器可以在对数据进行编码以供发射到由调谐参数调谐的发射轨110上时调节信号，并且远程接收器将接收在眼图案中具有更相等间隔的信号(即，接收RLM比发射RLM更接近1)。然后方法300可以结束。
图4是用于确定通过信道发射信号的功率的方法400的流程图。方法400调谐信道的相反端的发射器和接收器的一个或多个放大器，使得通过信道发射的信号可以根据接收功率要求被解释，并且接收功率和信号的SNR是稳健的。方法400可以结合方法300来执行，以确定要结合不等间隔眼图案使用的功率电平，以进一步改善发射信号的SNR。接收器识别是否用于接收器SOA和发射器SOA的旁路/活动模式的潜在组合中的一个满足接收功率要求、或是否其中的任一个都不满足接收功率要求，并且将所选模式传送给发射器，以便根据所选模式发送未来的信号。
方法400开始于块410，其中发射器在发射器SOA处于旁路模式并且接收器SOA被设置为活动模式时发送第一信号。
在块420，接收器基于接收的第一信号中的SNR比和/或接收的第一信号的功率电平来评估是否指示发射器将发射器SOA设置为活动模式。当SNR和/或功率电平低于预设阈值时，接收器指示发射器开启发射器SOA，并且方法400进行到块430。当SNR和/或功率电平处于或高于预设阈值时，方法400进行到块460，而接收器没有发信号通知发射器关闭发射器SOA。
在块430，发射器在发射器SOA被设置为活动模式并且接收器SOA被设置为活动模式时发送第二信号。
在块440，接收器基于接收的第一或第二信号中的SNR比和/或接收的第一或第二信号的功率电平来评估是否将接收器SOA设置为旁路模式。当接收的信号由于以过高的功率电平接收信号而呈现影响SNR的非线性迹象时，接收器确定关闭接收器SOA，并且方法400进行到块450。否则，接收器将接收器SOA留在活动模式，并且方法400进行到块460。
在块450，发射器在发射器SOA被设置为活动模式并且接收器SOA被设置为旁路模式时发送第三信号。
在各种实施例中，块410-450可以用在所指示的块中测试的不同发射器/接收器设置来执行以评估不同顺序的模式组合。在其他实施例中，接收器可以遍历块410-450中的每一个以评估SOA模式的所有潜在组合并选择具有最高SNR或以最大余量满足接收功率要求的SOA模式组合。
在一些实施例中，第一信号(根据块410)、第二信号(根据块430)和第三信号(根据块450)利用在发射时具有不同预定义RLM值的已知眼图案来发射，并且可以用于根据方法300计算不等眼水平间隔。
在块460，接收器调谐发射器和接收器中的VOA以优化接收到的信号的SNR。接收器可以调谐发射器VOA以调整从发射器SOA到信道上的输出以减少从信道到发射器上的背反射。接收器还可以调谐第一接收器VOA以基于接收器SOA的线性操作范围调整从信道到接收器SOA的输入的幅度，以避免向信号引入非线性。另外，接收器可以调谐第二接收器VOA以根据接收器中的光电探测器和TIA的操作范围调整来自接收器SOA的输出，以避免在将光信号转换为基于电压的电信号时引入进一步的线性。
在块470，接收器评估经调谐的SOA和VOA放大器是否可以产生满足接收器的功率和SNR要求的信号。响应于确定模式组合、眼图案间隔参数(根据方法300)和VOA调谐参数都不满足接收器功率和SNR要求，方法400进行到块480，其中接收器声明到发射器的链路失效，并且不允许发射器开始与接收器通信。响应于确定模式组合、眼图案间隔参数(根据方法300)和VOA调谐参数之一满足接收器功率和SNR要求，方法400进行到块490，其中接收器声明到发射器的链路是活动的，并且允许发射器开始与接收器通信。方法400可以在块480或块490之后结束。
图5是用于对信号进行调节以通过信道发射的方法500的流程图。方法500开始于块510，其中发射器和接收器通过信道进行通信，以便接收器基于发射器的温度和发射器用来通过信道发射信号的波长来确定发射器和接收器之间的信道色散斜率。发射器向接收器发送具有第一已知眼图案的第一信号和具有第二已知眼图案的第二信号，以及发射器的温度数据和操作波长数据。使用接收到的数据，接收器基于发送和接收的第一已知眼图案之间的第一差以及发射和接收的第二已知眼图案之间的第二差、以及第一和第二信号的相应波长来计算信道的色散斜率以确定色散斜率。在各种实施例中，块510可以如关于图3所讨论的方法300中所描述的那样执行。接收器将色散斜率发射到发射器以供发射器相应地调谐自身以产生具有减少的色散和改进的SNR特性的信号。
在块520，接收器确定用于通过信道发射的最大功率和最小功率，包括用于发射器和接收器的放大模式，以实现建立活动链路的功率范围。在各种实施例中，最大值和最小值的范围在传输规范中定义，但是接收器确定在发射器和接收器上使用的幅度范围和放大器设置，例如，如关于图4所讨论的方法400中所描述的那样执行。发射器发送多达三个信号，该三个信号具有针对发射器和接收器的SOA的不同操作模式(例如，发射器SOA旁路和接收器SOA活动，发射器SOA活动和接收器SOA活动，以及发射器SOA活动和接收器SOA旁路)。在各种实施例中，接收器确定产生满足接收器功率要求并提供最大SNR的信号的模式组合之一，并将接收器和发射器上的放大器设置为这些模式。此外，接收器可以调谐接收器和发射器上的一个或多个VOA，以使用SOA的所选操作模式进一步优化SNR。在其他实施例中，当接收器确定模式组合都未产生满足接收器功率要求的信号并且提供满足接收器SNR要求的SNR时，接收器可以声明来自发射器的信道上的链路失效。
在不使用放大的实施例中或者当发射器和接收器的SOA都设置为旁路模式时，可以省略框520，并且发射器和接收器使用的通信规范或模式的功率范围可以定义最大和最小发射功率。
在块530，发射器基于色散斜率(根据块510确定)和功率范围(根据块520确定)将信号的发射轨值分配给各种功率电平。功率范围定义了发射轨(例如，如图1A所示的PAM4信号中的第一和第四发射轨110a、110d)的最大和最小功率电平，而色散斜率定义了信号的眼图案(从而定义了发射轨的功率电平)。
在块540，发射器将数据编码到调节信号上以产生在块530中定义的不等间隔眼图案。在PAM实施例中，发射器将第一值编码到第一发射轨，将第二值编码到第二发射轨，以此类推，将第n个值分配给第n个发射轨。发射轨之间的幅度差异并非在幅度范围A上被均匀地划分为A/n-1功率的段，而是被不均匀地划分以压缩顶部或底部眼，以抵消由发射器和接收器之间的信道施加的底部或顶部压缩。因此，发射器产生RLM小于1的眼图案。
在块550，发射器通过信道将调节后的信号发射到接收器。由于信号被调节以抵消信道的信号压缩特性，接收器接收具有大于发射RLM的RLM(即，RLM更接近于1，表示更均匀的眼图案)的信号。因此，调节后的信号的不等间隔眼改善了信道上从发射器到接收器的通信的SNR。然后方法500可以结束。
在本公开中，参考了各种实施例。然而，本公开的范围不限于具体描述的实施例。相反，所描述的特征和元素的任何组合，无论是否与不同的实施例相关，都被预期实现和实践预期的实施例。此外，当以“A和B中的至少一个”的形式描述实施例的要素时，将理解的是，单独包括要素A、单独包括要素B、并且包括要素A和B的实施例都被预期。此外，尽管本文公开的一些实施例可以实现优于其他可能的解决方案或现有技术的优点，但是特定的优点是否通过给定的实施例实现并不限制本公开的范围。因此，本文公开的方面、特征、实施例和优点仅是说明性的并且不被视为所附权利要求的要素或限制，除非在(一项或多项)权利要求中明确陈述。同样，对“本发明”的引用不应被解释为对本文公开的任何发明主题的概括，并且不应被认为是所附权利要求的要素或限制，除非在(一项或多项)权利要求中明确叙述。
如本领域技术人员将理解的，本文公开的实施例可以体现为***、方法或计算机程序产品。因此，实施例可以采用完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)、或结合软件和硬件方面的实施例的形式，这些实施例在本文中可以统称为“电路”、“模块”或“***”。此外，实施例可以采用包含在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读介质具有体现在其上的计算机可读程序代码。
体现在计算机可读介质上的程序代码可以使用任何合适的介质来传输，包括但不限于无线、有线、光纤电缆、RF等，或者前述的任何合适的组合。
用于执行本公开的实施例的操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任意组合编写，包括面向对象的编程语言(例如Java、Smalltalk、C++等(以及传统的过程编程语言(例如“C”编程语言或类似的编程语言)。程序代码可以完全在用户计算机上、部分在用户计算机上、作为独立软件包、部分在用户计算机上并部分在远程计算机上、或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户计算机，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以连接到外部计算机(例如，使用互联网服务提供商通过互联网)。
在此参考根据本公开中提出的实施例的方法、装置(***)和计算机程序产品的流程图说明和/或框图来描述本公开的方面。应当理解，流程图说明和/或框图的每个块、以及流程图说明和/或框图中的块的组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机、或其他可编程数据处理装置的处理器以生产机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实现流程图说明和/或框图的(一个或多个)块中指定的功能/动作的手段。
这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读介质中，该介质可以引导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定方式运行，使得存储在计算机可读介质中的指令产生制品，包括实现流程图说明和/或框图的(一个或多个)块中指定的功能/动作的指令。
计算机程序指令还可以被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以使得在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的过程，使得在计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上执行的指令提供用于实现流程图说明和/或框图的(一个或多个)块中指定的功能/动作的过程。
图中的流程图说明和框图示出了根据各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能的实现方式的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图说明或框图中的每一个块可以表示模块、段或代码部分，其包括用于实现(一个或多个)指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意，在一些替代实现方式中，块中标注的功能可以不按照图中标注的顺序出现。例如，根据所涉及的功能，连续显示的两个块实际上可以基本同时执行，或者有时可以以相反的顺序执行这些块。还将注意，框图和/或流程图说明的每个块、以及框图和/或流程图说明中的块的组合可以由执行指定功能或动作或专用硬件和计算机指令的组合的基于专用硬件的***来实现。
鉴于前述内容，本公开的范围由所附权利要求确定。
在以下编号的条款中阐述了本公开的示例。
1.一种方法，包括：
基于发射器的温度和所述发射器在所述发射器和接收器之间的信道上发射信号所使用的波长，确定所述信道的色散斜率；
确定用于在所述信道上进行发射的最大功率和最小功率；
将第一轨分配给等于最大功率的第一功率电平，将第二轨分配给最大功率和最小功率之间的第二功率电平，将第三轨分配给第二功率电平和最小功率之间的第三功率电平，将第四轨分配给等于最小功率的第四功率电平，其中第一轨、第二轨、第三轨、第四轨之间的幅度差基于所述色散斜率并产生第一电平失配比(RLM)小于1的第一眼图案；
由所述发射器根据第一轨、第二轨、第三轨和第四轨将数据编码到调节信号上；以及
通过所述信道从所述发射器向所述接收器发射所述调节信号，使得所述调节信号在所述接收器处被接收时展示具有大于第一RLM的第二RLM的第二眼图案。
2.根据条款1所述的方法，其中确定最大功率和最小功率还包括：
由所述发射器通过所述信道向所述接收器发送第一光信号，其中所述发射器具有被设置为旁路模式的发射器硅光放大器(SOA)，所述接收器具有被设置为活动模式的接收器SOA；
由所述发射器通过所述信道向所述接收器发送第二光信号，其中所述发射器SOA被设置为活动模式，所述接收器SOA被设置为活动模式；
由所述发射器通过所述信道向所述接收器发送第三光信号，其中所述发射器SOA被设置为活动模式，所述接收器SOA被设置为旁路模式；以及
响应于识别所述第一光信号、所述第二光信号和所述第三光信号中的一个满足所述接收器的接收功率要求，根据在发射所述第一光信号、所述第二光信号和所述第三光信号中的所识别的一个时使用的模式设置所述发射器SOA和所述接收器SOA。
3.根据条款2所述的方法，还包括：
响应于确定所述第一光信号、所述第二光信号和所述第三光信号都不满足所述接收功率要求，声明所述信道上所述发射器和所述接收器之间的链路失效。
4.根据条款2至3中任一项所述的方法，还包括：
调谐发射器VOA(可变光放大器)以调整来自所述发射器SOA的输出，以减少从所述信道到所述发射器上的背反射；
根据所述接收器SOA的线性操作范围，调谐所述接收器中的第一接收器VOA以调整从所述信道到所述接收器SOA的输入；以及
根据所述接收器中的光电探测器和跨阻放大器的操作范围，调谐第二接收器VOA以调整来自所述接收器SOA的输出。
5.根据任一前述条款所述的方法，其中确定所述色散斜率还包括：
通过所述信道从所述发射器向所述接收器发送具有第一已知眼图案的第一信号和具有第二已知眼图案的第二信号；
通过所述信道向所述接收器发送所述发射器的温度数据和操作波长数据；以及
基于发射时的第一已知眼图案和接收时的第一已知眼图案之间的第一差以及发射时的第二已知眼图案和接收时的第二已知眼图案之间的第二差，计算所述信道的色散斜率。
6.根据任一前述条款所述的方法，其中所述调节信号被放大以使得由所述接收器测量的所述第二眼图案包括：
第一接收轨，匹配所述最大功率；
第二接收轨，匹配所述最大功率和所述最小功率之间的差的2/3；
第三接收轨，匹配所述最大功率和所述最小功率之间的差的1/3；以及
第四接收轨，匹配所述最小功率。
7.一种方法，包括：
从本地发射器通过信道向远程接收器发送具有第一已知眼图案的第一信号和具有不同于所述第一已知眼图案的第二已知眼图案的第二信号；
通过所述信道向所述远程接收器发送所述本地发射器的温度数据以及所述第一信号和所述第二信号的操作波长数据；
从所述远程接收器接收基于所述信道的色散的调谐参数，所述信道的色散基于发射和接收时的第一已知眼图案之间的第一差以及发射和接收时的第二已知眼图案之间的第二差；以及
基于所述调谐参数，调整用于编码数据以供所述本地发射器在所述信道上进行发射的发射轨值，以产生具有不等间隔眼图案的用于发射的调节信号。
8.根据条款7所述的方法，所述第一已知眼图案是在第一电平失配比(RLM)被设置为1的情况下发射的，并且所述第二已知眼图案是是在第二RLM被设置为小于1的预定义值的情况下发射的。
9.根据条款8所述的方法，还包括：
通过所述信道从所述本地发射器向所述远程接收器发送具有根据所述调谐参数设置的第三已知眼图案的第三信号，以在发射时具有小于1的第三RLM并在接收时具有第四RLM，所述第四RLM的值比所述第三RLM更接近1。
10.根据条款7至9中任一项所述的方法，其中所述第一信号和所述第二信号是具有四个电平的脉冲幅度调制信号。
11.根据条款10所述的方法，其中所述调谐参数指定：
第一发射轨，设置为等于给定信号的最大功率的第一功率电平；
第二发射轨，设置为给定信号的最大功率和最小功率之间的第二功率电平；
第三发射轨，设置为第二功率和最小功率之间的第三功率电平；以及
第四发射轨，设置为等于最小功率的第四功率电平；
其中第一功率电平和第二功率电平之间的第一幅度差不同于第二功率电平和第三功率电平之间的第二幅度差，并且不同于第三功率电平和第四功率电平之间的第三幅度差；并且
其中所述第二幅度差不同于所述第三幅度差。
12.根据条款7至11中任一项所述的方法，其中所述第一信号具有第一已知波长，并且其中所述第二信号是在所述远程接收器接收到所述第一信号之后发送的并且具有不同于所述第一已知波长的第二已知波长。
13.根据条款7至12中任一项所述的方法，其中在所述信道上使用波分复用，其中所述第一信号和所述第二信号被同时发射，其中所述第一信号和所述第二信号是以不同的已知波长发射的。
14.根据条款7至13中任一项所述的方法，还包括：
调谐发射到所述信道上的所述调节信号的第一幅度，以减少从所述信道到所述本地发射器上的背反射；以及
指示所述远程接收器调谐在所述远程接收器处接收到的所述调节信号的第二幅度，以减少在对接收到的被编码用于发射的数据进行解码时的非线性。
15.一种数字信号处理设备，包括：
处理器；以及
存储器存储设备，存储处理器可执行指令，处理器可执行指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行以下操作：
基于本地发射器的温度和所述本地发射器在所述本地发射器和远程接收器之间的信道上发射信号所使用的波长，确定所述信道的色散；
确定用于在所述信道上进行发射的最大功率和最小功率；
将第一轨分配给等于最大功率的第一功率电平，将第二轨分配给最大功率和最小功率之间的第二功率电平，将第三轨分配给第二功率电平和最小功率之间的第三功率电平，将第四轨分配给等于最小功率的第四功率电平，其中第一功率电平与第二功率电平、第二功率电平与第三功率电平、第三功率电平与第四功率电平之间的幅度差基于该色散并产生第一电平失配比(RLM)小于1的第一眼图案；
由所述本地发射器根据第一轨、第二轨、第三轨和第四轨将数据编码到调节信号上；以及
通过所述信道从所述本地发射器向所述远程接收器发射所述调节信号，其中所述调节信号在所述接收器处被接收时展示具有大于第一RLM的第二RLM的第二眼图案。
16.根据条款15所述的数字信号处理设备，其中为了进一步确定最大功率和最小功率，所述处理器可执行指令在由所述处理器执行时还使所述处理器执行以下操作：
由当发射器硅光放大器(SOA)设置为旁路模式时的所述本地发射器通过所述信道向当接收器SOA设置为活动模式时的所述远程接收器发送第一光信号；
由当发射器SOA设置为活动模式时的所述本地发射器通过所述信道向当接收器SOA设置为活动模式时的所述远程接收器发送第二光信号；
由当发射器SOA设置为活动模式时的所述本地发射器通过所述信道向当接收器SOA设置为旁路模式时的所述远程接收器发送第三光信号；以及
响应于识别所述第一光信号、所述第二光信号和所述第三光信号中的一个满足所述远程接收器的接收功率要求，将所述发射器SOA设置为在发射所述第一光信号、所述第二光信号和所述第三光信号中的所识别的一个时使用的模式。
17.根据条款16所述的数字信号处理设备，所述处理器可执行指令在由所述处理器执行时还使所述处理器执行以下操作：
响应于确定所述第一光信号、所述第二光信号和所述第三光信号都不满足接收功率要求，声明所述信道上所述本地发射器和所述远程接收器之间的链路失效。
18.根据条款16至17中任一项所述的数字信号处理设备，所述处理器可执行指令在由所述处理器执行时还使所述处理器执行以下操作：
调谐发射器可变光放大器(VOA)以调整来自所述发射器SOA的输出，以减少从所述信道到所述本地发射器上的背反射。
19.根据条款15至18中任一项所述的数字信号处理设备，其中为了确定所述色散，所述处理器可执行指令在由所述处理器执行时还使所述处理器执行以下操作：
通过所述信道从所述本地发射器向所述远程接收器发送具有第一已知眼图案的第一信号和具有第二已知眼图案的第二信号；
通过所述信道向所述远程接收器发送所述本地发射器的温度数据和操作波长数据；以及
从所述远程接收器接收对所述信道的色散的计算，所述计算基于发射时的第一已知眼图案和接收时的第一已知眼图案之间的第一差以及发射时的第二已知眼图案和接收时的第二已知眼图案之间的第二差。
20.根据条款15至19中任一项所述的数字信号处理设备，其中所述调节信号被放大以使得由所述远程接收器测量的所述第二眼图案包括：
第一接收轨，匹配所述最大功率；
第二接收轨，匹配所述最大功率和所述最小功率之间的差的2/3；
第三接收轨，匹配所述最大功率和所述最小功率之间的差的1/3；以及
第四接收轨，匹配所述最小功率。

Claims (22)

1.一种方法，包括：
基于发射器的温度和所述发射器在所述发射器和接收器之间的信道上发射信号所使用的波长，确定所述信道的色散斜率；
确定用于在所述信道上进行发射的最大功率和最小功率；
将多个轨分配给对应的多个功率电平，其中所述多个轨中的相邻轨之间的幅度差是基于所述色散斜率的并且产生具有小于1的第一电平失配比(RLM)的第一眼图案；
由所述发射器根据所述多个轨将数据编码到调节信号上；以及
通过所述信道从所述发射器向所述接收器发射所述调节信号，使得所述调节信号在所述接收器处被接收时展示具有大于所述第一RLM的第二RLM的第二眼图案。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述最大功率和所述最小功率还包括：
由所述发射器通过所述信道向所述接收器发送第一光信号，其中所述发射器具有被设置为旁路模式的发射器硅光放大器(SOA)，所述接收器具有被设置为活动模式的接收器SOA；
由所述发射器通过所述信道向所述接收器发送第二光信号，其中所述发射器SOA被设置为活动模式，所述接收器SOA被设置为活动模式；
由所述发射器通过所述信道向所述接收器发送第三光信号，其中所述发射器SOA被设置为活动模式，所述接收器SOA被设置为旁路模式；以及
响应于识别所述第一光信号、所述第二光信号和所述第三光信号中的一个满足所述接收器的接收功率要求，根据在发射所述第一光信号、所述第二光信号和所述第三光信号中的所识别的一个时使用的模式设置所述发射器SOA和所述接收器SOA。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
响应于确定所述第一光信号、所述第二光信号和所述第三光信号都不满足所述接收功率要求，声明所述信道上所述发射器和所述接收器之间的链路失效。
4.根据权利要求2至3中任一项所述的方法，还包括：
调谐发射器VOA(可变光放大器)以调整来自所述发射器SOA的输出，以减少从所述信道到所述发射器上的背反射；
根据所述接收器SOA的线性操作范围，调谐所述接收器中的第一接收器VOA以调整从所述信道到所述接收器SOA的输入；以及
根据所述接收器中的光电探测器和跨阻放大器的操作范围，调谐第二接收器VOA以调整来自所述接收器SOA的输出。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中确定所述色散斜率还包括：
通过所述信道从所述发射器向所述接收器发送具有第一已知眼图案的第一信号和具有第二已知眼图案的第二信号；
通过所述信道向所述接收器发送所述发射器的温度数据和操作波长数据；以及
基于发射时的所述第一已知眼图案和接收时的所述第一已知眼图案之间的第一差以及发射时的所述第二已知眼图案和接收时的所述第二已知眼图案之间的第二差，计算所述信道的色散斜率。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述调节信号被放大以使得由所述接收器测量的所述第二眼图案包括：
第一接收轨，匹配所述最大功率；
第二接收轨，匹配所述最大功率和所述最小功率之间的差的2/3；
第三接收轨，匹配所述最大功率和所述最小功率之间的差的1/3；以及
第四接收轨，匹配所述最小功率。
7.一种方法，包括：
从本地发射器通过信道向远程接收器发送具有第一已知眼图案的第一信号和具有不同于所述第一已知眼图案的第二已知眼图案的第二信号；
通过所述信道向所述远程接收器发送所述第一信号和所述第二信号的色散数据和操作波长数据；
从所述远程接收器接收基于所述信道的色散的调谐参数，所述信道的色散基于发射和接收时的所述第一已知眼图案之间的第一差以及发射和接收时的所述第二已知眼图案之间的第二差；以及
基于所述调谐参数，调整用于编码数据以供所述本地发射器在所述信道上进行发射的发射轨值，以产生具有不等间隔眼图案的用于发射的调节信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其中色散数据包括所述本地发射器的温度数据。
9.根据权利要求7至8中任一项所述的方法，所述第一已知眼图案是在第一电平失配比(RLM)被设置为1的情况下发射的，并且所述第二已知眼图案是在第二RLM被设置为小于1的预定义值的情况下发射的。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
通过所述信道从所述本地发射器向所述远程接收器发送具有根据所述调谐参数设置的第三已知眼图案的第三信号，以在发射时具有小于1的第三RLM并在接收时具有第四RLM，所述第四RLM的值比所述第三RLM更接近1。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其中所述第一信号和所述第二信号是具有四个电平的脉冲幅度调制信号。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其中所述第一信号具有第一已知波长，并且其中所述第二信号是在所述远程接收器接收到所述第一信号之后发送的并且具有不同于所述第一已知波长的第二已知波长。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的方法，其中在所述信道上使用波分复用，其中所述第一信号和所述第二信号被同时发射，其中所述第一信号和所述第二信号是以不同的已知波长发射的。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的方法，还包括：
调谐发射到所述信道上的所述调节信号的第一幅度，以减少从所述信道到所述本地发射器上的背反射；以及
指示所述远程接收器调谐在所述远程接收器处接收到的所述调节信号的第二幅度，以减少在对接收到的被编码用于发射的数据进行解码时的非线性。
15.一种数字信号处理设备，被配置为执行以下操作：
基于本地发射器的温度和所述本地发射器在所述本地发射器和远程接收器之间的信道上发射信号所使用的波长，确定所述信道的色散斜率；
确定用于在所述信道上进行发射的最大功率和最小功率；
将多个轨分配给对应的多个功率电平，其中所述多个轨中的相邻轨之间的幅度差是基于所述色散斜率的并且产生具有小于1的第一电平失配比(RLM)的第一眼图案；
由所述本地发射器根据所述多个轨将数据编码到调节信号上；以及
通过所述信道从所述本地发射器向所述远程接收器发射所述调节信号，使得所述调节信号在所述接收器处被接收时展示具有大于所述第一RLM的第二RLM的第二眼图案。
16.根据权利要求15所述的数字信号处理设备，其中为了进一步确定所述最大功率和所述最小功率，所述数字信号处理设备还被配置为：
由当发射器硅光放大器(SOA)设置为旁路模式时的所述本地发射器通过所述信道向当接收器SOA设置为活动模式时的所述远程接收器发送第一光信号；
由当发射器SOA设置为活动模式时的所述本地发射器通过所述信道向当接收器SOA设置为活动模式时的所述远程接收器发送第二光信号；
由当发射器SOA设置为活动模式时的所述本地发射器通过所述信道向当接收器SOA设置为旁路模式时的所述远程接收器发送第三光信号；以及
响应于识别所述第一光信号、所述第二光信号和所述第三光信号中的一个满足所述远程接收器的接收功率要求，将所述发射器SOA设置为在发射所述第一光信号、所述第二光信号和所述第三光信号中的所识别的一个时使用的模式。
17.根据权利要求16所述的数字信号处理设备，还被配置为：
响应于确定所述第一光信号、所述第二光信号和所述第三光信号都不满足所述接收功率要求，声明所述信道上所述本地发射器和所述远程接收器之间的链路失效。
18.根据权利要求16至17中任一项所述的数字信号处理设备，还被配置为：
调谐发射器可变光放大器(VOA)以调整来自所述发射器SOA的输出，以减少从所述信道到所述本地发射器上的背反射。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的数字信号处理设备，其中为了确定所述色散，所述数字信号处理设备还被配置为：
通过所述信道从所述本地发射器向所述远程接收器发送具有第一已知眼图案的第一信号和具有第二已知眼图案的第二信号；
通过所述信道向所述远程接收器发送所述本地发射器的温度数据和操作波长数据；以及
从所述远程接收器接收对所述信道的色散的计算，所述计算基于发射时的所述第一已知眼图案和接收时的所述第一已知眼图案之间的第一差以及发射时的所述第二已知眼图案和接收时的所述第二已知眼图案之间的第二差。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的数字信号处理设备，其中所述调节信号被放大以使得由所述远程接收器测量的所述第二眼图案包括：
第一接收轨，匹配所述最大功率；
第二接收轨，匹配所述最大功率和所述最小功率之间的差的2/3；
第三接收轨，匹配所述最大功率和所述最小功率之间的差的1/3；以及
第四接收轨，匹配所述最小功率。
21.一种装置，被配置为执行根据权利要求7至14中任一项所述的方法。
22.一种包括计算机程序指令的计算机可读介质，所述计算机程序指令在由设备的处理器执行时使所述设备执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法。
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