專利名稱：用于在光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件中處理數(shù)據(jù)的方法以及光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件中處理數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備，并且涉及相應(yīng)的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件。
背景技術(shù)：
隨著寬帶互聯(lián)網(wǎng)連接和移動數(shù)據(jù)傳輸成為無處不在的技木，與通過WDM光學(xué)信道的比特率相關(guān)的要求也在提高。在這樣的背景下，所使用的調(diào)制格式的頻譜效率是非常相關(guān)的。光學(xué)信號的頻譜效率可以例如通過多級調(diào)制、極化復(fù)用、正交頻率復(fù)用或其組合而得以提高。然而，系統(tǒng)的復(fù)雜度隨著所述調(diào)制而明顯増加。 當(dāng)選擇多級調(diào)制格式和極化復(fù)用來提高傳輸系統(tǒng)的頻譜效率(SE)時，后續(xù)的步驟是正交頻分調(diào)制(0FDM)，其通過將許多副載波的頻譜進行疊加而使得SE加倍。例如，數(shù)據(jù)速率為100 Gbps的ニ進制開關(guān)鍵控(OOK)信號使用200 GHz的光學(xué)帶寬(BW)。如果OFDM與四相相移鍵控(QPSK)調(diào)制的副載波和極化復(fù)用(PolMux) —起使用，則100 Gbps線路速率的信號將大致使用25 GHz的光學(xué)帶寬。然而，這樣的高級調(diào)制格式將要求使用數(shù)字相干檢測，并且因此大大增加了實施的復(fù)雜度，原因在于需要事先的數(shù)字信號處理以及光學(xué)本地振蕩器。可以通過使用可直接檢測的OFDM信號來實現(xiàn)實施復(fù)雜度的降低，但是基準載波必須隨著在頻譜中位干與OFDM信號的BW相同的距離處的數(shù)據(jù)信號一起發(fā)送，這使得SE有所降低。另ー種可能性是使用可兼容單邊帶OFDM調(diào)制(CompSSB-OFDM)。然而，在這種情況下需要非常高功率的載波，而且損害系統(tǒng)的整體性能。此外，增強型SE的所有這樣的情況都要求需要在傳送器和接收器中實施的復(fù)雜的DSP算法。對于高的數(shù)據(jù)速率(>10 Gbps)而言，使用DSP是ー個具有挑戰(zhàn)性的問題，其不僅涉及高速電子元件的研發(fā)而且還與下一代高速系統(tǒng)的能耗有夫。

發(fā)明內(nèi)容
所要解決的問題是克服以上所提到的缺陷，并且特別是提供高度的頻譜效率而在光學(xué)系統(tǒng)中沒有高復(fù)雜度的數(shù)字信號處理。該問題根據(jù)獨立權(quán)利要求的特征得以解決。另外的實施例源自于從屬權(quán)利要求。為了克服該問題，建議ー種用于在光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件中處理數(shù)據(jù)的方法，
-其中對多載波信號進行線性預(yù)編碼，
-其中對經(jīng)過線性預(yù)編碼的信號進行調(diào)制。特別地，所提出的方法在保持系統(tǒng)的低復(fù)雜度的同時使得光學(xué)信號的頻譜效率加倍。這允許例如在密集WDM系統(tǒng)中使用高速的IOOGbps信號，而無需在接收器處進行極化復(fù)用或復(fù)雜的數(shù)字信號處理，因此允許一種有成本效益的方法。
該方法進ー步提高了信號的頻譜效率并且提供了與直接檢測接收器的兼容性。因此，特別地，在接收器處不需要本地振蕩器。在一個實施例中，通過差分相位調(diào)制或幅度調(diào)制對經(jīng)過預(yù)編碼的信號進行調(diào)制。注意，可以利用直接檢測調(diào)制格式，特別是00K、DPSK、DQPSK、D8PSK、Star_D8QAM、Star-D16QAM、PAM，等等。在另ー個實施例中，對多載波信號進行線性預(yù)編碼，其中每個副載波是所有其它副載波的線性組合。因此，在接收器處的直接檢測之后，在每個第k采樣點處，電信號具有與第k個副載波成比例的數(shù)值。在進ー步的實施例中，通過矩陣T對多載波信號進行線性預(yù)編碼，其中第k個副載波的線性組合的系數(shù)對應(yīng)于DFT矩陣的第k行。在下一個實施例中，通過均衡化對信道傳輸函數(shù)進行預(yù)補償。可以在線性預(yù)編碼之后在光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件處進行所述均衡化。有利地，所述信號可以經(jīng)由無色散管理鏈路(dispersion-unmanaged link)進行發(fā)送。還有的實施例是所述均衡化是ー鍵式均衡化。根據(jù)另ー個實施例，副載波在該副載波經(jīng)歷高于給定閾值的變形(例如，由于失真)和/或衰減效果的情況下被接收器所丟棄。在這樣的情況下，接收器可以(臨時)丟棄至少ー個副載波。接收器可以向傳送器通知被丟棄的副載波，并且傳送器可以不再向該接收器使用該副載波。根據(jù)ー個實施例,虛擬(dummy)副載波被用來提供保護帶。有利地，這樣的保護帶對于減少來自之前預(yù)編碼的塊的(符號間)干擾是有用的。根據(jù)另ー個實施例,在反向離散傅里葉變換之前進行補零(zero padding)。有利地，該補零簡化了接收器處的濾波。可以針對相應(yīng)傳送器的濾波能力而對補零進行調(diào)整。在又一個實施例中，提供反饋信道以將信息從接收器運送到光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件。這樣的反饋信道可以被用于各種用途。特別地，光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件可以基于經(jīng)由反饋信道所獲得的信息對該光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件的信號進行調(diào)整以提高效率。根據(jù)下ー個實施例，光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件是光學(xué)傳送器，例如光學(xué)線路終端或光學(xué)網(wǎng)絡(luò)單元。以上所提出的問題也通過ー種光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件而得以解決，所述光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件包括 -處理多載波信號的線性預(yù)編碼器，
-處理經(jīng)過線性預(yù)編碼的信號的調(diào)制器。根據(jù)又ー個實施例，該光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件進ー步包括反向離散傅里葉變換單元之前的補零單元，所述反向離散傅里葉變換單元處于所述調(diào)制器之前。所要注意的是，所述調(diào)制器可以有利地包括至少ー種數(shù)字運算。還有ー種選擇是，所述調(diào)制器是差分調(diào)制器或幅度調(diào)制器。根據(jù)ー個實施例，該光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件包括控制單元，該控制單元被布置為使得能夠 執(zhí)行如這里所描述的方法。以上所提出的問題進一歩通過ー種包括如這里所描述的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件的光學(xué)通信系統(tǒng)所解決。


本發(fā)明的實施例在以下附圖中示出并圖解
圖I示出了包括傳送器、信道和接收器的方塊圖的傳輸方案；
圖2示出了傳送器的另ー種表示形式；
圖3示出了根據(jù)圖2的傳送器的光學(xué)輸出信號的頻譜。
具體實施例方式所提供的解決方案特別是建議ー種傳送器中的離散反向傅里葉變換，其通過以類 似OFDM的方式對光學(xué)信號的頻譜進行整形來提高所述光學(xué)信號的頻譜效率。此外，所述離散反向傅里葉變換使得信號與直接檢測相兼容，而無需進行數(shù)字信號處理并且不必連同信號一起發(fā)送光學(xué)載波。因此，沒有這種對于復(fù)雜DSP的需要，甚至對于高數(shù)據(jù)速率(例如，>10Gbps)而言復(fù)雜度也是適宜的，并且由于不用為光學(xué)載波保留帶寬而實現(xiàn)了高的頻譜效率。在傳送器處，生成類似OFDM的光學(xué)信號，其中每個光學(xué)副載波是所有其它副載波的線性組合，從而在直接檢測之后，在每個第k采樣點處，電信號具有與第k個副載波成比例的數(shù)值。傳送器可以使用適當(dāng)數(shù)量的DSP、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)以及ー個光學(xué)IQ調(diào)制器來實施。在接收器處不需要DSP來解調(diào)類似OFDM的信號(因此也不需要ADC)。接收器維持其單載波對應(yīng)物(counterpart)的復(fù)雜度。還有ー種選擇是在電的I信號和Q信號生成之后，可以通過電IQ調(diào)制器將它們向上混合(up-mix)到中間頻率。該IQ調(diào)制器的輸出可以被用來經(jīng)由光學(xué)幅度調(diào)制器對激光ニ極管進行調(diào)制，所述光學(xué)幅度調(diào)制器例如是馬氏(mach-zehnder)調(diào)制器。接著，光學(xué)濾波器可以被用來對所述光學(xué)信號的一個邊帶進行濾波。由于希望SE有所提高，所以ー種具有吸引力的應(yīng)用將是在接收器處沒有PoIMux且沒有DSP的情況下與DQPSK映射的副載波一起使用該技術(shù)來形成100 Gbps的光學(xué)信號。相反，可以在接收器處使用簡單的DQPSK解調(diào)器。在這種情況下，信號表現(xiàn)出50GHz的帶寬并且因此將與DWDM系統(tǒng)兼容。還有ー種選擇是使用PolMux和更高級別的調(diào)制，因此甚至進ー步提高SE，但是保留了與使用直接檢測的單載波的情況下相等的接收器復(fù)雜度。另ー個優(yōu)勢在干，由于每個副載波在傳送器處單獨可用，所以可以執(zhí)行簡單的一鍵式均衡化以便對信道傳輸函數(shù)進行預(yù)補償。這允許例如通過無色散管理鏈路(即，沒有色散補償模塊)來發(fā)送這樣的信號。該方法的另外ー種選擇是允許接收器執(zhí)行簡單的副載波選擇。對鏈路的ー些有害效果(即，窄帶濾波)可能會以比其它副載波更強的方式影響到ー些副載波。接收器可以通過僅忽略特定采樣瞬間而方便地丟棄這樣的差副載波。類似地，虛擬副載波(不包含有用信息或者根本不包含信息，即總是為零幅度)可以被用來形成幫助維持性能的保護帶。要注意的是，所給出的方法可以與特別是與直接檢測相兼容的調(diào)制格式一起使用，這些調(diào)制格式例如是 00K、DPSK、DQPSK, D8PSK、star_D8QAM、star_D16QAM、PAM 等。
這里，DQPSK是這樣的調(diào)制格式的示例。其它調(diào)制格式也是可以應(yīng)用的。圖I示出了包括傳送器101、信道102和接收器103的方塊圖的傳輸方案。傳送器
將對根據(jù)圖I的傳送器101進行詳細描述。(I)邏輯ニ進制數(shù)據(jù)序列被輸入到M*N串行到并行模塊104。M取決于調(diào)制格式對于OOK或BPSK而言，M等于1，對于QPSK而言，M等于2，等等(M階調(diào)制)。(2)在并行化之后，根據(jù)所希望的調(diào)制格式獨立地映射N個序列中的每ー個(見塊105)。符號持續(xù)時間(Ts)等于總數(shù)據(jù)速率(Br)乘以(M*N)這ー結(jié)果的倒數(shù)。 矢量X被提供為塊105的輸出。(3)在每個Ts瞬間，由N個映射的DQPSK符號所組成的矢量x在塊106中乘以變換矩陣T，從而提供矢量Tx。(4)接著，為了使得信道響應(yīng)倒置，對矢量Tx的每個元素執(zhí)行ー鍵式均衡化(見塊107)。(5)在傳送器處執(zhí)行反向DFT之前，作為選擇，使用補零(ZP)來簡化導(dǎo)致混淆現(xiàn)象(aliasing)的數(shù)字信號的虛像(image)濾波(見塊108)。(6)在該塊108之后，所產(chǎn)生的矢量在塊109中被乘以反向DFT矩陣。(7)塊109的輸出矢量在塊110中被串行化，并且該序列的實部和虛部被饋送至光學(xué)IQ調(diào)制器111。作為替換，可以如以上所指出的使用電IQ調(diào)制器。(8)光學(xué)IQ調(diào)制器111的輸出信號通過信道102被饋送往接收器103。變換矩陣
傳送器101的輸出是類似OFDM的信號，每個副載波是數(shù)據(jù)矢量X的組合。選擇矩陣T以使得每個第k副載波的線性組合的系數(shù)對應(yīng)于DFT矩陣的第k行。該線性組合的目的在于，光學(xué)信號的數(shù)值在第k個采樣瞬間與矢量X的第k個元素成比例。因此，直接檢測器的取平方(squaring)將僅影響第k個元素。變換矩陣T取決于補零(ZP)的數(shù)量。如果ZP的數(shù)量等于或大于N，則T等于DFT矩陣。如果補零小于N，則T對應(yīng)于DFT矩陣的行置換。所述置換取決于ZP的數(shù)量。接收器
有利地，可以依據(jù)副載波的調(diào)制格式使用遺留直接檢測接收器103。在DQPSK的情況下，可以使用兩個具有平衡檢測的延遲干涉計來分離并解調(diào)光學(xué)信號的I分量和Q分量。優(yōu)選地，延遲時間與符號持續(xù)時間Ts (其為“類似OFDM的塊”的持續(xù)時間)相匹配。以等于數(shù)據(jù)速率除以調(diào)制階數(shù)卿，Br/M)的速率進行采樣。與數(shù)據(jù)處理相關(guān)的細節(jié)
下文中提供了所提供解決方案的進ー步細節(jié)并且對該解決方案對接收側(cè)的影響進行解釋。X被視為包括N個元素的矢量，SP
權(quán)利要求
1.一種用于在光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件中處理數(shù)據(jù)的方法， -其中對多載波信號進行線性預(yù)編碼， -其中對經(jīng)過線性預(yù)編碼的信號進行調(diào)制。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中通過差分相位調(diào)制或幅度調(diào)制對經(jīng)過預(yù)編碼的信號進行調(diào)制。
3.如之前任一項權(quán)利要求所述的方法，其中對多載波信號進行線性預(yù)編碼，其中每個副載波是所有其它副載波的線性組合。
4.如之前任一項權(quán)利要求所述的方法，其中通過矩陣T對多載波信號進行線性預(yù)編碼，其中第k個副載波的線性組合的系數(shù)對應(yīng)于DFT矩陣的第k行。
5.如之前任一項權(quán)利要求所述的方法，其中通過均衡化對信道傳輸函數(shù)進行預(yù)補償。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述均衡化是一鍵式均衡化。
7.如之前任一項權(quán)利要求所述的方法，其中副載波在該副載波經(jīng)歷高于給定閾值的變形和/或衰減效果的情況下被接收器所丟棄。
8.如之前任一項權(quán)利要求所述的方法，其中虛擬副載波被用來提供保護帶。
9.如之前任一項權(quán)利要求所述的方法，其中在反向離散傅里葉變換之前進行補零。
10.如之前任一項權(quán)利要求所述的方法，其中提供反饋信道以將信息從接收器運送到所述光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件。
11.如之前任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件是光學(xué)傳送器。
12.一種光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件，包括 -處理多載波信號的線性預(yù)編碼器， -處理經(jīng)過線性預(yù)編碼的信號的調(diào)制器。
13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件，包括反向離散傅里葉變換單元之前的補零單元，所述反向離散傅里葉變換單元處于所述調(diào)制器之前。
14.如權(quán)利要求12或13中任一項所述的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件，其中所述調(diào)制器是差分調(diào)制器或幅度調(diào)制器。
15.包括控制單元的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件，所述控制單元被布置為使得如權(quán)利要求I至11中任一項所述的方法能夠得以執(zhí)行。
全文摘要
提供了一種用于在光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件中處理數(shù)據(jù)的方法，其中對多載波信號進行線性預(yù)編碼，并且其中對經(jīng)過線性預(yù)編碼的信號進行調(diào)制。還建議了相應(yīng)的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)部件。
文檔編號H04L27/20GK102687475SQ200980161947
公開日2012年9月19日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者B.斯平勒, E-D.施密特, L.科爾霍, N.哈尼克, O.蓋特 申請人:諾基亞西門子通信有限責(zé)任兩合公司