專利名稱：用于在光學網絡部件中處理數據的方法以及光學網絡部件的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于在光學網絡部件中處理數據的方法和設備，并且涉及相應的光學網絡部件。
背景技術：
隨著寬帶互聯網連接和移動數據傳輸成為無處不在的技木，與通過WDM光學信道的比特率相關的要求也在提高。在這樣的背景下，所使用的調制格式的頻譜效率是非常相關的。光學信號的頻譜效率可以例如通過多級調制、極化復用、正交頻率復用或其組合而得以提高。然而，系統的復雜度隨著所述調制而明顯増加。 當選擇多級調制格式和極化復用來提高傳輸系統的頻譜效率(SE)時，后續的步驟是正交頻分調制(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，數據速率為100 Gbps的ニ進制開關鍵控(OOK)信號使用200 GHz的光學帶寬(BW)。如果OFDM與四相相移鍵控(QPSK)調制的副載波和極化復用(PolMux) —起使用，則100 Gbps線路速率的信號將大致使用25 GHz的光學帶寬。然而，這樣的高級調制格式將要求使用數字相干檢測，并且因此大大增加了實施的復雜度，原因在于需要事先的數字信號處理以及光學本地振蕩器。可以通過使用可直接檢測的OFDM信號來實現實施復雜度的降低，但是基準載波必須隨著在頻譜中位干與OFDM信號的BW相同的距離處的數據信號一起發送，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雜的DSP算法。對于高的數據速率(>10 Gbps)而言，使用DSP是ー個具有挑戰性的問題，其不僅涉及高速電子元件的研發而且還與下一代高速系統的能耗有夫。
發明內容
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系統中沒有高復雜度的數字信號處理。該問題根據獨立權利要求的特征得以解決。另外的實施例源自于從屬權利要求。為了克服該問題，建議ー種用于在光學網絡部件中處理數據的方法，
-其中對多載波信號進行線性預編碼，
-其中對經過線性預編碼的信號進行調制。特別地，所提出的方法在保持系統的低復雜度的同時使得光學信號的頻譜效率加倍。這允許例如在密集WDM系統中使用高速的IOOGbps信號，而無需在接收器處進行極化復用或復雜的數字信號處理，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，通過差分相位調制或幅度調制對經過預編碼的信號進行調制。注意，可以利用直接檢測調制格式，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編碼，其中第k個副載波的線性組合的系數對應于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進行預補償。可以在線性預編碼之后在光學網絡部件處進行所述均衡化。有利地，所述信號可以經由無色散管理鏈路(dispersion-unmanaged link)進行發送。還有的實施例是所述均衡化是ー鍵式均衡化。根據另ー個實施例，副載波在該副載波經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編碼的塊的(符號間)干擾是有用的。根據另ー個實施例,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。可以針對相應傳送器的濾波能力而對補零進行調整。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網絡部件。這樣的反饋信道可以被用于各種用途。特別地，光學網絡部件可以基于經由反饋信道所獲得的信息對該光學網絡部件的信號進行調整以提高效率。根據下ー個實施例，光學網絡部件是光學傳送器，例如光學線路終端或光學網絡單元。以上所提出的問題也通過ー種光學網絡部件而得以解決，所述光學網絡部件包括 -處理多載波信號的線性預編碼器，
-處理經過線性預編碼的信號的調制器。根據又ー個實施例，該光學網絡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制器之前。所要注意的是，所述調制器可以有利地包括至少ー種數字運算。還有ー種選擇是，所述調制器是差分調制器或幅度調制器。根據ー個實施例，該光學網絡部件包括控制單元，該控制單元被布置為使得能夠 執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網絡部件的光學通信系統所解決。
本發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示出了根據圖2的傳送器的光學輸出信號的頻譜。
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的方式對光學信號的頻譜進行整形來提高所述光學信號的頻譜效率。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，而無需進行數字信號處理并且不必連同信號一起發送光學載波。因此，沒有這種對于復雜DSP的需要，甚至對于高數據速率(例如，>10Gbps)而言復雜度也是適宜的，并且由于不用為光學載波保留帶寬而實現了高的頻譜效率。在傳送器處，生成類似OFDM的光學信號，其中每個光學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值。傳送器可以使用適當數量的DSP、數模轉換器(DAC)以及ー個光學IQ調制器來實施。在接收器處不需要DSP來解調類似OFDM的信號(因此也不需要ADC)。接收器維持其單載波對應物(counterpart)的復雜度。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調制器將它們向上混合(up-mix)到中間頻率。該IQ調制器的輸出可以被用來經由光學幅度調制器對激光ニ極管進行調制，所述光學幅度調制器例如是馬氏(mach-zehnder)調制器。接著，光學濾波器可以被用來對所述光學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來形成100 Gbps的光學信號。相反，可以在接收器處使用簡單的DQPSK解調器。在這種情況下，信號表現出50GHz的帶寬并且因此將與DWDM系統兼容。還有ー種選擇是使用PolMux和更高級別的調制，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雜度。另ー個優勢在干，由于每個副載波在傳送器處單獨可用，所以可以執行簡單的一鍵式均衡化以便對信道傳輸函數進行預補償。這允許例如通過無色散管理鏈路(即，沒有色散補償模塊)來發送這樣的信號。該方法的另外ー種選擇是允許接收器執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制格式一起使用，這些調制格式例如是 00K、DPSK、DQPSK, D8PSK、star_D8QAM、star_D16QAM、PAM 等。
這里，DQPSK是這樣的調制格式的示例。其它調制格式也是可以應用的。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
將對根據圖I的傳送器101進行詳細描述。(I)邏輯ニ進制數據序列被輸入到M*N串行到并行模塊104。M取決于調制格式對于OOK或BPSK而言，M等于1，對于QPSK而言，M等于2，等等(M階調制)。(2)在并行化之后，根據所希望的調制格式獨立地映射N個序列中的每ー個(見塊105)。符號持續時間(Ts)等于總數據速率(Br)乘以(M*N)這ー結果的倒數。 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，為了使得信道響應倒置，對矢量Tx的每個元素執行ー鍵式均衡化(見塊107)。(5)在傳送器處執行反向DFT之前，作為選擇，使用補零(ZP)來簡化導致混淆現象(aliasing)的數字信號的虛像(image)濾波(見塊108)。(6)在該塊108之后，所產生的矢量在塊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IQ調制器111。作為替換，可以如以上所指出的使用電IQ調制器。(8)光學IQ調制器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，每個副載波是數據矢量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對應于DFT矩陣的第k行。該線性組合的目的在于，光學信號的數值在第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)的數量。如果ZP的數量等于或大于N，則T等于DFT矩陣。如果補零小于N，則T對應于DFT矩陣的行置換。所述置換取決于ZP的數量。接收器
有利地，可以依據副載波的調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光學信號的I分量和Q分量。優選地，延遲時間與符號持續時間Ts (其為“類似OFDM的塊”的持續時間)相匹配。以等于數據速率除以調制階數卿，Br/M)的速率進行采樣。與數據處理相關的細節
下文中提供了所提供解決方案的進ー步細節并且對該解決方案對接收側的影響進行解釋。X被視為包括N個元素的矢量，SP
權利要求
1.一種用于在光學網絡部件中處理數據的方法， -其中對多載波信號進行線性預編碼， -其中對經過線性預編碼的信號進行調制。
2.如權利要求I所述的方法，其中通過差分相位調制或幅度調制對經過預編碼的信號進行調制。
3.如之前任一項權利要求所述的方法，其中對多載波信號進行線性預編碼，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編碼，其中第k個副載波的線性組合的系數對應于DFT矩陣的第k行。
5.如之前任一項權利要求所述的方法，其中通過均衡化對信道傳輸函數進行預補償。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述均衡化是一鍵式均衡化。
7.如之前任一項權利要求所述的方法，其中副載波在該副載波經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網絡部件。
11.如之前任一項權利要求所述的方法，其中所述光學網絡部件是光學傳送器。
12.一種光學網絡部件，包括 -處理多載波信號的線性預編碼器， -處理經過線性預編碼的信號的調制器。
13.如權利要求12所述的光學網絡部件，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制器之前。
14.如權利要求12或13中任一項所述的光學網絡部件，其中所述調制器是差分調制器或幅度調制器。
15.包括控制單元的光學網絡部件，所述控制單元被布置為使得如權利要求I至11中任一項所述的方法能夠得以執行。
全文摘要
提供了一種用于在光學網絡部件中處理數據的方法，其中對多載波信號進行線性預編碼，并且其中對經過線性預編碼的信號進行調制。還建議了相應的光學網絡部件。
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 優先權日2009年10月13日
發明者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任兩合公司