專利名稱：通信系統(tǒng)中的有效帶寬調(diào)制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，具體涉及通信系統(tǒng)的調(diào)制方法。
背景技術(shù)：
波分復(fù)用(WDM)是一種通信模式，它分配不同的頻帶作為獨立的通信信道。對于通過光纖的光傳輸，分配的頻帶通常是頻譜相鄰的，且位于硅玻璃光纖提供低衰減和/或低色散的頻譜范圍?？偟念l譜范圍包括約1.35微米與1.7微米之間的波長。在WDM系統(tǒng)中，對各個波段帶寬的一種限制是交叉信道干擾(CCI)。各個波段不能如此寬廣，一個信道上的通信與相鄰信道上的通信發(fā)生干擾，從而引起相鄰信道上的通信差錯。
CCI和硅玻璃光纖的物理性質(zhì)共同限制了實施WDM光系統(tǒng)可用的獨立信道數(shù)目。隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的增大，各個相鄰頻譜信道之間的CCI往往也隨之增大。若我們有減小或控制CCI的更好方法，則可以增大未來光學(xué)WDM系統(tǒng)的傳輸速率。

發(fā)明內(nèi)容
各個實施例提供產(chǎn)生載波的調(diào)制模式，其頻譜寬度比以相同符號速率發(fā)射的常規(guī)調(diào)制載波的頻譜寬度窄。頻譜寬度的減小是由于代表相繼數(shù)據(jù)值的各個符號之間干擾的增大。符號間干擾有已知的形式，接收機利用這種形式恢復(fù)從載波發(fā)射的數(shù)據(jù)值。
在一個實施例中，本發(fā)明的特征是一種發(fā)射相繼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值流的方法。該方法包括調(diào)制載波以傳輸代表相繼各個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值的符號。在調(diào)制載波中代表相繼各個數(shù)據(jù)值的符號干擾大于在與調(diào)制載波相同速率發(fā)射符號的參考波中的干擾。參考波是通過一次用一個符號調(diào)制相同載波產(chǎn)生的。調(diào)制載波的頻譜寬度比參考波的頻譜寬度窄，其有效符號速率小于參考波有效符號速率的二分之一。
在另一個實施例中，本發(fā)明的特征是一種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)射機，它有配置成利用不歸零制(NRZ)波形的調(diào)制器。調(diào)制器有載波信號的輸入端和第一控制符號流的輸入端。調(diào)制器利用該調(diào)制器產(chǎn)生的第二符號流調(diào)制載波信號。每個第二流中的符號值對應(yīng)于當(dāng)前控制符號與第一流中最近K個符號之和。整數(shù)K大于1。
在另一個實施例中，本發(fā)明的特征是一種發(fā)射代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值的符號流的方法。該方法包括利用[1+∑Ki＝1Z-i]定義的部分響應(yīng)函數(shù)處理這些符號和利用處理的符號調(diào)制載波。此處，整數(shù)K大于1，函數(shù)Z-i延遲數(shù)據(jù)符號的時間是相繼各個數(shù)據(jù)符號之間時間的i倍。
在另一個實施例中，本發(fā)明的特征是一種接收機。接收機包括檢測器和反構(gòu)像映射器，檢測器確定代表接收載波幅度的值序列，而反構(gòu)像映射器估算輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的值序列?；趤碜苑缺O(jiān)測器確定的值序列和符號構(gòu)像幅度與調(diào)制載波的輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值之間的關(guān)系，反構(gòu)像映射器估算這個序列。該關(guān)系是把構(gòu)像(constellation)中至少兩個幅度與輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值的相同值相聯(lián)系。


圖1是通信系統(tǒng)的方框圖；圖2是發(fā)射數(shù)據(jù)到圖1所示通信信道過程的流程圖；圖3是其功能相當(dāng)于圖1所示調(diào)制器的調(diào)制器方框圖；圖4表示圖1所示類型調(diào)制器產(chǎn)生的信號功率譜；圖5是從圖1通信信道接收的信號中提取數(shù)據(jù)過程的流程圖；圖6表示用于圖1通信系統(tǒng)的另一種接收機；圖7是圖6所示接收機從接收的信號中提取數(shù)據(jù)過程的流程圖；圖8表示用于圖1通信系統(tǒng)的另一種發(fā)射機；和圖9列出幾個整數(shù)K值的傳輸帶寬和接收機靈敏度，K是圖1中數(shù)字濾波器的特征。
在各個附圖中相同的參考數(shù)字指示相同的特征。
具體實施例方式
隨著數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)速率的增大，載波的調(diào)制符號速率通常也隨之增大以適應(yīng)增大的數(shù)據(jù)速率。增大調(diào)制符號速率擴展了調(diào)制載波的頻譜寬度。這種擴展在各個相鄰波段作為單獨通信信道的WDM系統(tǒng)中是成問題的，因為這種擴展增大了交叉信道干擾(CCI)。
為了減小CCI，多個實施例提供了各種調(diào)制模式，它相對于那些常規(guī)的調(diào)制模式減小了“有效”調(diào)制符號速率。在新的調(diào)制模式中，“有效”調(diào)制符號速率確定調(diào)制載波的頻譜寬度，且低于數(shù)據(jù)傳輸速率。“有效”調(diào)制符號速率的減小是通過發(fā)射獨立數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值的各個符號之間信道內(nèi)干擾(ICI)的增大。
此處，“有效符號速率”是輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中代表一個輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值的符號在調(diào)制該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)載波的波形所需時間的倒數(shù)。每個輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值可以包含一個或多個比特。
圖1是發(fā)射數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的通信系統(tǒng)10的方框圖。通信系統(tǒng)10包括發(fā)射機12，接收機14，和耦合發(fā)射機12到接收機14的通信信道16。
發(fā)射機12包括源18，調(diào)制器20和預(yù)編碼器22。調(diào)制器20包括構(gòu)像映射器23，數(shù)字濾波器24，和NRZ調(diào)制器25。調(diào)制器20調(diào)制來自源18的載波，因此，該載波傳輸輸入數(shù)據(jù)比特流an。調(diào)制器20發(fā)射調(diào)制波到通信信道16。
此處，NRZ調(diào)制器利用NRZ波形調(diào)制載波，該波形的幅度代表控制符號序列的順序值。
接收機14包括接收信號檢測器26，限幅器28，和反構(gòu)像映射器30。接收信號檢測器26包括帶通濾波器33和強度檢測器32，即，響應(yīng)于接收信號瞬時能量的檢測器?；趤碜酝ㄐ判诺?6的接收信號，反構(gòu)像映射器30產(chǎn)生估算的數(shù)據(jù)比特流n。
在各個實施例中，通信系統(tǒng)10在光學(xué)WDM系統(tǒng)中提供光通信。這些實施例中，通信信道16包含光纖，源18是激光器，濾波器33是光學(xué)濾波器，而檢測器32是光強檢測器。
在其他的實施例中，通信系統(tǒng)10是有線或無線通信系統(tǒng)，而源18分別是無線電波發(fā)生器或高頻電壓源。
圖2是發(fā)射機12通過圖1中通信信道16發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)過程40的流程圖。發(fā)射機12在預(yù)編碼器22的輸入端口34接收輸入數(shù)據(jù)比特流an(步驟42)。輸入比特an的值為邏輯1或邏輯0。預(yù)編碼器22按順序預(yù)編碼輸入比特an以產(chǎn)生輸出比特流bn(步驟44)。預(yù)編碼器22使用以下的預(yù)編碼算法bn＝bn-Kbn-K+1…bn-1an。此處，表示邏輯“異”運算，而下標(biāo)“n，n-1，…n-K”等指出信令間隔的順序。
預(yù)編碼操作簡化隨后在接收機14中接收信號的處理。整數(shù)K是上述預(yù)編碼算法的特征，它與調(diào)制器20完成的數(shù)字濾波操作類型匹配。預(yù)編碼器22的結(jié)構(gòu)能夠完成這種預(yù)編碼算法，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員借助于本發(fā)明公開的內(nèi)容能夠理解其結(jié)構(gòu)。
預(yù)編碼器22按順序發(fā)送預(yù)編碼的數(shù)據(jù)值bn到構(gòu)像映射器23。構(gòu)像映射器23產(chǎn)生對應(yīng)于bn的符號Pn(步驟46)。符號Pn屬于2符號構(gòu)像，其符號幅度為+A/2和-A/2。對于bn＝0和1，對應(yīng)的符號分別是-A/2和+A/2。
構(gòu)像映射器23按順序發(fā)送符號Pn到數(shù)字濾波器24。利用1+∑Ki＝1Z-i定義的部分響應(yīng)函數(shù)按順序處理符號Pn，數(shù)字濾波器24產(chǎn)生輸出的控制符號流Qn(步驟48)。此處Z-i是算符，當(dāng)作用到符號Pn時，產(chǎn)生i倍信令間隔的延遲，信令間隔是接收相繼各個輸入比特an之間的時間。因此，Z-i(Pn)＝Pn-i?？刂品朡n是當(dāng)前符號Pn與以前K個符號之和，即，Pn-1，Pn-2…Pn-K?？刂品朡n有屬于發(fā)射機構(gòu)像的值{-(K+1)A/2，-(K+1)A/2+A，-(K+1)A/2+2A，…，+(K+1)A/2}。
整數(shù)K是數(shù)字濾波器24的形式和調(diào)制器20產(chǎn)生的調(diào)制載波帶寬的特征。在該實施例中，K是大于1的正整數(shù)。
數(shù)字濾波器24發(fā)送控制符號Qn到NRZ調(diào)制器25。NRZ調(diào)制器25利用NRZ波形幅度調(diào)制源18產(chǎn)生的載波，該波形代表從數(shù)字濾波器24接收的控制符號序列Qn(步驟50)。在每個數(shù)據(jù)間隔“n”期間，調(diào)制載波的幅度對應(yīng)于控制符號Qn的當(dāng)前值。負(fù)的Qn值對應(yīng)于幅度為|Qn|和相位改變180°的載波。調(diào)制器20發(fā)射調(diào)制載波到通信信道16(步驟52)。
利用數(shù)字濾波器24處理符號Pn，然后，利用處理后的控制符號QnNRZ調(diào)制載波，它產(chǎn)生調(diào)制的載波。形成的調(diào)制載波帶寬比利用控制符號Pn(或移位A/2的Pn)NRZ直接調(diào)制原始載波產(chǎn)生的帶寬窄。
為了理解頻譜變窄的原因，應(yīng)當(dāng)注意，調(diào)制器20有不同但相當(dāng)?shù)拿枋觥Ｒ陨希o調(diào)制器20提供串行描述。在串行描述中，相繼的符號Qn在長度為時間“T”的調(diào)制周期內(nèi)串行地確定載波的調(diào)制幅度。時間“T”是接收相繼各個輸入數(shù)據(jù)比特an之間的信令間隔?；蛘撸€可以并行描述調(diào)制器20。在并行描述中，相繼的符號Pn在長度為(K+1)T的周期內(nèi)確定該載波副本的調(diào)制幅度。因此，并行描述調(diào)制器20涉及的調(diào)制間隔是串行描述中調(diào)制間隔的(K+1)倍。
雖然圖1中系統(tǒng)10的輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是單個數(shù)據(jù)比特流an，其他的實施例利用傳輸多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)比特的輸入數(shù)據(jù)值an。在那些實施例中，每個bn值傳輸多個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)比特，而每個符號Pn代表這種多比特數(shù)據(jù)。類似地，在那些實施例中，符號Qn的傳輸構(gòu)像對應(yīng)于多比特數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)之和。
雖然圖1中數(shù)字濾波器24和NRZ調(diào)制器25直接地對應(yīng)于完成串行描述中各個動作的部件，并行描述在功能上是相當(dāng)?shù)?。此外，并行描述清楚地指出調(diào)制載波的帶寬較窄的原因，這是因為并行描述中的調(diào)制間隔是串行描述中標(biāo)稱調(diào)制間隔的(K+1)倍。
圖3表示調(diào)制器20′，其部件的功能相當(dāng)于并行描述圖1中調(diào)制器20的功能。調(diào)制器20′包括(K+1)循環(huán)去復(fù)用器(DEMUX)60，它從構(gòu)像映射器23接收符號序列P0，P1，P2，…。DEMUX 60把接收的符號循環(huán)地分配到并行的(K+1)個NRZ調(diào)制器組620-62K。調(diào)制器620在第一個信號間隔接收符號P0，調(diào)制器621在下一個信號間隔接收符號P1。等等。
調(diào)制器620-62K還有一個輸入端，用于接收圖1中源18產(chǎn)生的載波副本。各個載波副本沒有相對的相位差。
雖然DEMUX 60的相繼各個輸入符號之間的時間還是等于接收相繼各個輸入數(shù)據(jù)比特an之間的時間T，但是每個NRZ調(diào)制器62m的相繼各個輸入符號之間的時間是(K+1)T。在接收到新的輸入符號之前，每個調(diào)制器62m繼續(xù)用相同的幅度調(diào)制載波。因此，調(diào)制器620-62K在(K+1)T的時間周期內(nèi)產(chǎn)生恒定幅度的光信號。來自調(diào)制器620-62K的調(diào)制光信號進(jìn)入到模擬信號加法器64，加法器64疊加各個調(diào)制信號并發(fā)射疊加結(jié)果到信道16。
由于加法器64發(fā)射的波是各個調(diào)制器620-62K產(chǎn)生信號的簡單相加，發(fā)射波的頻譜成分是由那些調(diào)制器620-62K產(chǎn)生信號的頻譜成分所確定。這是因為和的傅里葉變換是各個求和信號傅里葉變換之和。
由于每個符號Pn調(diào)制載波副本的時間為(K+1)T，調(diào)制器620-62K的有效符號速率為1/[(K+1)T]。因此，在調(diào)制器20中，或相當(dāng)?shù)?，在調(diào)制器20中，有效符號速率為1/[(K+1)T]。
圖4表示在各種整數(shù)K值情況下調(diào)制器20或20′產(chǎn)生的載波頻譜，K是這些調(diào)制器的特征，其中K＝0，1，3，和7。數(shù)據(jù)速率是40吉比特每秒，即，T＝0.025納秒。調(diào)制載波的功率密度W(K)是由以下公式給出的W(K)∝[sin[π(K+1)T(f-fc)]/[π(f-fc)]2這個功率密度函數(shù)在載波頻率fc的中心峰值兩側(cè)有幾個零點。這些零點之間的距離等于2/[(K+1)T]，即，該距離反比于圖3所示并行陣列中調(diào)制器620-62K的數(shù)目。
相鄰載波頻率fc的各個功率零點之間的距離是功率譜的帶寬。來自調(diào)制器20′的輸出信號帶寬近似地正比于(K+1)-1，即，調(diào)制器620-62K的帶寬，因為對各個調(diào)制器620-62K產(chǎn)生的信號求和產(chǎn)生調(diào)制器20′的輸出信號。因此，調(diào)制器20和調(diào)制器20′產(chǎn)生的載波頻譜較窄，它是傳輸相同數(shù)據(jù)量的常規(guī)NRZ調(diào)制載波頻譜的(K+1)-1倍。
這種帶寬變窄有助于減小光學(xué)WDM系統(tǒng)中的交叉信道干擾(CCI)，因為帶寬變窄減小了相鄰波長信道之間的信號重疊。在相繼各個符號Pn中引入嚴(yán)重的符號間干擾獲得CCI的減小，然而，在以下說明的接收機中很容易消除這種干擾。
圖5是圖1中接收機14從信道16接收的載波中提取估算的數(shù)據(jù)比特流n過程70的流程圖。接收的信號傳播通過帶通濾波器33，濾波器33選取一種載波，例如，WDM系統(tǒng)中的一個信道(步驟72)。對于每第n個信令間隔，檢測器32測量載波的瞬時強度，并發(fā)送測得的強度值M(Qn2)到限幅器28(步驟74)。例如，測得的強度可以是載波的瞬時能量。
根據(jù)M(Qn2)值，限幅器28估算與an相關(guān)的數(shù)據(jù)間隔中原始發(fā)射的載波強度Qn2，并發(fā)送估算的E(Qn2)值到反構(gòu)像映射器30(步驟76)。對于K為奇整數(shù)的發(fā)射機12傳輸符號的構(gòu)像，即，K＝3，5，7，…，傳輸符號的強度Qn2有屬于構(gòu)像{[(K+1)A/2]2，[(K+1)A/2-A]2，[(K+1)A/2-2A]2，…，0}的強度。通過測量值與一組預(yù)選閾值的比較，限幅器28確定每個估算的E(Qn2)值。這些閾值確定與每個發(fā)射強度值Qn2相關(guān)的接收強度的上限和下限。這些閾值隨不同實施例的通信信道16而不同，因為信道損傷和噪聲隨不同的信道而不同。限幅器28串行地并以發(fā)射機12中接收輸入數(shù)據(jù)比特an的原始速率發(fā)送估算的強度值E(Qn2)到反構(gòu)像映射器30。
根據(jù)接收的E(Qn2)值，反構(gòu)像映射器30把E(Qn2)值映射成值n(步驟78)。n值是來自接收機14的輸出數(shù)據(jù)，它是產(chǎn)生Qn的原始發(fā)射數(shù)據(jù)比特an的估算值。因此，反向映射操作消除發(fā)射機12引入的符號間干擾以減小調(diào)制載波的帶寬。
接收機14在相繼的信令間隔期間重復(fù)步驟72，74，76，和78，重建估算數(shù)據(jù)比特n的輸出序列，它對應(yīng)于發(fā)射機12接收的輸入數(shù)據(jù)比特an的序列。
這個反向映射操作是基于幾個Qn2值對應(yīng)于相同an的構(gòu)像。反構(gòu)像映射器30所用Qn2值與an值之間的關(guān)系形式遵照發(fā)射機12的形式。具體地說，反向映射操作是由兩個關(guān)系確定的。第一個關(guān)系是，若Qn2＝[(K+1)A/2-2LA]2，且L等于整數(shù)，則an等于0。第二個關(guān)系是，若Qn2＝[(K+1)A/2-(2L+1)A]2，且L等于整數(shù)，則an等于1。反構(gòu)像映射器30只是根據(jù)E(Qn2)值和以上兩個關(guān)系讀出n的值。
圖6表示圖1中通信系統(tǒng)10的實施例10′，其中作為發(fā)射機12特征的K值等于偶整數(shù)，即，K＝2，4，6，…。在系統(tǒng)10′中，接收機14′包括相干檢測器32′，其輸出信號M(Qn)是幅度和Qn符號的測量值。
圖7是圖6中接收機14′是從信道16接收的載波中提取估算的數(shù)據(jù)比特流n的過程70′的流程圖。在此情況下，檢測器32′測量M(Qn)，它提供每個信令間隔中接收載波的幅度和相位(即，符號)(步驟74′)。根據(jù)M(Qn)的值，限幅器28′估算與an相關(guān)的數(shù)據(jù)間隔中原始發(fā)射的載波Qn并發(fā)送估算的E(Qn)值到反構(gòu)像映射器30′(步驟76′)。對于發(fā)射機12，傳輸符號的Qn屬于構(gòu)像{-(K+1)A/2，(K+1)A/2+A，(K+1)A/2+2A，…，+(K+1)A/2}。通過測量信號M(Qn)與一組預(yù)選閾值的比較，限幅器28′確定每個估算的E(Qn)值。這些閾值確定與每個發(fā)射值Qn相關(guān)的接收信號的上限和下限。這些閾值隨不同實施例的通信信道16而不同。限幅器28′串行地并以發(fā)射機12中接收輸入數(shù)據(jù)比特an的原始速率發(fā)送估算的E(Qn)值到反構(gòu)像映射器30′。
根據(jù)接收的E(Qn)值，反構(gòu)像映射器30′把E(Qn)值映射成值n(步驟78′)。值n是來自接收機14′的輸出數(shù)據(jù)，它是產(chǎn)生Qn的原始發(fā)射數(shù)據(jù)比特an的估算值。因此，反向映射操作再消除發(fā)射機12引入的符號間干擾以減小調(diào)制載波的帶寬。
這種反向映射操作是基于幾個Qn值對應(yīng)于相同an的構(gòu)像。具體地說，反向映射操作是由兩個關(guān)系確定的。第一個關(guān)系是，若Qn＝-(K+1)A/2+2LA，且L等于整數(shù)，則an等于0。第二個關(guān)系是，若Qn＝-(K+1)A/2+(2L+1)A，且L等于整數(shù)，則an等于1。反構(gòu)像映射器30′只是根據(jù)E(Qn)值和以上兩個關(guān)系讀出n的值。
當(dāng)K是奇整數(shù)時Qn2與an之間的以上關(guān)系和當(dāng)K是偶整數(shù)時Qn與an之間的以上關(guān)系遵照發(fā)射機構(gòu)像的符號Qn與輸入數(shù)據(jù)比特an之間的關(guān)系。請注意，由于在預(yù)編碼器22中bn＝bn-Kbn-K+1…bn-1an，可以得出an＝bn-Kbn-K+1…bn-1bn。對于整數(shù)m＝n-K，n-K+1，…，n-1，n，每個bm在構(gòu)像映射器23中選取一個Pm值。若bm＝0，則Pm值等于-A/2，若bm＝1，則Pm值等于+A/2。對于每個偶整數(shù)或奇整數(shù)K，可以得出，若an＝0，則傳輸符號滿足Qn＝-(K+1)A/2+2LA，若an＝1，則傳輸符號滿足Qn＝-(K+1)A/2+(2L+1)A。對于奇數(shù)K，可以簡化以上的傳輸符號構(gòu)像關(guān)系，因為Qn和-Qn映射成相同的an值。
圖8表示圖1的通信系統(tǒng)10中不同但功能相當(dāng)?shù)陌l(fā)射機12′。在發(fā)射機12′中，數(shù)字濾波器24′產(chǎn)生當(dāng)前比特bn與從預(yù)編碼器22中接收的前K個比特bn-K，bn-K+1，…，bn-1之和，并發(fā)射這個和值到構(gòu)像映射器23′。構(gòu)像映射器23′根據(jù)Qn的(K+2)個符號構(gòu)像把(K+2)個可能的Dn值0，1，2，…，K+1映射成-(K+1)A/2，-(K+1)A/2+A，-(K+1)A/2+2A，…，(K+1)A/2。符號Qn的序列提供NRZ調(diào)制器25中用于調(diào)制載波的波形，如同對圖1和2中發(fā)射機12所描述的。
雖然上述的各個實施例包括預(yù)編碼器22和專用的預(yù)編碼算法，但是本發(fā)明不局限于有圖1中預(yù)編碼器22的發(fā)射機12。上述的預(yù)編碼器22簡化接收機的操作。沒有預(yù)編碼器22的實施例利用不同的算法根據(jù)接收信號的測量值M(Qn2)或M(Qn)得到估算的數(shù)據(jù)比特值n。
圖9是幾個選取整數(shù)K的傳輸帶寬和接收機靈敏度的表，整數(shù)K是圖1中數(shù)字濾波器24的特征。在此表中，接收機靈敏度定義為構(gòu)像中各個發(fā)射機符號Qn之間的最小平方距離除以該構(gòu)像中發(fā)射機符號Qn的平均強度，即，Qn2。對于給定的數(shù)據(jù)速率，利用較大的K值和在接收機中犧牲3dB靈敏度的代價，我們可以把信號帶寬減小50％。例如，在該表中當(dāng)K從1增大到3時，從3增大到5時，或從7增大到15時，就是這種情況。與此相當(dāng)，對于給定的信號帶寬，利用較大的K值和在接收機中犧牲6dB靈敏度的代價，我們可以把數(shù)據(jù)速率增加一倍。這種代價比前一種代價高出3dB，因為數(shù)據(jù)速率增加一倍使每個比特的能量減小一半。這應(yīng)當(dāng)與進(jìn)行單純脈沖幅度調(diào)制的常規(guī)調(diào)制器進(jìn)行比較。對于增大數(shù)據(jù)傳輸速率約1比特每赫茲的這種調(diào)制器，其代價是接收機靈敏度犧牲約6dB。因此，新調(diào)制器20的效率比常規(guī)的調(diào)制器高得多。例如，新調(diào)制器20在數(shù)據(jù)速率超過10吉比特每秒的未來光通信系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)是很有益的。
再參考圖1，為了改進(jìn)接收機靈敏度，一些實施例的接收機14使用維特比譯碼器，直接從M(Qn2)或M(Qn)的測量信號值得到估算值n。由于使用維特比譯碼器要求以全符號速率處理接收的信號，當(dāng)符號速率接近10吉比特每秒或更高時，這些實施例是不切實際的。
其他一些實施例使用糾錯碼以改進(jìn)接收機靈敏度。糾錯碼不要求以全符號速率處理接收的信號。取代的是，一組編碼器可以在發(fā)射機12中并行地工作，而一組解碼器可以在接收機14中并行地工作。與圖1和圖6中系統(tǒng)10和系統(tǒng)10′兼容的糾錯碼包括Reed-Solomon碼，低冗余度收縮卷積碼，和這些代碼的結(jié)合。
在各個實施例中，調(diào)制器20利用正的和負(fù)的調(diào)制幅度Qn調(diào)制載波，即，負(fù)調(diào)制幅度引入180°的相移。利用正的和負(fù)的調(diào)制幅度，可以使信道16中的平均信號強度保持較低的強度。在光通信信道中，較低的強度減小了與傳輸發(fā)生干擾的非線性效應(yīng)。
其他一些實施例的調(diào)制器20僅僅利用正的調(diào)制幅度調(diào)制載波。
根據(jù)本說明書，附圖和本申請的權(quán)利要求書，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員可以清楚地理解本發(fā)明的其他實施例。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)射數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值流的方法，包括調(diào)制載波以傳輸代表相繼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值的符號，在調(diào)制載波中代表相繼各個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值的符號干擾大于在與調(diào)制載波相同符號速率發(fā)射的參考波中的干擾，調(diào)制載波的頻譜比參考波的頻譜窄，參考波是通過一次用一個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值調(diào)制相同載波產(chǎn)生的，其有效符號速率大于調(diào)制載波的兩倍。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中調(diào)制載波包括利用不歸零制波形幅度調(diào)制該載波，該波形的幅度是根據(jù)相繼的符號值按順序確定的。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其中調(diào)制載波包括幅度調(diào)制光載波。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其中調(diào)制操作包括利用不歸零制波形幅度調(diào)制該載波，該波形的幅度是根據(jù)相繼的符號值按順序確定的。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其中數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值是數(shù)據(jù)比特。
6.一種發(fā)射數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值流的方法，包括利用[1+∑Ki＝1Z-i]定義的部分響應(yīng)函數(shù)處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值產(chǎn)生符號流，其中整數(shù)K大于1，且函數(shù)Z-i延遲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值的時間是相繼各個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值之間周期的i倍；和利用產(chǎn)生的符號流調(diào)制載波。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其中調(diào)制操作包括利用不歸零制波形幅度調(diào)制該載波，該波形的幅度是由符號序列按順序確定的。
8.按照權(quán)利要求6的方法，其中調(diào)制載波包括幅度調(diào)制光載波。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其中調(diào)制操作包括利用不歸零制波形幅度調(diào)制該載波，該波形的幅度是由符號序列按順序確定的。
10.按照權(quán)利要求6的方法，其中整數(shù)K是奇數(shù)。
11.按照權(quán)利要求6的方法，其中數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值是數(shù)據(jù)比特。
12.一種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)射機，包括調(diào)制器，它有載波信號的輸入端和代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值的第一符號流的輸入端，調(diào)制器利用第二流中順序符號值調(diào)制該載波信號，第二流中的每個符號是當(dāng)前符號與第一流中最近K個符號之和，整數(shù)K大于1。
13.按照權(quán)利要求12的發(fā)射機，其中調(diào)制器利用[1+∑Ki＝1Z-i]定義的部分響應(yīng)函數(shù)處理第一流中的符號，且函數(shù)Z-i延遲符號的時間是相繼各個輸入符號之間周期的i倍。
14.按照權(quán)利要求12的發(fā)射機，其中調(diào)制器利用不歸零制波形調(diào)制該載波信號，該波形的幅度是由第二流中符號序列按順序確定的。
15.按照權(quán)利要求12的發(fā)射機，其中調(diào)制器配置成調(diào)制光載波。
16.按照權(quán)利要求15的發(fā)射機，其中調(diào)制器利用不歸零制波形調(diào)制光束，該波形的幅度是由第二流中符號序列按順序確定的。
17.按照權(quán)利要求12的發(fā)射機，其中整數(shù)K是奇數(shù)。
18.按照權(quán)利要求12的發(fā)射機，其中數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值是數(shù)據(jù)比特。
19.一種接收機，包括檢測器，從發(fā)機機接收調(diào)制的載波信號；和映射器，配置成利用接收的信號確定輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值，該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值是與發(fā)射機用于調(diào)制載波信號的輸入符號流相關(guān)，載波信號是被控制符號流所調(diào)制，控制符號流是[1+∑Ki＝1Z-i]定義的部分響應(yīng)函數(shù)處理該輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值形成的，整數(shù)K大于1，且函數(shù)Z-i延遲輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值的時間是相繼各個輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值之間時間的i倍。
20.按照權(quán)利要求19的接收機，其中檢測器確定光強。
21.按照權(quán)利要求19的接收機，其中映射器包括基于傳輸符號構(gòu)像的反構(gòu)像映射器，在其中至少兩個傳輸符號對應(yīng)于輸入數(shù)據(jù)值中的相同值。
22.按照權(quán)利要求19的接收機，其中輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值是數(shù)據(jù)比特。
23.一種接收機，包括幅度檢測器，接收載波和確定代表接收載波幅度的值序列；和反構(gòu)像映射器，基于確定的值序列和符號構(gòu)像的幅度與用于調(diào)制載波的輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值之間的關(guān)系，估算輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值的序列，該關(guān)系是把構(gòu)像中至少兩個幅度與輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值中的相同值相聯(lián)系。
24.按照權(quán)利要求23的接收機，還包括選取波段的光濾波器，檢測器接收屬于從光濾波器輸出端選取波段的載波。
25.按照權(quán)利要求24的接收機，其中檢測器檢測可見光和近紅外光之一。
26.按照權(quán)利要求23的接收機，還包括限幅器，用于從檢測器接收確定的值序列和基于接收值發(fā)送代表構(gòu)像符號的新幅度值到映射器。
27.按照權(quán)利要求26的接收機，其中檢測器配置成檢測無線信道中的載波。
28.按照權(quán)利要求23的接收機，其中輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值是數(shù)據(jù)比特。
29.按照權(quán)利要求23的接收機，其中代表幅度的各值是接收載波中測量的強度值。
全文摘要
一種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)射機,包括有載波信號輸入端和第一控制符號流輸入端的調(diào)制器。調(diào)制器利用該調(diào)制器產(chǎn)生的第二符號流調(diào)制載波信號。第二流中每個符號的值對應(yīng)于當(dāng)前控制符號與第一流中最近K個第一符號之和。整數(shù)K大于1。
文檔編號H04L27/36GK1365212SQ01143120
公開日2002年8月21日 申請日期2001年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月8日
發(fā)明者魏里方 申請人:朗迅科技公司