用于光通信系統(tǒng)中的預(yù)均衡和后均衡的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于光通信系統(tǒng)中的預(yù)均衡和后均衡的方法和裝置。光通信系統(tǒng)包括發(fā)送裝置，其使用第一光調(diào)制格式通過(guò)光通信介質(zhì)發(fā)送測(cè)試信號(hào)，接收測(cè)試信號(hào)的接收?qǐng)?bào)告，基于所接收的接收?qǐng)?bào)告來(lái)確定預(yù)均衡方案，將預(yù)均衡方案應(yīng)用于將在發(fā)射機(jī)側(cè)處發(fā)送的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生預(yù)均衡的數(shù)據(jù)，以及使用基于接收?qǐng)?bào)告的第二光調(diào)制格式發(fā)送預(yù)均衡的數(shù)據(jù)。光接收裝置接收測(cè)試信號(hào)，基于所接收的測(cè)試信號(hào)計(jì)算通道轉(zhuǎn)移函數(shù)，并發(fā)送接收?qǐng)?bào)告。
【專利說(shuō)明】用于光通信系統(tǒng)中的預(yù)均衡和后均衡的方法和裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2012年6月6日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/656，491的利益。前面提到的專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容作為本申請(qǐng)的公開的部分通過(guò)引用被并入。
[0003]背景
[0004]本文件涉及光通信系統(tǒng)。
[0005]隨著多媒體內(nèi)容例如視頻通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和其它通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸?shù)某霈F(xiàn)，存在對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)上的增加的數(shù)據(jù)率容量的不斷增長(zhǎng)的需要。光網(wǎng)絡(luò)常常作為通信網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)，其中在網(wǎng)絡(luò)的邊緣處的增加的流量聚集到幾千兆比特的網(wǎng)絡(luò)流量。因此，存在對(duì)光通信技術(shù)的增加的需要以滿足對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)容量的要求。然而，鋪設(shè)光傳輸介質(zhì)例如光纖常常需要大量資本支出，且可能由于所涉及的費(fèi)用和其它管制問(wèn)題而并不總是適當(dāng)?shù)倪x擇。
[0006]用于提高光收發(fā)機(jī)技術(shù)的技術(shù)。
[0007]概述
[0008]本文件除了別的以外還描述了可用于實(shí)現(xiàn)執(zhí)行預(yù)均衡和后均衡的光發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的技術(shù)用于光通信系統(tǒng)中的增加的持續(xù)帶寬吞吐量。
[0009]尼奎斯特波分復(fù)用技術(shù)使在長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高頻譜效率的解決方案成為可能。與偏分復(fù)用正交相移鍵控比較，甚至高級(jí)調(diào)制方案例如偏分復(fù)用16-正交振幅調(diào)制也對(duì)尼奎斯特波分復(fù)用所引起的通道內(nèi)噪聲和通道間線性串?dāng)_的敏感性高得多。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)上證明了在具有僅摻餌光纖放大器放大的1200-km單模光纖(SMF)-28上的、凈頻譜效率(SE)為7.47b/s/Hz的6X 128-Gb/s尼奎斯特波分復(fù)用十六正交振幅調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生和傳輸，該凈頻譜效率據(jù)我們所知是迄今為止對(duì)使用偏分復(fù)用16正交振幅調(diào)制格式的具有高于100-Gb/s的比特率的信號(hào)的最高SE。這個(gè)實(shí)驗(yàn)由對(duì)發(fā)射機(jī)側(cè)減損的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)預(yù)均衡以及通道和接收機(jī)側(cè)減損的DSP后均衡實(shí)現(xiàn)。尼奎斯特頻帶在預(yù)均衡中被考慮以增強(qiáng)偏分復(fù)用16-正交振幅調(diào)制對(duì)積極頻譜成形的容忍力。6個(gè)通道中的每個(gè)通道的誤碼率在1200-km SMF-28傳輸之后小于3.8X 10_3的前向糾錯(cuò)限值的限制。
[0010]在一個(gè)方面，公開了用于光通信的方法、系統(tǒng)和裝置。測(cè)試信號(hào)使用第一光調(diào)制格式通過(guò)光通信介質(zhì)被發(fā)送。基于測(cè)試信號(hào)的接收?qǐng)?bào)告被接收到。基于所接收的接收?qǐng)?bào)告，確定預(yù)均衡方案。預(yù)均衡方案應(yīng)用于將在發(fā)射機(jī)側(cè)被發(fā)送的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生預(yù)均衡的數(shù)據(jù)。預(yù)均衡的數(shù)據(jù)使用基于接收?qǐng)?bào)告的第二光調(diào)制格式通過(guò)光通信介質(zhì)被發(fā)送。
[0011]在附圖、描述和權(quán)利要求中闡述了這些和其它方面及其實(shí)現(xiàn)和變形。
[0012]附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0013]圖1使用下面的縮寫來(lái)描繪用于實(shí)現(xiàn)預(yù)均衡的結(jié)構(gòu)方框圖。AWG:任意波形發(fā)生器，LPF:低通濾波器，EA:電子放大器，WSS:波長(zhǎng)選擇開關(guān)，Cff:連續(xù)光波，LO:本地振蕩器，ADC:模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1:同相，Q:正交。
[0014]圖2描繪在預(yù)均衡“尼奎斯特頻帶”:具有12GHz的通帶的WSS的情況下16_GbaudPDM-16QAM 的光譜(0.02-nm 分辨率)。
[0015]圖3描繪在考慮和不考慮“尼奎斯特頻帶”的情況下預(yù)均衡的16-Gbaud4-級(jí)(16QAM的同相)的電子頻譜。
[0016]圖4是用于6 X 128-Gb/s N-ffDM PDM-16QAM的產(chǎn)生和傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)置的方框圖表示。下面的縮寫被使用。AWG:任意波形發(fā)生器，PM-OC:偏振維持光耦合器，PM-EDFA:偏振維持摻餌光纖放大器，EA:電子放大器，IM:強(qiáng)度調(diào)制器，WSS:波長(zhǎng)選擇開關(guān)，LO:本地振蕩器，TOF:可調(diào)諧光濾波器；B0F:帶通光濾波器；ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0017]圖5描繪作為OSNR.Bff:帶寬的函數(shù)的16-Gbaud PDM-16QAM的背靠背BER性能。
[0018]圖6示出在僅以EDFA放大的1200_km SMF-28傳輸之前和之后的示例性光譜(0.Ι-nm分辨率)，在傳輸之前和之后得到的信號(hào)星座分別作為(a)和(b)被插入。
[0019]圖7示出在1200-km SMF-28上的傳輸之后、在1550.1Onm處N-WDM通道的變化的BER性能與發(fā)射功率的關(guān)系曲線。
[0020]圖8示出在1550.1nm處N-WDM通道的變化的BER性能與傳輸距離的關(guān)系曲線。
[0021]圖9描繪在最佳輸入功率處在1200-km SMF-28上的傳輸之后的6個(gè)通道中的每個(gè)的示例性BER。
[0022]圖10是光通信的過(guò)程的流程圖表示。
[0023]圖11是用于無(wú)線通信的裝置的方框圖表示。
[0024]圖12描述光通信系統(tǒng)的方框圖表示。
[0025]在不同附圖中相似的參考符號(hào)指示相似的元件。
[0026]詳細(xì)描述
[0027]在一個(gè)方面，在本文件中描述的方法、系統(tǒng)、裝置在光通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)比以往任何時(shí)候都更高的帶寬吞吐量時(shí)是有用的。在一個(gè)方面，公開了可用于使在發(fā)射機(jī)側(cè)處的光信號(hào)預(yù)均衡的預(yù)均衡技術(shù)。預(yù)均衡的一個(gè)有利的方面是部分地克服了由于光通信通道的轉(zhuǎn)移函數(shù)而引起的變形。
[0028]在下面的描述中，特別參考調(diào)制和其它物理層參數(shù)值來(lái)討論幾個(gè)實(shí)施方式。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到所討論的原理的一般適用性。
[0029]隨著100G以太網(wǎng)的商業(yè)化，增加頻譜效率(SE)以滿足帶寬要求是對(duì)下一代光傳輸系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的良好解決方案。最近在實(shí)驗(yàn)上證明，采用偏分復(fù)用(PDM)正交相移鍵控(PDM-QPSK)的傳輸系統(tǒng)可得到4bits/s/HZ的最大SE。自然，為了進(jìn)一步增加頻譜效率，我們可充分利用在偏分復(fù)用例如16-正交振幅調(diào)制(16-QAM)、32-QAM和64-QAM等的組合中攜帶每符號(hào)多于4比特的多級(jí)調(diào)制格式。然而，眾所周知，多級(jí)調(diào)制不僅需要較大的光信噪t匕(0SNR)，而且對(duì)非線性傳播減損和激光相位噪聲更敏感。因此，作為折衷，攜帶每符號(hào)8比特的PDM-16QAM可以是SE提高的有希望的候選者。關(guān)于PDM-16QAM的幾個(gè)研究已經(jīng)通過(guò)模擬和實(shí)驗(yàn)證明了它的潛力。
[0030]到目前為止，提出了兩種不同的方案來(lái)利用PDM-16QAM的調(diào)制格式實(shí)現(xiàn)非常高的SE。第一種方案采用相干光正交頻分復(fù)用(CO-OFDM)的技術(shù)，已經(jīng)報(bào)道了具有PDM-16QAM的調(diào)制格式的485-Gb/s CO-OFDM超級(jí)通道在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)在1600_km超大面積光纖(ULAF)和基于標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(SSMF)的鏈路上的傳輸。第二可能的方案是尼奎斯特波分復(fù)用(N-WDM)技術(shù)，其基于具有帶有理想地等于波特率的帶寬的“幾乎”矩形頻譜的光脈沖的使用。最近在實(shí)驗(yàn)上證明了具有相當(dāng)高的SE的N-WDM PDM-16QAM信號(hào)的產(chǎn)生和傳輸。雖然兩個(gè)上面提到的方案可能具有相同的性能，但與N-WDM比較，CD-OFDM需要通道之間的同步和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC )的大得多的接收機(jī)帶寬。因此，N-WDM在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中對(duì)接收機(jī)約束具有大得多的魯棒性。作為結(jié)果，N-WDM和PDM-16QAM的組合是對(duì)未來(lái)的大容量和高SE光傳輸系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的有希望的選擇。
[0031 ] 對(duì)于常規(guī)直接探測(cè)接收機(jī)，歸因于光域中的光纖色散(CD)的線性失真轉(zhuǎn)換成電域中的非線性失真。因此，采用只基于一個(gè)基帶接收信號(hào)的線性基帶均衡器可能只實(shí)現(xiàn)有限的性能提高。另一方面，對(duì)于相干探測(cè)接收機(jī)，歸因于相干探測(cè)(CD)的失真線性地轉(zhuǎn)換到電域。這在只考慮⑶的情況下可解釋具有“復(fù)系數(shù)”的微小地間隔開的均衡器為什么可將系統(tǒng)可及范圍潛在地?cái)U(kuò)展到只由均衡器抽頭的數(shù)量限制的距離。然而，在CD理想地被補(bǔ)償?shù)那闆r下，PDM-16QAM非常敏感的非線性傳播減損和激光相位噪聲最終設(shè)置對(duì)最大可實(shí)現(xiàn)的傳輸距離的限制。不是在相干接收機(jī)中構(gòu)建均衡器，大部分復(fù)雜性可通過(guò)在發(fā)射機(jī)處采用預(yù)均衡而被避免，其中數(shù)據(jù)仍然在其未損壞的形式中。
[0032]再者，PDM-16QAM的大星座尺寸也使系統(tǒng)對(duì)發(fā)射機(jī)減損例如光調(diào)制器的非線性驅(qū)動(dòng)特征和同相(I)與正交(Q)通道的頻率響應(yīng)之間的不平衡變得敏感，且因此引起信號(hào)失真并使系統(tǒng)性能惡化。如下面進(jìn)一步描述的，可使用預(yù)平衡技術(shù)預(yù)先補(bǔ)償在PDM-16QAM的傳輸中的上面提到的發(fā)射機(jī)減損，預(yù)平衡技術(shù)在發(fā)射機(jī)處的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)中相當(dāng)容易實(shí)現(xiàn)。一些研究聚焦于電子預(yù)均衡的應(yīng)用，電子預(yù)均衡現(xiàn)在是光通信中的公知技術(shù)。預(yù)均衡的另一益處是使用尼奎斯特頻帶預(yù)成形脈沖來(lái)優(yōu)化發(fā)射頻譜的能力，這允許較窄的通道間隔和較高的SE。
[0033]在一些所公開的實(shí)施方式中，我們采用PDM-16QAM的調(diào)制格式來(lái)在16_GHz網(wǎng)格上的N-WDM通道中產(chǎn)生16-Gbaud信號(hào)。本文件描述了預(yù)均衡的原理，并接著示出在有和沒(méi)有尼奎斯特頻帶預(yù)均衡的情況下單通道和N-WDM情況的誤碼率(BER)性能的比較。預(yù)均衡的采用可有效地預(yù)先補(bǔ)償發(fā)射機(jī)減損以及減小非線性傳播減損和激光相位噪聲的效應(yīng)。實(shí)現(xiàn)尼奎斯特頻帶預(yù)均衡的N-WDM的提高的BER性能顯示它對(duì)窄帶濾波效應(yīng)和相鄰?fù)ǖ浪鸬拇當(dāng)_的容忍力。此外，公開了在具有僅摻餌光纖放大器(EDFA)放大的1200-km單模光纖(SMF)-28 上的、凈頻譜效率(SE)為 7.47b/s/Hz 的 6X 128-Gb/s N-ffDM PDM-16QAM 的產(chǎn)生和傳輸。據(jù)我們所知，這代表對(duì)使用PDM-16QAM調(diào)制格式的具有高于100-Gb/s的比特率的信號(hào)的最高SE。在1200-km SMF-28傳輸之后，所有通道(具有23.6dB的平均0SNR)的BER小于3.8X 10_3的前向糾錯(cuò)限值(FEC)的限制。
[0034]圖12是光通信系統(tǒng)100的方框圖表示，其中可實(shí)現(xiàn)本文件的所公開的主題技術(shù)。光發(fā)射機(jī)102通過(guò)光網(wǎng)絡(luò)104將光信號(hào)發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)光收發(fā)機(jī)106。所發(fā)送的光信號(hào)可經(jīng)過(guò)為了清楚起見(jiàn)而沒(méi)有在圖12中示出的中間光學(xué)設(shè)備，例如放大器、轉(zhuǎn)發(fā)器、開關(guān)等。所公開的傳輸技術(shù)可在發(fā)射機(jī)102的發(fā)射子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。所公開的接收技術(shù)可在接收機(jī)106的接收機(jī)子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。
[0035]如以前公開的，不是只在接收機(jī)處構(gòu)建均衡器，在一些實(shí)施方式中，預(yù)均衡在發(fā)射機(jī)處實(shí)現(xiàn)。與二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)信號(hào)比較，高星座級(jí)信號(hào)由于數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)、電子放大器(ES)、同相/正交調(diào)制器(I/QM0D)、光濾波器和ADC的不完善而遭受多得多的未控制的非線性效應(yīng)。因此，在一些實(shí)現(xiàn)中，BPSK信號(hào)首先通過(guò)僅發(fā)射機(jī)-接收機(jī)鏈路被發(fā)送以計(jì)算轉(zhuǎn)移函數(shù)，其接著用于使高級(jí)信號(hào)預(yù)均衡以逆轉(zhuǎn)通道失真。
[0036]圖1示出預(yù)均衡的例子。使用16-Gbaud二進(jìn)制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)I/Q MOD中的平行MachZander調(diào)制器(MZM)之一以產(chǎn)生光學(xué)BPSK。同時(shí)，具有1.5 X樣本的二進(jìn)制信號(hào)和215_1的字長(zhǎng)度由任意波形發(fā)生器(AWG)產(chǎn)生。具有7.5GHz的3_dB帶寬的電子低通濾波器(LPF)被采用以在BPSK信號(hào)產(chǎn)生之前抑制AWG的帶外噪聲。AffG以24Gsa/s的采樣率在交錯(cuò)模式中操作。由具有小于IOOkHz的線寬和14.5dBm的輸出功率的外腔式激光器(ECL)產(chǎn)生的連續(xù)波長(zhǎng)(CW)光波(CWl)在自零差相干探測(cè)中用作信號(hào)源和本地振蕩器(LO)源。光學(xué)BPSK信號(hào)在相干探測(cè)之前穿過(guò)具有12-GHz通帶的波長(zhǎng)選擇開關(guān)(WSS)。具有16GHz的3_dB帶寬的實(shí)時(shí)示波器用于捕獲所探測(cè)的電信號(hào)，其用于計(jì)算頻域中的發(fā)射機(jī)的轉(zhuǎn)移函數(shù)。然后轉(zhuǎn)移函數(shù)用于使4級(jí)信號(hào)預(yù)均衡。具有215-1的字長(zhǎng)度的4級(jí)信號(hào)用于經(jīng)由IQ調(diào)制產(chǎn)生光學(xué)16QAM。具有0.99的滾降因子的升余弦(R-C)濾波器被實(shí)現(xiàn)用于對(duì)4級(jí)信號(hào)的脈沖成形。對(duì)AWG的I和Q輸出的預(yù)均衡顯示類似的性能，且因此我們僅僅選擇AWG的I輸出來(lái)在我們的實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)預(yù)均衡。
[0037]具有12GHz的3_dB濾波帶寬的波長(zhǎng)選擇開關(guān)(WSS)用于預(yù)均衡，其與用于下一章節(jié)中的WDM通道的具有IOGHz的3-dB濾波帶寬的WSS不同。在不同的帶寬處設(shè)置WSS用于預(yù)均衡和WDM通道成形的原因是使預(yù)均衡效應(yīng)和來(lái)自相鄰?fù)ǖ赖拇當(dāng)_平衡。在采用預(yù)均衡的情況下，我們實(shí)驗(yàn)地展示在具有僅EDFA放大的1200-km SMF-28上的6 X 128-Gb/sN_WDMPDM-16QAM信號(hào)的產(chǎn)生和傳輸，這在第三章中被詳細(xì)地描述。頻譜效率是7.47b/s/Hz (等于 128/16/1.07)。
[0038]實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
[0039]在圖2的曲線圖200中示出了在有和沒(méi)有尼奎斯特頻帶預(yù)均衡的情況下16-GbaudPDM-16QAM的光譜。尼奎斯特頻帶是具有12_GHz通帶的WSS。與如曲線202所示的沒(méi)有尼奎斯特頻帶的預(yù)均衡情況比較，考慮尼奎斯特頻帶的預(yù)均衡的PDM-16QAM的光譜具有尼奎斯特型濾波分布的功能，這可提供對(duì)窄頻帶濾波效應(yīng)的足夠補(bǔ)償。可看到，在通過(guò)IO-GHzffSS (206)之后的具有尼奎斯特頻帶預(yù)均衡的光學(xué)PDM-16QAM的光譜與12GHz的情況(204)比較窄得多。
[0040]在圖3的曲線圖300中示出了在有(302)和沒(méi)有(304)考慮尼奎斯特頻帶的預(yù)均衡的情況下所測(cè)量的16-Gbaud4-級(jí)信號(hào)的電氣頻譜?？煽吹?，由于積極光譜濾波而損失的某些高頻分量被預(yù)先恢復(fù)。
[0041]6X128-GB/S N-ffDM PDM-16QAM 的產(chǎn)生和傳輸
[0042]圖4示出6X 128-Gbit/s N-ffDM PDM-16QAM的產(chǎn)生和傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)置。兩個(gè)16-Gbaud電16QAM信號(hào)分別從AWGl和AWG2產(chǎn)生。具有0.384nm(48GHz)的頻率間隔的CWl(1550.1Onm)和CW2從兩個(gè)ECL產(chǎn)生，每個(gè)ECL分別具有小于IOOkHz的線寬和14.5dBm的輸出功率。兩個(gè)I/Q MOD用于使用分別用四個(gè)寬帶電子放大器(EA)功率放大之后的64-Gb/s (16-Gbaud)電16QAM信號(hào)的I和Q分量調(diào)制兩個(gè)光載波(CWl和CW2)。為了使操作產(chǎn)生16QAM，在I/Q MOD中的兩個(gè)平行MZM都在零點(diǎn)處被偏置并以全擺幅被驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)零啁啾O(jiān)-和π-相位調(diào)制。在I/QM0D的上分支和下分支之間的相位差被控制在31/2。在通過(guò)偏振維持EDFA (PM-EDFA)的功率升高之后，每個(gè)路徑的偏振復(fù)用由偏振復(fù)用器實(shí)現(xiàn),偏振復(fù)用器包括將信號(hào)二等分的偏振維持光耦合器(PM-0C)、提供150個(gè)符號(hào)的延遲的光延遲線、以及重組信號(hào)的偏振波束組合器(PBC)。接著，在上路徑中，PDM-16QAM光信號(hào)由第二 PM-OC再次平分成兩個(gè)分支，其中穿過(guò)上分支的信號(hào)由16-GHz正弦射頻(RF)信號(hào)所驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)度調(diào)制器(Ml)處理，并在零點(diǎn)處被DC偏置，而穿過(guò)下分支的信號(hào)使用第二光延遲線被處理。對(duì)下路徑也進(jìn)行同樣的操作。注意，頂1和頂2用于實(shí)現(xiàn)光載波抑制(OCS)調(diào)制[18]。四個(gè)分支(最上面和最下面的分支每個(gè)包括兩個(gè)子載波)使用在具有IOGHz的3-dB濾波帶寬的16-GHz網(wǎng)格上的可編程4-通道WSS被頻譜地濾波和組合。WSS的插入損耗是7dB。
[0043]N-WDM PDM-16QAM信號(hào)被發(fā)射到具有三個(gè)循環(huán)的5 X 80-kmSMF_28的環(huán)形回路中。在沒(méi)有光色散補(bǔ)償?shù)那闆r下，每次跨接在1550nm處具有18dB的平均損耗和17ps/km/nm的色散。EDFA用于補(bǔ)償每次跨接的損耗。進(jìn)入每個(gè)跨接段內(nèi)的總發(fā)射功率(在EDFA之后)是IOdBm,相應(yīng)于在128Gb/s每通道?ldBm。具有1.27nm的帶寬的可調(diào)諧光帶通濾波器(BOF)在回路中用于為再循環(huán)的回路的每個(gè)環(huán)繞移除ASE噪聲。在接收機(jī)處，具有0.35nm的3-dB帶寬的可調(diào)諧光濾波器(TOF)用于選擇期望通道。具有小于IOOkHz的線寬的ECL用作本地振蕩器(L0)。偏振-分集90度混合用于在平衡的探測(cè)之前實(shí)現(xiàn)LO和所接收的光信號(hào)的偏振和相位-分集相干探測(cè)。ADC以50GSa/s的采樣率和9GHz的電帶寬在數(shù)字范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
[0044]對(duì)于DSP，使用三級(jí)盲均衡方案來(lái)實(shí)現(xiàn)電偏振恢復(fù):首先，使用“平方和濾波”方法提取時(shí)鐘，且然后數(shù)字信號(hào)基于恢復(fù)時(shí)鐘以波特率的兩倍被重新采樣。其次，T/2-間隔開的時(shí)域有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器用于CD的補(bǔ)償，其中使用頻域截?cái)喾椒◤囊阎墓饫wCD轉(zhuǎn)移函數(shù)計(jì)算濾波器系數(shù)。第三，兩個(gè)復(fù)值13抽頭T/2間隔開的自適應(yīng)FIR濾波器用于取回16QAM信號(hào)的模量。這兩個(gè)自適應(yīng)FIR濾波器基于經(jīng)典恒模算法(CMA)，且后面是三級(jí)CMA,以實(shí)現(xiàn)多模量恢復(fù)和偏振解復(fù)用。在隨后的步驟中執(zhí)行載波恢復(fù)，其中第四個(gè)功率用于估計(jì)在LO和所接收的光信號(hào)之間的頻移。通過(guò)用于偏移補(bǔ)償?shù)那梆伜妥钚《朔?LMS)算法來(lái)得到相位恢復(fù)。最后，差分解碼在決定之后用于BER計(jì)算。
[0045]背靠背實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
[0046]在圖5中對(duì)于五種不同的情況示出了作為OSNR的函數(shù)的在1550.1Onm的N-WDM通道處的16-Gbaud PDM-16QAM的背靠背BER。范圍具有9GHz的帶寬和50GSa/s的采樣率。這四種不同的情況包括背靠背單通道和N-WDM PDM-16QAM情況，其中每個(gè)有和沒(méi)有尼奎斯特頻帶預(yù)均衡。在WDM情況中，6通道16-Gbaud PDM-16QAM在16-GHz網(wǎng)格上，且這四種情況的所有通道都穿過(guò)具有IO-GHz通帶的WSS。在具有尼奎斯特頻帶單通道情況的預(yù)均衡的情況下，3.8 X 10-3的BER的所需OSNR是20.6dB,相應(yīng)于其WDM情況的所需OSNR懲罰可被忽略。這是因?yàn)轭A(yù)均衡的采用可有效地預(yù)先補(bǔ)償發(fā)射機(jī)減損以及減小非線性傳播減損和激光相位噪聲的效應(yīng)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)表明，配備有12-GHz尼奎斯特預(yù)均衡的IO-GHz濾波帶寬足夠窄以避免來(lái)自相鄰?fù)ǖ赖拇當(dāng)_。同時(shí)，所需OSNR懲罰在ADC帶寬為16GHz、BER為1X10-3的情況下增加到ldB。這個(gè)結(jié)果反映ADC的所需帶寬在N-WDM PDM-16QAM信號(hào)的探測(cè)中起重要作用的重要事實(shí)。具有“波特率頻率的一半”的ADC的帶寬對(duì)于噪聲和相鄰?fù)ǖ佬盘?hào)的抑制是有益的。對(duì)于沒(méi)有尼奎斯特頻帶預(yù)均衡并穿過(guò)ΙΟ-GHzWSS的單通道情況下，對(duì)于
3.8 X 10-3的BER，所需的OSNR是24dB。與具有尼奎斯特頻帶預(yù)均衡的情況比較，所需OSNR懲罰是4?5dB。這是因?yàn)镻DM-16QAM對(duì)窄濾波效應(yīng)和噪聲相當(dāng)敏感。對(duì)于沒(méi)有尼奎斯特頻帶預(yù)均衡的N-WDM情況，存在由來(lái)自相鄰?fù)ǖ赖拇當(dāng)_引起的額外的1.5dB0SNR懲罰。
[0047]在1200km上傳輸之后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
[0048]圖6示出在只有EDFA放大的1200-km SMF-28傳輸之前和之后的光譜。所得到的相應(yīng)星座在圖6中分別作為(a)和(b)插入。在1200-km SF-28上的傳輸之后的信號(hào)的OSNR 是 23.6dB。
[0049]圖7描繪通過(guò)改變進(jìn)入每個(gè)跨接光纖的發(fā)射功率而在1200-km SF-28傳輸之后在1550.1Onm處的N-WDM通道的變化的BER性能。
[0050]從圖7中我們可看到，-1dBm的發(fā)射功率給出最佳的BER性能。圖8描繪在-1dBm發(fā)射功率/通道的情況下通過(guò)改變傳輸距離在傳輸之后在1550.1Onm處的N-WDM通道的變化的BER性能。
[0051]如圖9所示，在1200-km SMF-28上傳輸之后，6個(gè)通道中的每個(gè)的BER(23.6dB的平均OSNR)小于3.8X 10-3的FEC限值的限制。
[0052]圖10是光通信的過(guò)程1000的流程圖表示。過(guò)程1000可例如在發(fā)射機(jī)側(cè)實(shí)現(xiàn)。在1002，測(cè)試信號(hào)使用第一光調(diào)制格式在光通信介質(zhì)上被發(fā)送。如前所述，測(cè)試信號(hào)可包括可穿過(guò)波長(zhǎng)選擇開關(guān)的二進(jìn)制相移鍵控信號(hào)。
[0053]在1004，接收測(cè)試信號(hào)的接收?qǐng)?bào)告。接收?qǐng)?bào)告可包括例如由接收機(jī)計(jì)算的轉(zhuǎn)移函數(shù)估計(jì)。
[0054]在1006，基于所接收的接收?qǐng)?bào)告，預(yù)均衡方案被確定。預(yù)均衡方案可例如選擇補(bǔ)償所估計(jì)的通道轉(zhuǎn)移函數(shù)(例如，所估計(jì)的通道功能的倒數(shù))的預(yù)均衡濾波器。在本文件中公開了其它預(yù)均衡方案。
[0055]在1008，所確定的預(yù)均衡方案應(yīng)用于將在發(fā)射機(jī)側(cè)處被發(fā)送的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生預(yù)均衡的數(shù)據(jù)。使用該方案，例如數(shù)據(jù)可通過(guò)反向通道轉(zhuǎn)移函數(shù)濾波器被過(guò)濾。如前所述，可在預(yù)均衡之前使用16QAM或另一調(diào)制技術(shù)來(lái)調(diào)制數(shù)據(jù)。
[0056]在1010，使用基于接收?qǐng)?bào)告的第二光調(diào)制格式通過(guò)光通信介質(zhì)來(lái)發(fā)送預(yù)均衡的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)可在預(yù)均衡濾波器的應(yīng)用之前被調(diào)制。在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)可在預(yù)均衡技術(shù)的應(yīng)用之后被調(diào)制(例如，糾錯(cuò)編碼或?yàn)V波)。
[0057]圖11是用于光通信的裝置1100的方框圖表不。模塊1102用于使用第一光調(diào)制格式通過(guò)光通信介質(zhì)來(lái)發(fā)送測(cè)試信號(hào)。模塊1104用于接收測(cè)試信號(hào)的接收?qǐng)?bào)告。模塊1106用于基于所接收的接收?qǐng)?bào)告來(lái)確定預(yù)均衡方案。模塊1108用于將預(yù)均衡方案應(yīng)用于將在發(fā)射機(jī)側(cè)處被發(fā)送的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生預(yù)均衡的數(shù)據(jù)。模塊1110用于使用基于接收?qǐng)?bào)告的第二光調(diào)制格式通過(guò)光通信介質(zhì)來(lái)發(fā)送預(yù)均衡的數(shù)據(jù)。裝置1100和模塊1102、1104、1106、1108和1110可進(jìn)一步配置成執(zhí)行在本文件中公開的一些技術(shù)。
[0058]將認(rèn)識(shí)到，公開了用于實(shí)現(xiàn)在光通信中的高數(shù)據(jù)吞吐量的各種技術(shù)。
[0059]將進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，公開了在僅僅DEFA放大的1200-km SMF-28上在16-GHz網(wǎng)格上的6X 128-Gb/s N-WDM PDM-16QAM信號(hào)的具有7.47b/s/Hz的凈SE的產(chǎn)生和傳輸。據(jù)我們所知，這是使用PDM-16QAM調(diào)制格式的具有高于100Gb/S的比特率的信號(hào)的最高SE。這個(gè)實(shí)驗(yàn)除了別的技術(shù)以外還由發(fā)射機(jī)側(cè)減損的DSP預(yù)均衡和/或通道和接收機(jī)側(cè)的DSP后均衡成功地實(shí)現(xiàn)。來(lái)自所公開的尼奎斯特頻帶預(yù)均衡方案的益處在實(shí)驗(yàn)上被證明。所有通道的BER在1200-km SMF-28傳輸鏈路上小于3.8X 10-3的FEC限值的限制。
[0060]還將認(rèn)識(shí)到，描述了尼奎斯特波分復(fù)用技術(shù)。尼奎斯特波分復(fù)用技術(shù)使在長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高頻譜效率的解決方案成為可能。偏分復(fù)用正交相移鍵控、甚至高級(jí)調(diào)制方案例如偏分復(fù)用16-正交振幅調(diào)制也對(duì)尼奎斯特波分復(fù)用所引起的通道內(nèi)噪聲和通道間線性串?dāng)_的敏感性高得多。、[0061]還將認(rèn)識(shí)到，公開了用于光調(diào)制的數(shù)據(jù)的預(yù)均衡的技術(shù)。在另一方面，公開了使用較高調(diào)制方案例如16QAM的光傳輸技術(shù)。
[0062]在本文件中描述的所公開的和其它實(shí)施方式、模塊和功能操作(例如，測(cè)試信號(hào)發(fā)射機(jī)、接收?qǐng)?bào)告接收機(jī)、預(yù)均衡方案確定器、預(yù)均衡器、數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)等)可在數(shù)字電子電路中或在計(jì)算機(jī)軟件、固件或硬件——包括在本文件中公開的結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)等效形式中、或在它們的一個(gè)或多個(gè)的組合——中實(shí)現(xiàn)。所公開的和其它實(shí)施方式可被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，即，在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上編碼的由數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行或控制數(shù)據(jù)處理裝置的操作的計(jì)算機(jī)程序指令的一個(gè)或多個(gè)模塊。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是機(jī)器可讀存儲(chǔ)設(shè)備、機(jī)器可讀存儲(chǔ)基底、存儲(chǔ)器設(shè)備、實(shí)現(xiàn)機(jī)器可讀傳播信號(hào)的物質(zhì)的組成、或它們的一個(gè)或多個(gè)的組合。術(shù)語(yǔ)“數(shù)據(jù)處理裝置”包括用于處理數(shù)據(jù)的所有裝置、設(shè)備和機(jī)器，作為例子包括可編程處理器、計(jì)算機(jī)或多個(gè)處理器或計(jì)算機(jī)。裝置除了硬件以外還可包括創(chuàng)建在討論中的計(jì)算機(jī)程序的執(zhí)行環(huán)境的代碼，例如構(gòu)成處理器固件、協(xié)議棧、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、操作系統(tǒng)或它們的一個(gè)或多個(gè)的組合的代碼。傳播信號(hào)是人工產(chǎn)生的信號(hào)，例如機(jī)器產(chǎn)生的電、光或電磁信號(hào)，其被產(chǎn)生來(lái)對(duì)信息編碼用于發(fā)送到適當(dāng)?shù)慕邮諜C(jī)裝置。
[0063]計(jì)算機(jī)程序(也稱為程序、軟件、軟件應(yīng)用、腳本或代碼)可以用任何形式的編程語(yǔ)言——包括編譯或解釋語(yǔ)言——編寫，且它可以體現(xiàn)在任何形式中，包括作為獨(dú)立的程序或作為模塊、部件、子例程或適合于在計(jì)算環(huán)境中使用的其它單元。計(jì)算機(jī)程序不一定相應(yīng)于文件系統(tǒng)中的文件。程序可存儲(chǔ)在保存其它程序或數(shù)據(jù)(例如，存儲(chǔ)在標(biāo)記語(yǔ)言文件中的一個(gè)或多個(gè)腳本中)的文件的一部分中，在專用于正討論的程序的單個(gè)文件中，或在多個(gè)協(xié)調(diào)的文件(例如，存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)模塊、子程序或代碼的部分的文件)中。計(jì)算機(jī)程序可用于在一個(gè)計(jì)算機(jī)上或在位于一個(gè)地方或分布在多個(gè)地方當(dāng)中并由通信網(wǎng)絡(luò)互連的多個(gè)計(jì)算機(jī)上執(zhí)行。
[0064]在本文件中描述的過(guò)程和邏輯流程可由執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序的一個(gè)或多個(gè)可編程處理器執(zhí)行以通過(guò)操作輸入數(shù)據(jù)并產(chǎn)生輸出來(lái)執(zhí)行功能。過(guò)程和邏輯流程也可由專用邏輯電路例如FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)或ASIC (專用集成電路)執(zhí)行，且裝置也可被實(shí)現(xiàn)為專用邏輯電路例如FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)或ASIC (專用集成電路)。
[0065]適合于執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序的處理器作為例子包括通用和專用微處理器和任何種類的數(shù)字計(jì)算機(jī)的任何一個(gè)或多個(gè)處理器。通常，處理器將從只讀存儲(chǔ)器或隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或這兩者接收指令和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)的基本元件是用于執(zhí)行指令的處理器和用于存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備。通常，計(jì)算機(jī)還將包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)大容量設(shè)備例如磁盤、磁光盤或光盤或操作地耦合成從大容量設(shè)備接收數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)酱笕萘吭O(shè)備或這兩者。然而，計(jì)算機(jī)不需要具有這樣的設(shè)備。適合于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序指令和數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括所有形式的非易失性存儲(chǔ)器、介質(zhì)和存儲(chǔ)設(shè)備，作為例子包括示例性半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，例如EPROM、EEPROM和閃存設(shè)備；磁盤例如內(nèi)部硬盤或可移動(dòng)盤；磁光盤；以及⑶ROM和DVD-ROM盤。處理器和存儲(chǔ)器可由專用邏輯電路實(shí)現(xiàn)或合并在專用邏輯電路中。
[0066]雖然本文件包含很多細(xì)節(jié)，這些細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為對(duì)被主張或可被主張的本發(fā)明的范圍的限制，而更確切地被解釋為特定實(shí)施方式所特有的特征的描述。在單獨(dú)的實(shí)施方式的背景下在本文件中描述的某些特征也可結(jié)合單個(gè)實(shí)施方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。相反，在單個(gè)實(shí)施方式的背景下描述的各種特征也可在多個(gè)實(shí)施方式中分開地或以任何適當(dāng)?shù)淖咏M合來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且，雖然特征在上文可被描述為在某些組合中起作用和甚至最終照這樣被主張，來(lái)自所主張的組合的一個(gè)或多個(gè)特征可在一些情況下從組合中刪除，且所主張的組合可指向子組合或子組合的變化。類似地，雖然在附圖中以特定的順序描述了操作，這不應(yīng)為理解為要求以所示的特定順序或以連續(xù)的順序執(zhí)行這樣的操作或執(zhí)行所有示出的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。
[0067]只公開了幾個(gè)例子和實(shí)現(xiàn)?？苫谒_的內(nèi)容對(duì)所示例子和實(shí)現(xiàn)及其它實(shí)現(xiàn)進(jìn)行變化、修改和增強(qiáng)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光通信的方法，包括: 使用第一光調(diào)制格式通過(guò)光通信介質(zhì)發(fā)送測(cè)試信號(hào)； 接收所述測(cè)試信號(hào)的接收?qǐng)?bào)告； 基于所接收的接收?qǐng)?bào)告來(lái)確定預(yù)均衡方案； 將所述預(yù)均衡方案應(yīng)用于將在發(fā)射機(jī)側(cè)處發(fā)送的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生預(yù)均衡的數(shù)據(jù)；以及 使用基于所述接收?qǐng)?bào)告的第二光調(diào)制格式通過(guò)所述光通信介質(zhì)發(fā)送所述預(yù)均衡的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一光調(diào)制格式包括二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二光調(diào)制格式包括尼奎斯特波分復(fù)用。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第二光調(diào)制格式還包括基于16-正交振幅調(diào)制的偏分復(fù)用。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述接收?qǐng)?bào)告包括關(guān)于所述光通信介質(zhì)的所估計(jì)的轉(zhuǎn)移函數(shù)的信息。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述測(cè)試信號(hào)通過(guò)穿過(guò)第一波長(zhǎng)選擇開關(guān)WSS來(lái)產(chǎn)生，且所述預(yù)均衡的數(shù)據(jù)使用第二 WSS來(lái)處理，其中所述第二 WSS具有與所述第一 WSS的帶寬不同的帶寬。
7.—種光通信裝置，包括: 測(cè)試信號(hào)發(fā)射機(jī)，其使用第一光調(diào)制格式通過(guò)光通信介質(zhì)發(fā)送測(cè)試信號(hào)； 接收?qǐng)?bào)告接收機(jī)，其接收所述測(cè)試信號(hào)的接收?qǐng)?bào)告； 預(yù)均衡方案確定器，其基于所接收的接收?qǐng)?bào)告來(lái)確定預(yù)均衡方案； 預(yù)均衡器，其將所述預(yù)均衡方案應(yīng)用于將在發(fā)射機(jī)側(cè)處發(fā)送的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生預(yù)均衡的數(shù)據(jù)；以及 數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)，其使用基于所述接收?qǐng)?bào)告的第二光調(diào)制格式通過(guò)所述光通信介質(zhì)發(fā)送所述預(yù)均衡的數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述第一光調(diào)制格式包括二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述第二光調(diào)制格式包括尼奎斯特波分復(fù)用。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述第二光調(diào)制格式還包括基于16-正交振幅調(diào)制的偏分復(fù)用。
11.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述接收?qǐng)?bào)告包括關(guān)于所述光通信介質(zhì)的所估計(jì)的轉(zhuǎn)移函數(shù)的信息。
12.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述測(cè)試信號(hào)通過(guò)穿過(guò)第一波長(zhǎng)選擇開關(guān)WSS來(lái)產(chǎn)生，且所述預(yù)均衡的數(shù)據(jù)使用第二 WSS來(lái)處理，其中所述第二 WSS具有與所述第一 WSS的帶寬不同的帶寬。
13.一種光通信裝置，包括: 存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)指令；以及 處理器，其讀取所述指令并控制操作，所述操作包括: 使用第一光調(diào)制格式通過(guò)光通信介質(zhì)發(fā)送測(cè)試信號(hào)； 接收所述測(cè)試信號(hào)的接收?qǐng)?bào)告； 基于所接收的接收?qǐng)?bào)告來(lái)確定預(yù)均衡方案；將所述預(yù)均衡方案應(yīng)用于將在發(fā)射機(jī)側(cè)處發(fā)送的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生預(yù)均衡的數(shù)據(jù)；以及 使用基于所述接收?qǐng)?bào)告的第二光調(diào)制格式通過(guò)所述光通信介質(zhì)發(fā)送所述預(yù)均衡的數(shù)據(jù)。
14.一種光通信系統(tǒng),包括: 配置成執(zhí)行操作的光發(fā)送裝置，所述操作包括: 使用第一光調(diào)制格式通過(guò)光通信介質(zhì)發(fā)送測(cè)試信號(hào)； 接收所述測(cè)試信號(hào)的接收?qǐng)?bào)告； 基于所接收的接收?qǐng)?bào)告來(lái)確定預(yù)均衡方案； 將所述預(yù)均衡方案應(yīng)用于將在發(fā)射機(jī)側(cè)處發(fā)送的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生預(yù)均衡的數(shù)據(jù)；以及使用基于所述接收?qǐng)?bào)告的第二光調(diào)制格式通過(guò)所述光通信介質(zhì)發(fā)送所述預(yù)均衡的數(shù)據(jù)；以及 配置成執(zhí)行操作的光接收裝置，所述光接收裝置執(zhí)行的所述操作包括: 接收所述測(cè)試信號(hào)； 基于所接收的測(cè)試信號(hào)計(jì)算通道轉(zhuǎn)移函數(shù)；以及 發(fā)送所述接收?qǐng)?bào)告。
【文檔編號(hào)】H04B10/40GK103475410SQ201310223370
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月6日
【發(fā)明者】余建軍 申請(qǐng)人:中興通訊(美國(guó))公司