相關(guān)申請案交叉申請

本申請要求2014年5月14日由xiangliu等人遞交的發(fā)明名稱為“基于子帶利用頻率分集進行光傳輸性能增強(exploitingfrequencydiversityonasubbandbasisforopticaltransmissionperformanceenhancement)”的第61/996,807號美國臨時專利申請案的在先申請優(yōu)先權(quán)，這個在先申請的全部內(nèi)容以引入的方式并入本文本中。

關(guān)于由聯(lián)邦政府贊助研究或開發(fā)的聲明

不適用。

參考縮微膠片附錄

不適用。

背景技術(shù)：

在光接入網(wǎng)絡(luò)中，需要為各種服務提供支持。這些服務可包括光纖到戶(fiber-to-the-home，ftth)服務、光纖到樓(fiber-to-the-building，fttb)服務、企業(yè)/商業(yè)連接服務以及用于支持第四代(fourthgeneration，4g)和未來的第五代(fifthgeneration，5g)無線通信的移動回傳和前傳的服務。為了經(jīng)濟高效比地支持這些多樣化的應用，光接入網(wǎng)絡(luò)需要提供高速連接和寬距覆蓋。然而，隨著光傳輸速度和/或傳輸距離的增加，信號衰減變得更加嚴峻并最終阻止高速寬覆蓋范圍光接入的實現(xiàn)。在光傳送網(wǎng)絡(luò)中，通過強度調(diào)制和直接檢測(intensity-modulationanddirect-detection，im/dd)來降低光收發(fā)器成本的需求也在日益增長。然而，im/dd格式與相干檢測格式相比傳輸性能較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一項實施例中，本發(fā)明包括一種光數(shù)據(jù)傳輸方法，所述方法包括：將光信號劃分為多個子頻段；生成信號頻率映射，所述信號頻率映射重新排列所述多個子頻段；基于所述信號頻率映射選擇多個頻率分量以形成頻率分量集；以及使用頻率分集傳輸來傳輸所述頻率分量集。

在另一項實施例中，本發(fā)明包括一種光數(shù)據(jù)接收方法，所述方法包括：獲取原始信號的信號頻率映射；接收包括多個子頻段的光信號；使用所述信號頻率映射重新排列所述多個子頻段以生成恢復原始信號；以及處理所述恢復原始信號以恢復原始數(shù)據(jù)序列。

在又一項實施例中，本發(fā)明包括一種裝置，所述裝置包括：發(fā)射器，用于采用頻率分集傳輸；存儲器；以及處理器，耦合到所述發(fā)射器和所述存儲器并用于將光信號劃分為多個子頻段，生成重新排列所述多個子頻段的多個信號頻率映射，基于所述信號頻率映射選擇多個頻率分量以形成頻率分量集；以及傳輸所述頻率分量集。

從下文結(jié)合附圖和權(quán)利要求的詳細描述中將更清晰地理解這些以及其它特性。

附圖說明

為了更透徹地理解本發(fā)明，現(xiàn)參閱結(jié)合附圖和具體實施方式而描述的以下簡要說明，其中的相同參考標號表示相同部分。

圖1為光接入網(wǎng)絡(luò)的一實施例的示意。

圖2為光數(shù)據(jù)傳輸方法的一實施例的流程圖。

圖3為在光線路終端(opticallinetermination，olt)與若干光網(wǎng)絡(luò)單元(opticalnetworkunit，onu)之間傳送數(shù)據(jù)流量的光網(wǎng)絡(luò)的一實施例的示意圖。

圖4為兩個相關(guān)信號的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射的一實施例的示意圖。

圖5為四個相關(guān)信號的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射的一實施例的示意圖。

圖6為發(fā)射器的頻率分集傳輸方法的一實施例的流程圖。

圖7為接收器的頻率分集接收方法的一實施例的流程圖。

圖8為在olt與若干onu之間傳送數(shù)據(jù)流量的光網(wǎng)絡(luò)的另一實施例的示意圖。

圖9為發(fā)射器的頻率分集傳輸方法的一實施例的流程圖。

圖10為接收器的頻率分集接收方法的另一實施例的流程圖。

圖11為網(wǎng)元的一實施例的示意圖。

圖12為使用具有4-正交幅度調(diào)制(quadratureamplitudemodulation，qam)的2.6吉兆赫(gigahertz，ghz)信號的直接調(diào)制激光器的誤碼率(biterrorrate，ber)性能的一實施例的曲線圖。

圖13為使用具有頻譜倒轉(zhuǎn)(spectrally-inverted，si)子頻段的兩個信號的數(shù)字相干疊加(digitalcoherentsuperposition，dcs)的40千米(kilometer，km)標準單模光纖(standardsinglemodefiber，ssmf)上的10吉比特/秒(gigabitpersecond，gb/s)離散多頻音(discretemulti-tone，dmt)信號的信噪比(signal-to-noise，snr)響應的一實施例的性能比較。

圖14為使用具有si子頻段的兩個信號的dcs的40kmssmf上的10gb/sdmt信號的ber性能的一實施例的性能比較。

圖15為使用具有si子頻段的四個信號的dcs的40kmssmf上的10gb/sdmt信號的snr性能的一實施例的性能比較。

圖16為使用具有si子頻段的四個信號的dcs的40kmssmf上的10gb/sdmt信號的ber性能的一實施例的性能比較。

具體實施方式

首先應理解，盡管下文提供一項或多項實施例的說明性實施方案，但所公開的系統(tǒng)和/或方法可使用任何數(shù)目的技術(shù)來實施，無論該技術(shù)是當前已知還是現(xiàn)有的。本發(fā)明決不應限于下文所說明的說明性實施方案、附圖和技術(shù)，包括本文所說明并描述的示例性設(shè)計和實施方案，而是可在所附權(quán)利要求書的范圍以及其等效物的完整范圍內(nèi)修改。

本文公開了用于通過均衡感興趣的頻率范圍中的信噪比(signal-to-noiseratio，snr)來增強基于子頻段使用頻域分集的光信號的傳輸性能的各種實施例?；谧宇l段使用頻域分集可在使用或不使用冗余的情況下執(zhí)行。在使用冗余時，可以應用同一原始信號的多個頻譜倒轉(zhuǎn)(spectrally-inverted，si)子頻段的數(shù)字相干疊加(digitalcoherentsuperposition，dcs)?；蛘?，在不使用冗余時，可以在頻域中應用空時編碼(例如，金色編碼和銀色編碼)。例如，空間編碼可類似于2010年公布的由eadomeron等人在“空時編碼在遭受偏振相關(guān)損耗的相干偏振復用系統(tǒng)中的使用(useofspace-timecodingincoherentpolarization-multiplexedsystemssufferingfrompolarization-dependentloss)”中描述的那些，該申請的全部內(nèi)容以引入的方式并入本文本中。各種實施例可很容易地適用于強度調(diào)制和直接檢測(intensity-modulationanddirect-detection，im/dd)信號格式，例如，直接檢測(direct-detection，dd)-正交頻分復用(orthogonalfrequency-divisionmultiplexing，ofdm)或離散多頻音(discretemulti-tone，dmt)?；谧宇l段使用頻域分集可降低頻域中的snr非一致性，可增加傳輸距離，可增加鏈路損耗預算，并可提供自適應性能增益。

圖1為光接入網(wǎng)絡(luò)100的一實施例的示意。光接入網(wǎng)絡(luò)100包括光分配網(wǎng)絡(luò)(opticaldistributionnetwork，odn)104，其在廣泛的覆蓋范圍內(nèi)提供多種服務。odn104包括多個虛擬無源光網(wǎng)絡(luò)(virtualpassiveopticalnetwork，vpon)102并使用光線路終端(opticallineterminal，olt)108在vpon102之間傳送數(shù)據(jù)流量。olt108用于提供可重配置或靈活的軟件定義靈活傳輸。vpon102用于在光網(wǎng)絡(luò)單元(opticalnetworkunit，onu)106、光纖到戶(fiber-to-the-home，ftth)網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(ethernetpassiveopticalnetwork，epon)、吉比特無源光網(wǎng)絡(luò)(gigabitpassiveopticalnetwork，gpon)、用于移動回傳和/或前傳的基帶單元(basebandunit，bbu)和射頻拉遠單元(remoteradiounit，rru)110、如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在看到本發(fā)明時會認識到的任何其它類型的組網(wǎng)設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)，或他們的組合之間實施軟件定義組網(wǎng)。vpon102用于為各種終端用戶和應用提供服務。例如，一些終端用戶(例如，商業(yè)用戶)可要求高速連接。一些應用(例如，移動回傳和前傳)可需要高損耗預算或高色散容限。一些終端用戶可在地理上遠離olt108并可具有超過40千米(kilometer，km)的傳輸距離，例如，從約60km到約100km。光接入網(wǎng)絡(luò)100可如圖所示配置或為任何其它合適的配置。

圖2為光數(shù)據(jù)傳輸方法200的一實施例的流程圖?？蓪嵤┓椒?00以將光信號劃分為多個子頻段，以生成多個信號頻率映射和/或子頻段映射，以及以使用頻率分集傳輸一組選擇的頻率分量。方法200可由圖1中的olt108和onu106等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實施。在步驟202處，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點將光信號的帶寬劃分為多個子頻段，使得每個子頻段包含一個或多個連續(xù)頻率位置。每個頻率位置與一個頻率指數(shù)相關(guān)聯(lián)。例如，光信號的帶寬被劃分為2ⁿ個子頻段，其中n為整數(shù)值。在步驟204處，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點生成子頻段已重新排列的多個信號頻率映射。信號頻率映射的示例包括但不限于頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段、冗余子頻段和已編碼子頻段?；蛘撸刹捎萌绫绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在看到本發(fā)明時會認識到的任何其它合適的信號頻率映射。在步驟206處，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點基于信號頻率映射選擇多個頻率分量以形成至少一個頻率分量集。多個分量可包括帶寬大小相同或不同的一個或多個子頻段。在步驟208處，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點使用頻率分集傳輸來傳輸該至少一個頻率分量集。

圖3為在olt302與若干onu304a至onu304c之間傳送數(shù)據(jù)流量的光網(wǎng)絡(luò)300的一實施例的示意圖。olt302和onu304a至onu304c可分別配置為類似于圖1中的olt108和若干onu106。olt302使用主干光纖350光耦合到分光器306。分光器306分別使用終端光纖352a至352c光耦合到onu304a至onu304c中的每一個。光網(wǎng)絡(luò)300可如圖所示配置或為任何其它合適的配置。

在圖3中，olt302配置為發(fā)射器(transmitter，tx)，onu304a至onu304c配置為接收器(receiver，rx)。數(shù)據(jù)流量在下行方向從olt302傳送到onu304a至onu304c，但這可以很容易地延伸為圖示在上行方向傳送的數(shù)據(jù)流量。當onu用于處理數(shù)字相干疊加(digitalcoherentsuperposition，dcs)時，使用多個相關(guān)信號在olt302與onu304a至onu304c之間傳送數(shù)據(jù)流量。在dcs中，同一原始信號的冗余信號(例如，副本)或表示在數(shù)字域中相干地或相長地組合。冗余信號可具有與原始信號相同的時域或頻域映射以實現(xiàn)相干疊加。dcs的額外信號可從2012年公布的由xiangliu等人提出的“非線性傳輸機制中增強光纖通信的加擾相干疊加(scrambledcoherentsuperpositionforenhancedopticalfibercommunicationinthenonlineartransmissionregime)”發(fā)現(xiàn)，該申請的全部內(nèi)容以引入的方式并入本文本中。

olt302用于使用頻譜倒轉(zhuǎn)(spectrally-inverted，si)子頻段或不使用si子頻段傳輸數(shù)據(jù)流量。si子頻段具有頻率相關(guān)電場，einv(f)，其可以表示為：

|einv(f)|＝|e0(f)|

其中，e0(f)是原始子頻段的頻率相關(guān)電場，|x|表示x的絕對值。在一項實施例中，使用數(shù)字信號處理器(digitalsignalprocessor，dsp)生成si子頻段。onu304a至onu304c用于在相干疊加原始頻譜映射的相關(guān)信號之前重映射這些相關(guān)信號以獲得增強的信號質(zhì)量。舉例來說，olt302可用于：在不使用si子頻段的情況下為onu304a發(fā)送數(shù)據(jù)310；使用具有si子頻段的兩個冗余信號為onu304b發(fā)送數(shù)據(jù)312；以及使用具有si子頻段的四個冗余信號為onu304c發(fā)送數(shù)據(jù)314。冗余信號是指當一對si子頻段承載相同信息時。si子頻段的數(shù)目被稱為冗余因子。例如，當一對si子頻段用于承載相同信息時，冗余因子是2。一般而言，當n對si子頻段用于承載相同信息時，冗余因子是2n。

圖4為兩個相關(guān)信號的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射400的一實施例的示意圖。頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射400將原始信號映射到具有si子頻段的一對相關(guān)信號。成對相關(guān)信號還可稱為雙信號。相關(guān)信號由圖3中的olt302和onu304a至onu304c等傳輸網(wǎng)絡(luò)節(jié)點生成。

在方框402處，獲取原始信號e0。原始信號e0基本上符合頻域中的厄米特對稱性，使得e0(-f)＝e0(f)*，其中，f代表正交頻分復用(orthogonalfrequency-divisionmultiplexing，ofdm)子載波指數(shù)，e(f)是頻率f處的信號電場，“e()*”表示e()的復共軛，例如，e0(f)*代表e0(f)的復共軛。生成原始信號e0以確保其對于幅度調(diào)制具有實值?？梢允褂妙l率f＝0處的合適直流電(directcurrent，dc)載波使原始信號e0具有正值。合適dc載波可以通過適當?shù)仄谜{(diào)制器來生成。

原始信號e0包括針對e0(f)的第一子頻段402a和針對e0(-f)＝e0(f)*的第二子頻段402b。第一子頻段402a從頻率指數(shù)1跨至頻率指數(shù)f，其中f代表最大正子載波指數(shù)。第一子頻段402a的頻率指數(shù)按從1到f的趨勢增加，這可表示為f＝(1:1:f)，其中(x:y:z)表示始于x止于z的增量為y的一系列整數(shù)。第二子頻段402b從頻率指數(shù)-1跨至頻率指數(shù)–f。第二子頻段402b的頻率指數(shù)按從-1到–f的趨勢減小，這可表示為f＝(-1:-1:-f)。

在方框404處，基于原始信號e0生成第一相關(guān)信號e1。相關(guān)信號具有帶寬固定的2ⁿ個si子頻段。各個子頻段的帶寬的總量可以表示為：

bs,n＝bo/2ⁿ，

其中，bo是原始信號的光帶寬，n是正整數(shù)。第一相關(guān)信號e1包括針對e1(f)＝e0(f)的第一子頻段404a和針對e1(-f)＝e1(f)*的第二子頻段404b。第一子頻段404a從頻率指數(shù)1跨至頻率指數(shù)f。第一子頻段404a的頻率指數(shù)按從1到f的趨勢增加，這可表示為f＝(1:1:f)。第二子頻段404b從頻率指數(shù)-1跨至頻率指數(shù)–f。第二子頻段404b的頻率指數(shù)按從-1到–f的趨勢減小，這可表示為f＝(-1:-1:-f)。

在方框406處，基于原始相關(guān)信號e0生成第二相關(guān)信號e2。第二相關(guān)信號e2包括與第一相關(guān)信號e1類似的帶寬固定的2ⁿ個si子頻段。第二相關(guān)信號e2包括針對e2(f)＝e0(f+1-f)的第一子頻段406a和針對e2(-f)＝e2(f)*的第二子頻段406b。第一子頻段406a從頻率指數(shù)1跨至頻率指數(shù)f。第一子頻段406a的頻率指數(shù)按從f到1的趨勢減小，這可表示為f＝(f:-1:1)。第二子頻段406b從頻率指數(shù)-1跨至頻率指數(shù)–f。第二子頻段406b的頻率指數(shù)按從-f到-1的趨勢增加，這可表示為f＝(-f:1:-1)。

圖5為四個相關(guān)信號的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射500的一實施例的示意圖。相關(guān)信號由圖3中的olt302和onu304a至onu304c等傳輸網(wǎng)絡(luò)節(jié)點生成。

在方框502處，基于先前生成的相關(guān)信號，例如圖4的方框404中描述第一相關(guān)信號e1，生成第一相關(guān)信號e1,1。第一相關(guān)信號e1,1包括針對e1,1(f)＝e1(f)的第一子頻段502a和針對e1,1(-f)＝e1,1(f)*的第二子頻段502b。第一子頻段502a從頻率指數(shù)1跨至頻率指數(shù)f。第一子頻段502a的頻率指數(shù)按從1到f的趨勢增加，這可表示為f＝(1:1:f)。第二子頻段502b從頻率指數(shù)-1跨至頻率指數(shù)–f。第二子頻段502b的頻率指數(shù)按從-1到–f的趨勢減小，這可表示為f＝(-1:-1:-f)。

在方框504處，基于第一相關(guān)信號e1,1生成第二相關(guān)信號e1,2。第二相關(guān)信號e1,2包括針對e1,2((f/2)+1:1:f)＝e1,1(f:-1:(f/2)+1)的第一子頻段504a、針對e1,2(1:1:f/2)＝e1,1(f/2:-1:1)的第二子頻段504b、針對e1,2(-1:-1:-f/2)＝e1,1(-1:-1:-f/2)的第三子頻段504c和針對e1,2((-f/2)+1:-1:-f)＝e1,1((-f/2)+1:-1:-f)的第四子頻段504d。第三子頻段504c和第四子頻段504d還可以表示為e1,2(-f)＝e1,2(f)*，其中f>0。第一子頻段504a從頻率指數(shù)f/2跨至頻率指數(shù)f。第一子頻段504a的頻率指數(shù)按從f到f/2的趨勢減小，這可表示為f＝(f:-1:(f/2)+1)。第二子頻段504b從頻率指數(shù)1跨至頻率指數(shù)f/2。第二子頻段504b的頻率指數(shù)按從f/2到1的趨勢減小，這可表示為f＝(f/2:-1:1)。第三子頻段504c從頻率指數(shù)-1跨至頻率指數(shù)–f/2。第三子頻段504c的頻率指數(shù)按從–f/2到-1的趨勢增加，這可表示為f＝(-f/2:1:-1)。第四子頻段504d從頻率指數(shù)-f/2跨至頻率指數(shù)-f。第四子頻段504d的頻率指數(shù)按從-f到–f/2的趨勢增加，這可表示為f＝(-f:1:(-f/2)+1)。

在方框506處，基于先前生成的相關(guān)信號，例如圖4的方框406中描述第二相關(guān)信號e2，生成第三相關(guān)信號e2,1。第三相關(guān)信號e2,1包括針對e2,1(f)＝e2(f)的第一子頻段506a和針對e2,1(-f)＝e2,1(f)*的第二子頻段506b。第一子頻段506a從頻率指數(shù)1跨至頻率指數(shù)f。第一子頻段506a的頻率指數(shù)按從f到1的趨勢減小，這可表示為f＝(f:-1:1)。第二子頻段506b從頻率指數(shù)-f跨至頻率指數(shù)–1。第二子頻段506b的頻率指數(shù)按從-f到–1的趨勢增加，這可表示為f＝(-f:1:-1)。

在方框508處，基于第三相關(guān)信號e2,1生成第四相關(guān)信號e2,2。第四相關(guān)信號e2,2包括針對e2,2(f/2+1:1:f)＝e2,1(f:-1:f/2+1)的第一子頻段508a、針對e2,2(1:1:f/2)＝e2,1(f/2:-1:1)的第二子頻段508b、針對e2,2(-1:-1:-f/2)＝e2,1(-f/2:1:-1)的第三子頻段508c和針對e2,2((-f/2)+1:-1:-f)＝e2,1(-f:1:(-f/2)+1)的第四子頻段508d。第三子頻段508c和第四子頻段508d還可以表示為e2,2(-f)＝e2,2(f)*，其中f>0。第一子頻段508a從頻率指數(shù)f/2跨至頻率指數(shù)f。第一子頻段508a的頻率指數(shù)按從f/2到f的趨勢增加，這可表示為f＝((f/2)+1:1:f)。第二子頻段508b從頻率指數(shù)1跨至頻率指數(shù)f/2。第二子頻段508b的頻率指數(shù)按從1到f/2的趨勢增加，這可表示為f＝(1:1:f/2)。第三子頻段508c從頻率指數(shù)-1跨至頻率指數(shù)–f/2。第三子頻段508c的頻率指數(shù)按從–1到–f/2的趨勢減小，這可表示為f＝(-1:-1:-f/2)。第四子頻段508d從頻率指數(shù)-f/2跨至頻率指數(shù)-f。第四子頻段508d的頻率指數(shù)按從–f/2到–f的趨勢減小，這可表示為f＝((-f/2)+1:-1:-f)。

可以擴展圖4中的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射400和圖5中的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射500以生成八個相關(guān)信號。例如，傳輸網(wǎng)絡(luò)節(jié)點生成八個相關(guān)信號使得f>0，生成第一相關(guān)信號使得e1,1,1(f)＝e1,1(f)且e1,1,1(-f)＝e1,1,1(f)*，生成第二相關(guān)信號使得e1,2,1(f)＝e1,2(f)且e1,2,1(-f)＝e1,2,1(f)*，生成第三相關(guān)信號使得e2,1,1(f)＝e2,1(f)且e2,1,1(-f)＝e2,1,1(f)*，以及生成第四相關(guān)信號使得e2,2,1(f)＝e2,2(f)且e2,2,1(-f)＝e2,2,1(f)*。第一相關(guān)信號e1,1,1和第三相關(guān)信號e2,1,1各具有兩個子頻段。第二相關(guān)信號e1,2,1和第四相關(guān)信號e2,2,1各具有四個子頻段。

第五相關(guān)信號、第六相關(guān)信號、第七相關(guān)信號和第八相關(guān)信號各具有八個子頻段，可以生成這些子頻段使得i∈(1,2)且j∈(1,2)，其中，‘i’是子頻段的第一除法的指數(shù)，‘j’是子頻段的第二除法的指數(shù)，第一子頻段按ei,j,2(1:1:f/4)＝ei,j,1(f/4:-1:1)生成，第二子頻段按ei,j,2(f/4+1:1:f/2)＝ei,j,1(f/2:-1:f/4+1)生成，第三子頻段通過ei,j,2(f/4*2+1:1:f/4*3)＝ei,j,1(f/4*3:-1:f/4*2+1)生成，第四子頻段通過ei,j,2(f/4*3+1:1:f)＝ei,j,1(f:-1:f/4*3+1)生成。第五子頻段、第六子頻段、第七子頻段和第八子頻段使用關(guān)系ei,j,2(-f)＝(ei,j,2(f))*來對應第一子頻段、第二子頻段、第三子頻段和第四子頻段。

一般而言，用于生成具有si子頻段的2ⁿ個相關(guān)信號的過程如下。對于f>0且i(1:n-1)∈(1,2)，可以執(zhí)行以下計算：

(a)在第(n-1)個步驟中獲取2^n-1個信號：

ei(1),i(2),…,i(n-1),1(f)＝ei(1),i(2),…,i(n-1)(f)以及ei(1),i(2),…,i(n-1),1(-f)＝ei(1),i(2),…,i(n-1),1(f)*，以及

(b)獲取相對于長度為f/2^n-1的各個子頻段內(nèi)的上述2^n-1個信號頻譜倒轉(zhuǎn)的2^n-1個信號：

ei(1),i(2),…,i(n-1),2(m*f/2^n-1+1:1:(m+1)*f/2^n-1)＝

ei(1),i(2),…,i(n-1),1((m+1)*f/2^n-1:-1:m*f/2^n-1+1)，ei(1),i(2),…,i(n-1),2(-f)＝

ei(1),i(2),…,i(n-1),2(f)*，

其中，m＝0,1,…(2^n-1-1)是具有正數(shù)f的2^n-1個子頻段的指數(shù)。

在發(fā)射器側(cè)，生成的2ⁿ個相關(guān)信號可在不同的時間內(nèi)傳輸。2ⁿ個相關(guān)信號隨后在接收器側(cè)恢復。各個相關(guān)信號的子載波在被相干疊加以獲取具有增強信號質(zhì)量的原始信號之前可重新排列以遵循原始信號的順序或以恢復原始頻率映射。

圖6為發(fā)射器的頻率分集傳輸方法600的一實施例的流程圖。方法600由圖3中的olt302和onu304a至304c等配置為發(fā)射器以傳輸光數(shù)據(jù)信號的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實施。發(fā)射器獲取給定olt鏈路的鏈路損耗預算，確定dcs所需的原始信號的冗余信號的數(shù)目，生成具有si子頻段的多個相關(guān)信號，選擇多個相關(guān)信號，以及傳輸包括多個相關(guān)信號的光信號。在步驟602處，發(fā)射器獲取olt與onu之間的鏈路的鏈路損耗預算，該鏈路可稱為olt-onu鏈路。例如，可從控制器或網(wǎng)絡(luò)操作器獲取鏈路損耗預算。在一實施例中，鏈路損耗預算可以表示為：鏈路損耗預算(例如，單位為分貝(decibel，db))＝發(fā)射器處的功率(例如，單位為毫瓦分貝(decibel-milliwatt，dbm))-接收器處要求的最小功率(例如，單位為dbm)。在步驟604處，發(fā)射器確定dcs所需的原始信號的冗余信號的數(shù)目n。例如，發(fā)射器確定使鏈路損耗預算僅高于實際鏈路損耗的冗余信號的數(shù)目，這允許olt-onu鏈路滿足性能指標(例如，低誤碼率)并維持高數(shù)據(jù)速率。在步驟606處，發(fā)射器生成具有si子頻段的多個相關(guān)信號，其與冗余信號的數(shù)目n對應。多個相關(guān)信號使用與圖4中的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射400和圖5中的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射500類似的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射生成。生成多個相關(guān)信號包括生成2ⁿ個信號，其中，n是正整數(shù)。在一實施例中，可以使用n＝ceil(log2(n))來確定n，其中，ceil(x)是上限函數(shù)，其導致不小于x的最小整數(shù)值。相關(guān)信號具有互相頻譜倒轉(zhuǎn)的子頻段，使得ei(1),i(2),…,i(n-1),2(m*f/2^n-1+1:1:(m+1)*f/2^n-1)＝ei(1),i(2),…,i(n-1),1((m+1)*f/2^n-1:-1:m*f/2^n-1+1)，其中，f>0，i(1:n-1)∈(1,2)，m＝0,1,…(2^n-1-1)是具有正數(shù)f的2^n-1個子頻段的指數(shù)，f是最大正頻率指數(shù)。隨著冗余信號數(shù)目的增加，鏈路損耗預算的“所需最小功率”項降低，這導致鏈路損耗預算增加。在步驟608處，發(fā)射器從2ⁿ個相關(guān)信號中選擇n個相關(guān)信號。在一實施例中，發(fā)射器優(yōu)先從具有彼此頻率倒轉(zhuǎn)的子頻段的相關(guān)信號中選擇n個相關(guān)信號。在步驟610處，發(fā)射器傳輸包括n個相關(guān)信號的光信號。發(fā)射器使用頻率分集以不同時間間隔傳輸光信號內(nèi)的n個相關(guān)信號。在一項實施例中，光信號是實值ofdm信號，其負頻分量滿足e(-f)＝e(f)*，其中f>0，f是dc子載波對應頻率指數(shù)f＝0的ofdm子載波指數(shù)。此外，光信號可為適合于強度調(diào)制和直接檢測的正值。在步驟612處，發(fā)射器確定傳輸是否完成。如果傳輸完成，那么發(fā)射器終止方法600；否則，發(fā)射器返回到步驟602。

圖7為接收器的頻率分集接收方法700的一實施例的流程圖。方法700由圖3中的olt302和onu304a至304c等配置為接收器以接收光數(shù)據(jù)信號的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實施。接收器獲取olt-onu鏈路的dcs的頻率映射，接收包括多個相關(guān)信號的光信號，恢復多個相關(guān)信號，重新排列相關(guān)信號以生成恢復信號，對恢復信號執(zhí)行dcs以生成相干信號，以及處理相干信號以恢復原始數(shù)據(jù)序列。在步驟702處，接收器獲取olt-onu鏈路的dcs的頻率映射。例如，可從控制器或網(wǎng)絡(luò)操作器獲取頻率映射。采用頻率映射來關(guān)聯(lián)或重新排列多個相關(guān)信號，以生成恢復原始信號。在步驟704處，接收器接收包括多個相關(guān)信號的光信號。多個相關(guān)信號是使用與圖4中的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射400和圖5中的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射500類似的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射生成的相關(guān)信號。在步驟706處，接收器從光信號恢復多個相關(guān)信號。接收器可使用數(shù)據(jù)信號處理或如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在看到本發(fā)明時會認識到的任何其它合適的技術(shù)來恢復多個相關(guān)信號。在步驟708處，接收器重新排列多個相關(guān)信號以生成恢復原始信號。例如，接收器使用頻率映射來確定相關(guān)信號排序和/或重新排列多個相關(guān)信號以生成恢復原始信號。在步驟710處，接收器對恢復信號執(zhí)行dcs以生成相干信號。例如，dcs可包括合并恢復信號的多個電場(electricfield，e-field)以生成相干信號。在步驟712處，接收器處理相干信號以恢復原始數(shù)據(jù)序列。例如，接收器解調(diào)并解碼相干信號以恢復原始數(shù)據(jù)序列。在步驟714處，接收器確定傳輸是否完成。如果傳輸完成，那么接收器終止方法700；否則，接收器返回到步驟704。

圖8為在olt802與若干onu804a至onu804c之間傳送數(shù)據(jù)流量的光網(wǎng)絡(luò)800的另一實施例的示意圖。olt802和onu804a至onu804c可配置為類似于圖1中的olt108和onu106。olt802使用主干光纖850光耦合到分光器806。分光器806分別使用終端光纖852a至852c光耦合到onu804a至onu804c中的每一個。光網(wǎng)絡(luò)800可如圖所示配置或為任何其它合適的配置。

在圖8中，olt802配置為發(fā)射器，onu804a至onu804c配置為接收器。數(shù)據(jù)流量在下行方向從olt802傳送到onu804a至onu804c，但這可以很容易地延伸為說明在上行方向傳送的數(shù)據(jù)流量。使用由預定編碼進行編碼的信號在olt802與onu804a至onu804c之間傳送數(shù)據(jù)流量。預定編碼作用于來自原始信號的多個子頻段的多個子載波。olt802用于傳輸已編碼數(shù)據(jù)流量。onu804a至onu804c用于解碼數(shù)據(jù)流量以重建原始信號。舉例來說，olt802可用于為onu804a發(fā)送已編碼數(shù)據(jù)810，為onu804b發(fā)送已編碼數(shù)據(jù)812，以及為onu804c發(fā)送已編碼數(shù)據(jù)814而不使用冗余。

在一實施例中，發(fā)射器用于不應用冗余來傳輸數(shù)據(jù)。舉例來說，發(fā)射器對從四個不同子頻段中選擇的四個子載波進行編碼，每個子頻段具有帶寬bs＝bo/4，其中，bo是信號的光帶寬。多個子頻段可以類似于在相關(guān)信號中生成的那些信號來生成，那些信號是使用與圖4中的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射400和圖5中的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射500類似的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射生成的。如果使用了銀色編碼，那么將編碼四個子載波[s1,s2,s3,s4]以在四個原始頻率位置處生成四個新子載波，如下：

s1’＝s1+z3

s2’＝s2-z4

s3’＝-s2*-z4*

s4’＝s1*-z3*

其中，

是映射到原始子載波或信號組的新建信號組。接收器解碼或反轉(zhuǎn)以上操作以重建原始子載波。

在一項實施例中，可使用四個頻率映射，例如，類似于圖4中的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射400和圖5中的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射500，來執(zhí)行要編碼的四個子載波的選擇。對于f>0，我們具有第一映射：e1(f)＝e0(f)，第二映射：e2(f)＝e0(f+1-f)，第三映射：e3(1:1:f/2)＝e0(f/2:-1:1)和e3(f/2+1:1:f)＝e0(f:-1:f/2+1)，以及第四映射：e4(1:1:f/2)＝e0(f/2+1:1:f)和e4(f/2+1:1:f)＝e0(1:+1:f/2)。對于f<0，我們具有en(f)＝en(-f)*，其中n∈(1,2,3,4)。

舉例來說，對于f＝16，頻率映射計算為：

第一映射：1,2,3,4,5,6,7,8；9,10,11,12,13,14,15,16

第二映射：16,15,14,13,12,11,10,9；8,7,6,5,4,3,2,1

第三映射：8,7,6,5,4,3,2,1；16,15,14,13,12,11,10,9

第四映射：9,10,11,12,13,14,15,16；1,2,3,4,5,6,7,8。

計算的頻率映射導致一起編碼和解碼的子載波的以下四個(f/4)子集：

[1,16,8,9],[2,15,7,10],[3,14,6,11],[4,13,5,12]。

對于f<0，我們具有en(f)＝en(-f)*，其中n∈(1,2,3,4)。

圖9為發(fā)射器的頻率分集傳輸方法900的一實施例的流程圖。方法900由圖8中的olt802和onu804a至804c等配置為發(fā)射器以傳輸光數(shù)據(jù)信號的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實施。發(fā)射器獲取給定olt鏈路的鏈路損耗預算，生成多個子頻段，編碼一組子頻段，以及傳輸包括多個相關(guān)信號的光信號。在步驟902處，發(fā)射器獲取olt-onu鏈路的鏈路損耗預算。例如，可從控制器或網(wǎng)絡(luò)操作器獲取鏈路損耗預算。在步驟904處，發(fā)射器生成多個子頻段。多個子頻段類似于圖4中的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射400和圖5中的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射500生成。在步驟906處，發(fā)射器從多個子頻段中選擇一組子頻段。子頻段可基于子頻段的帶寬和olt-onu鏈路的鏈路損耗預算來選擇。在步驟908處，發(fā)射器使用頻率映射來編碼該組子頻段。頻率映射通過重新映射或重新排列子頻段的順序來編碼該組子頻段。編碼方案的示例包括但不限于空時編碼、銀色編碼和金色編碼。在步驟910處，發(fā)射器傳輸包括該組已編碼子頻段的光信號。例如，發(fā)射器使用頻率分集來傳輸光信號。在步驟912處，發(fā)射器確定傳輸是否完成。如果傳輸完成，那么發(fā)射器終止方法900；否則，發(fā)射器返回到步驟902。

圖10為接收器的頻率分集接收方法1000的另一項實施例的流程圖。方法1000由圖8中的olt802和onu804a至804c等配置為接收器以接收光數(shù)據(jù)信號的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實施。接收器獲取olt-onu鏈路的頻率映射和/或編碼信息，接收包括一組已編碼子頻段的光信號，解碼該組已編碼子頻段，以及處理該組已解碼子頻段以恢復原始數(shù)據(jù)序列。在步驟1002處，接收器獲取olt-onu鏈路的頻率映射和/或編碼信息。例如，可從控制器或網(wǎng)絡(luò)操作器獲取頻率映射和編碼信息。采用頻率映射和編碼信息來關(guān)聯(lián)或重新排列多個子頻段，以生成恢復原始信號。在步驟1004處，接收器接收包括一組已編碼子頻段的光信號。該組已編碼子頻段是使用與圖4中的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射400和圖5中的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射500類似的頻譜倒轉(zhuǎn)子頻段映射生成的子頻段。在步驟1006處，接收器解碼該組編碼子頻段以生成恢復原始信號。例如，接收器使用包括編碼信息的頻率映射來確定順序以及重新排列子頻段以生成恢復原始信號。在步驟1008處，接收器處理該組已解碼子頻段以恢復原始數(shù)據(jù)序列。例如，接收器解調(diào)該組已解碼子頻段以恢復原始數(shù)據(jù)序列。在步驟1010處，接收器確定傳輸是否完成。如果傳輸完成，那么接收器終止方法1000；否則，接收器返回到步驟1004。

圖11為網(wǎng)元1100的一實施例的示意圖。網(wǎng)元1100可適于實施所公開的實施例。網(wǎng)元1100可為通過網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)和/或域傳送或協(xié)助傳送數(shù)據(jù)的任意設(shè)備(例如，調(diào)制解調(diào)器、交換機、路由器、網(wǎng)橋、服務器、客戶端、控制器等)。例如，網(wǎng)元1100可在圖3的olt302和onu304a至304c以及圖8的olt802和onu804a至804c中實施。網(wǎng)元1100包括端口1110、收發(fā)器單元(tx/rx)1120、處理器1130和包括頻率分集模塊1150的存儲器1140。端口1110耦合到tx/rx1120，tx/rx1120可為發(fā)射器、接收器或其組合。tx/rx1120可經(jīng)由端口1110傳輸和接收數(shù)據(jù)。處理器1130用于處理數(shù)據(jù)。存儲器1140用于存儲用于實施本文描述的實施例的數(shù)據(jù)和指令。網(wǎng)元1100還可包括耦合到端口1110和tx/rx1120用于接收和傳輸電信號和光信號的電到光(electrical-to-optical，eo)分量和光到電(optical-to-electrical，oe)分量。

處理器1130可由硬件和軟件實施。處理器1130可實施為一個或多個中央處理器(centralprocessingunit，cpu)芯片、邏輯單元、內(nèi)核(例如，為多核處理器)、現(xiàn)場可編程門陣列(field-programmablegatearray，fpga)、專用集成電路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)和數(shù)字信號處理器(digitalsignalprocessor，dsp)。處理器1130與端口1110、tx/rx1120和存儲器1140通信。

存儲器1140包括一個或多個磁盤、磁帶驅(qū)動器和固態(tài)驅(qū)動器并可用作溢流數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，以在程序被選擇執(zhí)行時存儲這類程序以及存儲在程序執(zhí)行期間讀取的指令和數(shù)據(jù)。存儲器1140可為易失的或非易失的，并可為只讀存儲器(read-onlymemory，rom)、隨機存取存儲器(random-accessmemory，ram)、三重內(nèi)容尋址存儲器(ternarycontent-addressablememory，tcam)和靜態(tài)隨機存取存儲器(staticrandom-accessmemory，sram)。頻率分集模塊1150由處理器1130實施以執(zhí)行用于實施各種實施例的指令，以傳輸和接收光信號，這些光信號包括相關(guān)信號或使用或不使用冗余的相關(guān)信號子頻段。包括頻率分集模塊1150提供了網(wǎng)元1100的功能改進。頻率分集模塊1150還引起網(wǎng)元1100到不同狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?；蛘撸l率分集模塊1150實施為存儲在處理器1130中的指令。

圖12為使用具有4-正交幅度調(diào)制(quadratureamplitudemodulation，qam)的2.6吉兆赫(gigahertz，ghz)信號的直接調(diào)制激光器的誤碼率(biterrorrate，ber)性能的一實施例的曲線圖1200?？梢允褂妙愃朴趫D3中的olt302和onu304a至onu304c以及圖8中的olt802和onu804a至onu804c配置的網(wǎng)元來獲取曲線圖1200。軸1202表示單位為db的q²質(zhì)量因子，軸1204表示單位為dbm的接收功率。曲線1206代表不使用dcs情況下的相位共軛雙波(phase-conjugatedtwinwave，pctw)信號。曲線1208代表使用dcs情況下的pctw。在使用具有si子頻段的兩個信號的dcs時，可以觀察到約四分貝的改進。

圖13為使用具有si子頻段的兩個信號的dcs的40km標準單模光纖(standardsingle-modefiber，ssmf)上的10吉比特/秒(gigabitpersecond，gb/s)dmt信號的snr響應的一實施例的性能比較1300?？梢允褂妙愃朴趫D3中的olt302和onu304a至onu304c以及圖8中的olt802和onu804a至onu804c配置的網(wǎng)元來獲取性能比較1300。曲線圖1302是在不使用dcs的情況下信號的snr響應。軸1306表示單位為db的snr，軸1308表示子載波的指數(shù)。曲線圖1302具有約-28dbm的snr。曲線圖1304是使用具有si子頻段的兩個信號的dcs的信號的snr響應。軸1310表示單位為db的snr，軸1312表示子載波的指數(shù)。使用具有si子頻段的兩個信號的dcs，將信號的snt響應改進了約0.09db。

圖14為使用具有si子頻段的兩個信號的dcs的40kmssmf上的10gb/sdmt信號的ber性能的一項實施例的性能比較1400?？梢允褂妙愃朴趫D3中的olt302和onu304a至onu304c以及圖8中的olt802和onu804a至onu804c配置的網(wǎng)元來獲取性能比較1400。曲線圖1402是在不使用dcs的情況下信號的星座圖。軸1406表示q平面中的位置，軸1408表示i平面中的位置。曲線圖1402具有約0.0035的ber。曲線圖1404是使用具有si子頻段的兩個信號的dcs的信號的星座圖。軸1410表示q平面中的位置，軸1412表示i平面中的位置。曲線圖1404具有1.2e-5的ber。使用具有si子頻段的兩個信號的dcs，改進了ber并將增益提高了約3.9db。

圖15為使用具有si子頻段的四個信號的dcs的40kmssmf上的10gb/sdmt信號的snr性能的一實施例的性能比較1500。可以使用類似于圖3中的olt302和onu304a至onu304c以及圖8中的olt802和onu804a至onu804c配置的網(wǎng)元來獲取性能比較1500。曲線圖1502是在不使用dcs的情況下信號的snr響應。軸1506表示單位為db的snr，軸1508表示子載波的指數(shù)。曲線圖1502具有約-31dbm的snr。曲線圖1504是使用具有si子頻段的兩個信號的dcs的信號的snr響應。軸1510表示單位為db的snr，軸1512表示子載波的指數(shù)。使用具有si子頻段的四個信號的dcs，將信號的snt響應改進了約0.7db。

圖16為使用具有si子頻段的四個信號的dcs的40kmssmf上的10gb/sdmt信號的ber性能的一實施例的性能比較1600?？梢允褂妙愃朴趫D3中的olt302和onu304a至onu304c以及圖8中的olt802和onu804a至onu804c配置的網(wǎng)元來獲取性能比較1600。曲線圖1602是在不使用dcs的情況下信號的星座圖。軸1606表示q平面中的位置，軸1608表示i平面中的位置。曲線圖1602具有約0.0351的ber。曲線圖1604是使用具有si子頻段的四個信號的dcs的信號的星座圖。軸1610表示q平面中的位置，軸1612表示i平面中的位置。曲線圖1604具有4.96e-5的ber。使用具有si子頻段的四個信號的dcs，改進了ber并將增益提高了約6.7db。

雖然本發(fā)明中已提供若干實施例，但應理解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，本發(fā)明所公開的系統(tǒng)和方法可以以許多其它特定形式來體現(xiàn)。本發(fā)明的實例應被視為說明性而非限制性的，且本發(fā)明并不限于本文本所給出的細節(jié)。例如，各種元件或部件可以在另一系統(tǒng)中組合或合并，或者某些特征可以省略或不實施。

此外，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，各種實施例中描述和說明為離散或單獨的技術(shù)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)和方法可以與其它系統(tǒng)、模塊、技術(shù)或方法進行組合或合并。展示或論述為彼此耦合或直接耦合或通信的其它項也可以采用電方式、機械方式或其它方式通過某一接口、設(shè)備或中間部件間接地耦合或通信。其它變化、替代和改變的示例可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本文精神和所公開的范圍的情況下確定。