用于小步長可變譜效率的編碼調制的制作方法
【專利摘要】提供了涉及編碼調制方案的系統(tǒng)和方法，由此對于使用相同M2?QAM調制格式的WDM系統(tǒng)中的不同傳送器(TX1,TX2TXN)能夠實現(xiàn)不同的譜效率?？蛇x擇(202)用于傳送器(TX1,TX2TXN)的最大可實現(xiàn)譜效率，并且可指定最大可實現(xiàn)譜效率的譜效率步長。通過將其譜效率從最大可實現(xiàn)譜效率降低對應于步長的選擇的步的數(shù)量，可個別選擇用于系統(tǒng)中任何傳送器(TX1,TX2TXN)的譜效率。
【專利說明】用于小步長可變譜效率的編碼調制
[0001] 在波分復用(WDM)光通信系統(tǒng)中，采用數(shù)據(jù)對許多不同光載波波長單獨進行調制 以產(chǎn)生調制光信號。調制光信號與聚合信號組合，并且在光傳送路徑上傳送到接收器。接收 器例如使用相干檢測和數(shù)字信號處理(DSP)來檢測和解調數(shù)據(jù)。
[0002] 可在光通信系統(tǒng)中使用的一種類型的調制是相移鍵控(PSK)。根據(jù)PSK的不同變 化，通過調制光波長的相位，使得光波長的相位或相位轉變表示編碼一個或多個比特的符 號來傳送數(shù)據(jù)。例如，在二進制相移鍵控(BPSK)調制方案中，兩個相位可用來表示每符號1 比特。在正交相移鍵控(QPSK)調制方案中，四個相位可用來每符號編碼2個比特。其它相移 鍵控格式包含差分相移鍵控(DPSK)格式以及PSK和DPSK格式的變化，例如歸零DPSK (RZ-DPSK)和偏振分復用（polarization division multiplexed)QPSK (PDM-QPSK)。
[0003] 諸如QPSK的調制格式通常可稱為多級調制格式，在調制格式中多個信息比特要編 碼在單個傳送符號上。多級調制技術例如已用來允許增加的傳送速率和減小的信道間距， 由此增加 WDM系統(tǒng)中每個信道的譜效率(SE)。一種譜高效的多級調制格式是正交幅度調制 (QAM)。在QAM信號中，使用相移鍵控和幅移鍵控的組合來調制信息例如以每符號編碼多個 比特。對于任何給定M 2-QAM，每個符號表示log2(M2)個比特，其中，Μ是正整數(shù)。例如，16-QAM 調制格式可用來每符號編碼4個比特，并且64-QAM可用來每符號編碼6個比特。PSK調制方案 (例如，BPSK和QPSK)可稱為QAM(例如，分別為2QAM和4QSM)的級別。
[0004] QAM方案在實現(xiàn)靈活速率應答器技術中是有用的，其中，在使用不同SE的相同帶寬 (或符號速率)上可實現(xiàn)多個數(shù)據(jù)率。在一個方式中，通過在不同QAM格式之間的切換，可實 現(xiàn)從一個SE到另一個的切換。雖然此方式可良好執(zhí)行，但它能夠在可實現(xiàn)比特率和傳送距 離中由粗調步(coarse step)限制。例如，從16-QAM到8-QAM的交換將造成總信息比特率降 低25%，以便可能提供傳送距離中大約80%的增加。另一方面，從16-QAM到QPSK的交換將造成 總信息比特率降低50%，以便可能提供傳送距離中大約330%的增加。
[0005] 現(xiàn)在將參照附圖，通過示例描述本公開，圖中相似數(shù)字表示相似的部分，其中： 圖1是與本公開一致的系統(tǒng)的一個示范實施例的框圖。
[0006] 圖2是圖示與本公開一致的方法的一個示例的流程圖。
[0007] 圖3以圖解方式圖示與本公開一致的示范傳送器的調制輸出。
[0008] 圖4是圖示與本公開一致使用常數(shù)值比特的星座成形的星座圖。
[0009] 圖5A、5B、5C、5D和5E各包含四個星座圖，圖示關聯(lián)于與本公開一致的一個示例的 潛在星座點。
[0010] 圖6是與本公開一致的傳送器的一個示范實施例的框圖。
[0011] 圖7是與本公開一致的接收器的一個示范實施例的框圖。
[0012] 圖8是與本公開一致的傳送器的另一個示范實施例的框圖。
[0013] 圖9是與本公開一致的接收器的另一個示范實施例的框圖。
[0014] 圖10A和10B以圖解方式圖示與本公開一致的編碼比特的值和比特位置的示例。 [0015]圖11是圖示與本公開一致的示范系統(tǒng)的性能的SNR對譜效率的標繪圖。
[0016]圖12是圖示與本公開一致的示范系統(tǒng)的性能的SNR對信道容量的標繪圖。
【具體實施方式】
[0017] 本公開涉及光信號數(shù)據(jù)檢測，并且更具體地說，涉及使用編碼調制用于小步長可 變譜效率的系統(tǒng)和方法。通常，與本公開一致的系統(tǒng)和方法涉及編碼調制方案，由此對于使 用相同M 2_QAM調制格式的WDM系統(tǒng)中的不同傳送器能夠實現(xiàn)不同譜效率?？蛇x擇用于傳送 器的最大可實現(xiàn)譜效率，例如比特率，并且可指定最大可實現(xiàn)譜效率的譜效率步長。通過將 傳送器的譜效率從最大可實現(xiàn)譜效率降低對應于步長的選擇的步的數(shù)量，可個別選擇用于 系統(tǒng)中任何傳送器的譜效率。可將等于選擇的步的數(shù)量的數(shù)量的編碼比特插入到數(shù)據(jù)流中 以在傳送器處建立比特塊。編碼比特可以是指示塊比特的至少一部分的奇偶性的一個或多 個奇偶性比特，或奇偶性比特和一個或多個常數(shù)值比特的組合。將比特塊的每個格雷映射 到調制到光載波上并且傳送到接收器的關聯(lián)M 2_QAM符號。
[0018] 圖1是與本公開一致的WDM傳送系統(tǒng)100的一個示范實施例的簡化框圖。傳送系統(tǒng) 用來在光信息路徑102上將多個光信道從傳送終端104傳送到一個或多個位于遠程的接收 終端106。示范系統(tǒng)100可以是配置用于將信道從傳送器傳送到在5000公里或更遠距離處的 接收器的長距離海底系統(tǒng)。雖然示范實施例在光系統(tǒng)的上下文中描述，并且結合長距離WDM 光系統(tǒng)是有用的，但本文中討論的廣義概念可在傳送和接收其它類型的信號的其它通信系 統(tǒng)中實現(xiàn)。
[0019] 本領域技術人員將認識到，為便于解釋，系統(tǒng)100已描繪為高度簡化的點對點系 統(tǒng)。例如，傳送終端104和接收終端106當然可都配置為收發(fā)器，由此每個可配置成執(zhí)行傳送 和接收功能。然而，為便于解釋，本文中相對于僅傳送或接收功能描繪和描述終端。要理解， 與本公開一致的系統(tǒng)和方法可包含到廣泛而多樣的網(wǎng)絡組件和配置中。本文中圖示的示范 實施例只作為解釋而不是作為限制來提供。
[0020] 在圖示的示范實施例中，多個傳送器TX1、TX2. . .TXN的每個在關聯(lián)輸入端口108_ U108-2. . .108-Ν上接收數(shù)據(jù)信號，并且在關聯(lián)波長λ^λ〗...λΝ上傳送數(shù)據(jù)信號。傳送器 TX1、TX2. . .ΤΧΝ可配置成使用在與本公開一致的可變譜效率配置中的關聯(lián)譜效率，在其關 聯(lián)波長λ^λζ. . .λΝ上調制數(shù)據(jù)。當然，為便于解釋，以高度簡化形式示出了傳送器ΤΧ1、 ΤΧ2. . .ΤΧΝ。本領域技術人員將認識到，每個傳送器TX1、TX2. . .ΤΧΝ可包含配置用于采用預 期幅度和調制以其關聯(lián)波長&、&. . .λΝ傳送數(shù)據(jù)信號的電氣和光學組件。
[0021] 分別在多個路徑110-1、110-2...1104上攜帶傳送的波長人1、\ 2...\~或信道。數(shù)據(jù) 信道由復用器或組合器112組合成在光路徑102上的聚合信號。光信息路徑102可包含光纖 波導、光放大器、光濾波器、色散補償模塊及其它有源和無源組件。
[0022] 聚合信號可在一個或多個遠程接收終端106處接收。去復用器114將以波長λ:、 入2...人〃的傳送的信道分離到關聯(lián)路徑116-1、116-2...1164上，這些路徑耦合到關聯(lián)接收 器RX1、RX2. . .RXN。一個或多個接收器RX1、RX2. . .RXN可配置成使用迭代解碼解調傳送的信 號，并且可在關聯(lián)輸出路徑118-1、118-2、118-3、1184上提供關聯(lián)輸出數(shù)據(jù)信號。
[0023] 通常，在與本公開一致的系統(tǒng)或方法中，所有傳送器TX1、TX2. . .TXN可配置成使用 共同的M2-QAM調制格式、波特率(符號率)和前向糾錯(FEC)方案，但與最大可實現(xiàn)譜效率相 比，一個或多個傳送器TX1、TX2. . .TXN的譜效率可降低一個或多個步長。圖2例如是圖示與 本公開一致的方法200的流程圖。雖然圖2根據(jù)實施例圖示各種操作，但要理解，對于其它實 施例，圖2所描繪的所有操作并非是必需的。實際上，本文中完全預期在本公開的其它實施 例中，圖2所描繪的操作和/或本文中描述的其它操作可以以在任何附圖中未明確示出但仍 與本公開完全一致的方式組合。因此，針對在一個附圖中未確切示出的特征和/或操作的要 求被認為是在本公開的范圍和內容內。
[0024]分別在操作202、204和206中，為傳送器選擇最大可實現(xiàn)譜效率（例如，比特率）、 M2-QAM調制格式和預期標準步長1/n，通過該步長，可降低最大可實現(xiàn)譜效率。確定步長的η 的值可以是l〇g2(M2)的正整數(shù)倍，log2(M2)是由M 2-QAM調制格式中每個符號表示的比特的數(shù) 量。
[0025] 對于系統(tǒng)中的每個傳送器，可選擇用于從最大可實現(xiàn)譜效率降低傳送器的譜效率 的標準步的關聯(lián)數(shù)量i，208。可采用等于選擇的步的數(shù)量的數(shù)量i個編碼比特，將n-i個比特 的連續(xù)塊編碼，210,以產(chǎn)生η個比特的塊(n-i個信息比特，加上與η個信息比特關聯(lián)的i個編 碼比特）。將η個比特的連續(xù)塊的每個格雷映射到n/log 2(M2)個關聯(lián)M2-QAM符號，212,這些符 號被調制到光載波上以提供調制的光信號以便傳送到接收器，214。如本文中所使用，"格雷 圖（Gray map)"或"格雷映射"指已知格雷映射方案，由此代碼被指派到一組連續(xù)比特的每 個，使得相鄰碼字相差1個比特，并且不涉及添加附加的比特到數(shù)據(jù)流(即，格雷映射不具有 開銷（overhead) ) 〇
[0026] 圖3以圖解方式圖示與本公開一致實現(xiàn)方法200的每個傳送器TX1、TX2. . .TXN的輸 出。如所示，在每個傳送器處，可添加不同數(shù)量i個編碼比特到n-i個比特的塊，以便與最大 可實現(xiàn)譜效率相比，將傳送器的譜效率降低對應于步長的關聯(lián)選擇的步的數(shù)量I/η。然后， 將η個比特的塊(n-i個信息比特加 i個編碼比特)格雷映射到n/log2(M2)個關聯(lián)M2-QAM符號， 并且調制在光載波上。
[0027] 與本公開一致的系統(tǒng)或方法中的編碼比特可以是奇偶性比特或奇偶性比特和常 數(shù)值比特的組合。奇偶性比特以已知方式指示η個比特的關聯(lián)塊的至少一部分的奇偶性。如 是已知的，奇偶性比特可以是偶數(shù)奇偶性比特或奇數(shù)奇偶性比特。在使用偶數(shù)奇偶性時，如 果與奇偶性比特關聯(lián)的比特(不包含奇偶性比特）中1的數(shù)量是奇數(shù)，則將奇偶性比特設置 成值1。如果與奇偶性比特關聯(lián)的比特中1的數(shù)量已是偶數(shù)，則將偶數(shù)奇偶性比特設置成0。 在使用奇數(shù)奇偶性時，如果與奇偶性比特關聯(lián)的比特(不包含奇偶性比特）中1的數(shù)量是偶 數(shù)，則將奇偶性比特設置成1。在與奇偶性比特關聯(lián)的比特中1的數(shù)量已是奇數(shù)時，將奇數(shù)奇 偶性比特設置成0。
[0028]常數(shù)值比特具有常數(shù)"Γ或"0"值，并且可與一個或多個奇偶性比特一起包含以改 進調制的功率效率，例如，在添加附加的奇偶性比特沒有或有很小的附加益處時。使用常數(shù) 值比特降低了在與本公開一致的系統(tǒng)或方法中的每符號平均功率，在與使用奇偶性比特最 大化最小歐幾里德距離組合時，這改進了信噪比（SNR)性能。同樣，取決于格雷映射的Μ 2-QAM符號中一個或多個常數(shù)值比特的位置，符號被約束到星座點的特定群組。這種約束可由 接收器用來解調符號。
[0029]圖4例如包含圖示16-QAM信號的格雷映射的星座圖400。圖4的星座圖400包含十六 個星座點，指示可使用格雷映射的16-QAM調制格式與關聯(lián)于符號的比特(碼字)一起表示的 每個QAM符號的幅度和相位。如所示，如果編碼比特包含常數(shù)值比特，其具有放置在具有圖4 中示出的調制格式的符號的最低有效比特(LSB)位置中的"Γ值，則常數(shù)值比特將星座點約 束為虛線矩形402中八個星座點中的一個。同樣，如果編碼比特包含常數(shù)值比特，其具有"Γ 值并且放置在具有圖4中示出的調制格式的符號的第二最高有效比特(MSB)位置中，則常數(shù) 值比特將星座點約束為虛線矩形404中八個星座點中的一個。如果編碼比特包含兩個常數(shù) 值比特，則一個常數(shù)值比特具有放置在最低有效比特(LSB)位置中的"Γ值，并且一個常數(shù) 值比特具有"Γ值并且放置在第二最高有效比特(MSB)位置中，則常數(shù)值比特將星座點約束 為在虛線矩形402、404之間相交處中的4個星座點中的一個。
[0030] 圖5A-5E以圖解方式圖示使用16-QAM格式，與本公開一致的系統(tǒng)和方法的一個示 例。圖5A-5E的每個圖不一系列的四個16-QAM星座圖，星座圖中的每個與在關聯(lián)傳送器的輸 出處提供的四個連續(xù)QAM符號之一關聯(lián)。在4個星座圖中的每個的下面是在特定圖示的示例 中根據(jù)星座圖映射的4個比特的說明。比特序列中的字母"X"識別不是編碼比特的比特，例 如，信息比特，字母P指示是奇偶性比特的編碼比特，并且數(shù)字"Γ指示是具有"Γ的值的常 數(shù)值比特的編碼比特。圖5A-5E的相鄰的每個是用于以(n-i)/n的格式提供的圖示示例的編 碼比特的數(shù)量和步長的指示。例如，在一個實施例中，在WDM系統(tǒng)中的多個傳送器可配置成 展示由圖5A-5E的不同圖表示的輸出，由此每個傳送器具有不同譜效率。
[0031] 在圖示的示例中，可指定最大可實現(xiàn)譜效率(例如，比特率），并且可計算要求的符 號率和FEC開銷。對于示例，可采用以16-QAM作為基礎調制格式、20% FEC開銷、用于導頻符 號的1%開銷和用于協(xié)議開銷的4.16%，可指定200 Gb/s的最大可實現(xiàn)譜效率。這個示例將會 要求31.56 GBd的符號率。
[0032]為這個示例選擇的預期步長可選擇為12.5 Gb/s，其是最大譜效率200 Gb/s的1/ 16，即，在這個示例中，n=16。采用這個步長，將n=16個比特的塊將會映射到四個（16/log2 (42))關聯(lián)16-QAM符號以實現(xiàn)最大譜效率。每個符號由同相和正交分量組成。因此，從編碼 角度而言，圖示的示例是8維。由于四個16-QAM符號中的所有比特位置均由信息比特占用， 即，不存在編碼比特，圖5A圖示在這個示例中以最大譜效率操作的傳送器的輸出。
[0033] 為將譜效率從200 Gb/s向下降低一個步長到187.5 Gb/s，使用了一個編碼比特 (n-i = 15)。如圖5B所示，一個編碼比特可以是在第四符號的第二LSB中提供的奇偶性比特 (P)。圖5B中的奇偶性比特有效地將第四符號劃分成星座點的兩個群組?；谄媾夹员忍氐?值(奇數(shù)/偶數(shù)），第四符號中允許的星座點的選擇能夠是來自淺色點或加標記的點。這個編 組將在第4符號中潛在星座點之間的最小歐幾里德距離增加了<2 ,并且有效增加了由四個 符號組成的符號序列的總最小歐幾里德距離。
[0034]以類似的方式，圖5C示出通過兩步將譜效率從200 Gb/s降低到175 Gb/s。為了實 現(xiàn)與最大譜效率相比，譜效率中的兩步降低，十六個比特的塊中的兩個編碼比特用于是奇 偶性比特的編碼比特。具體來說，在圖5C中示出的四個符號的序列的第二和第四符號的第 二LSB中提供奇偶性比特。
[0035]圖5D示出使用是奇偶性比特的三個編碼比特，譜效率從最大譜效率的三步降低。 在圖5D中，在四個符號序列的第三和第四符號的第二LSB和在第四符號的MSB比特位置中提 供奇偶性比特。奇偶性比特的這種配置將第三符號中允許的星座點的選擇約束為來自淺色 點或加標記的點，并且將第四符號中允許的星座點約束為來自淺色點或暗色點。
[0036]圖5E示出使用包含三個奇偶性比特和具有"Γ的常數(shù)值的4個常數(shù)值比特的七個 編碼比特，譜效率從最大譜效率的七步降低（即，從200 Gb/s到112.5 Gb/s)。在圖5E中，在 四個符號序列的第一、第二和第四符號的第二LSB比特位置中提供奇偶性比特，并且在第二 和第四符號的LSB比特位置和第一和第三符號的2 MSB比特位置中提供常數(shù)值比特。奇偶性 和常數(shù)值比特的這種配置將用于每個符號的允許的星座點的選擇約束為圖5E中圖示的點。 [0037]有利地，與本公開一致的系統(tǒng)和方法可配置成使用任何M 2_QAM調制格式以實現(xiàn)預 期最大譜效率（比特或符號率)和步長粒度。例如，在基于η個比特的塊到四個符號(8維）的 調制并且具有如結合圖5A-5D描述的配置的系統(tǒng)中使最大可實現(xiàn)譜效率加倍到65.75 GBd (400 Gb/s)將會使譜效率步長加倍到25 Gb/s。如果預期使用16-QAM的10 Gb/s步長粒度， 則與本公開一致的調制將會基于5個符號的序列（10維）。符號的增加數(shù)量(維度)例如通過 允許更小步長粒度，增加設計中的自由度。
[0038]圖6是與本公開一致的一個示范傳送器600的簡化框圖。圖示的示范實施例600包 含編碼比特編碼器602、格雷映射器604以及用于調制連續(xù)波激光器608的輸出以便在載波 波長λΝ上提供編碼和調制的輸出的調制器606。如上所述，編碼比特編碼器602可配置成采 用i個關聯(lián)編碼比特，將在輸入路徑118-Ν上提供的數(shù)據(jù)流的n-i個信息比特(例如，數(shù)據(jù)比 特、FEC開銷、導頻符號）的每個塊編碼，以實現(xiàn)譜效率中的預期降低。編碼比特編碼器602的 輸出包含η個比特的連續(xù)塊，即，n-i個信息比特加 i個編碼比特。
[0039]編碼比特編碼器的編碼輸出耦合到格雷映射器604。格雷映射器604配置成將η個 比特的每個塊映射到n/log2(M2)個關聯(lián)M2-QAM符號。使用調制器606,將與η個比特的每個塊 關聯(lián)的QAM符號調制到連續(xù)波激光器608的光載波波長λ Ν上。調制器606可使用任何已知調 制方法將多個QAM符號調制到載波波長λΝ上。調制器606的編碼、映射和調制輸出可耦合到 WDM系統(tǒng)中的復用器112(圖1)。
[0040]圖7是與本公開一致的一個示范接收器700的簡化框圖。圖示的示范實施例700包 含光信號檢測器702和去映射器(de-mapper )704。檢測器702可包含例如偏振分集相干接收 器的已知相干接收器，其配置成在光載波波長λΝ上接收信號并且將光信號轉換成表示由調 制器606 (圖6 )調制在光載波波長λΝ上的QAM符號的一個或多個關聯(lián)電氣輸出（例如，與偏振 復用調制格式的每個偏振關聯(lián)的輸出）。
[0041 ] 去映射器704可配置為數(shù)字信號處理(DSP)電路708的一部分。通常，DSP涉及使用 配置用于例如直接和/或在軟件指令的控制下執(zhí)行特定指令序列的一個或多個專用集成電 路(ASIC)和/或專用處理器，對信號的處理。美國專利No. 8295713中描述了包含檢測器的接 收器（即，相干接收器)和使用載波相位估計用于處理相干接收器的數(shù)字輸出的DSP電路的 一個示例，專利的教導由此通過引用合并于本文中。
[0042] 參照圖6和圖7，DSP電路708可處理檢測器702的輸出，并且提供再生在到傳送器 600的輸入108-N處提供的數(shù)據(jù)的輸出。去映射器704接收檢測器702的電氣輸出，反向進行 由格雷映射器604應用的映射，并且移除由編碼比特編碼器602應用的編碼比特。去映射器 的輸出是表示在到傳送器600的輸入108-N處提供的數(shù)據(jù)的n-i個比特的連續(xù)塊的去映射輸 出。
[0043]去映射可例如使用最大后驗(MAP)解碼器執(zhí)行，并且可響應于來自接收器的輸出 的先驗對數(shù)似然比(LLR)反饋迭代執(zhí)行。與本公開一致的系統(tǒng)中的去映射器704可使用通過 由編碼比特編碼器602應用的奇偶性比特指示的奇偶性，促使周跳(cycle slip)的校正。例 如，在一些實施例中，去映射器704可使用奇偶性比特以便以自動促使周跳的校正的方式執(zhí) 行去映射。
[0044]與本公開一致的系統(tǒng)可在多種配置中實現(xiàn)。圖8是與本公開一致的一個示范傳送 器800的簡化框圖。圖示的示范實施例800包含去復用器801、多個FEC編碼器802-(n-i)、 802-(n-i-l). . .802-1、數(shù)字復用器804、編碼比特編碼器602以及如結合圖6所述用于驅動 調制器606的格雷映射器604。
[0045]去復用器801可采取已知配置用于在路徑108-N上接收串行輸入數(shù)據(jù)流并且將輸 入數(shù)據(jù)流去復用成n-i個單獨的并行去復用數(shù)據(jù)流。n-i個數(shù)據(jù)流的每個耦合到FEC編碼器 802-(n-i)、802-(n-i-l) · · .802-1 的關聯(lián)FEC編碼器。FEC編碼器802-(n-i)、802-(n-i-1). . .802-1可各配置成采用關聯(lián)FEC代碼將由此接收到的數(shù)據(jù)流編碼，以提供關聯(lián)的FEC編 碼輸出。
[0046]許多FEC代碼是已知的，每個具有與代碼如何生成以及因此它們如何執(zhí)行相關的 不同屬性。已知糾錯碼的示例包含線性和循環(huán)漢明碼、循環(huán)Bose-Chaudhurl-Hocquenghem (BHC)碼、卷積(Viterbi)碼、循環(huán)Golay和Fire碼、Turbo卷積和乘積碼(TCC, TPC)及低密度 奇偶性校驗碼（LDPChLDPC碼因其低關聯(lián)開銷而對FEC編碼器802-(n-i)、802-(n-i-l) ...802-1是特別有用的碼。用于在FEC編碼器802-(n-i)、802-(n-i-l). . .802-1和對應解碼 器802-(n-i)、802-(n-i-l). . . 802-1 (圖9)中實現(xiàn)各種糾錯碼的硬件和軟件配置為本領域 技術人員所知。
[0047] 每個FEC編碼器802-(n-i)、802-(n-i-l).·.802-l的編碼輸出耦合到數(shù)字復用器 804。多種數(shù)字復用器配置是已知的。在圖示的實施例中，數(shù)字復用器804接收來自FEC編碼 器802-(11-丨）、802-(11-丨-1)...802-1的11-丨個輸出碼字，并且提供11-丨個比特的并行交織輸 出到編碼比特編碼器602。
[0048]如上所述，編碼比特編碼器602可配置成采用i個關聯(lián)奇偶性比特將n-i個比特的 每個塊編碼。編碼比特編碼器602的輸出包含η個比特即，n-i個信息比特加 i個奇偶性比特， 的連續(xù)塊。編碼比特編碼器602的編碼輸出耦合到格雷映射器604。格雷映射器604配置成將 η個比特的每個塊映射到n/log2(M2)個關聯(lián)M2-QAM符號。與η個比特的每個塊關聯(lián)的QAM符號 提供到調制器606用于將符號調制到連續(xù)波激光器608的光載波波長λ Ν上。
[0049]圖9是與本公開一致用于接收使用圖8中示出的傳送器800調制的信號的一個示范 接收器900的簡化框圖。圖示的示范實施例900包含檢測器702、去映射器704a、去數(shù)字復用 器902、多個FEC解碼器904-(n-i)、904-(n-i-l). . .904-1、復用器906及數(shù)字復用器908。 [0050]如上所述，檢測器702配置成接收調制在載波波長λΝ上的光信號，并且將光信號轉 換成電氣信號。去映射器704a接收檢測器702的輸出，并且反向進行由在傳送器處的格雷映 射器604給予的數(shù)據(jù)到調制格式的映射，并且例如使用如上所述的MAP解碼器，移除由編碼 比特編碼器應用的編碼比特。如所示，可響應于來自接收器的輸出（即，在圖示的實施例中 復用器906的輸出）的后驗LLR反饋，迭代執(zhí)行去映射。去映射器704a提供包含n-i比特的塊 的去映射器輸出，從而再生傳送器800中數(shù)字復用器804的輸出。
[0051]去映射器704a的去映射器輸出耦合到反向進行由在傳送器800中關聯(lián)數(shù)字復用器 804執(zhí)行的比特交織的去數(shù)字復用器902,并且提供n-i個關聯(lián)去交織輸出到FEC解碼器904-(n-i)、904-(n-i-l) ·. .904-1AEC解碼器904-(n-i)、904-(n-i-l) ·. .904-1 可各配置成使 用在傳送器800處應用的FEC碼將由此接收到數(shù)據(jù)流解碼，以提供關聯(lián)的FEC解碼輸出。每個 FEC解碼器904-(n-i)、904-(n-i-l).·.904-l的n-i個FEC解碼輸出耦合到已知復用器906。 復用器906復用FEC碼解碼器904-(n-i)、904-(n-i-l). . . 904-1的輸出，以產(chǎn)生在傳送器800 處的路徑118-N上再生數(shù)據(jù)的串行數(shù)字數(shù)據(jù)輸出。
[0052]復用器906的數(shù)據(jù)輸出通過數(shù)字復用器908反饋到去映射器704a，以提供由去映射 器704a在將對其的輸入解碼中使用的先驗LLR信息。數(shù)字復用器908實質上反向進行由去數(shù) 字復用器902執(zhí)行的去交織。
[0053]與本發(fā)明一致的系統(tǒng)中的編碼比特編碼器602可在映射的QAM符號內的任何比特 位置處插入奇偶性比特和/或編碼比特，并且去映射器704、704a可配置成基于與編碼比特 關聯(lián)的奇偶性和/或位置，將接收到的信號去映射。由編碼比特編碼器編碼的任何奇偶性比 特也可識別η個比特的塊的任何關聯(lián)部分的奇偶性。
[0054]圖10Α例如是在四個16-QAM符號（符號1...符號4)中提供的十六個比特（bl， b2. . .bl6)的塊的圖解說明1002,其中三個編碼比特(i=3)提供為奇偶性比特。圖10A中的奇 偶性比特是指示十六個比特的塊內不同關聯(lián)比特的奇偶性的單奇偶性校驗(SPC)比特。具 體而言，在符號3的LSB比特位置(b 12)處提供第一奇偶性比特以指*b5-bn的奇偶性。在符號 4的第二MSB比特位置(b 14)處提供第二奇偶性比特以指示135、136、139、13 1()及1313的奇偶性。在符 號4的LSB比特位置(b16)處提供第三奇偶性比特以指*b 5-b15的奇偶性。
[0055] 圖10B是在四個16-QAM符號（符號1 ...符號4)中提供的十六個比特（bl， b2. . .bl6)的塊的圖解說明1004,其中七個編碼比特(i=7)由三個單奇偶性校驗比特和具有 T的值的四個常數(shù)值比特組成。在圖示的實施例中，在符號2和4的LSB比特位置中和在符 號1和3的第二MSB比特位置中提供常數(shù)值比特。在符號1的第二LSB比特位置(b 3)處提供第 一奇偶性比特以指示b#Pb4的奇偶性。在符號2的第二LSB比特位置(b 7)處提供第二奇偶性 比特以指示b#Pb6的奇偶性。在符號4的第二LSB比特位置(b 15)處提供第三奇偶性比特以指 不bg和bii_bi4的奇偶性。
[0056] 結合圖11和12,圖示與本公開一致并且包含上面結合圖5描述的參數(shù)的系統(tǒng)和方 法的性能。圖11包含與十二個不同譜效率步關聯(lián)的譜效率（比特/秒/ Η z )對S N R的標繪圖 1102,并且也包含圖示香農(nóng)極限的標繪圖1104。圖12包含與圖11中標繪的相同十二個譜效 率步關聯(lián)的信道容量(Gb/秒)對SNR的標繪圖1202。如所示，與本公開一致的系統(tǒng)中任何選 擇的譜效率的性能通常遵循香農(nóng)極限標繪圖1104。
[0057]根據(jù)本公開的一方面，提供了一種用于為光通信系統(tǒng)中的多個傳送器提供可變譜 效率的方法，方法包含:選擇最大譜效率，以最大譜效率多個傳送器的每個可在光通信系統(tǒng) 上傳送數(shù)據(jù);選擇由多個傳送器用于以最大譜效率傳送數(shù)據(jù)的m 2-qam調制格式;選擇預期 標準步長，通過預期標準步長可降低最大譜效率，標準步長是最大譜效率的Ι/n，其中，η是 log2(M2)的正整數(shù)倍；以及對于多個傳送器的每個，選擇用于降低與傳送器關聯(lián)的譜效率的 標準步的關聯(lián)數(shù)量i;采用i個編碼比特將n-i個比特的連續(xù)塊編碼以提供η個比特的連續(xù) 塊;將η個比特的連續(xù)塊的每個格雷映射到具有M 2-QAM調制格式的n/log2(M2)個QAM符號；以 及在光載波波長上調制多個QAM符號以提供關聯(lián)調制的光信號。
[0058]根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種包含多個光信號傳送器的系統(tǒng)，每個光信號 傳送器配置成使用m2-qam調制格式調制數(shù)據(jù)。每個傳送器包含:編碼比特編碼器，配置成采 用選擇數(shù)量i個編碼比特將n-i個比特的連續(xù)塊編碼以提供η個比特的連續(xù)塊;格雷映射器， 耦合到編碼比特編碼器并且配置成將η個比特的塊的每個塊映射到具有M2-QAM調制格式的 n/log2(M2)個正交幅度調制(QAM)符號；以及調制器，耦合到格雷映射器并且配置成響應于 格雷映射器的輸出，調制光信號以提供包含QAM符號的調制光信號。
[0059]本文中描述的方法的實施例可使用處理器和/或其它可編程裝置來實現(xiàn)。為此，本 文中描述的方法可在具有在其上存儲的指令的有形計算機可讀存儲媒介上實現(xiàn)，指令在由 一個或多個處理器運行時，執(zhí)行方法。因此，例如，傳送器和/或接收器可包含存儲媒介（未 示出）以存儲執(zhí)行本文中描述的操作的指令(在例如固件或軟件中）。存儲媒介可包含任何 類型的非暫時有形媒介，例如包含軟盤、光盤、壓縮盤只讀存儲器(CD-ROM)、可重寫壓縮盤 (CD-RW)以及磁光盤的任何類型的磁盤、諸如只讀存儲器(ROM)的半導體裝置、諸如動態(tài)和 靜態(tài)RAM的隨機存取存儲器(RAM)、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)、電可擦除可編程只讀 存儲器(EEPR0M)、閃速存儲器、磁卡或光卡或適合于存儲電子指令的任何類型的媒體。
[0060] 由本領域的技術人員將領會，本文中的任何框圖表示體現(xiàn)本公開的原理的說明性 電路系統(tǒng)的概念視圖。類似地，將領會，任何流程圖、流量圖（f 1 〇w diagram)、狀態(tài)轉變圖、 偽碼及諸如此類表示各種過程，這些過程基本上可在計算機可讀媒介中表示并因此由計算 機或處理器運行，而無論這種計算機或處理器是否明確示出。軟件模塊或暗示為軟件的簡 單模塊，可在本文中表示為指示過程步驟和/或文本描述的執(zhí)行的流程圖元素或其它元素 的任何組合。此類模塊可由明顯地或隱含地示出的硬件運行。
[0061] 包含任何功能塊的圖中示出的各種元素的功能可通過使用專用硬件及能夠運行 與適當軟件關聯(lián)的軟件的硬件提供。在通過處理器提供時，功能可通過單個專用處理器、通 過單個共享處理器或通過其中的一些處理器可以是共享的多個個別處理器提供。此外，術 語"處理器"或"控制器"的明確使用不應理解為排他地指能夠運行軟件的硬件，并且可隱含 包含但不限于數(shù)字信號處理器(DSP)硬件、網(wǎng)絡處理器、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程 門陣列(FPGA)、用于存儲軟件的只讀存儲器(R0M)、隨機存取存儲器(RAM)及非易失性存儲 裝置。也可包含常規(guī)和/或定制的其它硬件。
[0062] 如本文中使用的術語"耦合"指任何連接、耦合、鏈接或諸如此類，通過其將一個系 統(tǒng)元件攜帶的信號給予"耦合的"元件。此類"耦合"裝置或信號和裝置不一定直接相互連 接，并且可由可操縱或修改此類信號的中間組件或裝置分隔。如在本文的任何實施例中使 用，"電路系統(tǒng)"可例如單獨或以任何組合方式包括硬連線電路系統(tǒng)、可編程電路系統(tǒng)、狀態(tài) 機器電路系統(tǒng)和/或存儲由可編程電路系統(tǒng)運行的指令的固件。在至少一個實施例中，傳送 器和接收器可包括一個或多個集成電路。"集成電路"可以是數(shù)字、類似或混合信號半導體 裝置和/或微電子裝置，比如例如但不限于半導體集成電路芯片。
【主權項】
1. 一種為光通信系統(tǒng)（100)中的多個傳送器(TX1，TX2...TXN)提供可變譜效率的方 法，所述方法包括： 選擇(202)最大譜效率，以所述最大譜效率，所述多個傳送器(TX1，TX2. . .TXN)的每個 可在所述光通信系統(tǒng)（1 〇〇)上傳送數(shù)據(jù)； 選擇(204)由所述多個傳送器(TX1，TX2. . .TXN)用于以所述最大譜效率傳送所述數(shù)據(jù) 的M2-QAM調制格式； 選擇(206)預期標準步長，通過所述預期標準步長可降低所述最大譜效率，所述標準步 長是所述最大譜效率的1/n，其中η是l〇g2 (M2)的正整數(shù)倍;以及 對于所述多個傳送器(TX1，TX2. . .TXN)的每個， 選擇(208)標準步的關聯(lián)數(shù)量i用于降低與所述傳送器(TX1，TX2. . .TXN)關聯(lián)的所述 譜效率； 采用i個編碼比特將n-i個比特的連續(xù)塊編碼(210)以提供η個比特的連續(xù)塊； 將η個比特的所述連續(xù)塊的每個格雷映射(212)到具有所述M2-QAM調制格式的n/log2 (Μ2)個QAM符號；以及 在光載波波長(心，λ2. .λΝ)上調制(214)所述多個QAM符號以提供關聯(lián)的調制光信號。2. 如權利要求1所述的方法，其中所述標準步的數(shù)量i對于所述多個傳送器（ΤΧ1， TX2. . .TXN)的至少兩個是不同的數(shù)量。3. 如權利要求1所述的方法，其中所述i個編碼比特包括指示所述η個比特的至少一部 分的奇偶性的至少一個奇偶性比特。4. 如權利要求1所述的方法，其中所述i個編碼比特包括具有預定的常數(shù)值的至少一個 比特。5. 如權利要求1所述的方法，其中所述i個編碼比特由指示所述η個比特的至少一部分 的奇偶性的第一數(shù)量的奇偶性比特和具有預定的常數(shù)值的第二數(shù)量的預定的比特組成。6. 如權利要求1所述的方法，其中所述M2-QAM調制格式是16-QAM調制格式。7. 一種系統(tǒng)，包括： 多個光信號傳送器(TX1，TX2...TXN)，所述光信號傳送器(TX1，TX2...TXN)的每個配 置成使用M2_QAM調制格式調制數(shù)據(jù)，并且所述傳送器(TX1，TX2. . .TXN)的每個包括： 編碼比特編碼器(602)，配置成采用選擇數(shù)量i個編碼比特將n-i個比特的連續(xù)塊編碼 以提供η個比特的連續(xù)塊； 格雷映射器(604)，耦合到所述編碼比特編碼器(602)并且配置成將η個比特的所述塊 的每個塊映射到具有所述M2_QAM調制格式的n/log2(M2)個正交幅度調制(QAM)符號；以及 調制器(606)，耦合到所述格雷映射器(604)并且配置成響應于所述格雷映射器(604) 的輸出，調制光信號以提供包括所述QAM符號的調制光信號。8. 如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中編碼比特的所述數(shù)量i對于所述多個傳送器(TX1， TX2. . .TXN)的至少兩個是不同的數(shù)量。9. 如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述i個編碼比特包括指示所述η個比特的至少一部 分的奇偶性的至少一個奇偶性比特。10. 如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述i個編碼比特包括具有預定的常數(shù)值的至少一 個比特。11. 如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述i個編碼比特由指示所述η個比特的至少一部分 的奇偶性的第一數(shù)量的奇偶性比特和具有預定的常數(shù)值的第二數(shù)量的預定的比特組成。12. 如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述M2-QAM調制格式是16-QAM調制格式。
【文檔編號】H04J14/02GK105993143SQ201480067373
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2014年12月3日
【發(fā)明人】H.G.貝特雄, 張宏賓, A.N.皮利佩特斯基
【申請人】泰科電子海底通信有限責任公司