CN102265532B - 具有提高的效率的光正交频分复用传输 - Google Patents

Abstract

一种通过色散光信道(106)发送数字信息的方法包括：将数字信息编码(152)成一系列数据块，其中，每个块均包括基本上正交的多个频域副载波，每个数据块接着被划分(154)成至少两个频带，每个带均包括连续的多个副载波。然后，执行频率/时间变换(156)，以便形成相应的多个变换带，每个变换带均包括时域数据样本序列。对至少一个变换带施加(158)相对于至少一个其他变换带的时间延迟。然后，组合(160)带，以产生体现数字信息的电信号波形。最终，使用电信号波形调制(162)光源，以产生用于通过色散光信道(106)发送的相应光信号。本发明实现了可能需要被插入到发送数据块中的保护间隔的持续时间的减小，以便避免由于光信道(106)的色散所引起的符号间干扰而导致的接收信号劣化。由此，可减小传输开销，从而导致传输效率提高。

Description

具有提高的效率的光正交频分复用传输

技术领域

本发明总体上涉及光通信，并且更特别地，涉及对利用正交频分复用(OFDM)的光传输系统的效率的提高以及相关技术，以减轻在光信道内发生的诸如色度色散(chromatic dispersion)的传输损伤。

背景技术

正交频分复用(OFDM)是用于利用大量间距小的正交副载波传输数字数据的方案。特别地，将数字信息有效地编码成若干个并行的数据流或信道，每一个均被分配给一个副载波。以相对于总数据传输率低的符号率、使用传统调制方案(诸如正交幅度调制(QAM)或相移键控(PSK))来将信息调制到副载波上。OFDM系统的总传输容量通常与利用相同带宽的传统单载波或基带调制方案相当。优先于单载波或基带传输而使用OFDM的主要动机是可容易地执行信道均衡。由于OFDM高效地采用许多相对缓慢调制的窄带信号而不是一个快速变化的宽带信号，因此简化了均衡。此外，通过在发送端利用反向快速傅立叶变换(FFT)以生成OFDM信号、并且在接收端利用正向FFT以恢复窄带副载波信道，可非常高效地实现OFDM系统。

OFDM已在无线通信系统中变得特别普遍，这是因为与无线电信道的相关时间特性(诸如，由多径传播引起的差分延迟)相比，每个符号的持续时间较长。结果，与等效的单载波信号相比，OFDM信号较少受到多径传播所引起的符号间干扰的影响。实际上，通过在连续的OFDM符号之间引入保护间隔，可完全消除符号间干扰。只要每个符号的持续时间与保护间隔相比较长，如在典型的无线传输系统的情况下一样，所导致的传输效率的降低就是可忽略的。

在采用FFT算法进行调制和解调的OFDM系统中，在保护间隔期间发送所谓的“循环前缀”是有利的。具体地，保护间隔在相应的OFDM符号之前，并且循环前缀包括OFDM符号的结束部分的副本。该方法确保在存在总时间扩展(time spread)小于保护间隔和循环前缀的持续时间的符号间干扰的情况下，维持输入到接收器中的FFT的信号的周期性。

近来，在光通信系统内利用OFDM和相关技术越来越受到关注。在国际公布第WO 2007/041799号中公开了一种还采用经由光纤的光单边带(OSSB)传输的这样的方法，该公布的全部内容通过引用而被合并于此。特别地，已认识到可采用OFDM均衡技术来在电领域内为在经由单模光纤的传输期间发生的色度色散的效果提供补偿。有利的是，电子色散补偿方法使得能够对光链路进行修改、重配置和/或升级，而无需替换或重新配置外线设备，诸如传统的光色散补偿器(例如，色散补偿光纤)。为了补偿改变的色散特性所需的修改仅发生在发送器和/或接收器电子装置内，并且在许多情况下，可在不需要替换硬件的情况下来进行该修改，并且可能甚至以完全自动化且自适应的方式来进行该修改而无需人为干预。后一特征在可动态重新配置的光网络中尤其有用。

然而，在光学系统内配置OFDM提出了新的挑战，这是因为典型的发送光信号的相关特性与无线电信号的特性大大不同，到目前为止，对于无线电信号最普遍地采用OFDM。在典型的无线系统中，OFDM信号可包括占大约几百兆赫兹带宽的大约几百到几千个副载波，其中，副载波间距为几千赫兹，以便实现大约每秒一兆比特到10兆比特的净比特率。在这样的系统中，符号长度为大约几十微秒到几百微秒。在大部分应用中，可使用持续时间小于符号长度的25％的保护间隔。另一方面，通常需要光传输系统以高达10Gbps或者更高的比特率工作。采用在大约10千兆兹带宽内的几百个副载波的光OFDM系统具有在几十兆赫兹到几百兆赫兹范围内的副载波间距。因而，典型的符号长度为大约几十纳秒到几百纳秒。因此，如果包括保护间隔不会过度影响传输效率，则必须将这种间隔的持续时间保持为大约几纳秒或者更少。然而，由于可能的符号间干扰的程度以及由此所需的保护间隔持续时间取决于光信道的特性，因此，保护间隔的所需长度可能不在系统设计者的控制之内。此外，单模光纤传输系统中的符号间干扰的主要来源是色度色散，发送信号谱上所经历的差分延迟通常根据色度色散而随着信号带宽增加而增加。同时，如果副载波的数量保持恒定，则每个副载波的带宽将成比例增加，并且符号长度将相应地减小。因此，所需的保护间隔将迅速变得与符号长度相当。

一个解决方案是在光OFDM系统中使用更大量的副载波。然而，该方法具有许多缺点。首先，在发送器和接收器中所使用的FFT实现的大小必须等于副载波的数量，相应地，增加副载波的数量增大了所需的FFT的大小。这可能在大容量传输系统中尤其不利，在大容量传输系统中，FFT很可能是以硬件实现的，因此，所需的硅面积以及布线复杂度会显著增加。另外，光OFDM传输的一些实现利用相干接收器来将光信号转换回相应的电信号。当使用窄带副载波时，相干检测对于激光相位噪声特别敏感，因此，优选地，在这样的系统中使用较少量的较宽带宽的副载波。如以上所指出的，这与使用较长符号以减小由于所需的保护间隔而导致的开销(overhead)不兼容。

因此，本发明的目的是提供方法和设备，其通过减小相对于符号长度所需的保护间隔的持续时间，实现提高光OFDM系统中的数据传输的效率。

发明内容

一方面，本发明提供了一种通过色散光信道发送数字信息的方法，其包括以下步骤：

将数字信息编码成一系列数据块，每个块均包括基本上正交的多个频域副载波；

将每个数据块划分成至少两个频带，每个带均包括连续的多个副载波；

对每个带执行频率-时间变换，以形成相应的多个变换带(transformed band)，每个变换带均包括时域数据样本序列；

对至少一个变换带施加相对于至少一个其他变换带的时间延迟；

组合变换带，以产生体现(embody)数字信息的电信号波形；以及

使用电信号波形对光源进行调制，以产生用于通过色散光信道发送的相应光信号。

有利的是，本发明的实施例是基于本发明人的如下认识：可利用单模光纤中的色度色散的可预测特性来减轻在通过这种光纤进行传输期间出现的符号间干扰的影响。特别地，在色度色散的影响下的发送光信号的分量之间的最大差分延迟为总信号带宽的单调递增函数。因此，与宽带信号相比，窄带信号经历较低水平的差分延迟，因此，需要较短的保护间隔。本发明基于将全部发送信号划分成多个较窄的带(每个带将经历较低的差分延迟)，然后通过对变换带施加相应的时间延迟而解决各个带之间的传输延迟的平均差。

在优选实施例中，该方法还包括在每个变换带的连续数据块之间插入具有预定持续时间的保护间隔。因此，本发明的实施例使得即使总信号带宽和/或总色度色散非常高，通过选择每个频带的总带宽，也能够控制保护间隔开销。

优选地，保护间隔的预定持续时间大于任何发送频带上由于光信道的色散而导致的最大时间延迟。有利地，这确保了可以完全避免由于色度色散而导致的符号间干扰。

在优选实施例中，每个保护间隔均在相应的数据块之前，并且填充(populate)有包括相应变换带的结束部分的数据符号副本。即，保护间隔可包括循环前缀。替选地，可遵循“循环后缀”方法，其中，每个保护间隔均在相应的数据块之后，并且填充有包括相应变换带的初始部分的数据符号副本。由于FFT算法的周期特性，循环前缀方法与循环后缀方法之间的唯一差别在于所接收到的副载波的相对相移，该相对相移在接收器处通过均衡而消除。

在色度色散在发送光信号的总带宽范围内近似恒定并且频带具有基本上相等的带宽的实施例中，优选地，相邻频带之间的最大差分延迟可近似等于保护间隔的持续时间。然而，在一些实施例中，期望施加到变换带的时间延迟的最大差可以在保护间隔的持续时间的0.5倍与2.0倍之间。

另一方面，本发明提供了一种用于通过色散光信道发送数字信息的设备，该设备包括：

编码器，被配置成将数字信息编码成一系列数据块，每个块均包括基本上正交的多个频域副载波，其中，每个数据块均包括至少两个包括连续的多个副载波的频带；

一个或多个频率-时间变换器，被配置成对每个带进行变换，以形成相应的多个变换带，每个变换带均包括时域数据样本序列；

时域处理器，被配置成对至少一个变换带施加相对于至少一个其他变换带的时间延迟，并且组合变换带，以产生体现数字信息的电信号波形；以及

光发送器，包括光源和光调制器，其中，将信号波形施加到光调制器，以产生用于通过色散光信道发送的相应光信号。

在优选实施例中，如在数字信号处理领域中已知的，编码器、频率-时间变换器以及时域处理器可使用数字硬件和/或软件装置来实现。例如，这些部件中的任意或所有部件可全部地或部分地使用具有适当程序设计的数字信号处理器(DSP)来实现。替选地，定制的或半定制的专用集成电路(ASIC)可用于实现编码器、频率-时间变换器以及时域处理器的功能性的一些或全部。也可采用可编程硬件，诸如，现场可编程门阵列(FPGA)和/或复杂可编程逻辑器件(CPLD)。

优选地，时域处理器还被配置成在每个变换带的连续数据块之间插入具有预定持续时间的保护间隔。

本发明的方法和设备的其他益处、优点和优选特征在本发明的优选实施例的以下描述中将变得明显，以下描述不应被认为是对之前的阐述中公开的以及在所附权利要求中限定的本发明的范围的限制。

附图说明

参照附图描述本发明的优选实施例，其中：

图1A示意性地示出了根据本发明的优选实施例的、用于通过色散光信道传送数字信息的系统；

图1B是示出由图1A的系统实现的、通过色散光信道发送信息的方法的流程图；

图2示意性地示出了根据本发明的优选实施例所生成的信号的光谱；

图3是示出根据本发明的优选实施例的、使用相对时间延迟的频带传输的示意图；

图4A和4B示出了在通过500km的色散光纤发送之后所接收到的信号的示例星座图(constellation pattern)；

图5A和5B示出了在通过750km的色散光纤发送之后所接收到的信号的示例星座图；以及

图6示出了比较根据现有技术的和根据本发明的优选实施例的、作为传输长度的函数的接收信号质量的图。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明的优选实施例的、用于通过色散光信道传送数字信息的系统100。示例性系统100包括发送设备102和接收设备104，为了方便，本文中一般将发送设备102和接收设备104分别称为“发送器”和“接收器”。

发送器102经由光信道106与接收器104通信，光信道104通常呈现出包括色度色散和偏振模色散的线性光色散。光信道106还可呈现出非线性传输特性。尽管可在还结合非线性补偿方法的系统(诸如，国际申请公布第WO 2008/075085号中所公开的系统)中采用本发明的实施例，但是本发明主要涉及改进对线性色散(特别是色度色散)的补偿处理。

尽管在图1中未示出光信道106的细节，但是光通信领域的技术人员应理解，光信道106通常可包括多个跨段(span)的单模光纤，其中，在跨段对之间布置有光放大器(诸如掺铒光纤放大器)，以便补偿单模光纤内的信号衰减。

在发送器102处，以串行格式在输入108处应用数字数据。输入的数字数据仅是表示经由光信道106发送的数字信息的二进制数字序列，典型地具有固定的数据率，诸如2.5Gbps、10Gbps、40Gbps或更高。在串行到并行转换器110中将输入的数字数据从串行形式转换为并行形式。调制器112包括一组映射单元，这些映射单元对并行输入的数据比特进行编码，以提供编码后的符号值的相应块。具体地，每个映射单元接收一个或多个输入比特，这些输入比特被映射成表示正交频分复用(OFDM)信号的相应调制副载波的值。例如，可采用4-QAM调制，其中，数据比特对被映射成相应的复值，该复值表示要应用于发送信号的相应频率载波的幅度和相位调制。可同等地采用更低或更高阶的QAM映射方案，并且也可使用替选的调制方法，包括但不限于OOK、ASK、PSK、FSK等。

相应地，调制器112的输出是多个副载波的频域表示，其中输入数字数据块已被调制到这多个副载波上。根据通常的OFDM实现，可通过利用反向FFT算法将多个正交副载波转换成适合于传输的相应时域信号。根据图1中示出的发送器102的优选实施例，包括各数据块的一组副载波被划分成两个频带，每个频带均由相应的反向FFT 114a、114b来变换。应理解，替选地可采用更大数量的频带，并且类似实施例将利用相应的更大数量的反向FFT块。一般而言，根据系统要求，可容易地将实施例100的架构适配成利用任意数量的频带。

反向FFT块114a、114b的输出是输入副载波带的相应时域表示。这些输出被传递到时域处理器，该时域处理器包括用于添加循环前缀和延迟的部件116a、116b以及用于组合所得到的信号并转换为串行形式的部件118。以下参照图2和图3讨论这些块的功能的其他细节。尽管示例性系统100中未示出，但是时域处理还可包括例如在国际申请公布第WO2008/075085号中所公开的非线性预补偿。

并行到串行转换器118的输出被输入到两个数字到模拟转换器120、122，以产生表示发送信号的实分量和虚分量(即，同相和正交)的时变波形。这些输出用于驱动IQ调制器124，根据优选实施例100的IQ调制器124对光源(诸如，生成输出光载波的激光器)进行调制，以产生具有与数字到模拟转换器的信息承载输出相对应的同相分量和正交分量的光信号。根据本发明的优选实施例，使用IQ调制器124所生成的光信号是可利用或不用伴随的光载波发送的光单边带(OSSB)。

可根据现有技术的OFDM解调和均衡原理来实现示例性实施例100的接收器104。实际上，这是本发明的特殊优点，由此可适配发送器以提供用于补偿光信道106内的色散的改进特性，而无需对接收器104进行任何相应修改。

简要地，接收器104包括光检测器126，诸如光电二极管连同用于放大检测到的信号并且恢复同相分量和正交分量的相关联电子器件。这些分量被输入到模拟到数字转换器128、130，从而在时域内再现相应的采样信号值序列。串行到并行转换器132将时间值的串行序列转换成相应的复数数据值的并行序列。正向FFT 134将时间样本转换成相应的表示所接收到的副载波的多个频域值。所接收到的副载波值的块被输入到色散均衡单元136，该色散均衡化单元将适当相移施加到每个符号值，以便补偿光信道106的取决于频率的色散。例如，在国际申请公布第WO 2007/041799号中更详细地描述了色散均衡方法和设备的操作，该公布的全部内容通过引用而合并于此。解调器138包括去映射单元，该去映射单元使调制器112中的映射单元的映射功能反向(例如，使优选实施例100中的4-QAM调制反向)，以产生数字信息比特的相应并行序列。在输出142处，并行到串行转换器140将这些比特转换回串行格式。在系统100的理想无误差操作下，接收器104的输出142处出现的比特与施加到发送器102的输入108的比特相同。

如所理解的，在任何实际的实现中，例如由于在电传输路径和光传输路径内出现的噪声处理器，会发生信息传输误差。另外，例如，如以下参照图5A和图5B所讨论的，由于总色散超过循环前缀所提供的保护间隔，因此，色散补偿可能是不完美的。然而，尽管未在图1中示出，但是应理解的是，在实际实现中，可应用诸如前向纠错(FEC)的技术，以便减轻或者完全消除数据传输误差。因此，示例性传输系统100不需要是完美的，只要达到可接受的误差率即可，其中，该可接受的误差率低到足以使得FEC方法能够恢复原始信息。这种技术在数字通信领域中是公知的，因此，本文中没有更详细地讨论。

根据本发明的实施例，一旦确定了期望的功能性，则可根据公知的工程原理、使用多种数字和模拟电子技术来实现发送器102和接收器104。用于实现串行到并行转换器110、调制器112、反向FFT 114a、114b以及包括CP/延迟单元116a、116b和并行到串行转换器118的时域处理器的适当技术包括：具有适当程序设计的数字信号处理器(DSP)；定制的和/或半定制的专用集成电路(ASIC)；可编程硬件，诸如现场可编程门阵列(FPGA)和/或复杂可编程逻辑器件(CPLD)；或者上述的任意组合。类似的技术可用于实现接收器104。

在图1B的流程图150中示出了根据本发明的实施例并且由系统100实现的、通过色散光信道发送信息的一般方法。在步骤152，将输入信息调制到多个正交副载波上。在步骤154，将副载波划分成多个频带(例如，至少两个频带)，其中，每个带均包括连续的多个副载波。在步骤156，执行频率-时间变换，以便形成与输入频带对应的多个变换带，每个变换带均包括时域数据样本序列。在步骤158，如以下参照图2和图3更详细地描述的，对至少一个变换带施加相对于至少一个其他变换带的时间延迟。在步骤160，组合变换带，以产生体现数字信息的电信号波形，并且在步骤162，将信号调制到光载波上以进行传输。

图2示意性地示出了发送光谱，诸如，可由优选实施例100的发送器102生成。特别地，光谱200包括光载波202和单边带204，该单边带包括由调制器112生成的多个正交副载波。优选地，频率保护带206设置在光载波202与边带204之间，这防止了互调产物干扰在检测处理期间在接收器104处所接收到的副载波。

在发送器102中，其中经由分离的反向FFT 114a、114b将副载波划分成两个频带，边带204包括属于第一低频带的副载波208和属于第二高频带的副载波210。为了引用方便，在下文中，通过利用可见光谱的颜色进行模拟而将这两个带分别称为“红”带208和“蓝”带210，但是应理解，在实际的实现中，传输频率将在红外范围内，诸如大约1550nm波长。

对于大部分具有正色散的传统单模传输光纤，传输带内的低频比高频传播得慢。图2中的箭头212示出了这种随着光频率减小的延迟。作为示例，具有D＝16ps/nm/km的色度色散的标准单模光纤使得在超过500km的传输过程中，低频信号分量相对于相隔了15GHz(即，在1550nm波长处的0.121nm)的高频信号分量延迟了约1ns。为了解决发送信号的相应“时间扩展”，可在发送信号的连续数据块之间插入保护间隔，该保护间隔优选地填有包括数据符号副本的循环前缀，该数据符号副本包括相应发送块的结束部分。接收器中的FFT 134的“窗口”是同步的，以包含标定的数据块传输周期，由此来自循环前缀的延迟信息“取代”延迟超过窗口的尾端的相应信息。结果，只要保护间隔和循环前缀等于或大于光信道106内由色散引起的时间扩展，就不会丢失信息，并且不会由于时间扩展而发生符号间干扰。然而，随着光信道106的长度(即，传输距离)增加，发送信号所经历的总色散和时间扩展也增加，从而要求保护间隔和循环前缀的持续时间相应增加。最终，包括保护间隔将变为传输系统100内显著且不可接受的开销，并且本发明的实施例的目的是减小该不期望的开销。

图3是示出施加到不同变换带的相对时间延迟用于减小保护间隔和循环前缀的持续时间的方式的示意图。再次，示出了利用两个频带的示例性实施例，然而，可采用更大量的带，以进一步减小所需的保护间隔的持续时间和/或使得能够对更高程度的色散进行补偿而没有由于符号间干扰而导致过度损失。

图3首先示出了表示在发送器102处生成的两个频带的频率/时间图302。特别地，将通过光信道经历较大传播延迟的、表示红带的变换后的信号(即，反向FFT 114a的输出)由频率/时间图302的下部条来表示，而表示蓝带的变换后的信号(即，反向FFT 114b的输出)由上部条304来表示。图3中示出了来自每个带的连续的两个符号以及它们相关联的保护间隔和循环前缀。例如，循环前缀308在蓝带304的第一符号之前，而循环前缀310在红带306的第一符号之前。另外，相对于红带306，对蓝带304施加时间延迟312。如频率/时间图302所示，时间延迟312等于循环前缀308、310的持续时间，然而，如以下讨论的，根据光信道106的特性，时间延迟的替选持续时间可以是适当的和/或有利的。

图3还示出了在接收端处的(即，在通过色散光信道106发送之后的)相应频率/时间图314。由于色度色散，平均而言，蓝带的传播相对于红带的传播来说已超前。此外，每个带内的最高频率的传播相对于较低频率的传播来说已超前。更特别地，所接收到的蓝带由条316来表示，而所接收到的红带由条318来表示。由于平均传播延迟的差别，平均而言，蓝带和红带在时间上对准。例如，蓝带316的循环前缀320在接收器处占据与红带318的循环前缀322相同的时间间隔。取红带与蓝带之间的边界处的频率作为基准，在该基准频率326处，发送器和接收器之间没有发生相对时移。即，与基准频率326相邻，红带318的最高频率比蓝带316的最低频率提前初始延迟周期312而到达接收器。然而，由于光信道106内的色度色散，蓝带316的最高频率324与红带318的最高频率同时到达接收器，而红带318的最低频率328与蓝带316的最低频率同时到达接收器。因此，通过在接收器104处对准FFT变换窗口330，以在红带318和蓝带316的最低频带到达时开始，可以可靠地恢复所有原始发送数据，而没有由于符号间干扰而导致不可接受的劣化。

在发送的红带306和发送的蓝带304之间没有时间延迟312的情况下，需要采用持续时间为保护间隔308、310的持续时间两倍的保护间隔和循环前缀，以在接收器处避免符号间干扰。时间延迟的实现在发送器102内是相对直接的，并且仅需要例如针对蓝带为CP/延迟块116b内的延迟数据设置足够的缓冲。如之前所述，不需要对接收器104进行修改，这将容易适合于在所接收到的红带318和所接收到的蓝带316之间的边界326处的恢复副载波中发生的不连续相移，并且相应地在均衡块136内进行补偿。

为了验证系统100的有效性，执行了多次计算机仿真，其中图4A、图4B、图5A、图5B以及图6示出了计算机仿真的结果。该仿真利用60Gbps的数据率，其中数据块长度为1,024比特。调制器112中所采用的调制方案是4-QAM。因此，仿真系统中的副载波的总数是512，这些副载波被分成每个均包括256个副载波的两个带。填充有循环前缀的保护间隔具有等于符号周期的十六分之一的持续时间。具体地，在60Gbps时1,024比特的符号周期是16.6纳秒，并且相应地保护间隔具有近似一纳秒的持续时间。发送边带204的总带宽是30GHz，其中保护带206的总带宽也是30GHz，从而将边带204与光载波202隔开。因此，光载波202与信号带204的中心之间的间隔是45GHz。

利用上述参数，已执行了多次通过光信道106进行传输的仿真，其中光信道106包括不同长度的、具有D＝16ps/nm/km的色散的标准单模光纤。对于在30GHz的信号带宽上由于该色散程度而产生的一纳秒的时间扩展，相应的传输长度是大约260km。因此，采用一纳秒保护间隔且频带之间没有相对时间延迟的现有技术的光OFDM系统应该在发送长度增加到超过该距离时，呈现出接收信号质量的显著劣化。然而，通过将发送的副载波划分成两个带并且施加一纳秒的时间延迟，根据实施例100，预期在观察到接收信号质量的显著劣化之前，发送距离可被延伸到近似500km。

这些预测通过图4A、图4B、图5A、图5B以及图6中示出的仿真结果来确认。特别地，图4A示出了从通过500km的色散光纤对现有技术的光OFDM系统的仿真所获得的示例星座图400。在星座的各个点处的这些符号的宽扩展是明显的。被定义为符号距相关轴的平均距离的平方除以相应方差的接收电信号质量因子Q为16.5dB。通过比较，图4B示出了根据利用两个频带的系统100的所接收到的星座图。在各QAM星座点处的符号是紧密群集的，并且Q值是32.1dB。如所理解的，这表示相对于现有技术系统的显著改进。

图5A、图5B以及图6示出了系统100对于传输距离的变化和/或发送信号所经历的总色散是相对稳固的。图5A和图5B示出了在通过750km的色散光纤进行发送之后所接收到的信号的示例星座图。特别地，星座图500针对仅利用单个带的现有技术的光OFDM系统，此外，在星座的各点处的符号的宽扩展是明显的，并且Q值为13.6dB。通过比较，双带系统100产生星座图502，其中，在各QAM星座点处的符号是清楚群集的并且是可区分的。尽管在该示例中没有完全消除符号间干扰，但是获得了优于现有技术系统的明显改进，并且Q值是24.4dB(即，超过10dB的改进)。

图6是比较根据现有技术的和根据示例性系统100的、作为传输长度的函数的接收信号质量的图600。图600的Y轴602是以dB表示的信号质量Q，而X轴604是通过具有色散D＝16ps/nm/km的标准单模光纤的传输长度。曲线606表示现有技术的单带传输系统，而曲线608表示示例性系统100。对于低程度的总色散(诸如，在传统阈值260km以下)，系统100表现略差于现有技术的系统。这是由于通过将副载波分成两个带并且相对于一个带延迟另一带个而引起的不连续性。即，所接收到的红带318与所接收到的蓝带316之间在基准频率326处的不连续性导致带之间的某种非循环“泄漏”，这又引起接收信号质量的小损失。然而，针对现有技术的系统的结果606清楚地示出了一旦传输距离超过大约260km时接收信号质量的预期显著下降，而在针对双带系统的结果608中，维持了相对高的接收信号质量。因此，得出了如下结论：本发明的实施例能够实现提高的接收信号质量，同时由于对保护间隔和循环前缀的要求而维持较低的开销。

尽管本文中描述了本发明的优选实施例100，但是鉴于前述讨论，多种变化应该是明显的，因此，应理解，本发明不限于该特定实施例。因此，现在将描述多个潜在有利的修改和变化。

可修改实施例100，以便减轻由于两个频带之间的不连续性而导致的初始损失(即，以较低程度的色散)。在一种这样的修改中，可通过减小延迟的持续时间或者通过增加保护间隔的持续时间，使得延迟312略短于保护间隔和循环前缀308、310。应理解，这将导致在FFT窗口330内红带的高频分量和蓝带的低频分量之间的附加重叠，从而降低了非循环符号间干扰的水平。替选地，可例如通过留下反向FFT 114a、114b的相应输入作为不使用的输入，在红带与蓝带之间创建频率保护带。这些方法中的任一种的缺点在于传输开销的略微增加以及指定带宽内的总数据传输能力的相应损失。

一般地，根据传输信道106的总色散和/或发送边带204的总带宽，延迟312的持续时间可大于或小于保护间隔和循环前缀308、310的持续时间。另一因素是全部发送信号被划分成的频带的数量。目前认为最优配置是适当选择的延迟近似等于保护间隔的持续时间的配置。因此，一旦确定了由于保护间隔而导致的最大可接受的开销(例如，总符号持续时间的十六分之一)，并且已知光信道106的总色散，则可相应地选择带的总数和各带之间的适当延迟。尽管设置等于保护间隔的持续时间的延迟可能不是总是实际或所期望的，但是可优选地在保护间隔持续时间的0.5倍到2.0倍的范围内选择延迟。

还应理解，可使用用于将信号划分成多个不同频带的多种不同的实现。示例性实施例100中示出的方法是一种可能的方法，其中对每个带利用单独的反向FFT。在这种类型的一种实现中，每个反向FFT可具有足够的输入和输出以覆盖全信号谱，以使得可例如通过简单相加而恰当地组合所得到的输出时域信号，其中，与其它频带对应的输入被设置为零。替选地，每个反向FFT可工作在基带，其中，随后将输出在组合之前上变频到适当的频率范围。此外，如在示例性实施例100中，可在数字到模拟转换之前，在数字域中执行信号的组合。替选地，分开的频带可被转换成模拟信号，然后在模拟域内进行组合，在该情况下，也可在模拟域中执行适当的频率转换。所有这样的布置和其它等同实现都落在本发明的范围内。

其它变化和修改对于本领域的技术人员而言也将是明显的，因此，要强调的是，本发明的范围不受以上描述的限制，而是由所附权利要求来限定。

Claims (14)

1.一种通过色散光信道发送数字信息的方法，其中，所述数字信息被编码成一系列数据块，每个块均包括基本上正交的多个频域副载波，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将每个数据块划分成至少两个频带，每个带均包括连续的多个副载波；

对每个带执行频率-时间变换，以形成相应的多个变换带，每个变换带均包括时域数据样本序列；

对至少一个变换带施加相对于至少一个其他变换带的时间延迟；

组合所述变换带，以产生体现所述数字信息的电信号波形；以及

使用所述电信号波形对光源进行调制，以产生用于通过所述色散光信道发送的相应光信号。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：在每个变换带的连续数据块之间插入具有预定持续时间的保护间隔。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述保护间隔的所述预定持续时间大于任一发送频带上由于所述光信道的色散而导致的最大时间延迟。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，每个保护间隔均在相应数据块之前，并且填充有包括相应变换带的结束部分的数据符号副本。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，每个保护间隔均在相应数据块之后，并且填充有包括相应变换带的初始部分的数据符号副本。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，施加到所述变换带的时间延迟的最大差在所述保护间隔的持续时间的0.5倍与2.0倍之间。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，施加到所述变换带的时间延迟的最大差近似等于所述保护间隔的持续时间。

8.一种用于通过色散光信道发送数字信息的设备，所述设备包括编码器，所述编码器被配置成将所述数字信息编码成一系列数据块，每个块均包括基本上正交的多个频域副载波，其特征在于，每个数据块均包括至少两个包括连续的多个副载波的频带，以及所述设备包括：

一个或多个频率-时间变换器，被配置成对每个带进行变换，以形成相应的多个变换带，每个变换带均包括时域数据样本序列；

时域处理器，被配置成对至少一个变换带施加相对于至少一个其他变换带的时间延迟，并且组合所述变换带，以产生体现所述数字信息的电信号波形；以及

光发送器，包括光源和光调制器，其中，将所述信号波形施加到所述光调制器，以产生用于通过所述色散光信道发送的相应光信号。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述时域处理器还被配置成在每个变换带的连续数据块之间插入具有预定持续时间的保护间隔。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述保护间隔的所述预定持续时间大于任一发送频带上由于所述光信道的色散而导致的最大时间延迟。

11.根据权利要求9所述的设备，其中，所述时域处理器被配置成在每个相应数据块之前插入所述保护间隔，并且向每个保护间隔填充包括相应变换带的结束部分的数据符号副本。

12.根据权利要求9所述的设备，其中，所述时域处理器被配置成在每个相应数据块之后插入所述保护间隔，并且向每个保护间隔填充包括相应变换带的初始部分的数据符号副本。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的设备，其中，所述时域处理器被配置成施加时间延迟，以使得施加到所述变换带的时间延迟的最大差在所述保护间隔的持续时间的0.5倍与2.0倍之间。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述时域处理器被配置成施加时间延迟，以使得施加到所述变换带的时间延迟的最大差近似等于所述保护间隔的持续时间。