CN105993143A - 用于小步长可变谱效率的编码调制 - Google Patents

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Abstract

提供了涉及编码调制方案的系统和方法，由此对于使用相同M2‑QAM调制格式的WDM系统中的不同传送器(TX1,TX2TXN)能够实现不同的谱效率。可选择(202)用于传送器(TX1,TX2TXN)的最大可实现谱效率，并且可指定最大可实现谱效率的谱效率步长。通过将其谱效率从最大可实现谱效率降低对应于步长的选择的步的数量，可个别选择用于系统中任何传送器(TX1,TX2TXN)的谱效率。

Description

用于小步长可变谱效率的编码调制
在波分复用(WDM)光通信系统中，采用数据对许多不同光载波波长单独进行调制以产生调制光信号。调制光信号与聚合信号组合，并且在光传送路径上传送到接收器。接收器例如使用相干检测和数字信号处理(DSP)来检测和解调数据。
可在光通信系统中使用的一种类型的调制是相移键控(PSK)。根据PSK的不同变化，通过调制光波长的相位，使得光波长的相位或相位转变表示编码一个或多个比特的符号来传送数据。例如，在二进制相移键控(BPSK)调制方案中，两个相位可用来表示每符号1比特。在正交相移键控(QPSK)调制方案中，四个相位可用来每符号编码2个比特。其它相移键控格式包含差分相移键控(DPSK)格式以及PSK和DPSK格式的变化，例如归零DPSK (RZ-DPSK)和偏振分复用（polarization division multiplexed）QPSK (PDM-QPSK)。
诸如QPSK的调制格式通常可称为多级调制格式，在调制格式中多个信息比特要编码在单个传送符号上。多级调制技术例如已用来允许增加的传送速率和减小的信道间距，由此增加WDM系统中每个信道的谱效率(SE)。一种谱高效的多级调制格式是正交幅度调制(QAM)。在QAM信号中，使用相移键控和幅移键控的组合来调制信息例如以每符号编码多个比特。对于任何给定M2-QAM，每个符号表示log2(M2)个比特，其中，M是正整数。例如，16-QAM调制格式可用来每符号编码4个比特，并且64-QAM可用来每符号编码6个比特。PSK调制方案（例如，BPSK和QPSK）可称为QAM（例如，分别为2QAM和4QSM）的级别。
QAM方案在实现灵活速率应答器技术中是有用的，其中，在使用不同SE的相同带宽（或符号速率）上可实现多个数据率。在一个方式中，通过在不同QAM格式之间的切换，可实现从一个SE到另一个的切换。虽然此方式可良好执行，但它能够在可实现比特率和传送距离中由粗调步（coarse step）限制。例如，从16-QAM到8-QAM的交换将造成总信息比特率降低25%，以便可能提供传送距离中大约80%的增加。另一方面，从16-QAM到QPSK的交换将造成总信息比特率降低50%，以便可能提供传送距离中大约330%的增加。
现在将参照附图，通过示例描述本公开，图中相似数字表示相似的部分，其中：
图1是与本公开一致的系统的一个示范实施例的框图。
图2是图示与本公开一致的方法的一个示例的流程图。
图3以图解方式图示与本公开一致的示范传送器的调制输出。
图4是图示与本公开一致使用常数值比特的星座成形的星座图。
图5A、5B、5C、5D和5E各包含四个星座图，图示关联于与本公开一致的一个示例的潜在星座点。
图6是与本公开一致的传送器的一个示范实施例的框图。
图7是与本公开一致的接收器的一个示范实施例的框图。
图8是与本公开一致的传送器的另一个示范实施例的框图。
图9是与本公开一致的接收器的另一个示范实施例的框图。
图10A和10B以图解方式图示与本公开一致的编码比特的值和比特位置的示例。
图11是图示与本公开一致的示范系统的性能的SNR对谱效率的标绘图。
图12是图示与本公开一致的示范系统的性能的SNR对信道容量的标绘图。
具体实施方式
本公开涉及光信号数据检测，并且更具体地说，涉及使用编码调制用于小步长可变谱效率的系统和方法。通常，与本公开一致的系统和方法涉及编码调制方案，由此对于使用相同M2-QAM调制格式的WDM系统中的不同传送器能够实现不同谱效率。可选择用于传送器的最大可实现谱效率，例如比特率，并且可指定最大可实现谱效率的谱效率步长。通过将传送器的谱效率从最大可实现谱效率降低对应于步长的选择的步的数量，可个别选择用于系统中任何传送器的谱效率。可将等于选择的步的数量的数量的编码比特插入到数据流中以在传送器处建立比特块。编码比特可以是指示块比特的至少一部分的奇偶性的一个或多个奇偶性比特，或奇偶性比特和一个或多个常数值比特的组合。将比特块的每个格雷映射到调制到光载波上并且传送到接收器的关联M2-QAM符号。
图1是与本公开一致的WDM传送系统100的一个示范实施例的简化框图。传送系统用来在光信息路径102上将多个光信道从传送终端104传送到一个或多个位于远程的接收终端106。示范系统100可以是配置用于将信道从传送器传送到在5000公里或更远距离处的接收器的长距离海底系统。虽然示范实施例在光系统的上下文中描述，并且结合长距离WDM光系统是有用的，但本文中讨论的广义概念可在传送和接收其它类型的信号的其它通信系统中实现。
本领域技术人员将认识到，为便于解释，系统100已描绘为高度简化的点对点系统。例如，传送终端104和接收终端106当然可都配置为收发器，由此每个可配置成执行传送和接收功能。然而，为便于解释，本文中相对于仅传送或接收功能描绘和描述终端。要理解，与本公开一致的系统和方法可包含到广泛而多样的网络组件和配置中。本文中图示的示范实施例只作为解释而不是作为限制来提供。
在图示的示范实施例中，多个传送器TX1、TX2...TXN的每个在关联输入端口108-1、108-2...108-N上接收数据信号，并且在关联波长λ1、λ2...λN上传送数据信号。传送器TX1、TX2...TXN可配置成使用在与本公开一致的可变谱效率配置中的关联谱效率，在其关联波长λ1、λ2...λN上调制数据。当然，为便于解释，以高度简化形式示出了传送器TX1、TX2...TXN。本领域技术人员将认识到，每个传送器TX1、TX2...TXN可包含配置用于采用预期幅度和调制以其关联波长λ1、λ2...λN传送数据信号的电气和光学组件。
分别在多个路径110-1、110-2...110-N上携带传送的波长λ1、λ2...λN或信道。数据信道由复用器或组合器112组合成在光路径102上的聚合信号。光信息路径102可包含光纤波导、光放大器、光滤波器、色散补偿模块及其它有源和无源组件。
聚合信号可在一个或多个远程接收终端106处接收。去复用器114将以波长λ1、λ2...λN 的传送的信道分离到关联路径116-1、116-2...116-N上，这些路径耦合到关联接收器RX1、RX2...RXN。一个或多个接收器RX1、RX2...RXN可配置成使用迭代解码解调传送的信号，并且可在关联输出路径118-1、118-2、118-3、118-N上提供关联输出数据信号。
通常，在与本公开一致的系统或方法中，所有传送器TX1、TX2...TXN可配置成使用共同的M2-QAM调制格式、波特率（符号率）和前向纠错(FEC)方案，但与最大可实现谱效率相比，一个或多个传送器TX1、TX2...TXN的谱效率可降低一个或多个步长。图2例如是图示与本公开一致的方法200的流程图。虽然图2根据实施例图示各种操作，但要理解，对于其它实施例，图2所描绘的所有操作并非是必需的。实际上，本文中完全预期在本公开的其它实施例中，图2所描绘的操作和/或本文中描述的其它操作可以以在任何附图中未明确示出但仍与本公开完全一致的方式组合。因此，针对在一个附图中未确切示出的特征和/或操作的要求被认为是在本公开的范围和内容内。
分别在操作202、204和206中，为传送器选择最大可实现谱效率（例如，比特率）、M2-QAM调制格式和预期标准步长1/n，通过该步长，可降低最大可实现谱效率。确定步长的n的值可以是log2(M2)的正整数倍，log2(M2)是由M2-QAM调制格式中每个符号表示的比特的数量。
对于系统中的每个传送器，可选择用于从最大可实现谱效率降低传送器的谱效率的标准步的关联数量i，208。可采用等于选择的步的数量的数量i个编码比特，将n-i个比特的连续块编码，210，以产生n个比特的块（n-i个信息比特，加上与n个信息比特关联的i个编码比特）。将n个比特的连续块的每个格雷映射到n/log2(M2)个关联M2-QAM符号，212，这些符号被调制到光载波上以提供调制的光信号以便传送到接收器，214。如本文中所使用，“格雷图（Gray map）”或“格雷映射”指已知格雷映射方案，由此代码被指派到一组连续比特的每个，使得相邻码字相差1个比特，并且不涉及添加附加的比特到数据流（即，格雷映射不具有开销（overhead））。
图3以图解方式图示与本公开一致实现方法200的每个传送器TX1、TX2...TXN的输出。如所示，在每个传送器处，可添加不同数量i个编码比特到n-i个比特的块，以便与最大可实现谱效率相比，将传送器的谱效率降低对应于步长的关联选择的步的数量1/n。然后，将n个比特的块（n-i个信息比特加i个编码比特）格雷映射到n/log2(M2)个关联M2-QAM符号，并且调制在光载波上。
与本公开一致的系统或方法中的编码比特可以是奇偶性比特或奇偶性比特和常数值比特的组合。奇偶性比特以已知方式指示n个比特的关联块的至少一部分的奇偶性。如是已知的，奇偶性比特可以是偶数奇偶性比特或奇数奇偶性比特。在使用偶数奇偶性时，如果与奇偶性比特关联的比特（不包含奇偶性比特）中1的数量是奇数，则将奇偶性比特设置成值1。如果与奇偶性比特关联的比特中1的数量已是偶数，则将偶数奇偶性比特设置成0。在使用奇数奇偶性时，如果与奇偶性比特关联的比特（不包含奇偶性比特）中1的数量是偶数，则将奇偶性比特设置成1。在与奇偶性比特关联的比特中1的数量已是奇数时，将奇数奇偶性比特设置成0。
常数值比特具有常数“1”或“0”值，并且可与一个或多个奇偶性比特一起包含以改进调制的功率效率，例如，在添加附加的奇偶性比特没有或有很小的附加益处时。使用常数值比特降低了在与本公开一致的系统或方法中的每符号平均功率，在与使用奇偶性比特最大化最小欧几里德距离组合时，这改进了信噪比(SNR)性能。同样，取决于格雷映射的M2-QAM符号中一个或多个常数值比特的位置，符号被约束到星座点的特定群组。这种约束可由接收器用来解调符号。
图4例如包含图示16-QAM信号的格雷映射的星座图400。图4的星座图400包含十六个星座点，指示可使用格雷映射的16-QAM调制格式与关联于符号的比特（码字）一起表示的每个QAM符号的幅度和相位。如所示，如果编码比特包含常数值比特，其具有放置在具有图4中示出的调制格式的符号的最低有效比特(LSB)位置中的“1”值，则常数值比特将星座点约束为虚线矩形402中八个星座点中的一个。同样，如果编码比特包含常数值比特，其具有“1”值并且放置在具有图4中示出的调制格式的符号的第二最高有效比特(MSB)位置中，则常数值比特将星座点约束为虚线矩形404中八个星座点中的一个。如果编码比特包含两个常数值比特，则一个常数值比特具有放置在最低有效比特(LSB)位置中的“1”值，并且一个常数值比特具有“1”值并且放置在第二最高有效比特(MSB)位置中，则常数值比特将星座点约束为在虚线矩形402、404之间相交处中的4个星座点中的一个。
图5A-5E以图解方式图示使用16-QAM格式，与本公开一致的系统和方法的一个示例。图5A-5E的每个图示一系列的四个16-QAM星座图，星座图中的每个与在关联传送器的输出处提供的四个连续QAM符号之一关联。在4个星座图中的每个的下面是在特定图示的示例中根据星座图映射的4个比特的说明。比特序列中的字母“x”识别不是编码比特的比特，例如，信息比特，字母P指示是奇偶性比特的编码比特，并且数字“1”指示是具有“1”的值的常数值比特的编码比特。图5A-5E的相邻的每个是用于以(n-i)/n的格式提供的图示示例的编码比特的数量和步长的指示。例如，在一个实施例中，在WDM系统中的多个传送器可配置成展示由图5A-5E的不同图表示的输出，由此每个传送器具有不同谱效率。
在图示的示例中，可指定最大可实现谱效率（例如，比特率），并且可计算要求的符号率和FEC开销。对于示例，可采用以16-QAM作为基础调制格式、20% FEC开销、用于导频符号的1%开销和用于协议开销的4.16%，可指定200 Gb/s的最大可实现谱效率。这个示例将会要求31.56 GBd的符号率。
为这个示例选择的预期步长可选择为12.5 Gb/s，其是最大谱效率200 Gb/s的1/16，即，在这个示例中，n=16。采用这个步长，将n=16个比特的块将会映射到四个(16/log2(42))关联16-QAM符号以实现最大谱效率。每个符号由同相和正交分量组成。因此，从编码角度而言，图示的示例是8维。由于四个16-QAM符号中的所有比特位置均由信息比特占用，即，不存在编码比特，图5A图示在这个示例中以最大谱效率操作的传送器的输出。
为将谱效率从200 Gb/s向下降低一个步长到187.5 Gb/s，使用了一个编码比特(n-i=15)。如图5B所示，一个编码比特可以是在第四符号的第二LSB中提供的奇偶性比特(P)。图5B中的奇偶性比特有效地将第四符号划分成星座点的两个群组。基于奇偶性比特的值（奇数/偶数），第四符号中允许的星座点的选择能够是来自浅色点或加标记的点。这个编组将在第4符号中潜在星座点之间的最小欧几里德距离增加了，并且有效增加了由四个符号组成的符号序列的总最小欧几里德距离。
以类似的方式，图5C示出通过两步将谱效率从200 Gb/s降低到175 Gb/s。为了实现与最大谱效率相比，谱效率中的两步降低，十六个比特的块中的两个编码比特用于是奇偶性比特的编码比特。具体来说，在图5C中示出的四个符号的序列的第二和第四符号的第二LSB中提供奇偶性比特。
图5D示出使用是奇偶性比特的三个编码比特，谱效率从最大谱效率的三步降低。在图5D中，在四个符号序列的第三和第四符号的第二LSB和在第四符号的MSB比特位置中提供奇偶性比特。奇偶性比特的这种配置将第三符号中允许的星座点的选择约束为来自浅色点或加标记的点，并且将第四符号中允许的星座点约束为来自浅色点或暗色点。
图5E示出使用包含三个奇偶性比特和具有“1”的常数值的4个常数值比特的七个编码比特，谱效率从最大谱效率的七步降低（即，从200 Gb/s到112.5 Gb/s）。在图5E中，在四个符号序列的第一、第二和第四符号的第二LSB比特位置中提供奇偶性比特，并且在第二和第四符号的LSB比特位置和第一和第三符号的2 MSB比特位置中提供常数值比特。奇偶性和常数值比特的这种配置将用于每个符号的允许的星座点的选择约束为图5E中图示的点。
有利地，与本公开一致的系统和方法可配置成使用任何M2-QAM调制格式以实现预期最大谱效率（比特或符号率）和步长粒度。例如，在基于n个比特的块到四个符号（8维）的调制并且具有如结合图5A-5D描述的配置的系统中使最大可实现谱效率加倍到65.75 GBd(400 Gb/s)将会使谱效率步长加倍到25 Gb/s。如果预期使用16-QAM的10 Gb/s步长粒度，则与本公开一致的调制将会基于5个符号的序列（10维）。符号的增加数量（维度）例如通过允许更小步长粒度，增加设计中的自由度。
图6是与本公开一致的一个示范传送器600的简化框图。图示的示范实施例600包含编码比特编码器602、格雷映射器604以及用于调制连续波激光器608的输出以便在载波波长λN上提供编码和调制的输出的调制器606。如上所述，编码比特编码器602可配置成采用i个关联编码比特，将在输入路径118-N上提供的数据流的n-i个信息比特（例如，数据比特、FEC开销、导频符号）的每个块编码，以实现谱效率中的预期降低。编码比特编码器602的输出包含n个比特的连续块，即，n-i个信息比特加i个编码比特。
编码比特编码器的编码输出耦合到格雷映射器604。格雷映射器604配置成将n个比特的每个块映射到n/log2(M2)个关联M2-QAM符号。使用调制器606，将与n个比特的每个块关联的QAM符号调制到连续波激光器608的光载波波长λN上。调制器606可使用任何已知调制方法将多个QAM符号调制到载波波长λN上。调制器606的编码、映射和调制输出可耦合到WDM系统中的复用器112（图1）。
图7是与本公开一致的一个示范接收器700的简化框图。图示的示范实施例700包含光信号检测器702和去映射器（de-mapper）704。检测器702可包含例如偏振分集相干接收器的已知相干接收器，其配置成在光载波波长λN上接收信号并且将光信号转换成表示由调制器606（图6）调制在光载波波长λN上的QAM符号的一个或多个关联电气输出（例如，与偏振复用调制格式的每个偏振关联的输出）。
去映射器704可配置为数字信号处理(DSP)电路708的一部分。通常，DSP涉及使用配置用于例如直接和/或在软件指令的控制下执行特定指令序列的一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或专用处理器，对信号的处理。美国专利No.8295713中描述了包含检测器的接收器（即，相干接收器）和使用载波相位估计用于处理相干接收器的数字输出的DSP电路的一个示例，专利的教导由此通过引用合并于本文中。
参照图6和图7，DSP电路708可处理检测器702的输出，并且提供再生在到传送器600的输入108-N处提供的数据的输出。去映射器704接收检测器702的电气输出，反向进行由格雷映射器604应用的映射，并且移除由编码比特编码器602应用的编码比特。去映射器的输出是表示在到传送器600的输入108-N处提供的数据的n-i个比特的连续块的去映射输出。
去映射可例如使用最大后验(MAP)解码器执行，并且可响应于来自接收器的输出的先验对数似然比(LLR)反馈迭代执行。与本公开一致的系统中的去映射器704可使用通过由编码比特编码器602应用的奇偶性比特指示的奇偶性，促使周跳（cycle slip）的校正。例如，在一些实施例中，去映射器704可使用奇偶性比特以便以自动促使周跳的校正的方式执行去映射。
与本公开一致的系统可在多种配置中实现。图8是与本公开一致的一个示范传送器800的简化框图。图示的示范实施例800包含去复用器801、多个FEC编码器802-(n-i)、802-(n-i-1)...802-1、数字复用器804、编码比特编码器602以及如结合图6所述用于驱动调制器606的格雷映射器604。
去复用器801可采取已知配置用于在路径108-N上接收串行输入数据流并且将输入数据流去复用成n-i个单独的并行去复用数据流。n-i个数据流的每个耦合到FEC编码器802-(n-i)、802-(n-i-1)...802-1的关联FEC编码器。FEC编码器802-(n-i)、802-(n-i-1)...802-1可各配置成采用关联FEC代码将由此接收到的数据流编码，以提供关联的FEC编码输出。
许多FEC代码是已知的，每个具有与代码如何生成以及因此它们如何执行相关的不同属性。已知纠错码的示例包含线性和循环汉明码、循环Bose-Chaudhur1-Hocquenghem(BHC)码、卷积(Viterbi)码、循环Golay和Fire码、Turbo卷积和乘积码(TCC, TPC)及低密度奇偶性校验码(LDPC)。LDPC码因其低关联开销而对FEC编码器802-(n-i)、802-(n-i-1)...802-1是特别有用的码。用于在FEC编码器802-(n-i)、802-(n-i-1)...802-1和对应解码器802-(n-i)、802-(n-i-1)...802-1（图9）中实现各种纠错码的硬件和软件配置为本领域技术人员所知。
每个FEC编码器802-(n-i)、802-(n-i-1)...802-1的编码输出耦合到数字复用器804。多种数字复用器配置是已知的。在图示的实施例中，数字复用器804接收来自FEC编码器802-(n-i)、802-(n-i-1)...802-1的n-i个输出码字，并且提供n-i个比特的并行交织输出到编码比特编码器602。
如上所述，编码比特编码器602可配置成采用i个关联奇偶性比特将n-i个比特的每个块编码。编码比特编码器602的输出包含n个比特即，n-i个信息比特加i个奇偶性比特，的连续块。编码比特编码器602的编码输出耦合到格雷映射器604。格雷映射器604配置成将n个比特的每个块映射到n/log2(M2)个关联M2-QAM符号。与n个比特的每个块关联的QAM符号提供到调制器606用于将符号调制到连续波激光器608的光载波波长λN上。
图9是与本公开一致用于接收使用图8中示出的传送器800调制的信号的一个示范接收器900的简化框图。图示的示范实施例900包含检测器702、去映射器704a、去数字复用器902、多个FEC解码器904-(n-i)、904-(n-i-1)...904-1、复用器906及数字复用器908。
如上所述，检测器702配置成接收调制在载波波长λN上的光信号，并且将光信号转换成电气信号。去映射器704a接收检测器702的输出，并且反向进行由在传送器处的格雷映射器604给予的数据到调制格式的映射，并且例如使用如上所述的MAP解码器，移除由编码比特编码器应用的编码比特。如所示，可响应于来自接收器的输出（即，在图示的实施例中复用器906的输出）的后验LLR反馈，迭代执行去映射。去映射器704a提供包含n-i比特的块的去映射器输出，从而再生传送器800中数字复用器804的输出。
去映射器704a的去映射器输出耦合到反向进行由在传送器800中关联数字复用器804执行的比特交织的去数字复用器902，并且提供n-i个关联去交织输出到FEC解码器904-(n-i)、904-(n-i-1)...904-1。FEC解码器904-(n-i)、904-(n-i-1)...904-1可各配置成使用在传送器800处应用的FEC码将由此接收到数据流解码，以提供关联的FEC解码输出。每个FEC解码器904-(n-i)、904-(n-i-1)...904-1的n-i个FEC解码输出耦合到已知复用器906。复用器906复用FEC码解码器904-(n-i)、904-(n-i-1)...904-1的输出，以产生在传送器800处的路径118-N上再生数据的串行数字数据输出。
复用器906的数据输出通过数字复用器908反馈到去映射器704a，以提供由去映射器704a在将对其的输入解码中使用的先验LLR信息。数字复用器908实质上反向进行由去数字复用器902执行的去交织。
与本发明一致的系统中的编码比特编码器602可在映射的QAM符号内的任何比特位置处插入奇偶性比特和/或编码比特，并且去映射器704、704a可配置成基于与编码比特关联的奇偶性和/或位置，将接收到的信号去映射。由编码比特编码器编码的任何奇偶性比特也可识别n个比特的块的任何关联部分的奇偶性。
图10A例如是在四个16-QAM符号（符号1...符号4）中提供的十六个比特（b1,b2...b16)的块的图解说明1002，其中三个编码比特(i=3)提供为奇偶性比特。图10A中的奇偶性比特是指示十六个比特的块内不同关联比特的奇偶性的单奇偶性校验(SPC)比特。具体而言，在符号3的LSB比特位置(b12)处提供第一奇偶性比特以指示b5-b11的奇偶性。在符号4的第二MSB比特位置(b14)处提供第二奇偶性比特以指示b5、b6、b9、b10及b13的奇偶性。在符号4的LSB比特位置(b16)处提供第三奇偶性比特以指示b5-b15的奇偶性。
图10B是在四个16-QAM符号（符号1...符号4）中提供的十六个比特（b1,b2...b16)的块的图解说明1004，其中七个编码比特(i=7)由三个单奇偶性校验比特和具有“1”的值的四个常数值比特组成。在图示的实施例中，在符号2和4的LSB比特位置中和在符号1和3的第二MSB比特位置中提供常数值比特。在符号1的第二LSB比特位置(b3)处提供第一奇偶性比特以指示b1和b4的奇偶性。在符号2的第二LSB比特位置(b7)处提供第二奇偶性比特以指示b5和b6的奇偶性。在符号4的第二LSB比特位置(b15)处提供第三奇偶性比特以指示b9和b11-b14的奇偶性。
结合图11和12，图示与本公开一致并且包含上面结合图5描述的参数的系统和方法的性能。图11包含与十二个不同谱效率步关联的谱效率（比特/秒/Hz）对SNR的标绘图1102，并且也包含图示香农极限的标绘图1104。图12包含与图11中标绘的相同十二个谱效率步关联的信道容量（Gb/秒）对SNR的标绘图1202。如所示，与本公开一致的系统中任何选择的谱效率的性能通常遵循香农极限标绘图1104。
根据本公开的一方面，提供了一种用于为光通信系统中的多个传送器提供可变谱效率的方法，方法包含：选择最大谱效率，以最大谱效率多个传送器的每个可在光通信系统上传送数据；选择由多个传送器用于以最大谱效率传送数据的M2-QAM调制格式；选择预期标准步长，通过预期标准步长可降低最大谱效率，标准步长是最大谱效率的1/n，其中，n是log2(M2)的正整数倍；以及对于多个传送器的每个，选择用于降低与传送器关联的谱效率的标准步的关联数量i；采用i个编码比特将n-i个比特的连续块编码以提供n个比特的连续块；将n个比特的连续块的每个格雷映射到具有M2-QAM调制格式的n/log2(M2)个QAM符号；以及在光载波波长上调制多个QAM符号以提供关联调制的光信号。
根据本公开的另一方面，提供了一种包含多个光信号传送器的系统，每个光信号传送器配置成使用M2-QAM调制格式调制数据。每个传送器包含：编码比特编码器，配置成采用选择数量i个编码比特将n-i个比特的连续块编码以提供n个比特的连续块；格雷映射器，耦合到编码比特编码器并且配置成将n个比特的块的每个块映射到具有M2-QAM调制格式的n/log2(M2)个正交幅度调制(QAM)符号；以及调制器，耦合到格雷映射器并且配置成响应于格雷映射器的输出，调制光信号以提供包含QAM符号的调制光信号。
本文中描述的方法的实施例可使用处理器和/或其它可编程装置来实现。为此，本文中描述的方法可在具有在其上存储的指令的有形计算机可读存储媒介上实现，指令在由一个或多个处理器运行时，执行方法。因此，例如，传送器和/或接收器可包含存储媒介（未示出）以存储执行本文中描述的操作的指令（在例如固件或软件中）。存储媒介可包含任何类型的非暂时有形媒介，例如包含软盘、光盘、压缩盘只读存储器(CD-ROM)、可重写压缩盘(CD-RW)以及磁光盘的任何类型的磁盘、诸如只读存储器(ROM)的半导体装置、诸如动态和静态RAM的随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器、磁卡或光卡或适合于存储电子指令的任何类型的媒体。
由本领域的技术人员将领会，本文中的任何框图表示体现本公开的原理的说明性电路系统的概念视图。类似地，将领会，任何流程图、流量图（flow diagram）、状态转变图、伪码及诸如此类表示各种过程，这些过程基本上可在计算机可读媒介中表示并因此由计算机或处理器运行，而无论这种计算机或处理器是否明确示出。软件模块或暗示为软件的简单模块，可在本文中表示为指示过程步骤和/或文本描述的执行的流程图元素或其它元素的任何组合。此类模块可由明显地或隐含地示出的硬件运行。
包含任何功能块的图中示出的各种元素的功能可通过使用专用硬件及能够运行与适当软件关联的软件的硬件提供。在通过处理器提供时，功能可通过单个专用处理器、通过单个共享处理器或通过其中的一些处理器可以是共享的多个个别处理器提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应理解为排他地指能够运行软件的硬件，并且可隐含包含但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)及非易失性存储装置。也可包含常规和/或定制的其它硬件。
如本文中使用的术语“耦合”指任何连接、耦合、链接或诸如此类，通过其将一个系统元件携带的信号给予“耦合的”元件。此类“耦合”装置或信号和装置不一定直接相互连接，并且可由可操纵或修改此类信号的中间组件或装置分隔。如在本文的任何实施例中使用，“电路系统”可例如单独或以任何组合方式包括硬连线电路系统、可编程电路系统、状态机器电路系统和/或存储由可编程电路系统运行的指令的固件。在至少一个实施例中，传送器和接收器可包括一个或多个集成电路。“集成电路”可以是数字、类似或混合信号半导体装置和/或微电子装置，比如例如但不限于半导体集成电路芯片。

Claims (12)

1. 一种为光通信系统(100)中的多个传送器(TX1, TX2...TXN)提供可变谱效率的方法，所述方法包括：
选择(202)最大谱效率，以所述最大谱效率，所述多个传送器(TX1, TX2...TXN)的每个可在所述光通信系统(100)上传送数据；
选择(204)由所述多个传送器(TX1, TX2...TXN)用于以所述最大谱效率传送所述数据的M2-QAM调制格式；
选择(206)预期标准步长，通过所述预期标准步长可降低所述最大谱效率，所述标准步长是所述最大谱效率的1/n，其中n是log2 (M2)的正整数倍；以及
对于所述多个传送器(TX1, TX2...TXN)的每个，
选择(208)标准步的关联数量i用于降低与所述传送器(TX1, TX2...TXN)关联的所述谱效率；
采用i个编码比特将n-i个比特的连续块编码(210)以提供n个比特的连续块；
将n个比特的所述连续块的每个格雷映射(212)到具有所述M2-QAM调制格式的n/log2(M2)个QAM符号；以及
在光载波波长(λ1, λ2..λN)上调制(214)所述多个QAM符号以提供关联的调制光信号。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述标准步的数量i对于所述多个传送器(TX1,TX2...TXN)的至少两个是不同的数量。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述i个编码比特包括指示所述n个比特的至少一部分的奇偶性的至少一个奇偶性比特。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述i个编码比特包括具有预定的常数值的至少一个比特。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述i个编码比特由指示所述n个比特的至少一部分的奇偶性的第一数量的奇偶性比特和具有预定的常数值的第二数量的预定的比特组成。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述M2-QAM调制格式是16-QAM调制格式。
7.一种系统，包括：
多个光信号传送器(TX1, TX2...TXN)，所述光信号传送器(TX1, TX2...TXN)的每个配置成使用M2-QAM调制格式调制数据，并且所述传送器(TX1, TX2...TXN)的每个包括：
编码比特编码器(602)，配置成采用选择数量i个编码比特将n-i个比特的连续块编码以提供n个比特的连续块；
格雷映射器(604)，耦合到所述编码比特编码器(602)并且配置成将n个比特的所述块的每个块映射到具有所述M2-QAM调制格式的n/log2(M2)个正交幅度调制(QAM)符号；以及
调制器(606)，耦合到所述格雷映射器(604)并且配置成响应于所述格雷映射器(604)的输出，调制光信号以提供包括所述QAM符号的调制光信号。
8. 如权利要求7所述的系统，其中编码比特的所述数量i对于所述多个传送器(TX1,TX2...TXN)的至少两个是不同的数量。
9.如权利要求7所述的系统，其中所述i个编码比特包括指示所述n个比特的至少一部分的奇偶性的至少一个奇偶性比特。
10.如权利要求7所述的系统，其中所述i个编码比特包括具有预定的常数值的至少一个比特。
11.如权利要求7所述的系统，其中所述i个编码比特由指示所述n个比特的至少一部分的奇偶性的第一数量的奇偶性比特和具有预定的常数值的第二数量的预定的比特组成。
12.如权利要求7所述的系统，其中所述M2-QAM调制格式是16-QAM调制格式。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109067467A (zh) * 2018-09-26 2018-12-21 南京信息工程大学 基于内外联合编码的n级阵列成型光生w波段发射方法
WO2019109973A1 (en) * 2017-12-06 2019-06-13 Zte Corporation Multi-level quadrature amplitude modulation with geometric shaping
CN116886203A (zh) * 2023-09-06 2023-10-13 众瑞速联（武汉）科技有限公司 一种4维光信号的调制方法、装置及存储介质

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180083716A1 (en) * 2016-09-19 2018-03-22 Alcatel-Lucent Usa Inc. Probabilistic signal shaping and codes therefor
US9900105B1 (en) * 2016-10-10 2018-02-20 Tyco Electronics Subsea Communications Llc Coded modulation with amplitude and phase-shift keying having a circular constellation for variable spectral efficiency
US11196594B2 (en) 2019-02-28 2021-12-07 Nokia Solutions And Networks Oy Probabilistic signal shaping using multiple codebooks

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102546077A (zh) * 2010-12-03 2012-07-04 武汉邮电科学研究院 采用高级编码和高阶调制的光通信系统、设备和方法
US20130216221A1 (en) * 2012-02-20 2013-08-22 Tyco Electronics Subsea Communications Llc System and Method Including Modified Bit-Interleaved Coded Modulation
CN103297776A (zh) * 2013-05-17 2013-09-11 西安电子科技大学 星上未配准多光谱图像无损/有损编码系统与方法
CN103312644A (zh) * 2013-05-30 2013-09-18 北京大学 一种可调光频谱效率的单载波频域均衡光传输方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8639118B2 (en) * 2010-10-05 2014-01-28 Infinera Corporation Wavelength division multiplexed optical communication system having variable channel spacings and different modulation formats
US20120189303A1 (en) * 2011-01-24 2012-07-26 Winzer Peter J Optical transport multiplexing client traffic onto parallel line system paths
US8712251B2 (en) * 2011-04-19 2014-04-29 Google Inc. Transport of multiple asynchronous data streams using higher order modulation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102546077A (zh) * 2010-12-03 2012-07-04 武汉邮电科学研究院 采用高级编码和高阶调制的光通信系统、设备和方法
US20130216221A1 (en) * 2012-02-20 2013-08-22 Tyco Electronics Subsea Communications Llc System and Method Including Modified Bit-Interleaved Coded Modulation
CN103297776A (zh) * 2013-05-17 2013-09-11 西安电子科技大学 星上未配准多光谱图像无损/有损编码系统与方法
CN103312644A (zh) * 2013-05-30 2013-09-18 北京大学 一种可调光频谱效率的单载波频域均衡光传输方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GWANG-HYUN GHO, JOSEPH M. KAHN: "Rate-Adaptive Modulation and Coding for Optical Fiber Transmission Systems", 《JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019109973A1 (en) * 2017-12-06 2019-06-13 Zte Corporation Multi-level quadrature amplitude modulation with geometric shaping
CN109067467A (zh) * 2018-09-26 2018-12-21 南京信息工程大学 基于内外联合编码的n级阵列成型光生w波段发射方法
CN109067467B (zh) * 2018-09-26 2021-06-01 南京信息工程大学 基于内外联合编码的n级阵列成型光生w波段发射方法
CN116886203A (zh) * 2023-09-06 2023-10-13 众瑞速联（武汉）科技有限公司 一种4维光信号的调制方法、装置及存储介质
CN116886203B (zh) * 2023-09-06 2023-11-21 众瑞速联（武汉）科技有限公司 一种4维光信号的调制方法、装置及存储介质

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