CN106688201A - 用于通过光超级信道传输数据的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

通过包括不同频率的一组子信道的光超级信道将数据从发送器向接收器的传输包括将数据分割为针对每个子信道包括一个数据流的一组数据流，以及将每个数据流分割为一组子流。每个数据流的每个子流利用不同的前向纠错FEC码进行编码，以产生每个数据流针对一组编码子流，并且以不同的功率叠加每个数据流的所述一组编码子流，以产生一组编码数据流。所述一组编码数据流被复用以产生通过光超级信道的一组子信道传输的光信号。

Description

用于通过光超级信道传输数据的方法和系统
技术领域
本发明总体上涉及相干光通信系统，并且更具体地涉及通过光超级信道传输数据。
背景技术
相干光通信使得数据能够以高数据速率通过长距离光传输网络(通常大于2,000km)传输。相干检波器要求接收到的相位调制光信号被数字化。对接收到的信号进行数字化需要高速模数转换器(ADC)。然而，在大于100Gbit/s的数据速率下，针对单波长相干检波，难以实现串行ADC采样速率的增加。
超级信道传输技术是密集波分复用(DWDM)的演进，其中，多个光载波在单个超级信道上被组合以实现总共较高的数据速率，并且该超级信道传输技术在单个操作周期中投入使用。超级信道使用多波长信号而不是(例如，100Gbit/s的)单波长信道，其中，每个波长都作为子信道以ADC组件所允许的最大数据速率进行操作。
超级信道和常规波分复用(WDM)之间的一个显着差异是不同子信道的频率之间的间隙的大小。超级信道可以减小子信道的波长之间的间隙的大小，使得在添加、丢弃和路由数据方面，超级信道作为单宽带信道有效地操作。可以使用各种技术来将子信道频率间隙减小到MHz范围。这些技术包括正交-频带-复用(OBM)、正交频分复用(OFDM)、无防卫间隔(NGI)-OFDM、奈奎斯特(Nyquist)WDM、以及多信道均衡(MCE)-WDM。
然而，不同子信道的频率之间的间隙的小尺寸可以导致在子信道上传输的信号中的信道间干扰(ICI)。ICI被认为是接收到的信号中的附加噪声，并且在有时经受非常大的总的噪声的情况下，接收到的数据必须被恢复。为了避免ICI，常规系统例如使用根升余弦(RRC)滤波器来对传输的信号进行滤波以使ICI最小化。参见，例如，US 2012/0301142。然而，这种滤波器抑制了传输的信号中的一些数据，这可能导致传输速率的降低。
因此，在本领域中需要一种处理通过由同一光纤中的一组子信道形成的光超级信道传输的信号的ICI的不同的方法。
发明内容
本发明的一些实施方式基于以下认识：通过超级信道的子信道传输的信号的信道间干扰(ICI)不应被认为是噪声，而应被认为是通过频率相邻子信道传输的数据。基于该认识，一些实施方式不是对通过经受较大噪声的预期(intend)子信道传输的较小数据进行解码，而是对通过经受较低噪声的相邻子信道传输的较大数据进行联合解码。
本发明的一些实施方式，不是对信号进行滤波以减少ICI，而是以有利于在针对每个子信道的接收器处进行联合解码的方式对信号进行滤波以对ICI的频谱进行整形(shape)。例如，一个实施方式对传输的信号进行滤波以增加ICI的功率的集中。ICI功率的集中增加了可以在接收器处被解码的ICI数据的比例。
然而，ICI利用由于光超级信道的子信道之间的频率间隙而导致的频率偏移创建符号间干扰(ISI)。本发明的一些实施方式基于另一个认识：ICI的频谱的知识使得能够均衡ISI，以对在相邻子信道上传输的数据流的部分进行解码。
此外，一些实施方式基于以下认识：在一些情况下，较大数据的联合解码可以限制传输的数据速率。基于该认识，一些实施方式将传输的数据流分割为多个较小部分，并且对通过相邻子信道传输的数据的部分的各种组合进行联合解码。
例如，一个实施方式根据Han-Kobayashi原理将数据分割为公共部分和单独部分。该实施方式对通过相邻子信道传输的数据流的公共部分进行联合解码，并且消除ICI子信道数据的那些部分以对通过预期子信道传输的单独部分进行解码。一些实施方式将该原理延伸到超级信道传输，其中，针对多个载波干扰信道执行超过两次分割。
一些实施方式基于另一个认识：脏纸编码(DPC)不仅可以用于单载波干扰，而且可以用于多载波干扰，如在ICI的情况下。为此，一些实施方式在多个发送器共享数据的至少一些部分时使用基于DPC原理的协作叠加(super-position)编码。DPC使用传输的数据流的干扰对齐以减少ICI的影响。
在一些实施方式中，使用与ICI频谱相关的信息和子信道信噪比(SNR)，子流的编码速率和叠加编码的功率布置以及滤波器整形被自适应地调整为使可靠性和/或数据速率最大化。
因此，一个实施方式公开了一种用于通过包括不同频率的一组子信道的光超级信道将数据从发送器传输到接收器的方法。该方法包括以下步骤：将数据分割成一组数据流，所述一组数据流针对每个子信道包括一个数据流；将每个数据流分割为一组子流；利用相应的前向纠错(FEC)码对每个数据流的每个子流进行编码，以产生每个数据流针对一组编码子流，其中，利用不同的FEC码对所述一组编码子流中的至少两个编码子流进行编码；叠加每个数据流的一组编码子流以产生一组编码数据流，其中，所述一组编码子流中的至少两个编码子流以不同的功率被叠加；对所述一组编码数据流进行复用以产生光信号；以及通过光超级信道的一组子信道传输所述光信号。
另一实施方式公开了一种用于通过包括不同波长的一组子信道的光超级信道传输数据的系统，所述系统包括：数据解复用器(DDM)，所述DDM用于将数据拆分为一组数据流，所述一组数据流针对每个子信道包括一个数据流；一组子信道编码器，所述一组子信道编码器针对每个数据流包括用于产生一组编码数据流的一个子信道编码器，其中，每个子信道编码器被配置为将数据流分割为子流，利用不同的前向纠错(FEC)码对每个子流进行编码，以及以不同的功率叠加所述编码子流，以产生一组编码数据流的一个编码数据流；以及光波长复用器(WM)，所述光波长复用器(WM)用于对所述一组编码数据流进行复用并且通过光超级信道的子信道传输复用的编码数据流。
又一实施方式公开了一种用于通过包括不同波长的一组子信道的光超级信道传输数据的系统，所述系统包括：一组子信道接收器，所述一组子信道接收器用于接收一组接收到的数据流，所述一组接收到的数据流针对每个子信道接收器包括一个接收到的数据流，其中，接收到的数据流包括通过所述光超级信道的不同子信道传输的编码子流的至少一部分，其中，子信道接收器包括多个解码器，所述多个解码器用于联合地或连续地对接收到的数据流的每个编码子流进行解码，以产生一组解码子流；以及数据复用器(DM)，所述DM用于组合解码子流以产生所述数据。
附图说明
[图1]
图1是根据本发明的一些实施方式的超级信道传输系统的框图。
[图2A]
图2A是根据本发明的一些实施方式的用于通过光超级信道向接收器发送数据的超级信道发送器的框图。
[图2B]
图2B是根据本发明的一个实施方式的子信道编码器和频谱整形滤波器的操作的示意图。
[图3A]
图3A是根据本发明的一些实施方式的超级信道接收器的框图。
[图3B]
图3B是根据本发明的一些实施方式的子信道解码器的示意图。
[图4A]
图4A是一对子信道之间的信道间干扰(ICI)的功率和频谱的频域表示。
[图4B]
图4B是通过预期和相邻子信道传输的数据流的部分的时域表示。
[图5]
图5是根据本发明的一些实施方式的用于超级信道收发器优化的方法的示意图。
[图6A]
图6A是根据本发明的一个实施方式的用于协作子信道编码的方法的框图。
[图6B]
图6B是根据本发明的一个实施方式的协作超级信道编码的示意图。
具体实施方式
图1示出了用于通过光纤信道向接收器传输数据的超级信道传输系统的框图。发件人通过超级信道发送器120从数据源110发送数字数据，该超级信道发送器120生成要通过不同波长的一组子信道121传输的一组数据流。数据流由光波长复用器(WM)130(可能利用其它独立的波长131)进行组合，以形成用于通过光纤通道140传输的光信号。
在接收器侧，光信号首先由光波长解复用器(WDM)150根据多个波长151、161来分离。这些波长151中的一些不与超级信道接收器160相关。根据其它相关波长161，超级信道接收器160将传输的数据110恢复到数据池(data sink)170。本发明的一些实施方式使用控制块180通过监视181信道间干扰(ICI)并且调整182前向纠错(FEC)码并且对超级信道收发器的滤波器进行整形来优化超级信道发送器120和超级信道接收器160，以针对给定带宽和信道间隔增加传输的数据速率。
图2A示出了使用由一组不同波长的子信道121形成的光学超级信道的超级信道发送器120的框图。超级信道发送器包括数据解复用器(DDM)210和多个子信道发送器220和230。DDM 210将来自数据源110的数据分割为用于通过超级信道的一组子信道传输的一组数据流211和212。例如，DDM通过以416Gbit/s的输入速率将源数据分割为四个来产生具有各种比特率(例如，104Gbit/s)的多个数据流。数据流的数量(即，N)与超级信道发送器使用的波长子信道的数量对应，并且可以是大于1的任何整数。
一组数据流211和212由一组子信道编码器221和231进行编码。在一些实施方式中，子信道编码器是独立的，而编码器在一些另选实施方式中可以协作地操作。然后，在每个子信道的基础上将编码流发送到电子预处理器222、232，以执行例如频谱整形滤波。在一个实施方式中，频谱整形滤波器使用非平方根升余弦(NS-RRC)滤波器。与平方根升余弦(RRC)滤波器相比，NS-RRC滤波器在传输期间保持ICI，并且可以改变NS-RRC滤波器的参数以使传输的数据速率最大化。电子预处理器222、232还可以执行其它操作(诸如，色散和非线性预补偿)。本发明的一些实施方式，不是对信号进行滤波以减少信道间干扰(ICI)，而是以有利于在超级信道的接收器处进行解码的方式使用频谱整形滤波器对ICI的频谱进行整形以保持ICI。然后，将数据流发送到发送器光学器件223、233(例如，发送器光学子组件(TOSA))，以生成光波长224、234。
图2B示出了根据本发明的一个实施方式的每个子信道发送器220和230的操作的示意图。这些操作可以使用编码器221、231和频谱整形滤波器222、232来实现。该实施方式基于以下认识：在一些情况下，较大数据的联合解码可以限制传输的数据速率。另外，实施方式基于Han-Kobayashi方法对具有由于ICI而造成的接收的数据流的部分的额外均衡的超级信道传输的益处和适应性的认识。
基于该认识，子信道编码器221、231中的每一个将数据流分割240为一组相等或不相等的部分，即，子流(诸如，第一子流241和第K子流242)。不同的子流241、242利用相同或不同的FEC码单独进行编码251、252，以产生每个数据流针对一组编码子流253、254。在一个实施方式中，FEC码对于每个数据流是不同的(即，唯一的)，以便于由接收器进行解码。例如，第一数据子流和第K数据子流分别由第一FEC码251和第K FEC码252进行编码。编码子流253、254以相等或不相等的功率电平261叠加260，以形成每个子信道发送器的单个编码数据流。
每个数据流的子流的数目(即，K)可以是大于1的任何整数，并且范围高达子信道的所有可能组合的总数(即，K<2N)。在一个实施方式中，使用K＝2，其中，第一子流仅在预期子信道接收器处被单独解码，并且第二子流在所有子信道接收器处被共同解码。
附加地或另选地，一些实施方式通过将数据流分割为K＝4个子流来考虑三个相邻子信道(预期子信道、较低频率处的相邻子信道、以及较高频率处的另一相邻子信道)。第一子流仅针对预期的子信道接收器，第二子流针对所有子信道接收器，第三子流针对包括预期子信道和较低频率下一个子信道的两个接收器，并且第四子流针对包括预期子信道和较高频率下一个子信道的两个接收器。
在一些实施方式中，FEC编码的子流以不同的功率电平(P1、...、PK)261被叠加260。出于频谱整形的目的，叠加的数据流被滤波270，其中，ICI频谱271通过频谱整形滤波器的轮廓(profile)被部分地确定。在一个实施方式中，利用不同的频谱滤波器以及不同的功率电平联合地执行子流叠加260和频谱滤波270以组合所有子流。在一个实施方式中，叠加是子流的相加的函数。例如，子流x1和x2的叠加导致具有功率分配(split)λ的sqrt(λ)x1+sqrt(1-λ)x2。
在一些实施方式中，执行对编码数据流的滤波270以在传输期间保持ICI，并且如下所述，控制优化传输的数据速率的ICI的频谱的总功率。在本发明的各种实施方式中，用于分割数据流的数据速率、用于对子流进行编码的不同FEC码、用于叠加子流的不同功率以及用于对ICI的频谱进行整形的滤波器的不同轮廓的不同组合用于使传输的数据速率最大化。
图3A示出了根据本发明的一些实施方式的超级信道接收器160的框图。WDM150接收和解复用通过光超级信道接收的复用的编码数据流作为光信号，并且产生包括每个子信道的一个接收到的数据流301、302的一组接收到的数据流。接收到的数据流被发送到相应的子信道接收器(例如，310或320)。子信道接收器可以包括光学前端311、321(例如，接收器光学子组件(ROSA)解调器)，随后是电气和电子处理模块312、322，以辅助接收到的数据流的解码。例如，电子处理模块包括低通滤波器、时钟定时恢复、色散恢复、载波相位恢复、非线性补偿和极化恢复。在一个实施方式中，低通滤波器使用NS-RRC滤波器。接收到的数据流被单独地发送到一组子信道解码器313、323，用于解码。然后，解码数据流由数据复用器(DM)330组合以产生表示数据110的数据170。
在本发明的各种实施方式中，接收到的数据流包括通过不同子信道传输的编码子流的至少一部分。例如，针对子信道的接收到的数据流可以包括由于ICI而接收的至少一个ICI子流以及通过预期子信道传输的至少一个非ICI子流。在一些实施方式中，每个子信道接收器包括用于联合地或连续地对接收到的数据流的每个编码子流进行解码的多个解码器，以产生一组解码子流。
图3B示出了用于接收由子信道编码器221、231进行编码的数据流并对其进行解码的子信道解码器313、323的示意图。根据该实施方式，子信道接收器包括用于根据ICI的频谱对ICI子流进行滤波以均衡ISI的滤波器，并且子信道接收器的多个解码器被配置为对滤波的ICI子流进行解码以产生解码ICI子流，并且被配置为使用解码ICI子流来对非ICI子流进行解码。
例如，接收到的数据流340被发送到一个或几个均衡滤波器351、352，以从接收到的数据流340中检索公共子流。例如，在一个实施方式中，均衡滤波器是用于均衡ISI的、其它子信道271的ICI频谱的匹配滤波器。在一个实施方式中，不是使用匹配滤波器，而是执行联合最大后验概率(MAP)均衡或最大似然序列均衡(MLSE)以考虑噪声的非线性。例如，数据子流可能性通过非线性ICI频谱来计算，并与接收到的数据进行比较以产生用于对子流进行解码的对数似然比(LLR)。
在本发明的一些实施方式中，一组公共数据流353包括由所有不同的子信道发送器发送的子流中的一个或组合的至少多个部分。ICI均衡滤波器的数量(即，J)取决于不同子信道发送器处的数据子流的数量和公共数据分配的组合。例如，当N＝4个子信道发送器中的每一个拆分成K＝2个子流(即，一个用于单独子流而另一个用于公共子流)时，总子流的数量为NK＝8，其中，来自相邻子信道的公共子流的数量是J＝(N-1)＝3。
均衡的ICI子流由ICI FEC联合解码器360进行联合解码，并被提交给另一个非ICIFEC联合解码器370。例如，ICI FEC联合解码器由J个级联FEC解码器实现，以按照子流的FEC码率的升序对ICI子流连续地进行解码并消除ICI子流。非ICI FEC联合解码器使用解码ICI子流来从原始输入数据340抵消(cancel out)，以对预期的子信道流(即，K个不同的FEC编码子流251、252)进行解码。非ICI FEC联合解码器还可以由K个级联FEC解码器来实现，用于连续解码。解码子流380被发送到DM 330。
超级信道收发器优化
子信道编码器中的数据分割240增加了由本发明的一些实施方式使用的灵活性，以使光超级信道传输的数据速率最大化。例如，本发明的一些实施方式使用用于分割数据流的数据速率、用于叠加子流的功率比、用于对子流进行编码的速率和FEC码的不同组合，可以包括由一个或多个子信道接收器的解码器对公共子流的单独或联合解码的联合解码的组合，以及由一个或多个子信道接收器的解码器对单独子流的单独或联合解码。通过考虑通过相邻子信道的ICI频谱，FEC码、功率比和频谱整形滤波器被优化180以提高光通信的数据速率。在本发明的一些实施方式中，使用适当编程的处理器来执行所述优化。
图4A示出了两个相邻子信道的ICI频谱的频域表示。在该示例中，第一子信道401和第二子信道402具有由一些频率间隙分开的相同频谱。第一子信道和第二子信道的频谱交叠以引起ICI。界定两个子信道光谱的交叠的曲线403确定ICI光谱，并且曲线403下面的区域确定ICI的总功率。
ICI频谱和功率取决于发送器滤波器和接收器滤波器(诸如，根升余弦(RRC)滤波器、贝塞尔(Bessel)滤波器、巴特沃斯(Butterworth)滤波器、超高斯滤波器等)。本发明的一些实施方式调整滤波器以保持ICI的功率。ICI具有由于违反奈奎斯特(Nyquist)条件而导致的符号间干扰(ISI)以及由于光超级信道的子信道之间的频率间隙而导致的频率偏移。本发明的一些实施方式使用ICI的频谱知识来对在相邻子信道上传输的数据流的部分进行解码。ICI功率增加了可以解码的ICI数据的比例。
在一些实施方式中，通过使用具有不同带宽的非互易(non-reciprocal)滤波器对来调整ICI功率。例如，发送器使用具有如下频域传递函数的NS-RRC滤波器
其中，B是波特率(baud rate)，α是滚降因子(roll-off factor)，并且ε是指数。接收器使用具有与发送器的滚降因子和/或指数值不同的滚降因子和/或指数值的另一NS-RRC滤波器。与导致发射器和接收器二者相同的滚降因子、指数设置为0.5的平方RRC滤波器相比，本发明的一些实施方式调整滚降因子和指数值以实现ICI数据的期望功率。
图4B示出了通过第一子信道410传输的第一数据流和通过相邻的(例如，第二)子信道411、412传输的ICI数据流的时域脉冲响应。一个ICI脉冲响应411是由滚降因子α＝0.2的RRC滤波器滤波的数据流的示例，而另一个ICI脉冲响应412是滚降因子α＝0.05的滤波器。因为ICI频谱具有记忆(memory)，ICI脉冲响应411、412具有分布在多个符号上的非零信号能量，导致ISI。在接收器中，ICI脉冲响应被用于对相邻子信道的部分进行解码。当滤波器使用具有较小滚降因子的较窄带宽时，ISI记忆长度变得较长。ISI记忆确定用于在子信道接收器中接收公共子流的ICI功率。
例如，两个子信道发送器分别以子信道频率f1和f2传输编码调制数据流s1和s2。通过波特率归一化的子通道间隔为δf＝(f2-f1)/B。对于超级信道传输，子信道间隔是密集的，使得δf＜1+α，导致ICI 403(图4A是针对δf＝0.85和α＝0.2的情况)。
用于第一子信道接收器r1和第二子信道接收器r2的系统模型可以分别简化为
其中，β是干扰与期望信号功率之间的比，并且nk是具有针对信噪功率比(SNR)为ρ的方差为1/ρ的加性(additive)高斯噪声。利用不同的滚降因子α和指数ε调整滤波器形状改变了干扰比β，以使数据速率的总和最大化。
一些实施方式通过考虑ICI的ISI记忆和/或ICI的相位旋转来修改如等式(1)-(2)中的ICI的模型。例如，ICI的脉冲响应幅度具有如图4B的示例中的ISI记忆。由于滤波器满足奈奎斯特准则，所以期望信号410的脉冲响应在符号定时的整数倍处没有ISI。尽管ICI411的脉冲响应的峰值功率低于期望信号，但是ICI 412具有较长的记忆，尤其是对于较小的滚降因子。
因此，一些实施方式使用均衡器来对干扰信号进行解码，用于联合解码。令L和h(z)分别是均衡器记忆长度和ICI信号的脉冲响应。使用有限记忆MAP均衡，记忆内的信号功率对干扰功率β有贡献，并且记忆之外的提醒被添加到噪声方差1/ρ。
图5示出了根据本发明的一些实施方式的用于超级信道收发器优化180的方法的示意图。系统基于对超级信道的每个子信道处的干扰和SNR的分析来优化FEC码和频谱整形滤波器，并且命令发送器和接收器修改编码/解码过程。该分析可以基于在光域中的测量或者提供给子信道收发器的设置。
实施方式使用子信道之间的频率间隔510和频谱整形滤波器的发送器(Tx)滤波器轮廓520来确定ICI功率电平530和ICI频谱540，用于在超级信道上的传输。例如，ICI频谱和脉冲响应h(z)变为发射器NS-RRC滤波器和接收器NS-RRC滤波器与δf子信道间隔的卷积(convolution)，这导致随时间的相位旋转。ICI功率β与均衡记忆L内的总功率谱(即)成比例。
一些实施方式使用ICI功率电平530来确定针对所有子信道发送器的叠加功率比550和FEC码的速率分布560。实施方式使用针对每个子信道发送器的功率比550来分配用于叠加数据子流的不同的功率电平261。类似地，实施方式确定FEC 251、252的不同的码和速率。
例如，编码数据流sk是子流uk和wk的两个码字的叠加。子流uk是仅在预期子信道接收器处解码的单独子流。子流wk是在相邻子信道接收器处解码的公共子流。单独子流uk和公共子流wk的两个码字以功率比分配λk和1-λk被叠加。具有对称功率分配情况(即，两个子信道发送器使用相同的功率分配λ1＝λ2)的实施方式的可实现数据速率为
其中，以及C(ρ)＝log2(1+ρ)。实现最大数据速率的一个实施方式使用取决于ICI功率β和SNRρ的如下给出的最佳功率分配：
一个实施方式使用具有λ1＝0和λ2＞0的非对称功率分配(即，一个子信道发送器仅发送公共子流，并且另一个子信道发送器发送单独子流和公共子流二者)，以在高SNR方案(regime)下实现略高的数据速率。例如，最佳功率分配λ2是如下等式的根
这可以数值求解。
另外，一些实施方式根据ICI的频谱、功率和SNR确定FEC码的数据速率分布560。数据速率可以用于将数据流分割240为不相等的子流241、242。例如，第一子信道发送器的单独子流使用的FEC码速率，第二子信道发送器的单独子流使用的FEC码速率。第一子信道发送器的公共子流使用取决于SNR的或的FEC码速率，并且第二子信道发送器的公共子流使用取决于SNR的或的FEC码速率。
本发明的一些实施方式使用频谱来进一步优化发送器520和接收器570滤波器的轮廓。例如，对NS-RRC滤波器的滚降因子α和指数值ε的调节改变了均衡滤波器记忆L内的总ICI功率β。实施方式根据SNRρ优化那些滤波器值，以具有等式(3)中的最大可能数据速率RHK。一些实施方式在传输期间实时分析干扰信道和SNR以动态地优化波长相关非线性信道的滤波器轮廓。
例如，在一个实施方式中，优化模块180在数据命令181、182的传输期间检测超级信道的每个子信道的ICI和SNR的频谱的变化，以响应于检测到的变化来修改数据速率和功率比的一个或组合。在一些实施方式中，优化模块迭代地确定滤波的滚降因子和指数，直到满足终止条件(例如，预定的迭代数量)。例如，在一个实施方式中，每次迭代包括确定针对ICI的频谱和功率的数据速率，并且使用例如等式(3)的梯度更新来调整滤波的滚降因子和指数，增加数据速率。
协作超级信道传输
本发明的一些实施方式使用协作超级信道传输(即，一个子信道发送器使用关于由其它子信道发送器发送的数据流的至少一部分的信息)。例如，一些实施方式使用脏纸编码(DPC)来提前消除干扰。
例如，一个实施方式基于嵌套联合FEC码协作地对不同数据流的子流中的至少一些进行编码，并且使用DPC来叠加不同数据流的编码子流的至少一些以减少ICI。例如，嵌套联合FEC码可以是具有Tomlinson-Harashima预编码(THP)的低密度奇偶校验(LDPC)码，实现通过2信道的数据速率的总和
其中，λ确定了到第一子信道和第二子信道的功率分配。一个实施方式使用对子信道发送器的不等功率分配以使数据速率的总和最大化，其中，最佳功率由式给出。
图6A示出了协作式子信道编码器的示意图。输入数据流601与其它N-1个编码器620共享。利用输入数据流601和来自超级信道的其它N-1个子信道640的数据执行联合编码。在编码数据流被发送以用于进一步处理670之前，使用联合编码器630的输出和来自其它N-1个编码器650的消息来执行加权叠加。例如，联合FEC编码器630包括嵌套重复累积码以实现DPC原理。加权数据叠加660使用来自接收器的ICI频谱信息以基于DPC原理来消除它。
图6B示出了根据本发明的一些实施方式的具有N个子信道编码器610、611、612、613的梳状DPC协作编码超级信道发送器的示意图。实施方式基于以下认识：ICI一般来自最邻近的(例如，相邻的)子信道。因此，一些实施方式使协作编码和非协作编码交替。
例如，每个子信道编码器对来自DDM 210的输入数据601、602、603、604、605进行编码，以产生编码数据流670、671、672、673、674。该实施方式在奇数子信道使用协作编码器610、612，在偶数子信道使用非协作编码器611、613。非协作编码器首先对输入数据流进行编码，而不使用其它子信道的数据。协作编码器接下来使用来自最邻近的子信道的数据来对数据流进行编码。例如，第一子信道编码器610使用具有来自第二子信道编码器611的数据650的嵌套联合FEC码630，第三子信道编码器612从第二子信道编码器611和第四子信道编码器613馈送数据651和652二者。

Claims (20)

1.一种用于通过包括不同频率的一组子信道的光超级信道将数据从发送器传输到接收器的方法，所述方法包括以下步骤：
将所述数据分割成一组数据流，所述一组数据流针对每个子信道包括一个数据流；
将每个数据流分割为一组子流；
利用相应的前向纠错FEC码对每个数据流的每个子流进行编码，以产生每个数据流针对一组编码子流，其中，利用不同的FEC码对所述一组编码子流中的至少两个编码子流进行编码；
叠加每个数据流的所述一组编码子流以产生一组编码数据流，其中，所述一组编码子流中的至少两个编码子流以不同的功率被叠加；
对所述一组编码数据流进行复用以产生光信号；以及
通过所述光超级信道的所述一组子信道传输所述光信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：
接收和解复用所述光信号以产生针对每个子信道包括一个接收到的数据流的一组接收到的数据流，其中，所述接收到的数据流包括通过不同的子信道传输的编码子流的至少多个部分；
对每个接收到的数据流的所述编码子流进行解码，以产生一组解码子流；以及
组合所述解码子流以产生所述数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，每个接收到的数据流的所述编码子流中的至少一些被连续解码。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，每个接收到的数据流的所述编码子流的至少一些被联合解码。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，针对子信道的所述接收到的数据流包括由于信道间干扰ICI而接收到的至少一个ICI子流以及通过所述子信道传输的至少一个非ICI子流，所述方法还包括以下步骤：
根据所述ICI的频谱对所述ICI子流进行滤波，以均衡符号间干扰ISI；
对滤波的ICI子流进行解码以产生解码ICI子流；
使用所述解码ICI子流对非ICI子流进行解码。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述滤波使用根据所述ICI的所述频谱的总功率分散在L个符号上的所述ICI子流的ISI的最大后验概率MAP均衡，其中，h(k)是所述ICI子流的脉冲响应。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：
对编码数据流进行滤波以在所述传输期间保持信道间干扰ICI，并且增加优化所述传输的数据速率的所述ICI的频谱的总功率。
8.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
确定信道间干扰ICI；
根据所述ICI的频谱和所述ICI的功率确定所述数据流的数据速率和功率比；
根据所述数据速率将第一数据流分割为第一单独子流和第一公共子流；
根据所述数据速率将第二数据流分割为第二单独子流和第二公共子流；
利用第一FEC码对所述第一单独子流进行编码，利用第二FEC码对所述第一公共子流进行编码，利用第三FEC码对所述第二单独子流进行编码，利用第四FEC码对所述第二公共子流进行编码，其中，所述第一FEC码不同于所述第三FEC码，并且其中，所述第二FEC码不同于所述第四FEC码；
根据所述功率比叠加所述第一单独子流和所述第一公共子流，以产生第一编码数据流；以及
根据所述功率比叠加所述第二单独子流和所述第二公共子流，以产生第二编码数据流。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一FEC码、所述第二FEC码、所述第三FEC码和所述第四FEC码是唯一的，并且基于所述ICI的所述频谱来确定。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：
根据所述ICI的所述频谱使用在所述传输期间保持所述ICI的非平方根升余弦NS-RRC滤波器来对所述第一编码数据流和所述第二编码数据流进行滤波。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述滤波包括：
迭代地确定所述滤波的滚降因子和指数，直到满足终止条件，其中，迭代包括：
确定针对所述ICI的所述频谱和所述功率的数据速率；
使用增加所述数据速率的梯度更新来调整所述滤波的所述滚降因子和所述指数。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：
使用所述子信道之间的频率间隔来确定信道间干扰ICI的频谱和功率；以及
在所述传输期间对编码数据流进行滤波以产生所述ICI的所述频谱。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：
基于嵌套联合FEC码来协作地对不同数据流的子流中的至少一些进行编码；
使用脏纸编码来叠加不同数据流的编码子流的至少一些以减少信道间干扰ICI。
14.一种用于通过包括不同波长的一组子信道的光超级信道传输数据的系统，所述系统包括：
数据解复用器DDM，所述DDM用于将所述数据拆分成一组数据流，所述一组数据流针对每个子信道包括一个数据流；
一组子信道编码器，所述一组子信道编码器针对每个数据流包括用于产生一组编码数据流的一个子信道编码器，其中，每个子信道编码器被配置为将数据流分割为子流，利用不同的前向纠错FEC码对每个子流进行编码，以及以不同的功率叠加编码子流，以产生所述一组编码数据流的一个编码数据流；以及
光波长复用器WM，所述WM用于对所述一组编码数据流进行复用并且通过所述光超级信道的所述子信道传输复用的编码数据流。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述子信道编码器中的至少一些使用脏纸编码来协作地对相应的子流进行编码以及叠加相应的子流，以减少信道间干扰ICI。
16.根据权利要求14所述的系统，其中，所述系统还包括：
一组频谱整形滤波器，所述一组频谱整形滤波器针对每个编码数据流包括用于对所述一组编码数据流进行滤波的一个频谱整形滤波器，以在所述传输期间保持信道间干扰ICI。
17.根据权利要求14所述的系统，其中，所述系统还包括：
光波长解复用器WDM，所述WDM用于接收并解复用经复用的编码数据流以产生针对每个子信道包括一个接收到的数据流的一组接收到的数据流，其中，所述接收到的数据流包括通过不同的子信道传输的编码子流的至少多个部分；
一组子信道解码器，所述一组子信道解码器针对接收到的数据流包括一个子信道解码器，用于产生一组解码子流；以及
数据复用器DM，所述DM用于组合所述解码子流以产生所述数据。
18.一种用于通过包括不同波长的一组子信道的光超级信道传输数据的系统，所述系统包括：
一组子信道接收器，所述一组子信道接收器用于接收一组接收到的数据流，所述一组接收到的数据流针对每个子信道接收器包括一个接收到的数据流，其中，所述接收到的数据流包括通过所述光超级信道的不同子信道传输的编码子流的至少多个部分，其中，子信道接收器包括多个解码器，所述多个解码器用于联合地或连续地对所述接收到的数据流的每个编码子流进行解码，以产生一组解码子流；以及
数据复用器DM，所述DM用于组合所述解码子流以产生所述数据。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，针对子信道的接收到的数据流包括由于信道间干扰ICI而接收到的至少一个ICI子流以及通过所述子信道传输的至少一个非ICI子流，其中，所述子信道接收器包括用于根据所述ICI的频谱对所述ICI子流进行滤波以均衡符号间干扰ISI的频谱的滤波器，并且其中，所述子信道接收器的所述多个解码器被配置为对滤波的ICI子流进行解码以产生解码ICI子流，并且被配置为使用所述解码ICI子流对所述非ICI子流进行解码。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述系统还包括：
数据解复用器DDM，所述DDM用于将所述数据拆分成一组数据流，所述一组数据流针对每个子信道包括一个数据流；
一组子信道编码器，所述一组子信道编码器针对每个数据流包括用于产生一组编码数据流的一个子信道编码器，其中，每个子信道编码器被配置为将数据流分割为子流，利用不同的前向纠错FEC码对每个子流进行编码，以及以不同的功率叠加编码子流，以产生所述一组编码数据流的一个编码数据流；以及
光波长复用器WM，所述WM用于对所述一组编码数据流进行复用并且通过所述光超级信道的所述子信道传输复用的编码数据流。
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