CN108574650A - 概率整形正交频分复用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了概率整形正交频分复用。光信号传输可以使用概率整形技术来提高性能并增加传输容量。例如，在强度调制‑直接检测系统中，在40‑km SSMF上实验证明了30‑Gbit/s/λ概率整形(PS)1024‑QAM DFT‑S OFDM。该实验首先实现了PS‑1024‑QAM调制的可实现信息速率(AIR)9.5344比特/QAM符号，并显示了对于OFDM的可行性。

Description

概率整形正交频分复用
相关申请的交叉引用
本专利文件要求2018年3月2日提交的美国专利申请号为15/910,803的优先权的利益，该美国专利申请要求2017年3月10日提交的美国临时专利申请号为62/470,112的利益和优先权。前述专利申请的全部内容通过引用作为本文件的公开内容的一部分并入。
背景
多媒体业务、宽带互联网和云业务等的广泛采用推动了对诸如短距离链路、接入和城域网的光系统高传输容量的需求。
概述
此外，本文件还公开了示例性30-Gbit/s/λ概率整形(PS)-1024-正交幅度调制(QAM)离散傅立叶变换扩展(DFT-S)正交频分复用(OFDM)，其可以在强度调制直接检测(IMDD)系统中通过40km的标准单模光纤(SSMF)被传输和接收。在示例性实施例中，PS-1024-QAM格式成功地实现了9.5344比特/QAM符号的可实现信息速率(AIR)，而没有色散(CD)补偿、非线性均衡和预均衡。
在示例性实施例中，在光通信网络中的发射器处实现的光通信方法包括使用概率整形正交幅度调制(PS-QAM)方案将输入数据映射到复数符号，将复数符号从串行数据转换为并行数据以获得并行复数符号，从并行复数符号生成OFDM信号，向OFDM信号添加循环前缀，将具有循环前缀的OFDM信号从并行数据转换为串行数据以获得串行OFDM信号，从串行OFDM信号生成实数值OFDM信号，并传输实数值OFDM信号。
在一些实施例中，PS-QAM方案是基于预定的脉冲幅度调制(PAM)电平分布。在一些实施例中，PS-QAM方案包括PS-1024-QAM方案。
在一些实施例中，从并行复数符号生成OFDM信号包括对并行复数符号执行N-点快速傅立叶逆变换(IFFT)，其中N是整数。
在一些实施例中，OFDM信号是离散傅立叶变换-扩展(DFT-S)OFDM信号，并且其中从并行复数符号生成OFDM信号包括对并行复数符号执行L-点快速傅立叶变换(FFT)以得到L-点DFT-S信号，并对L-点DFT-S信号进行N-点快速傅立叶逆变换(IFFT)，以得到DFT-SOFDM信号，其中N等于DFT-S OFDM信号的子载波的数量，并且其中N和L是整数。
在一些实施例中，实数值OFDM信号是通过对串行OFDM信号执行子载波调制来生成的。
在另一个示例性实施例中，在光通信网络中的接收器处实施的光通信方法包括接收实数值OFDM信号并将其转换为复数值OFDM信号，从复数值OFDM信号中去除循环前缀，在去除循环前缀之后，将复数值OFDM信号从串行数据转换为并行数据以获得并行OFDM信号，基于概率整形正交幅度调制(PS-QAM)方案，从并行OFDM信号生成复数符号，并且使用概率整形正交幅度解调方案对复数符号进行解映射以获得输出信号。
在一些实施例中，生成复数符号包括对并行OFDM信号执行N-点快速傅立叶变换(FFT)以获得中间复数符号，其中N等于OFDM信号的子载波的数量，对中间复数符号进行后均衡以获得并行均衡复数符号；将并行均衡复数符号转换为串行复数符号；对串行复数符号进行判决引导最小均方(DD-LMS)均衡以获得复数符号。
在一些实施例中，OFDM信号是离散傅立叶变换-扩展(DFT-S)OFDM信号，并且生成复数符号包括对并行OFDM信号执行N-点快速傅立叶变换(FFT)以获得DFT-S复数符号，其中N等于DFT-S OFDM信号的子载波的数量，对DFT-S复数符号执行后均衡以获得均衡的DFT-S复数符号，对均衡的DFT-S复数符号执行L-点傅立叶逆变换(IFFT)以获得并行均衡的复数符号，将并行均衡后的复数符号转换为串行复数符号，并对串行复数符号进行判决引导最小均方(DD-LMS)均衡以获得复数符号。
在又一示例方面中，可以在包括存储器、处理器和网络接口的通信装置中实现上面讨论的方法。处理器可以从存储器读取指令以实现上述方法。
在附图、说明书和权利要求中阐述了这些和其他方面以及示例实现和变型。
附图说明
图1示出了用于传输和接收信号的光通信系统的示例框图。
图2示出了PS-1024-QAM概率的图解说明。
图3A示出了示例性PS-1024-QAM系统和实验装置的框图。
图3B示出了用于PS-1024-QAM系统和实验装置的发射器的示例性框图。
图3C示出了用于PS-1024-QAM系统和实验装置的数字信号处理的示例性框图。
图4A示出了(i)不具有PS的DFT-S OFDM、(ii)具有PS的DFT-S OFDM、(iii)没有PS的OFDM、和(iv)具有PS的OFDM在背对背(BTB)、10km和20km条件下的BER与接收光功率的关系曲线。
图4B示出了(i)没有PS的DFT-S OFDM、(ii)具有PS的DFT-S OFDM、(iii)没有PS的OFDM以及(iv)具有PS的OFDM在BTB下的星座图。
图5A示出了在具有DFB或ECL的20km情况下，具有/不具有PS的DFT-S OFDM和具有/不具有PS的OFDM的BER与接收光功率的关系曲线。
图5B示出了在BTB、10km、20km和40km情况下，具有/不具有PS的DFT-S OFDM和具有/不具有PS的OFDM的BER与接收光功率的关系曲线。
图6是光传输的示例方法的流程图。
图7是光接收的示例方法的流程图。
图8示出了示例性光发射器的框图。
图9示出了示例性光接收器的框图。
详细描述
在说明书中，章节标题仅用于容易理解，并不将公开的实施例和技术限制于任何特定章节。在该专利文件中，词语“示例性”用于表示“示例”，并不意味着所描述的技术是“理想”或“优选”技术。词语“技术”可以指使用软件、硬件或其组合的实施例。
如今，对超高数据速率光传输的需求不断增长。为了满足日益增长的高数据通信带宽需求，开发人员正在不断寻找新的方法来在现有通信基础设施上承载更多数据位。例如，由于系统建设成本、计算复杂度和较低的功耗，直接检测(DD)光传输被认为是更具吸引力和可行的解决方案。最近，由于概率整形更高的频谱效率(SE)、更高的容量和相同的计算复杂度，概率整形(PS)已经成为相干光学系统中特别有前途的技术。
与传统的正交幅度调制(QAM)方案相比，PS-QAM调制可以克服Shannon容量在粒度上的不足，而标准QAM格式在SE中提供了粗粒度和信噪比(SNR)的损害。然而，现在通过相干光学系统中的理论分析和仿真结果来研究PS-QAM调制。实验结果很少见，其中大部分集中在单载波调制的PS-64-QAM或PS-256QAM格式。相干接收器中单载波PS-1024-QAM调制的其他一些实验结果表明，PS双极化(DP)1024-QAM的可实现信息速率仅为5.9比特/QAM符号。然而，均匀的DP-1024-QAM的信息速率可以是20比特/QAM符号(10比特/Sa×2＝20比特/Sa)，并且均匀的DP-8-QAM的信息速率可以是6比特/QAM符号。因此，考虑到前向纠错(FEC)阈值，其他一些实验结果的单载波PS-1024-QAM调制只能支持均匀DP-8-QAM格式。此外，具有每个子载波的功率加载和优化的比特加载的正交频分复用(OFDM)是提高性能的另一种方式。尽管如此，它可以在发射器和接收器两侧带来大的计算复杂度，而PS-QAM调制可以节省该额外的成本。研究在OFDM系统中使用PS技术是否可以提高系统性能是一个有趣的话题。
本专利文件通过实验演示IMDD系统中40-km SSMF上的示例性30-Gbit/s/λ概率整形1024-QAM DFT-S OFDM。通过PS-1024-QAM格式成功实现了9.5344比特/QAM符号的可实现信息速率(AIR)。如下面进一步讨论的，在有和没有PS情况下的离散傅立叶变换扩展(DFT-S)OFDM和OFDM之间的比较显示了在带宽受限系统中进一步提高性能的可行性。就我们所知，这是第一次在OFDM调制中采用PS调制格式，例如在PS-1024-QAM配置中，并且在FEC阈值下实现高AIR。
图1是可以在其中实施本文件公开的主题技术的光通信系统100的框图表示。光发射器102通过光网络104将光信号发射到一个或更多个光收发器106。所传输的光信号可以通过中间光学设备，例如放大器、中继器、开关等，为清晰起见这些未在图1中示出。所公开的传输技术可以在发射器102的传输子系统中实现。所公开的接收技术可以在接收器106的接收器子系统中实现。
在光通信中，通过使用各种不同技术进行调制，经由光载波(例如玻璃或塑料光纤)传输数据。一些技术例如通过处理电子信号来实现电气领域中的数据调制。可选地或另外地，数据调制也可以在光领域中实现。
原理和实验装置
引入示例性概率整形的一个原因是大多数光纤通信系统可能是功率受限的。除了线性区域中调制格式的特性之外，非线性限制还会影响信号，特别是高电平信号。PS可以促进使用非均匀概率发送不同电平的信号。在一些实施例中，PS可以允许比具有较高能量的高电平信号更频繁地传递具有较低能量的低电平信号。使用PS技术的一些好处可以包括节省平均传输能量并以较少的传输能量保持相同的信号质量。PS适用于任何类型的调制格式，如16QAM、32QAM、64QAM或更高阶。
图2示出了PS-1024-QAM的信号点的概率的示例。AIR为9.5344比特/QAM符号，并且PS-1024-QAM的脉冲幅度调制(PAM)电平分布为[0.0548,0.0539,0.0520,0.0493,0.0459,0.0420,0.0377,0.0333,0.0289,0.0246,0.0206，0.0169，0.0137，0.0108，0.0084，0.0065]。为简洁起见，此处仅显示小数点后四位。在一些实施例中，关于PS-1024-QAM方案的PAM电平分布可以被预先确定并且被提供给发射器和接收器两者。在示例性PS方案中，PAM电平分布可以取决于与加性高斯白噪声(AWGN)信道有关的麦克斯韦-波尔兹曼分布。通过采用这样的示例性PS方法，可以克服功率受限和非线性，并且可能不需要非线性均衡。
图3A示出IMDD系统中40-km SSMF上的示例性30-Gbit/s/λPS-1024-QAM DFT-SOFDM的示例装置的框图。对于实验室测试，驱动信号可以利用离线程序通过示例性12-GSa/s任意波形发生器(AWG)(例如Tektronix AWG7122B)生成。在实验装置中，使用AWG进行实验。在现实世界的应用中，用户和控制数据可以用作发射器处的输入。用户数据可以在发射器装置的数据输入接口处从外部设备或用户接口接收。在一些实施例中，用作输入的用户或控制数据可以由发射器侧DSP根据图3B所示的流程图来处理。
在图3A中，在驱动强度调制器(IM)之前，可以通过电放大器(EA)来放大信号，并且可以使用电衰减器(ATT)来适配调制器的线性区域。一方面，电放大器可以具有25GHz带宽和25dB增益，并且电衰减器可以是13dB电衰减器。在1549.76nm处，由具有约100kHz的示例性线宽的外腔激光器(ECL)或具有约1MHz的示例性线宽的分布式反馈激光器(DFB)产生的连续波(CW)光可以被馈送到IM中。IM的输出信号可以通过SSMF传输。在一个方面，IM可以具有25GHz的光学带宽。图3A的系统可能能够在缺少待在SSMF光纤传输之前和之后使用的掺铒光纤放大器(EDFA)的情况下工作。在接收器侧，信号可以在被光电检测器(PD)检测到之后由采样电路采样(例如，对于实验室测试，可以使用数字实时示波器)。在示例性实施例中，接收器侧可以包括PD和数字信号处理器(DSP)以处理接收到的光信号，如本专利文件中进一步描述的。在一个方面，与接收器侧DSP相关联的示波器或采样电路可以具有50-GSa/s的采样率，并且光电检测器可以具有11GHz的带宽。
图3B示出了用于PS-1024-QAM系统和实验装置的发射器侧数字信号处理的示例性流程图。在实验装置中，使用AWG来执行图3B中所示的操作。如前所述，在现实世界的应用中，用户和控制数据可以用作发射器处的输入。在一些实施例中，发射器侧DSP可以执行或控制硬件电路，使其执行图3B中所示的操作。在图3B中，在接收操作302处接收输入数据，并且对输入数据执行映射操作304，其中输入数据被映射到诸如均匀1024-QAM和PS-1024-QAM的复数符号中。在第一转换操作306处，复数符号从串行转换为并行。
在一些实施例中，可以执行可选的FFT操作308(用虚线示出)，其中可以使用可选的L-点FFT来将并行复数符号转换为L-点DFT-S FFT信号，诸如2048-点DFT-S FFT信号。在获得L-点DFT-S FFT信号的实施例中，可以执行随后的IFFT操作310，其中可以使用N-点IFFT 310来将L-点DFT-S FFT信号变换为具有L-点DFT-S FFT的OFDM信号。IFFT的N值可以是OFDM信号的子载波的数量。在一些其他实施例中，IFFT操作310可以在不首先执行FFT操作308的情况下执行，使得可以使用N-点IFFT来将并行复数符号变换为OFDM信号而没有DFT-S FFT信号。
在一些实施例中，可以通过执行上采样操作312来对进行或不进行L-点DFT-S FFT的OFDM信号进行上采样，以允许更好地对传输的数据进行内插。在循环前缀操作314处，将循环前缀(CP)添加到OFDM信号以减轻由色散(CD)引起的符号间干扰(ISI)。在第二转换操作316中，对具有CP的OFDM信号执行并行到串行(P/S)转换以获得具有复数值的串行OFDM信号。在第三转换操作318中，具有复数值的串行OFDM信号可被转换为实数值OFDM，并且随后通过光纤传输，如本专利文献中所描述的那样。在一些实现中，可以通过调制具有串行OFDM信号的复数相位量的串行OFDM信号，来生成实数值OFDM信号。在一些其他实现中，可以通过使用子载波调制来生成实数值OFDM信号。
图3C示出了用于PS-1024-QAM系统和实验装置的接收器侧数字信号处理的示例性流程图。在实验中，均匀1024-QAM的波特率为3-GBaud，而PS-1024-QAM的波特率为3.147-GBaud。在实验中，数据速率均为30-Gbit/s，并且离线数字信号处理(DSP)用于解调示波器采样的信号。在离线处理中，接收器侧只使用后均衡和判决引导最小均方(DD-LMS)算法。虽然离线处理可以用于系统验证和测试，但是在现实世界的应用中，示例性实施例可以使用接收器侧上的DSP来执行图3C的示例性数字信号处理中所示的算法和操作。
在转换操作352处，接收器侧DSP接收通过SSMF传输的实数值OFDM信号，并将实数值OFDM信号转换为复数值OFDM信号。在去除操作354中，从复数值OFDM信号中去除循环前缀。在一些实施例中，在去除操作354之后，可以通过去除通过发射器执行的上采样操作添加到序列的样本，来对复数值OFDM信号执行下采样操作356。
在第二转换操作348处，可以将复数值OFDM信号从串行转换为并行，以获得并行复数值OFDM信号。接下来，使用N-点FFT(N可以是2的整数幂)对并行复数值OFDM信号执行FFT操作360，以获得与概率整形正交幅度调制(PS-QAM)相关联的原始复数符号。
在后均衡操作362中，原始复数符号被均衡以提供非线性补偿以获得均衡的复数符号。在一些实施例中，可以执行后均衡操作362以同时估计非线性系统的响应并捕获设备或光纤的记忆效应。在一些实施例中，在接收到的信号是DFT-S OFDM信号的情况下，后均衡操作362的输出是均衡的DFT-S复数符号。
在接收到的OFDM信号是DFT-S OFDM信号的一些实施例中，在后均衡操作362之后可选地执行IFFT操作364(以虚线示出)。在IFFT操作364中，可以使用L-点IFFT来变换均衡的DFT-S复数符号，以获得与概率整形正交幅度调制(PS-QAM)相关联的并行均衡的复数符号。
在后均衡操作362(对于接收的没有DFT-S FFT的OFDM信号)之后或在可选的IFFT操作364(对于接收的有DFT-S FFT的OFDM信号)之后，可以在第三转换操作366处，将并行均衡的复数信号转换为串行复数OFDM信号。
在第二均衡操作368中，可以执行判决引导最小均方均衡，以补偿相位并且还实现符号间干扰均衡，其可以是线性处理。
在解映射操作370处，可以通过使用概率整形正交幅度解调方案来解映射串行复数OFDM信号以获得输出数据372。
结果与讨论
图4A示出了在背靠背(BTB)、10km和20km的SSMF传输情况下BER性能与接收光功率的关系曲线。图4A中所示的数字(i)至(iv)对应于(i)没有PS的DFT-S OFDM、(ii)具有PS的DFT-S OFDM、(iii)没有PS的OFDM以及(iv)具有PS的OFDM。应用光衰减器来调整接收的光功率以进行灵敏度测量，并且对于一些实施例，IM的输出功率为7.8-dBm。与均匀1024-QAM相比，DFT-S OFDM和OFDM都显示出利用PS-1024-QAM的性能改进。
图4B示出了(i)没有PS的DFT-S OFDM、(ii)具有PS的DFT-S OFDM、(iii)没有PS的OFDM以及(iv)具有PS的OFDM在BTB下的星座图。如图4B所示，PS-1024-QAM的星座图在中心分布，而均匀1024-QAM则不是。DFT-S OFDM和OFDM之间的改进是由于DFT-S具有较低的峰均功率比(PAPR)。不同光纤距离下的BER性能也表明PS方法不会在BTB和光纤传输之间引入更多的损害。
不同激光器的BER性能如图5A所示。对于这四种OFDM信号，ECL和DFB激光器之间不存在损害。这表明该示例性系统对激光器的线宽和输出功率具有稳健性。同时也说明了低成本短距离光纤传输系统的可行性。
图5B示出了在不同光纤传输距离处使用示例性PS-1024-QAM DFT-S OFDM的接收光功率与BER性能的关系曲线。在没有色散(CD)补偿、非线性均衡和预均衡的情况下，在2×10-2的FEC阈值下，实验展示了利用PS-1024-QAM的40km SSMF光纤传输。该PS-1024-QAM系统的AIR是9.5344比特/QAM符号，并且是首次在FEC阈值下实现PS-1024-QAM OFDM信号传输。
结论
在IMDD系统中通过实验展示了在40-km SSMF上的示例性30-Gbit/s/λPS-1024-QAM DFT-S OFDM。在没有CD补偿、非线性均衡和预均衡的情况下，通过PS-1024-QAM格式成功实现了9.5344比特/QAM符号的AIR。具有和不具有PS的OFDM和DFT-S OFDM的比较显示了在短距离光学传输中进一步提高性能的可行性。就我们所知，这是第一次在OFDM调制中采用PS-1024-QAM格式，并且在FEC阈值下实现了高AIR。
图6示出了光传输的示例性流程图600。在映射操作602处，使用PS-QAM方案(例如，PS-1024-QAM)将输入数据映射到复数符号。在转换操作604中，将复数符号从串行数据转换为并行数据以获得并行复数符号。在生成操作606处，从并行复数符号生成OFDM信号。在一些实施例中，在生成操作606处，对复数符号执行N-点IFFT以生成没有DFT-S的OFDM信号。在一些其他实施例中，在生成操作606处，对并行复数符号执行L-点FFT，然后进行N-点IFFT，以获得DFT-S OFDM信号。在添加操作608处，添加循环前缀(CP)，使得可以减轻可能由CD引起的符号间干扰(ISI)。在第二转换操作610处，具有循环前缀的OFDM信号从并行数据转换为串行数据以获得串行OFDM信号。在生成操作612中，包括复数值的串行OFDM信号被转换成实数值OFDM信号。在传输操作614处，可以通过光纤传输实数值OFDM信号。
图7示出了光接收的示例性流程图700。在接收操作702处，接收实数值OFDM并将其从实数值转换为复数值。在去除操作704处，从复数值OFDM信号中去除循环前缀(CP)。在转换操作706处，将复数值OFDM信号从串行数据转换为并行数据以获得并行OFDM信号。在生成操作708处，并行OFDM信号被处理以获得基于PS-QAM方案的复数符号。在接收到的OFDM信号不是DFT-S OFDM信号的一些实施例中，可以通过执行N-点FFT、后均衡、从并行到串行数据的转换、以及DD-LMS均衡，来生成复数符号，如图3C所描述的。在接收到的OFDM信号是DFT-SOFDM的一些其他实施例中，可以通过执行N-点FFT、后均衡、L-点IFFT、从并行到串行数据的转换、以及DD-LMS均衡，来生成复数符号，如图3C中所述。在解映射操作710处，通过使用概率整形正交幅度解调方案对复数符号进行解映射来获得输出信号。
图8示出了示例性光发射器的框图。光发射器包括处理器和存储器或与处理器和存储器相关联。存储器存储在执行时使处理器执行与例如图8中所示的光发射器的模块相关联的操作的指令。用于映射的模块802使用PS-QAM方案(例如PS-1024-QAM)将输入数据映射到复数符号。用于转换的模块804将复数符号从串行数据转换为并行数据以获得并行复数符号。用于生成的模块806从并行复数符号生成OFDM信号。在一些实施例中，用于生成的模块806可以对复数符号执行N-点IFFT以生成没有DFT-S的OFDM信号。在一些其他实施例中，用于生成的模块806可以对并行复数符号执行L-点FFT，然后执行N-点IFFT以获得DFT-SOFDM信号。用于添加的模块808添加循环前缀(CP)。用于转换的模块810将具有循环前缀的OFDM信号从并行数据转换为串行数据以获得串行OFDM信号。用于生成的模块812将包括复数值的串行OFDM信号转换成实数值OFDM信号。用于传输的模块814(例如发射器)通过光纤传输实数值OFDM信号。
图9示出了示例性光接收器的框图。光接收器包括处理器和存储器或与处理器和存储器相关联。存储器存储当被执行时使处理器执行与例如图9中所示的光接收器的模块相关联的操作的指令。用于接收的模块902(例如接收器)接收实数值OFDM并将其从实数值转换为复数值。用于去除的模块904从复数值OFDM信号中去除循环前缀(CP)。用于转换的模块906将复数值OFDM信号从串行数据转换为并行数据以获得并行OFDM信号。用于生成的模块908处理并行OFDM信号以获得基于PS-QAM方案的复数符号。在接收到的OFDM信号不是DFT-S OFDM信号的一些实施例中，用于生成的模块908可以通过执行N-点FFT、后均衡、从并行到串行数据的转换、以及DD-LMS均衡来生成复数符号，如图3C中所述。在接收到的OFDM信号是DFT-S OFDM的一些其他实施例中，用于生成的模块908可以通过执行N-点FFT、后均衡、L-点IFFT、从并行到串行数据的转换、以及DD-LMS均衡，来生成复数符号，如图3C中所述。用于解映射的模块910使用概率整形正交幅度解调方案对复数符号进行解映射以获得输出信号。
可以使用任何已知的执行概率整形的算法。在一些实施例中，概率整形可以通过以下项中所述的方法完成：Raphaeli等人的Constellation Shaping for PragmaticTurbo-Coded Modulation With High Spectral Efficiency，或Yankov等人的Constellation Shaping for Fiber-Optic Channels With QAM and High SpectralEfficiency，或者Buchali等人的Rate Adaptation and Reach Increase byProbabilistically Shaped 64-QAM:An Experimental Demonstration，或者Silva等人的Experimental Comparison of Gains in Achievable Information Rates fromProbabilistic Shaping and Digital Backpropagation for DP-256QAM/1024QAM WDMSystems。
将理解的是，本专利文件公开了一种光信号传输，其可以使用概率整形技术来改善性能并增加传输容量。例如，在IMDD系统中，30-Gbit/s/λ概率整形(PS)1024-QAM DFT-SOFDM在40-km SSMF上进行了实验演示。实验首先实现了PS-1024-QAM调制的可实现信息速率(AIR)9.5344比特/QAM符号，并显示了OFDM的可行性。
本文件中描述的公开的和其他实施例、模块和功能操作可在数字电子电路中、或在包含本文件中所公开的结构及其结构等价物的计算机软件、固件或硬件中、或在它们中的一个或更多个的组合中实现。所公开的和其他实施例可被实现为一个或更多个计算机程序产品，即，计算机程序指令中的一个或更多个模块，其被编码在计算机可读介质上，以用于被数据处理装置执行或用于控制数据处理装置的操作。计算机可读介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储衬底、存储器设备、实现机器可读传播信号的物质组合物或它们中一个或更多个的组合。术语“数据处理装置”包含用于处理数据的所有装置、设备和机器，例如包括可编程处理器、计算机或多个处理器或计算机。除了硬件之外，该装置还可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或者它们中的一个或更多个的组合的代码。所传播的信号是人为产生的信号，例如，机器产生的电、光或电磁信号，其被产生以对信息进行编码，从而传输到合适的接收器装置。
计算机程序(又称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)能够以任何形式的编程语言(包括编译或解释语言)写入，且其能够以任何形式部署，包含作为独立程序或作为模块、组件、子例程或适合在计算环境中使用的其他单元。计算机程序未必对应于文件系统中的文件。程序可在文件中的保存其他程序或数据(例如，在标记语言文档中存储的一个或更多个脚本)的一部分中、在专用于所讨论的程序的单一文件中或在多个协调文件(例如，存储一个或更多个模块、子程序或代码的部分的文件)中存储。计算机程序可被部署为在一个计算机或在处于一个地点或分布于多个地点且由通信网络相互连接的多个计算机上执行。
本文件中所描述的过程和逻辑流程可由一个或更多个可编程处理器实施，可编程处理器执行一个或更多个计算机程序，以便通过对输入数据进行操作和产生输出来执行功能。过程和逻辑流程也可被专用逻辑电路实施，且装置也可被实现为专用逻辑电路，该专用逻辑电路例如为FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
适于执行计算机程序的处理器包括例如，通用微处理器和专用微处理器以及任何类型的数字计算机的任何一个或更多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的关键元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或更多个存储器设备。通常，计算机还将包括用于存储数据的一个或更多个大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘或光盘)或被可操作地耦合以从用于存储数据的一个或更多个大容量存储设备接收数据或向其传递数据或两者兼有。然而，计算机不需要具有这种设备。适用于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，包括例如：半导体存储器设备，例如，EPROM和闪存设备；磁盘，例如，内部硬盘或可移动盘；磁光盘；以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可被专用逻辑电路补充或合并到专用逻辑电路中。
虽然本文件包含很多具体说明，但这些不应该被解释为是对要求保护的本发明的范围或可要求保护的内容的限制，而应该解释为是对特定于具体实施例的特征的描述。在单独的实施例的背景下，本文件中所描述的某些特征也可在单个实施例中结合实施。相反地，在单一实施例的背景下描述的各种特征也可以在多个实施例中单独地或以任何合适的子组合实现。此外，尽管特征在上文中可被描述为作用在特定组合中并甚至起初如此要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或更多个特征可在一些情况下从组合中删除，且所要求保护的组合可针对子组合或子组合的变体。类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘操作，但这不应该被理解成为了获得满意的结果，要求以所示特定顺序或以序列顺序进行这种操作或者进行所有所示操作。
仅公开了几个示例和实施方式。可以基于所公开的内容对所描述的示例和实施方式以及其他实施方式做出变型、修改和增强。

Claims (22)

1.一种在光通信网络中的发射器处实现的光通信的方法，包括：
使用概率整形正交幅度调制(PS-QAM)方案将输入数据映射到复数符号；
将所述复数符号从串行数据转换为并行数据以获得并行复数符号；
从所述并行复数符号生成OFDM信号；
向所述OFDM信号添加循环前缀；
将具有所述循环前缀的所述OFDM信号从并行数据转换为串行数据以获得串行OFDM信号；
从所述串行OFDM信号生成实数值OFDM信号；以及
传输所述实数值OFDM信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述PS-QAM方案是基于预定的脉冲幅度调制(PAM)电平分布。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述PS-QAM方案包括PS-1024-QAM方案。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述并行复数符号生成所述OFDM信号包括：
对所述并行复数符号执行N-点快速傅立叶逆变换(IFFT)，其中N是整数。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述OFDM信号是离散傅立叶变换-扩展(DFT-S)OFDM信号，并且其中从所述并行复数符号生成所述OFDM信号包括：
对所述并行复数符号执行L-点快速傅立叶变换(FFT)以获得L-点DFT-S信号；以及
对所述L-点DFT-S信号执行N-点快速傅立叶逆变换(IFFT)以获得所述DFT-S OFDM信号，其中N等于所述DFT-S OFDM信号的子载波的数量，并且其中N和L是整数。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述实数值OFDM信号是通过对所述串行OFDM信号执行子载波调制来生成的。
7.一种在光通信网络中的接收器处实现的光通信的方法，包括：
接收实数值OFDM信号并将所述实数值OFDM信号转换为复数值OFDM信号；
从所述复数值OFDM信号中去除循环前缀；
在去除所述循环前缀后，将所述复数值OFDM信号从串行数据转换为并行数据以获得并行OFDM信号；
基于概率整形正交幅度调制(PS-QAM)方案从所述并行OFDM信号生成复数符号；以及
使用概率整形正交幅度解调方案对所述复数符号进行解映射以获得输出信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，生成所述复数符号包括：
对所述并行OFDM信号执行N-点快速傅立叶变换(FFT)以获得中间复数符号，其中N等于所述OFDM信号的子载波的数量；
对所述中间复数符号执行后均衡以获得并行均衡的复数符号；
将所述并行均衡的复数符号转换为串行复数符号；以及
对所述串行复数符号执行判决引导最小均方(DD-LMS)均衡以获得所述复数符号。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述OFDM信号是离散傅立叶变换-扩展(DFT-S)OFDM信号，并且其中，生成所述复数符号包括：
对所述并行OFDM信号执行N-点快速傅立叶变换(FFT)以获得DFT-S复数符号，其中N等于所述DFT-S OFDM信号的子载波的数量；
对所述DFT-S复数符号执行后均衡以获得均衡的DFT-S复数符号；
对所述均衡的DFT-S复数符号执行L-点傅立叶逆变换(IFFT)以获得并行均衡的复数符号；
将所述并行均衡的复数符号转换为串行复数符号；
对所述串行复数符号执行判决引导最小均方(DD-LMS)均衡以获得所述复数符号。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述PS-QAM方案是基于预定的脉冲幅度调制(PAM)电平分布。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述PS-QAM方案包括PS-1024-QAM方案。
12.一种包括处理器和存储器的无线通信设备，其中所述存储器存储指令，所述指令在被执行时使得所述处理器：
使用概率整形正交幅度调制(PS-QAM)方案将输入数据映射到复数符号；
将所述复数符号从串行数据转换为并行数据以获得并行复数符号；
从所述并行复数符号生成OFDM信号；
向所述OFDM信号添加循环前缀；
将具有所述循环前缀的所述OFDM信号从并行数据转换为串行数据以获得串行OFDM信号；
从所述串行OFDM信号生成实数值OFDM信号；以及
传输所述实数值OFDM信号。
13.根据权利要求12所述的无线通信设备，其中，所述PS-QAM方案是基于预定的脉冲幅度调制(PAM)电平分布。
14.根据权利要求12所述的无线通信设备，其中，所述PS-QAM方案包括PS-1024-QAM方案。
15.根据权利要求12所述的无线通信设备，其中，用于从所述并行复数符号生成所述OFDM信号的所述指令包括用于执行以下操作的指令：
对所述并行复数符号执行N-点快速傅立叶逆变换(IFFT)，其中N是整数。
16.根据权利要求12所述的无线通信设备，其中，所述OFDM信号是离散傅立叶变换-扩展(DFT-S)OFDM信号，并且其中用于从所述并行复数符号生成所述OFDM信号的所述指令包括用于执行以下操作的指令：
对所述并行复数符号执行L-点快速傅立叶变换(FFT)以获得L-点DFT-S信号；以及
对所述L-点DFT-S信号执行N-点快速傅立叶逆变换(IFFT)以获得所述DFT-S OFDM信号，其中N等于所述DFT-S OFDM信号的子载波的数量，并且其中N和L是整数。
17.根据权利要求12所述的无线通信设备，其中，用于生成实数值OFDM信号的所述指令包含用于对所述串行OFDM信号执行子载波调制的指令。
18.一种包括处理器和存储器的无线通信设备，其中所述存储器存储指令，所述指令在被执行时使得所述处理器：
接收实数值OFDM信号并将所述实数值OFDM信号转换为复数值OFDM信号；
从所述复数值OFDM信号中去除循环前缀；
在去除所述循环前缀后，将所述复数值OFDM信号从串行数据转换为并行数据以获得并行OFDM信号；
基于概率整形正交幅度调制(PS-QAM)方案从所述并行OFDM信号生成复数符号；以及
使用概率整形正交幅度解调方案对所述复数符号进行解映射以获得输出信号。
19.根据权利要求18所述的无线通信设备，其中，用于生成所述复数符号的所述指令包括用于执行以下操作的指令：
对所述并行OFDM信号执行N-点快速傅立叶变换(FFT)以获得中间复数符号，其中N等于所述OFDM信号的子载波的数量；
对所述中间复数符号执行后均衡以获得并行均衡的复数符号；
将所述并行均衡的复数符号转换为串行复数符号；以及
对所述串行复数符号执行判决引导最小均方(DD-LMS)均衡以获得所述复数符号。
20.根据权利要求18所述的无线通信设备，其中，所述OFDM信号是离散傅立叶变换-扩展(DFT-S)OFDM信号，并且其中用于生成所述复数符号的所述指令包括用于执行以下操作的指令：
对所述并行OFDM信号执行N-点快速傅立叶变换(FFT)以获得DFT-S复数符号，其中N等于所述DFT-S OFDM信号的子载波的数量；
对所述DFT-S复数符号执行后均衡以获得均衡的DFT-S复数符号；
对所述均衡的DFT-S复数符号执行L-点傅立叶逆变换(IFFT)以获得并行均衡的复数符号；
将所述并行均衡的复数符号转换为串行复数符号；
对所述串行复数符号执行判决引导最小均方(DD-LMS)均衡以获得所述复数符号。
21.根据权利要求18所述的无线通信设备，其中，所述PS-QAM方案是基于预定的脉冲幅度调制(PAM)电平分布。
22.根据权利要求18所述的无线通信设备，其中，所述PS-QAM方案包括PS-1024-QAM方案。
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