CN109804574A - 用于光传输的编码 - Google Patents

Abstract

通过第一延迟（70）并且通过低通滤波（74），从输入信号生成第一信号。从输入信号并且从输入信号的第二更长的延迟（72）版本生成第二信号，使得响应于输入信号上的脉冲，第二信号具有两个脉冲的序列，所述两个脉冲分别与第一信号上的对应脉冲的前沿和后沿重合。如果信号是电信号，则它们能够驱动IQ调制器的I和Q输入（86、84）。如果是光学地生成的，则它们能够被直接组合以产生编码的光输出信号。通过使用此类延迟和滤波来产生这些信号，能够模拟CAPS‑3编码的光信号以利用不太复杂的硬件和较少功耗来获得它的色度色散容限优势。

Description

用于光传输的编码

技术领域

本公开一般涉及对用于光传输的输入信号编码的方法、用于编码的对应设备、对应的传输系统以及用于执行此类方法的对应计算机程序。

背景技术

已知为光传输系统提供各种类型的编码。此类光传输系统的应用的具体领域涉及需要光纤输送网络中的更高容量(100+Gbit/s)的5G移动系统从其第一聚合阶段开始的引入。由于缆线租赁或安装成本，在分离式架构中将专用光纤用于远程无线电单元(RRU)与基带处理单元(BBU)之间的前传(front-haul)连接或用于后传无线电基站并不总是一种解决方案。此外，运营商可将相同的光纤基础设施用于多种用途，不仅用于移动前传、中传(mid-haul)和后传(back-haul)(即X-haul)，还用于固定接入和聚合，从而进一步增加每个已安装光纤的容量要求。

朝向网络集中化和云化的趋势要求将业务从若干非共置的RRU站点(non co-located RRU site)传递到一个中枢节点(hub node)的能力，该节点管理集中式网络和基带处理功能。这向容量要求添加了距离要求。根据最常见前传协议能够容许的最大光纤传播延迟(例如，对应于5μs/km的100μs)，要支持的典型距离高达20km。

遵从任何类型的网络拓扑(总线、环网、树、网格)的能力对确保未来X-haul网络的最大部署灵活性也是重要的，使它们能够满足可能取决于运营商和国家而在广范围上变化的情形。

DWDM网络能够满足先前的所有要求。用于密集波分复用(DWDM)光传输系统中的传输的相干光收发器是已知的并且能满足距离要求。然而，相干光收发器的成本使得它们不太适合于成本敏感的网络段，诸如接入和聚合。新的接入技术正在增加接入和聚合网络段中的业务等级，要求从25Gbit/s到100Gbit/s的更高光信道容量。存在对于更划算的高速光收发器的需要。

对相干光接口的更低成本的备选是直接检测光接口。直接检测广泛用于提供10Gbit/s开关键控(OOK)光信道。此技术更便宜，但遭受两个主要缺陷：(i)降低的灵敏度和噪声容限；(ii)对色度色散(chromatic dispersion)的不良容限。第一个问题能够通过使用光放大，或通过将光信道分为在两个不同波长的两个子信道，或通过将光信道分为两个正交线性极化状态来解决。第二个问题要求使用装置(例如色散补偿光纤(DCF)或光纤布拉格光栅(FBG))来补偿色度色散，或者使用光谱高效调制技术。对于任何调制格式，频谱越窄，色度色散代价(chromatic dispersion penalty)越低。通过使用多级调制格式或线编码，能够实现窄频谱。然而，当使用多级调制格式时，可实现的传输距离并不总是被改进，这是因为，由于多级格式对噪声的较低容限导致增加的等级数量抵消了所改进的频谱效率。

由光模块供应方提供的一个典型解决方案是升级到现在被用于互连用途的PAM-4或DMT灰接口(即，在850nm或1310nm波长区中没有稳定激光器工作的接口)的DWDM，这需要用1550nm波长区中的稳定激光器来替换无制冷激光器(uncooled laser)的最小努力。然而，由于下面所解释的原因，该解决方案对于系统供应商或运营商而言很大程度上是次优的。

DWDM使用以1550nm为中心的C波段，而不是以1310nm为中心的O波段。这具有利用EDFA放大带宽和较低光纤衰减值(衰减系数在C波段约为0.2dB/km，并且在O波段约为0.3dB/km)的巨大优势。然而，从1310nm移动到1550nm，光纤色度色散(在O波段和C波段分别大致是1ps/nm/km和17ps/nm/km)引入了灵敏度代价。在10Gbit/s，在2dB代价情况下的容许色度色散是800ps/nm(约47km的光纤)。由于代价与比特率的平方成比例，在100Gbit/s，对于相同的代价值，我们得到8ps/m，这对应于约500m的光纤。因为在没有色度色散的情况下，四波混频(FWM，光纤非线性效应)在低信道功率下也会引起无法接受的信道间串扰，所以在O波段中实现DWDM系统不会解决问题。

为了处理C波段中的这种色度色散，非相干信道(例如基于10Gbit/s可插拔模块)依赖于外部色散补偿器，其作为有序放置的模块来引入与光纤色散值大小相等且方向相反的色散值。出于相同的目的，相干接口在接收器处替代地利用电均衡。在前一种情况下，我们具有引入额外成本和损耗的外部装置。在后者中，能耗(数十瓦)是主要缺陷。特别是对于诸如X-haul网络的成本敏感的应用，将期望避免这两个问题。

在发射器侧，适用于此类前传接口的两种已知类型的调制格式是DQPSK和CAPS-3，其具有对色度色散的良好容限的益处。然而，CAPS-3具有更好的灵敏度和色度色散容限，并且对于超过大约15km的较长距离，CAPS-3显著胜过DQPSK。对于CAPS-3，缺陷是8状态编码电路的成本和复杂度，以及所要求的高速DAC的功耗。因此，存在对于用于光传输的简化编码的需要。

发明内容

本公开的一方面提供一种用于输入信号的光传输的编码的方法，包括：通过提供第一延迟并且通过输入信号的低通滤波，基于输入信号生成第一信号。基于输入信号并且基于具有大于第一延迟的第二延迟的输入信号的第二延迟版本，生成第二信号，使得响应于输入信号上的脉冲，第二信号具有两个脉冲的序列，所述两个脉冲分别与第一信号上的对应脉冲的前沿和后沿重合。基于第一信号和第二信号生成编码的光输出信号。

具有这些特征的设备的示例对于给定性能等级能够具有降低的复杂度和成本。值得注意的是，延迟和滤波的具体布置可使CAPS-3编码的光信号的重要特征能够被模拟，使得能够实现这种已知CAPS-3编码的色度色散容限优势而无需昂贵的硬件，诸如已知CAPS-3编码器的8状态编码电路和DAC。与具有可比较的简单性和硬件成本的其它已知编码器相比，色度色散容限能够尤其更高，这能够在没有昂贵的色散补偿器的情况下实现更长的范围，同时保持不需要昂贵相干接收器的益处。它是基于下面的见解：能够通过适当延迟的和滤波的信号来近似或模拟针对已知CAPS-3的I和Q波形；以及下面的见解：这意味着能够使用更简单并且成本更低的硬件。

能够可选地添加任何附加特征。一个这样的可选特征是：第一信号和第二信号包括第一和第二电信号，以及基于第一信号和第二信号生成的步骤包括根据第一电信号来调制IQ调制器的I输入并且根据第二电信号来调制IQ调制器的Q输入，以提供用于传输的编码的光输出信号。

另一个选择是第一和第二信号具有模拟CAPS-3编码器的I和Q波形的波形。

可选地，生成第二信号的步骤包括将输入信号加到输入信号的第二延迟版本。

可选地，对于生成第一和第二信号的步骤，第二延迟是第一延迟的持续时间的两倍。

可选地，对于生成第一和第二信号的步骤，第一延迟是输入信号的一个符号时间。

可选地，存在有在基于第一信号和第二信号生成编码的光输出信号的步骤之前，改变第一和第二信号的相对幅度的步骤。

可选地，第一和第二信号的生成使得响应于输入信号上的多个脉冲，第一信号的相应脉冲是交替地正向和负向的，并且第二信号的对应两个脉冲与第一信号的那些脉冲在相同方向上行进。

可选地，低通滤波具有高达1/4T的通带，其中T是输入信号的符号时间。

可选地，生成第二信号的步骤包括使用输入信号的低通滤波版本。

可选地，低通滤波具有高达1/T的通带，其中T是输入信号的符号时间。

可选地，第一和第二信号包括第一和第二光信号，并且存在使用调制器从输入信号生成光输入信号的步骤。在此情况下，生成第一信号的步骤包括将第一光延迟用于延迟光输入信号，以及生成第二信号的步骤包括基于光输入信号并且基于具有比第一光延迟更长的第二光延迟的第二延迟版本，生成第二光信号。生成第二光信号使得响应于输入信号上的脉冲，第二光信号具有两个脉冲的序列，所述两个脉冲分别与第一光信号上的对应脉冲的前沿和后沿重合。生成编码的光输出信号的步骤是基于光学地组合第一光信号和第二光信号。

可选地，存在使用嵌套干涉仪(nested interferometer)生成第一和第二光信号并且组合第一和第二信号的步骤。

可选地，改变第一和第二信号的相对幅度的步骤包括光学地变化第一光信号和第二光信号的相对幅度。

可选地，光传输用于无线电终端和基带处理单元之间的前传。

可选地，存在将编码的光输出信号传送到接收器以及在接收器处使用直接检测来接收光传输的随后步骤。

本公开的另一方面提供用于对用于光传输的输入信号编码的设备，该设备包括：第一组件，其配置成通过提供第一延迟并且通过对输入信号低通滤波，基于输入信号生成第一信号；以及第二组件，其配置成生成第二信号。基于输入信号并且基于具有大于第一延迟的第二延迟的输入信号的第二延迟版本，生成第二信号，使得响应于输入信号上的脉冲，第二信号具有两个脉冲的序列，所述两个脉冲分别与第一信号上的对应脉冲的前沿和后沿重合。存在光输出组件，其配置成基于第一信号和第二信号生成编码的光输出信号。

可选地，第一组件和第二组件包括第一和第二电气线路(electricalcircuitry)，第一和第二信号包括第一和第二电信号，以及光输出组件包括IQ调制器，所述IQ调制器被配置使得根据第一电信号来调制IQ调制器的I输入并且根据第二电信号来调制IQ调制器的Q输入，以提供用于传输的编码的光输出信号。

可选地，第一和第二组件配置成生成具有分别模拟CAPS-3编码器的I和Q波形的波形的第一和第二信号。

可选地，第二组件还配置成通过将输入信号加到输入信号的第二延迟版本，生成第二信号。

可选地，第二组件配置成基于第二延迟来生成第二延迟版本，所述第二延迟是第一延迟的持续时间的两倍。

可选地，第一组件配置成基于第一延迟来生成第一信号，第一延迟是输入信号的一个符号时间。

可选地，存在第三组件，其配置成在第一和第二信号被用于生成编码的光输出信号之前，改变它们的相对幅度。

可选地，第一和第二组件配置成生成第一和第二信号，使得响应于输入信号上的多个脉冲，第一信号的对应脉冲是交替地正向和负向的，并且第二信号的对应两个脉冲与第一信号的那些脉冲在相同方向上行进。

可选地，低通滤波具有高达1/4T的通带，其中T是输入信号的符号时间。

可选地，第二组件配置成将输入信号的低通滤波版本用于生成第二信号。

可选地，用于生成第二信号的输入信号的低通滤波版本具有高达1/T的通带，其中T是输入信号的符号时间。

可选地，第一和第二组件包括第一和第二光组件，以及第一和第二信号包括第一和第二光信号，所述设备也包括：用于基于输入信号来生成光输入信号的调制器，以及第一光组件配置成基于光输入信号生成具有第一光延迟的第一光信号。在此情况下，第二光组件配置成基于光输入信号并且基于具有比第一光延迟更长的第二光延迟的第二延迟版本，生成第二光信号，使得响应于光输入信号上的脉冲，第二光信号具有两个脉冲的序列，所述两个脉冲分别与第一光信号上的对应脉冲的前沿和后沿重合。光输出组件配置成通过光学地组合第一光信号和第二光信号来生成编码的光输出信号。

可选地，第一和第二光组件包括配置为嵌套干涉仪的干涉仪，以生成第一和第二光信号，以及光输出组件包括配置成组合第一和第二信号的嵌套干涉仪的一部分。

可选地，第三组件包括第三光组件，其配置成在光学地组合第一光信号和第二光信号之前，变化它们的相对幅度。

本公开的另一方面提供一种光传输系统，其包括发射器和接收器，所述发射器具有上面所述的设备。

可选地，光传输系统被配置用于无线电终端和基带处理单元之间的前传。

可选地，接收器配置成使用直接检测来接收光传输。

本公开的另一方面提供一种用于对用于光传输的信号编码的计算机程序，该计算机程序包括计算机代码，所述计算机代码当在编码设备的处理电路上运行时使编码设备进行以下操作：通过提供第一延迟并且通过输入信号的低通滤波，基于输入信号生成第一信号。它也使编码设备基于输入信号并且基于具有大于第一延迟的第二延迟的输入信号的第二延迟版本，生成第二信号，使得响应于输入信号上的脉冲，第二信号具有两个脉冲的序列，所述两个脉冲分别与第一信号上的对应脉冲的前沿和后沿重合，以及使编码设备基于第一信号和第二信号生成编码的光输出信号。

本公开的另一方面提供一种计算机程序产品，其包括如上所述的计算机程序以及计算机可读存储介质，所述计算机程序被存储在所述计算机可读存储介质上。

本公开的另一方面提供一种用于对用于光传输的输入信号编码的设备，所述设备包括处理电路；所述处理电路配置成使所述设备进行以下操作：通过提供第一延迟并且通过输入信号的低通滤波，基于输入信号生成第一信号。处理电路还配置成基于输入信号并且基于具有大于第一延迟的第二延迟的输入信号的第二延迟版本，生成第二信号，使得响应于输入信号上的脉冲，第二信号具有两个脉冲的序列，所述两个脉冲分别与第一信号上的对应脉冲的前沿和后沿重合，以及基于第一信号和第二信号生成编码的光输出信号。

任何的附加特征能被一起组合并且与任何的方面组合。其它效果和后果，特别是通过与其它现有技术相比，对本领域技术人员来说会是明显的。在不脱离本发明的权利要求的情况下，能够进行许多变化和修改。

附图说明

现将通过举例的方式，参考附图来描述本发明的实施例，其中：

图1示出常规光传输系统的示例的示意图，

图2示出根据实施例的设备的示意图，

图3示出根据根据实施例的方法的步骤，

图4示出根据根据实施例的另一个方法的步骤，

图5示出第一和第二信号的波形的时间图，

图6示出根据具有电域(electrical domain)信号的实施例的方法，

图7示出根据具有电域信号的实施例的设备的示意图，

图8示出第一信号的波形的时间图，

图9示出第二信号的波形的时间图，

图10示出与针对实施例的I和Q波形重叠的针对常规CAPS-3编码器的I和Q波形，

图11示出根据具有电域信号和预编码器的实施例的设备的示意图，

图12示出根据具有光域(optical domain)信号的实施例的方法，

图13示出根据具有光域信号的实施例的设备的示意图，

图14示出用于无线电终端和基带处理单元之间的前传的光传输系统的示例的示意图，以及

图15示出用处理电路、存储器电路和存储程序实现的用于编码的设备的示例。

具体实施方式

将针对具体实施例并且参考某些附图来描述本发明，但本发明的范围不限于此，并且修改和其它实施例意在被包含于本公开的范围内。所描述的附图只是示意性的而非限制性的。在附图中，出于说明性目的，一些元件的尺寸可能被放大并且没有按比例绘制。

定义：

在本描述和权利要求中使用术语“包括”的情况下，它不排除其它元件或步骤，并且不应解释为受其后列出的部件的约束。在当提到单数名词时使用不定冠词或定冠词(例如“一个”(“a”或“an”)或“该”(“the”))的情况下，除非另有特别说明，否则这包括那个名词的复数。

可按任何适当的顺序或者在适合的情况下同时执行本文描述的方法的步骤。

对计算机程序或软件的引用能够涵盖在处理硬件上直接或间接可执行的以任何语言的任何类型的程序。

对处理器、硬件、处理硬件或电路的引用能够涵盖集成到任何程度的任何类型的逻辑或模拟电路而不限于通用处理器、数字信号处理器、ASIC、FPGA、分立组件或逻辑等等。对处理器的引用意在涵盖使用多个处理器的实现，所述多个处理器可例如分布在不同的位置或者共同位于相同的节点中，或者被集成在一起。

缩略语：

ADC 模数转换器

ASIC 专用集成电路

BBU 基带单元

CAPS 组合幅度相移

CW 连续波

DAC 数模转换器

DCF 色散补偿光纤

DMT 离散多音

DQPSK 差分正交相移键控

DWDM 密集波分复用

EDFA 掺铒光纤放大器

FBG 光纤布拉格光栅

FEC 前向纠错

FWM 四波混频

IQ 正交相位

MZM Mach Zehnder 调制器

OADM 光分插复用器

OOK 开关键控

OSNR 光信噪比

PAM 脉冲幅度调制

RRU 远程无线电单元

SFP 小型可插拔

通过对实施例的介绍，将解释关于常规设计的一些问题。

图1，常规光传输系统

图1示出具有光发射器10和光接收器20的常规光传输系统的示例。光发射器10具有用来接收数字数据的输入。光发射器10包括编码器12(也称为线编码设备)，其将二进制数字数据映射到线符号。编码器12能够包括或被认为用作状态机40。编码器12可直接以对应于该组线符号的幅度输出模拟信号。编码器12用于对用于传输(例如光传输)的信号编码。备选地，编码器12可以为状态机的每个操作指示所需的线符号。例如，每个线符号能够对应于由发射器内部使用的数字码。数模转换器(DAC)13输出模拟值，其对应于所需线符号的数字码。编码器或DAC 13(如果被使用的话)的输出是多级模拟信号14。可选地，低通滤波器可被包括在发射器10中以对信号进行低通滤波。备选地，通过调制器的有限带宽提供低通滤波效果。模拟信号被用于调制光调制级15(例如，Mach Zehnder调制器)中的光载波并输出调制的光信号16。

接收器20具有用来接收调制的光信号16的输入。接收器20包括光检测级(photodetection stage)21，其配置成接收光信号并输出电信号22。如上所述，光检测级21输出电信号，所述电信号与所接收的光信号的功率成比例。光检测级可包括电放大器(例如，跨阻抗放大器)。电信号能够表示一组可能的接收的符号。数字数据恢复级23配置成从所接收的符号恢复数字数据。数字数据恢复级23包括阈值判决单元25，其配置成将电信号与一个或若干个幅度阈值进行比较。数字数据恢复级23也能包括时钟提取和采样单元24，其配置成从检测的电信号提取时钟信号并且在由所提取的时钟确定的时间点对检测的电信号进行采样。阈值判决单元25例如配置成：当电信号22小于幅度阈值TH时确定数字数据是第一二进制值，或者当电信号22高于幅度阈值TH时确定数字数据是第二二进制值。所确定的符号值被输出为数字数据26，其对应于所传送的数字数据11。如果在发射器处使用例如CAPS-3类型编码，则这意味着要实现在足够快速的逻辑电路中，状态机40是相对复杂且昂贵的。由于高频率的操作，所使用的DAC 13具有不可避免的高功耗，并且因此是昂贵的。

图2，根据实施例的设备

图2示出实施例的示意图，其示出用于对用于光传输的输入信号编码的设备240。该设备能够替换图1的发射器中的部分12、13和14，并且实现相当大的简化并因此实现成本降低，同时保持对于上述应用所需的性能。第一组件27被示出用于生成第一信号，并且能够以各种方式实现，如将参考其它附图更详细描述的。第二组件28被示出用于生成第二信号，并且也能够以各种方式实现，如将参考其它附图更详细描述的。将光输出组件29示为被耦合以接收第一和第二信号，并且光输出组件29是用于基于第一和第二信号来生成用于光传输的编码的光输出信号。现在将至少参考图3至图13来描述这些组件能够如何操作的示例。

图3和图4，根据实施例的操作步骤

图3示出通过提供第一延迟并且通过对输入信号的低通滤波，基于输入信号生成第一信号的步骤30。这可由图2中所示的第一组件来执行。步骤40示出下面的步骤：基于输入信号并且基于输入信号的第二延迟版本，生成第二信号，使得响应于输入信号上的脉冲，第二信号具有两个脉冲(例如，第一脉冲和第二脉冲)的序列，所述两个脉冲分别与第一信号上的对应脉冲的前沿和后沿重合。步骤45示出基于第一和第二信号生成编码的光输出信号。

此简化方案基于下面的观察：通过生成具有指定带宽和幅度的、用于驱动IQ调制器的I和Q分支的两个低通滤波的信号，能够高效模拟CAPS-3编码。值得注意的是，如上所述，能够通过延迟和滤波器来生成这两个信号而无需常规布置的DAC和状态机的复杂且耗电的电路。因此，能够实现显著简化并因此能够实现成本降低。

这是实现用于传输的编码的尤其简单并因此成本较低的方式。值得注意的是，延迟和滤波的特定布置能够实现要被模拟的CAPS-3编码的光信号的重要特征，使得能够实现色度色散容限优势，而无需诸如DAC和8状态编码电路的硬件的高功耗以及复杂度。与具有可比较的简单性和硬件成本的其它已知的编码器相比，色度色散容限能够尤其更高，这能够在没有昂贵的光放大和色散补偿器的情况下实现更长的范围，同时保持不需要昂贵的相干接收器的益处，这是因为它能够与直接检测一起使用，从而避免用作在接收器处的本地振荡器的附加激光器的成本。在一些示例中，它避免对高达约18至20km的距离的外部色散补偿的成本。在一些示例中，相较于常规PAM-4编码方案，得到的接收器灵敏度和OSNR容限能够好4dB。并且通过避免对于在发射器处的DAC的需要，能效是良好的。

图4示出与图3的那些步骤类似的步骤，但明确限于示例，在所述示例中，在步骤36生成第一信号以具有模拟CAPS-3编码器的I(同相)波形的波形以及在步骤46生成第二信号以具有模拟CAPS-3编码器的Q(正交)波形的波形。如图3中所示，存在基于第一和第二信号生成编码的光输出信号的步骤45。

图5，示出第一和第二信号的波形的时间图

图5示出具有沿x轴的时间和y轴上的幅度的图，并且示出针对CAPS-3类型编码，要分别由第一和第二信号模拟的叠加的I和Q波形的理想化示例。它是理想化的，这是因为它示出方形脉冲，而更实际的示例由于低通滤波和电路特性会更圆。其它示例是可能的。该图示出对输入信号上持续时间为T的脉冲的响应。第一个信号被示为g_I(t)，并且第二个信号被示为g_Q(t)。基于该第一和第二信号的输出信号将是：

g(t)＝gI(t)+jgQ(t)

如所示出的，第一信号具有波形，所述波形具有持续时间为2T的主向上脉冲以及在持续时间T之前和之后的可选的小的向下负脉冲，其存在于CAPS-3编码方案的理论中，但在实践中其可在很大程度上被忽略。能够通过低通滤波来近似地实现此形状。第一信号被稍微延迟以使前面的正跃变能够与形成第二信号的两个脉冲中的第一个重合。第二信号中的两个脉冲中的第二个能够由第二延迟版本的输入信号形成，相较于第一延迟，所述第二延迟版本的输入信号应被延迟得更长，以使它能够与第一信号的后面的下降沿重合。所示得到的波形有效地预补偿传输路径中的色度色散，使得经历色度色散后的接收脉冲尽可能接近输入脉冲的形状。

能够根据实际色度色散和传输路径的其它特性来调谐第一和第二信号的相对幅度(被示为1和β)以及负脉冲的量(被示为α)(其将取决于低通滤波的特性)以优化传输。

CAPS-3编码理论

CAPS-N是一系列的调制格式[Enrico Forestieri和Giancarlo Prati：NovelOptical Line Codes Tolerant to Fiber Chromatic Dispersion,IEEE JLT 19卷,NO.11,2001年11月]，其中对源比特编码以便将传送的频谱变窄，使得信号对由光纤引入的色度色散更加鲁棒。

N阶码具有2^N个状态Σ_i，i＝1、2、…、N。

在时间kT(状态Σ_m)，信息位u_k强制到状态Σ_q的转变以及波形s_i(t)的传输，其中q和i由下式给出：

a＝m-1 mod 2

b＝a+u_k mod 2

r＝2(m-1)+b

q＝(r mod N)+1

以及信号si(t)，i＝±1、…、±N，使得s-i(t)＝-si(t)。

令：

信号由下式给出：

其中g(t)是长度为D＝(n+1)T的复脉冲(即，需要IQ调制器的脉冲)。

对于CAPS-3，其在此处是相关情况：

其中：

这给出图5中所示的波形。

图6-图11，电信号实施例

图6示出与图3的那些步骤类似的步骤，但明确限于示例，在所述示例中，第一和第二信号是电信号，并且这两个信号被用于调制IQ调制器的I和Q输入以生成编码的光输出。因此，示出有步骤32，以用于在电域中，通过提供第一延迟并且通过低通滤波，基于输入信号生成作为电信号的第一信号。提供步骤42，以用于在电域中，基于的输入信号并且基于和输入信号的第二延迟版本，生成作为电信号的第二信号。如前面那样，生成第二信号，使得响应于输入信号上的脉冲，第二信号具有与第一信号上的相应脉冲的前沿和后沿重合的两个脉冲(第一和第二脉冲)的序列。

生成编码的输出信号的步骤具有根据第一信号调制IQ调制器的I输入的步骤50，以及根据第二信号调制IQ调制器的Q输入的步骤60。

图7示出根据实施例的设备的示意图，其具有用于在电域中生成第一和第二信号的组件，如上面针对图6所述。第一组件27接收输入信号b_k并且具有用于提供时间T的第一延迟的延迟元件70。这给低通滤波器74供应大约1/4T的截止频率。(原则上能够变化这些部分的顺序，并且在一个示例中，可在输入信号被分开以用于生成第一和第二信号之前，将公共低通滤波器应用于输入信号。)提供放大器78或衰减器以改变第一和第二信号的相对幅度。得到的第一信号被耦合以驱动形成光输出组件29的IQ调制器的I输入86。

图7还示出此示例中的第二组件如何具有2T的延迟，其通过共享第一延迟元件70并串联提供另外的延迟元件72以给出2T的总延迟而被形成。这给出具有比第一信号的延迟更长的延迟的第二延迟版本。加法器73被提供用于将原始输入信号加到由延迟72输出的第二延迟版本。这提供响应于输入信号上的脉冲而具有两个脉冲的序列的第二信号。此处或在处理链中的某个其它点提供可选的低通滤波器76，其具有例如在频率1/T的截止。在此点或其它地方放大器80(或衰减器)被提供用于改变相对幅度，并且然后馈送第二信号以驱动IQ调制器的Q输入84。IQ调制器具有光源(此处示为CW激光器82)，并且具有单独的MZM，其用于在此情况下生成I和Q光输出。在沿着光路到接收器的传输之前，调制器的光I和Q输出将以常规方式而被光学地组合(未示出)。该图还示出波形的示例，其示出每个MZM的光输出如何随着I和Q驱动信号中的每个而变化。当驱动信号处于其范围的中间时，光输出处于最小值。

此图示出示例，其中对于生成第一和第二信号的步骤，第二延迟是第一延迟的持续时间的两倍。这能够帮助优化延迟以用于重建用于传输路径的CAPS-3类型的编码而没有I和Q延迟之间的差异，但如果例如有益于补偿诸如I路延迟和Q路延迟之间的差异的失真，则能够使用其它延迟值。它还示出其中第一延迟是输入信号的一个符号时间的示例。这能够帮助优化I和Q输入的同步以便模拟符号的CAPS-3类型的编码，但例如出于补偿在发射器处I路和Q路之间的传播延迟的差异的目的或者为了对其它失真的补偿，也能够使用其它延迟值。

这也是实施例的示例，其中存在以放大器78、80的形式的第三组件，其用于在基于第一信号和第二个信号生成编码的光输出信号的步骤之前改变第一和第二信号的相对幅度。能够根据光纤距离和/或光纤色散特性来设置此相对幅度或使其可调节，以便例如实现编码的色散容限的优化。

附图还示出低通滤波的示例，其包括对应于输入信号的双二进制编码(在正向和负向地产生交替脉冲的意义上)的滤波，。数字或模拟低通滤波步骤是生成这种双二进制编码的信号的一种方式，并且这可以与低通滤波组合来帮助优化带宽的变窄，以进一步近似于CAPS-3型波形来改进色度色散的容限。

示例在此示出具有高达1/4T的通带的低通滤波，其中T是输入信号的符号时间。这能够帮助优化带宽的变窄，并帮助近似于CAPS-3编码器的波形，但能够使用一系列通带，诸如例如高达1/2T或1/T。

在此处的示例中，LPF 76示出使用输入信号的低通滤波版本生成第二信号，而且这能够帮助优化带宽的变窄，以便改进色度色散的容限。原则上，此LPF能够位于信号路径更早的地方，或者甚至能够在输入信号被分离以生成第一和第二信号之前应用于输入信号。如示出的那样，此低通滤波能够具有高达1/T的通带，其中T是输入信号的符号时间。这还能够帮助优化对于CAPS-3编码器的波形的近似。也能够使用一系列通带。

图8和9示出用于驱动I和Q输入的第一和第二信号的其它示例。在此情况下，没有相对幅度差异。图8中的第一信号是响应于长度为T的输入脉冲的持续时间为2T的脉冲。图9中的第二信号示出响应于输入信号上长度为T的脉冲的两个长度为T的脉冲的序列。它们在单独的时间尺度上被示出，因此尚未对说明它们的相对定时进行尝试，使得第一信号上的脉冲的前沿和后沿分别与第二信号上的两个脉冲重合。

图10示出时间图，其示出与针对本公开的实施例的I和Q波形(图中标注IQ-DUO)重叠的针对常规CAPS-3编码器的I和Q波形。在图的顶部是输入信号的二进制数字表示。信号是双二进制的，这是因为第一信号(I)上的交替脉冲是正向和负向的，而第二(Q)信号示出正向和负向脉冲两者。第二(Q)信号的脉冲被示出与第一信号的对应脉冲在相同方向上行进。CAPS-3I波形具有细节，其在于，在脉冲具有超过2T的持续时间的各种情况下，它具有在它若干正峰值的多个电平，并且此细节不会在模拟CAPS-3波形的IQ-DUO波形中被再现。此外，IQ-DUO I波形显示由CAPS-3I波形没有示出的在零幅度周围的一些振荡。另外，在最重要的特征中，IQ-DUO波形一般示出CAPS-3波形的良好模拟。

图11示出电域中使用第一和第二信号的实施例的另一示意图，这类似于图7的视图。在此情况下，预编码器100被示出用于预处理二进制输入信号以提供差分二进制数据流。这是常规预编码器电路，其它设计是已知的，并且目的是要避免单个传输比特误差无限传播。原则上，更简单的编码的优势在有或没有预编码器的情况下都适用。预编码器具有XOR门104以及经由提供持续时间为T的延迟的延迟元件102围绕XOR门的反馈路径。另外，该电路类似于图7的电路，并且已在适当之时使用了类似的附图标号。在图11中，该设备被示为具有三个单独的模块。一个是包括预编码器、延迟和加法器的数字二进制电路92。第二模块94具有滤波器和放大器，以及第三模块96具有IQ调制器。

图12和13，光域实施例

图12示出与图3的那些步骤类似的步骤，但明确限于示例，在所述实施例中第一和第二信号是光信号，并且这两个光信号不用于调制IQ调制器的I和Q输入，但能够被简单地、光学地组合以生成编码的光输出。因此，示出有步骤34，其用于在光域中通过低通滤波并且通过提供第一光延迟，基于输入信号生成作为光信号的第一信号。这种光低通滤波能够通过干涉仪的固有窄带频率响应来实现，或者通过在光路中的某个点处的单独光滤波器元件来实现，或者通过两者来实现。

步骤44被提供用于光域中基于输入信号并且基于输入信号的第二延迟版本，生成作为光信号的第二信号。如前面那样，生成第二信号，使得响应于输入信号上的脉冲，第二信号具有与第一信号上的对应脉冲的前沿和后沿重合的两个脉冲的序列。生成编码的输出信号的步骤具有光学地组合第一和第二光信号的步骤70。例如，这能够通过干涉仪的重组部分来实现。

图13示出根据另一实施例的用于编码的设备，其能够被用于实现上面针对图12描述的光域操作。由诸如MZM 112的调制器将输入信号转换为光输入信号，所述调制器被耦合到诸如CW激光器110的光源。该图示出了调制器输出的波形，其示出它在输入范围的中点具有最低的光幅度。用于编码的设备具有嵌套干涉仪，所述嵌套干涉仪具有不同延迟。第一组件27具有第一干涉仪，所述第一干涉仪具有用于将光路分开成两个分支的第一分离器122。在一个分支中提供延迟为T的光延迟114，而分支由耦合器120重新组合。在它的另一个分支中包含第二干涉仪本身，其在一个子分支中具有持续时间为2T的第二光延迟116，并且在它的另一个子分支中具有不间断的路径。光输入信号被馈送到这些嵌套干涉仪的一端，被分离器122分开，使得一半信号被馈送到光延迟114以及第一光信号将出现在光延迟114的输出处。

另一半光输入信号被馈送到第二干涉仪。这将另一半光输入信号分开，使得四分之一部分进入光延迟116并用来生成第二延迟版本。这与到达第二干涉仪的另一分支的四分之一部分组合。这两个四分之一部分在第二干涉仪的输出处被重新组合，以提供第二光信号。在第一光信号或第二光信号的路径上提供光衰减器118(或放大器)，以改变两个信号的相对幅度。然后，由第一干涉仪的复合器120组合第一和第二光信号以形成编码的光输出。

总之，光前端将光信号分成两个分支。位时间延迟线存在于第一分支上。在第二分支上，信号进一步分成两个子分支，并且在子分支中的一个上延迟两倍的位时间。然后，子分支在仅一个分支中被重新组合，其中放置了可变光衰减器。最后，第二分支与第一分支被重新组合。由以预编码的双二进制光信号的形式的输入光信号来馈送光前端。第一组件27由第一干涉仪的部分(其也实现低通滤波)和第一光延迟114形成。第二组件由第二干涉仪以及可选地第一干涉仪的部分(如果这对第二光信号应用一些低通滤波的话)形成。用于组合第一和第二光信号的光输出组件由第一干涉仪的复合器120形成。

因此，此光域实施例具有对应的特征，并具有紧密对应于电域版本的操作步骤。由复合器120组合的第一和第二光信号的波形，能够对应于在图10中所示的那些波形。在实践中，光前端能在硅光子中实现，从而进一步简化编码器和调制器。值得注意的是，调制器现在是基于MZM的常见光调制器而不是IQ调制器。这能够更容易并且更便宜地来实现，因为存在更少需要被控制的光端口。此光域实现的缺陷是使用光延迟线(当前它们将通常由引入插入损耗的相对长的波导来实现)。

图14，前传传输系统

图14示出光传输系统的示例的示意图。在这种情况下，光光传输用于无线电终端(例如RRU)200和基带处理单元210之间的前传。这是成本尤其敏感的应用，其中当前可用的编码方案要么太复杂并因此昂贵，要么是太短程(在没有中继器并且没有外部色散补偿的情况下，需要高达20km)。无线电终端具有发射器220，其具有根据上述任何示例的用于编码的设备240。用于编码的设备将光输出信号馈送到光传输路径上。这由在基带处理单元处的直接检测接收器230接收。接收器具有用于解码的设备250。这是两路传输，因此，在从基带处理单元到无线电终端的其它方向上有(可选地，单独的)光传输路径。因此，基带处理单元具有发射器220，其具有用于编码的设备240。同样，无线电终端具有直接检测接收器230，其被耦合到用于解码的设备250。因此，此图示出将编码的光输出信号传送到接收器并且在接收器处使用直接检测来接收光传输的示例。无需相干接收器的成本节约是尤其有益的。

图15，程序示例

原则上，任何电域电路能够由运行程序的处理电路实现。图15示出用于编码的设备的示例，该设备包括处理电路320，其被耦合到以具有存储程序325的存储器电路330的形式的存储介质。因此，这是用于对用于光传输的信号编码的计算机程序的示例，计算机程序包括计算机代码，所述计算机代码当在编码设备的处理电路上运行时，使编码设备执行用于进行以下操作的上述任何方法步骤：在电域中生成第一或第二信号；对用于光传输的输入信号编码。它也是包括计算机程序和在其上存储计算机程序的计算机可读存储介质的计算机程序产品的示例。存储设备还可包括持久性存储设备，其例如能够是磁存储器、光存储器、固态存储器或甚至远程安装的存储器中的任何单个存储器或组合。能够在权利要求中设想其它变化。本公开的方面提供用于对用于光传输的输入信号编码的设备。设备包括处理电路。处理电路配置成使设备执行任何示例的方法或功能。例如，处理电路配置成：通过提供第一延迟并且通过输入信号的低通滤波，基于输入信号生成第一信号；基于输入信号并且基于具有大于第一延迟的第二延迟的输入信号的第二延迟版本，生成第二信号，使得响应于输入信号上的脉冲，第二信号具有两个脉冲的序列，这两个脉冲分别与第一信号上的对应脉冲的前沿和后沿重合；以及基于第一信号和第二信号生成编码的光输出信号。

Claims (36)

1.一种用于输入信号的光传输的编码的方法，包括：

通过提供第一延迟并且通过所述输入信号的低通滤波，基于所述输入信号生成第一信号，

基于所述输入信号并且基于具有大于所述第一延迟的第二延迟的所述输入信号的第二延迟版本，生成第二信号，使得响应于所述输入信号上的脉冲，所述第二信号具有两个脉冲的序列，所述两个脉冲分别与所述第一信号上的对应脉冲的前沿和后沿重合，以及

基于所述第一信号和所述第二信号生成编码的光输出信号。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一信号和所述第二信号包括第一和第二电信号以及基于所述第一信号和所述第二信号生成的所述步骤包括根据所述第一电信号来调制IQ调制器的I输入并且根据所述第二电信号来调制所述IQ调制器的Q输入，以提供用于传输的所述编码的光输出信号。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一和第二信号具有模拟CAPS-3编码器的I和Q波形的波形。

4.如任一项前述权利要求所述的方法，其中，生成所述第二信号的所述步骤包括将所述输入信号加到所述输入信号的所述第二延迟版本。

5.如任一项前述权利要求所述的方法，其中，对于生成所述第一和第二信号的所述步骤，所述第二延迟是所述第一延迟的持续时间的两倍。

6.如任一项前述权利要求所述的方法，其中，对于生成所述第一和第二信号的所述步骤，所述第一延迟是所述输入信号的一个符号时间。

7.如任一项前述权利要求所述的方法，具有在基于所述第一信号和所述第二信号生成所述编码的光输出信号的所述步骤之前，改变所述第一和第二信号的相对幅度的步骤。

8.如任一项前述权利要求所述的方法，所述第一和第二信号的所述生成使得响应于所述输入信号上的多个脉冲，所述第一信号的所述对应脉冲是交替地正向和负向的，并且所述第二信号的所述对应两个脉冲与所述第一信号的那些脉冲在相同方向上行进。

9.如任一项前述权利要求所述的方法，所述低通滤波具有高达1/4T的通带，其中T是所述输入信号的符号时间。

10.如任一项前述权利要求所述的方法，生成所述第二信号的所述步骤包括使用所述输入信号的低通滤波版本。

11.如权利要求10所述的方法，所述低通滤波具有高达1/T的通带，其中T是所述输入信号的符号时间。

12.如权利要求1、3、4、5、6、7或8中的任一项所述的方法，其中，所述第一和第二信号包括第一和第二光信号，并且存在使用调制器从所述输入信号生成光输入信号的步骤，

其中，生成所述第一信号的所述步骤包括将第一光延迟用于延迟所述光输入信号，

其中，生成所述第二信号的所述步骤包括基于所述光输入信号并且基于具有比所述第一光延迟更长的第二光延迟的第二延迟版本，生成所述第二光信号，使得响应于所述输入信号上的脉冲，所述第二光信号具有两个脉冲的序列，所述两个脉冲分别与所述第一光信号上的对应脉冲的前沿和后沿重合，以及

其中，生成所述编码的光输出信号的所述步骤是基于光学地组合所述第一光信号和所述第二光信号。

13.如权利要求12所述的方法，具有使用嵌套干涉仪以生成所述第一和第二光信号并且以组合所述第一和第二信号的步骤。

14.如权利要求12或13所述的方法，在依赖于权利要求7时，以及其中，改变所述第一和第二信号的相对幅度的所述步骤包括光学地变化所述第一光信号和所述第二光信号的相对幅度。

15.如任一项前述权利要求所述的方法，所述光传输用于无线电终端和基带处理单元之间的前传。

16.如任一项前述权利要求所述的方法，以及具有将所述编码的光输出信号传送到接收器并且在接收器处使用直接检测来接收所述光传输的随后步骤。

17.用于对用于光传输的输入信号编码的设备，所述设备包括：

第一组件，所述第一组件配置成通过提供第一延迟并且通过对所述输入信号低通滤波，基于所述输入信号生成第一信号，

第二组件，所述第二组件配置成基于所述输入信号并且基于具有大于所述第一延迟的第二延迟的所述输入信号的第二延迟版本，生成第二信号，使得响应于所述输入信号上的脉冲，所述第二信号具有两个脉冲的序列，所述两个脉冲分别与所述第一信号上的对应脉冲的前沿和后沿重合，以及

光输出组件，所述光输出组件配置成基于所述第一信号和所述第二信号生成编码的光输出信号。

18.如权利要求17所述的设备，其中，所述第一组件和所述第二组件包括第一和第二电气线路，所述第一和第二信号包括第一和第二电信号，以及所述光输出组件包括IQ调制器，所述IQ调制器被配置使得根据所述第一电信号来调制所述IQ调制器的I输入并且根据所述第二电信号来调制所述IQ调制器的Q输入，以提供用于传输的所述编码的光输出信号。

19.如权利要求17或18所述的设备，其中，所述第一和第二组件配置成生成具有分别模拟CAPS-3编码器的I和Q波形的波形的第一和第二信号。

20.如权利要求17到19中的任一项所述的设备，所述第二组件还配置成通过将所述输入信号加到所述输入信号的所述第二延迟版本，来生成所述第二信号。

21.如权利要求17到19中的任一项所述的设备，所述第二组件配置成基于所述第二延迟来生成所述第二延迟版本，所述第二延迟是所述第一延迟的持续时间的两倍。

22.如权利要求17到21中的任一项所述的设备，所述第一组件配置成基于所述第一延迟来生成所述第一信号，所述第一延迟是所述输入信号的一个符号时间。

23.如权利要求17到22中的任一项所述的设备，具有第三组件，所述第三组件配置成在所述第一和第二信号被用于生成所述编码的光输出信号之前，改变它们的相对幅度。

24.如权利要求17到23中的任一项所述的设备，以及所述第一和第二组件配置成生成所述第一和第二信号，使得响应于所述输入信号上的多个脉冲，所述第一信号的所述对应脉冲是交替地正向和负向的，并且所述第二信号的所述对应两个脉冲与所述第一信号的那些脉冲在相同方向上行进。

25.如权利要求17到24中的任一项所述的设备，所述低通滤波具有高达1/4T的通带，其中T是所述输入信号的符号时间。

26.如权利要求17到25中的任一项所述的设备，所述第二组件配置成将所述输入信号的低通滤波版本用于生成所述第二信号。

27.如权利要求26所述的设备，用于生成所述第二信号的所述输入信号的所述低通滤波版本具有高达1/T的通带，其中T是所述输入信号的符号时间。

28.如权利要求17、19、20、21、22、23或24中的任一项所述的设备，其中，所述第一和第二组件包括第一和第二光组件，以及所述第一和第二信号包括第一和第二光信号，所述设备也包括：

调制器用于基于所述输入信号来生成光输入信号，以及

所述第一光组件配置成基于所述光输入信号生成具有第一光延迟的所述第一光信号，以及

所述第二光组件配置成基于所述光输入信号并且基于具有比所述第一光延迟更长的第二光延迟的第二延迟版本，生成所述第二光信号，使得响应于所述光输入信号上的脉冲，所述第二光信号具有两个脉冲的序列，所述两个脉冲分别与所述第一光信号上的对应脉冲的前沿和后沿重合，以及

所述光输出组件配置成通过光学地组合所述第一光信号和所述第二光信号来生成所述编码的光输出信号。

29.如权利要求28所述的设备，所述第一和第二光组件包括配置为嵌套干涉仪的干涉仪，以生成所述第一和第二光信号，以及所述光输出组件包括配置成组合所述第一和第二信号的所述嵌套干涉仪的一部分。

30.如权利要求28或29所述的设备，在依赖于权利要求23时，以及其中，所述第三组件包括第三光组件，所述第三光组件配置成在光学地组合所述第一光信号和所述第二光信号之前，变化它们的相对幅度。

31.一种光传输系统，包括发射器和接收器，所述发射器具有如权利要求17到30中的任一项所述的设备。

32.如权利要求31所述的光传输系统，被配置用于无线电终端和基带处理单元之间的前传。

33.如权利要求31或32所述的光传输系统，所述接收器配置成使用直接检测来接收所述光传输。

34.一种用于对用于光传输的信号编码的计算机程序，所述计算机程序包括计算机代码，所述计算机代码当在编码设备的处理电路上运行时使所述编码设备进行以下操作：

通过提供第一延迟并且通过所述输入信号的低通滤波，基于所述输入信号生成第一信号，

基于所述输入信号并且基于具有大于所述第一延迟的第二延迟的所述输入信号的第二延迟版本，生成第二信号，使得响应于所述输入信号上的脉冲，所述第二信号具有两个脉冲的序列，所述两个脉冲分别与所述第一信号上的对应脉冲的前沿和后沿重合，以及

基于所述第一信号和所述第二信号生成编码的光输出信号。

35.一种计算机程序产品，包括根据权利要求34的计算机程序以及计算机可读存储介质，所述计算机程序被存储在所述计算机可读存储介质上。

36.用于对用于光传输的输入信号编码的设备，所述设备包括处理电路；所述处理电路配置成使所述设备进行以下操作：

通过提供第一延迟并且通过所述输入信号的低通滤波，基于所述输入信号生成第一信号，

基于所述输入信号并且基于具有大于所述第一延迟的第二延迟的所述输入信号的第二延迟版本，生成第二信号，使得响应于所述输入信号上的脉冲，所述第二信号具有两个脉冲的序列，所述两个脉冲分别与所述第一信号上的对应脉冲的前沿和后沿重合，以及

基于所述第一信号和所述第二信号生成编码的光输出信号。