CN109804580A - 用于可变频谱效率的利用具有圆形星座的振幅相移键控的编码调制 - Google Patents

用于可变频谱效率的利用具有圆形星座的振幅相移键控的编码调制 Download PDF

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Abstract

描述了一种涉及使用具有圆形星座的M‑APSK格式的编码调制方案的系统和方法。可以选择[202]发射器的最大可实现的频谱效率，并且可以指定[204]最大可实现的频谱效率的频谱效率步长。系统中任何发射器的频谱效率可以通过将其频谱效率从最大可实现的频谱效率降低[206]与步长对应的选定步数[208]来单独选择。

Description

用于可变频谱效率的利用具有圆形星座的振幅相移键控的编 码调制
背景技术
在波分复用(WDM)光通信系统中，利用数据单独调制许多不同的光载波波长以产生经调制的光信号。经调制的光信号被组合成聚合信号，并通过光传输路径传输到接收器。接收器检测并解调数据。
可以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变(phase transition)形成表示一个或多个位(bit)的符号来传输数据。幅移键控(ASK)是另一种类型的调制格式，其中通过调制光信号的振幅使得信号的振幅或幅变(amplitude transition)形成表示一个或多个位的符号来传输数据。
可以组合幅移键控和相移键控以提供振幅相移键控(APSK)格式。在APSK信号中，使用相移键控和幅移键控的组合来调制信息，以例如每符号编码多个位。对于其中M＝2m的任何给定M-APSK，每个符号代表m个位。例如，16-APSK调制格式可以用于每符号编码4个位，并且64-APSK可以用于每符号编码6个位。
一种类型的APSK格式是具有方形信号星座(constellation)的正交振幅调制(QAM)格式。信号星座是指示信息位如何对应于在光信号上调制的相关联符号的预定计划或映射。星座通常被表示为复计划中的二维散点图。复平面的实轴和虚轴通常分别被称为同相或I轴，以及正交或Q轴。对于特定调制格式，星座识别与在光波长上调制的每个符号(具有实数和虚数值)对应的精确信息位。
方形信号星座是其中复平面中的二维散点图具有方形形状的星座。虽然QAM格式可以被广义地视为其中使用具有或不具有ASK的PSK来表示数据的格式，但是使用PSK和ASK两者并且具有方形星座的QAM格式是常见的。例如，具有方形星座的常规16-QAM调制格式使用相移键控和幅移键控来每符号表示四位。
编码调制已经与方形星座QAM方案一起使用，以在通过长距离传输光信号时补偿由不同源贡献的信号劣化。编码调制涉及使用前向纠错(FEC)码。FEC本质上是在发射器处将合适的码并入到数据流中。发射器接收数据流并使用FEC编码器对数据流进行编码，该FEC编码器在数据流的二进制信息序列中引入一些冗余。接收器接收经编码数据并通过FEC解码器运行该经编码数据以检测和纠正错误。
具有方形星座的编码调制QAM方案也已经用于灵活速率转发器技术，其中可以使用不同的频谱效率(位/秒/赫兹)在相同的带宽(或符号速率)上实现多种数据速率。在美国专利No.9,337,935中描述了用于提供可变频谱效率(SE)的具有方形星座的编码调制QAM方案的示例，该专利的教导通过引入并入本文。
附图说明
现在将参考附图以示例的方式描述本发明，其中：
图1是与本公开一致的系统的一个示例性实施例的框图。
图2是例示与本公开一致的方法的一个示例的流程图。
图3示意性地例示了与本公开一致的示例性发射器的调制输出。
图4是例示与本公开一致的具有格雷(Gray)映射的64-APSK调制格式的星座图。
图5示意性地例示了与本公开一致的使用4D-9/12-64APSK调制的示例性发射器的调制输出。
图6是与本公开一致的发射器的一个示例性实施例的框图。
图7是与本公开一致的接收器的一个示例性实施例的框图。
图8是与本公开一致的发射器的另一个示例性实施例的框图。
图9是与本公开一致的接收器的另一个示例性实施例的框图。
图10是例示与本公开一致的示例性系统的性能的SNR相对于频谱效率的曲线图。
具体实施方式
本公开涉及光信号数据检测，并且更特别地，涉及使用用于小步长(step size)可变频谱效率的利用具有圆形星座的振幅相移键控的编码调制的系统和方法。
通常，与本公开一致的系统和方法涉及使用具有圆形星座的M-APSK调制格式的编码调制方案。如本文所使用的，“圆形星座”是其中形成星座的复平面中的二维散点图具有圆形形状，星座点布置在单个环或同心环中的星座。
有利地，例如，与使用具有方形星座的M-QAM调制格式的编码调制方案相比，使用具有圆形星座的M-APSK调制格式的编码调制方案提供高频谱效率并且具有低信号峰值平均功率比(PAPR)。具有低PAPR的信号对于与传输路径相关联的非线性损伤更具鲁棒性(robust)。此外，为了在功率受限的AWGN信道上接近信道容量，输入信号应遵循高斯分布。例如，与使用具有方形星座的M-QAM调制格式的编码调制方案相比，使用具有圆形星座的M-APSK调制格式的编码调制方案具有更接近高斯分布的点分布，并且允许更接近地实现信道容量。
此外，在与本公开一致的系统和方法中，可以针对WDM系统中的不同发射器使用具有圆形星座的相同M-APSK调制格式实现不同的频谱效率。可以选择发射器的最大可实现的频谱效率，例如，位速率，并且可以指定最大可实现的频谱效率的频谱效率步长。系统中任何发射器的频谱效率可以通过将发射器的频谱效率从最大可实现的频谱效率降低与步长对应的选定步数来独自选择。在发射器处可以将等于选定步数的数量的编码位插入到数据流中以建立位的块。编码位可以是指示位的块的至少一部分的奇偶校验的一个或多个奇偶校验位，或者奇偶校验位和一个或多个恒定值位的组合。位的块中的每个块被映射(例如，格雷映射)到相关联的M-APSK符号，该M-APSK符号被调制到光载波上并被传输到接收器。
图1是与本公开一致的WDM传输系统100的一个示例性实施例的简化框图。传输系统用于通过光学信息路径102将多个光学信道从发射端104传输到一个或多个远程定位的接收端106。示例性系统100可以是被配置用于将信道从发射器传输到距离5,000km或更远处的接收器的长途(long-haul)海底系统。虽然示例性实施例是在光学系统的上下文中描述的，并且用于长途WDM光学系统，但是本文讨论的广泛概念可以在发射和接收其他类型信号的其他通信系统中实现。
本领域技术人员将认识到的是，为了便于解释，系统100已被描绘为高度简化的点对点系统。例如，发射端104和接收端106当然可以都被配置为收发器，由此每个可以被配置为既执行发射功能又执行接收功能。但是，为了便于解释，端在本文中仅关于发射或接收功能来描绘和描述。应该理解的是，与本公开一致的系统和方法可以被并入到各种各样的网络部件和配置中。本文例示的示例性实施例仅通过解释而非限制的方式提供。
在例示的示例性实施例中，多个发射器TX1、TX2...TXN中的每一个在相关联的输入端口108-1、108-2...108-N上接收数据信号，并在相关联的波长λ1、λ2...λΝ上发射数据信号。发射器TX1、TX2...TXN可以被配置为使用与本公开一致的可变频谱效率配置中的相关联的频谱效率在其相关联的波长λ1、λ2...λΝ上调制数据。当然，为了便于解释，发射器TX1、TX2...TXN以高度简化的形式示出。本领域技术人员将认识到的是，每个发射器TX1、TX2...TXN可以包括电气部件和光学部件，该电气部件和光学部件被配置用于利用期望的振幅和调制以其相关联的波长λ1、λ2...λΝ发射数据信号。
发射的波长λ1、λ2...λΝ或信道分别承载在多条路径110-1、110-2...110-N上。数据信道由复用器或组合器112组合成光路102上的聚合信号。光学信息路径102可以包括光纤波导、光放大器、光滤波器、色散补偿模块和其它有源和无源部件。
可以在一个或多个远程接收端106处接收聚合信号。解复用器114将以波长λ1、λ2...λΝ传输的信道分离到与相关联的接收器RX1、RX2...RXN耦合的相关联路径116-1、116-2...116-N上。接收器RX1、RX2...RXN中的一个或多个可以被配置为使用迭代解码来解调所传输的信号，并且可以在相关联的输出路径118-1、118-2、118-3、118-N上提供相关联的输出数据信号。
通常，在与本公开一致的系统或方法中，发射器TX1、TX2...TXN中的一个或多个可以被配置为采用使用具有圆形星座的M-APSK调制格式的编码调制方案，其中M＝2m并且每个M-APSK符号表示m个位。如以上所讨论的，使用具有圆形星座的M-APSK调制格式的编码调制方案提供低PAPR，与具有较高PAPR的信号相比，其受与传输路径相关联的非线性损害的影响较小。此外，与使用方形星座的方案相比，这种编码调制方案提供更接近高斯分布的输入信号，这允许对信道容量的更接近的近似。
此外，在一些实施例中，所有发射器TX1、TX2...TXN可以被配置为使用具有圆形星座的编码调制M-APSK调制格式、波特率(符号率)和前向纠错(FEC)方案，但是发射器TX1、TX2...TXN中的一个或多个的频谱效率可以与最大可实现的频谱效率相比选择性地减小一个或多个步长。例如，图2是例示与本公开一致的方法200的流程图。虽然图2例示了根据实施例的各种操作，但是应该理解的是，并非图2中描绘的所有操作对于其它实施例都是必需的。实际上，本文充分考虑到，在本公开的其它实施例中，图2中描绘的操作和/或本文描述的其它操作能够以未在任何附图中具体示出的方式组合，但仍然与本公开完全一致。因此，针对未在一个附图中精确示出的特征和/或操作的权利要求被认为在本公开的范围和内容内。
在操作202、204和206中，分别为发射器选择最大可实现的频谱效率(例如，位速率)、利用具有圆形星座的M-APSK调制格式的编码调制方案，以及最大可实现的频谱效率能够以其降低的期望的标准步长1/n。确定步长的n的值可以是由M-APSK调制格式中的每个符号表示的位数log2(M)的正整数倍。
对于系统中的每个发射器，可以选择208用于将发射器的频谱效率从最大可实现的频谱效率降低的相关联数量i的标准步进。可以用等于选定步数的数量i的编码位来编码210n-i个位的连续块，以产生n个位的块(n-i个信息位，加上与n个信息位相关联的i个编码位)。n个位的连续块中的每个块被映射212(例如，格雷映射)到n/log2(M)个相关联的M-APSK符号，这些符号被调制214到光载波上以提供用于传输到接收器的经调制的光信号。能够以各种方式执行位的块到相关联的M-APSK符号的映射。如本文所使用的，“格雷图”或“格雷映射”是指已知的格雷映射方案，其中编码被分配给连续的位集合中的每个，使得相邻的码字有一位不同并且不涉及向数据流添加附加的位(即，格雷映射没有开销)。
图3示意性地例示了实现与本公开一致的系统和方法的发射器TX1、TX2...TXN的输出。如图所示，在每个发射器处，可以将不同数量i的编码位添加到n-i个位的块中。可以在每个发射器处添加不同数量i的编码位，以将发射器的频谱效率与最大可实现的频谱效率相比降低与步长1/n对应的相关联的选定步数。然后n个位的块(n-i个信息位加上i个编码位)被映射(例如，格雷映射)到n/log2(M)个相关联的M-APSK符号并在光载波上进行调制。由于位的块被映射到多个M-APSK符号，并且每个M-APSK符号是2维(相位和振幅)，因此位的块可以被认为被映射到具有2S个维度的多维星座点，其中S＝n/log2(M)是用于映射位的块的M-APSK符号的数量。
与本公开一致的系统或方法中的编码位可以是奇偶校验位或奇偶校验位和恒定值位的组合。奇偶校验位以已知的方式指示相关联的位的块的至少一部分的奇偶校验。如已知的，奇偶校验位可以是偶校验位或奇校验位。当使用偶校验时，如果与奇偶校验位相关联的位(不包括奇偶校验位)中的1的数量是奇数，则将奇偶校验位设置成值为1。如果与奇偶校验位相关联的位中的1的数量已经是偶数，则将偶校验位设置为0。当使用奇校验时，如果与奇偶校验位相关联的位(不包括奇偶校验位)中的1的数量是偶数，则将奇偶校验位设置为1。当与奇偶校验位相关联的位中的1的数量已经是奇数时，将奇校验位设置为0。
恒定值位具有恒定的“1”或“0”值，并且可以与一个或多个奇偶校验位一起被包括，以例如当添加附加的奇偶校验位几乎没有益处或没有附加的益处时提高调制的功率效率。在与本公开一致的系统或方法中，使用恒定值位降低了每符号的平均功率，当与使用奇偶校验位最大化最小欧几里德(Euclidean)距离相结合时，这改善了信噪比(SNR)性能。而且，取决于在格雷映射的M-APSK符号中(一个或多个)恒定值位的位置，该符号被约束到特定的星座点组。该约束可以被接收器用来解调符号。
在与本公开一致的系统和方法中，M-APSK格式可以具有圆形星座，其中星座的每个环具有均匀间隔的星座点，并且每个星座点表示m个位，其中M＝2m。在使用(一个或多个)单奇偶校验(SPC)编码位的实施例中，可以使用M＝2m的M-APSK调制格式，其中m＝a+p，其中2a是星座中同心环(振幅)的数量并且2P是每个环的均匀间隔的星座点的数量。如果使用格雷映射将编码位映射到星座点，则M-APSK星座中的所有环可以具有相同数量的星座点。
例如，图4包括例示64-APSK调制信号的格雷映射的星座图400。图4的星座图400包括64个星座点(例如，点402)，其指示可以使用格雷映射的64-APSK调制格式表示的每个M-APSK符号的振幅和相位，以及与该符号相关联的6位(码字)，例如，码字404。在这个示例中，M＝2m＝64，并且m＝6指示每个符号表示6位，并且m＝a+p，其中a＝2且p＝4以提供22＝4个同心环(分别在虚线406、408、410和412之后)和每个环中的24＝16个星座点。在例示的实施例中，格雷映射使用以下约定：4个最高有效位(MSB)选择星座点的相位，以及2个最低有效位(LSB)选择星座点的环(振幅)。可以使用编码位码来优化环的半径，以最大化相邻多维符号之间的最小欧几里德距离。
参考图3中所示的一般发射器输出，图5中示意性地例示了使用具有如图4中所示具有9个信息位(n＝9)和3个编码位(i＝3)的圆形星座的64-APSK调制信号(M＝64)的发射器输出的示例。在例示的示例中，该12个位(9个信息位和3个编码位)被映射到两个不同的64-APSK符号。该12个位可以与在时间方面连续的位相关联，或者如果使用偏振复用的话，可以与在偏振方面连续的位相关联。由于12个位被映射到2个M-APSK符号，并且每个M-APSK符号是2维(相位和振幅)，因此该12个位可以认为被映射到4维(4D)星座点，并且图5中例示的特定实施例可以被称为4D-9/12-64-APSK调制符号。
图6是与本公开一致的一个示例性发射器600的简化框图。例示的示例性实施例600包括编码位编码器602、映射器604和用于调制连续波激光器608的输出以在载波波长λΝ上提供经编码和调制的输出的调制器606。编码位编码器602可以被配置为利用i个相关联的编码位对输入路径108-N上提供的数据流的每个n-i个信息位(例如，数据位、FEC开销、导频符号)的块进行编码，以实现期望的频谱效率降低，如上所述。编码位编码器602的输出包括n个位(即，n-i个信息位加上i个编码位)的连续块。
编码位编码器的经编码输出耦合到映射器604。映射器604被配置为使用任何映射约定(诸如，例如，格雷映射)将每个n个位的块映射到n/log2(M)个相关联的M-APSK符号。使用调制器606将与每个n个位的块相关联的M-APSK符号调制到连续波激光器608的光载波波长λΝ上。调制器606可以使用任何已知的调制方法将多个M-APSK符号调制到载波波长λΝ上。调制器606的经编码、映射和调制的输出可以耦合到WDM系统中的复用器112(图1)。
图7是与本公开一致的一个示例性接收器700的简化框图。例示的示例性实施例700包括光信号检测器702和解映射器704。检测器702可以包括已知的相干接收器，例如，偏振分集(diversity)相干接收器，其被配置为接收光载波波长λΝ上的信号并将光信号转换成一个或多个相关联的电输出(例如，与偏振复用调制格式中的每个偏振相关联的输出)，这些电输出表示由调制器606在光载波波长λΝ上调制的M-APSK符号(图6)。
解映射器704可以被配置为数字信号处理(DSP)电路708的一部分。通常，DSP涉及使用被配置为例如直接和/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/或专用处理器来处理信号。在美国专利No.8,295,713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来处理相干接收器的数字输出的DSP电路的一个示例，该专利的教导通过引入并入本文。
参考图6和图7两者，DSP电路708可以处理检测器702的输出并提供再现在输入108-N处提供给发射器600的数据的输出。解映射器704接收检测器702的电输出、反转由映射器604施加的映射，并且去除由编码位编码器602施加的编码位。解映射器的输出是表示在输入108-N处提供给发射器600的数据的n-i个位的连续块的解映射输出。
解映射可以例如使用最大后验(MAP)解码器来执行，并且可以响应于来自接收器的输出的先验对数似然比(LLR)反馈来迭代地执行。与本公开一致的系统中的解映射器704可以使用由编码位编码器602施加的奇偶校验位指示的奇偶校验来引起循环滑移(cycleslip)的校正。在一些实施例中，例如，解映射器704可以使用奇偶校验位以自动引起循环滑移的校正的方式执行解映射。
与本公开一致的系统可以以各种配置实现。图8是与本公开一致的一个示例性发射器800的简化框图。例示的示例性实施例800包括解复用器801、多个FEC编码器802-(n-i)、802-(n-i-1)...802-1、交织器804、编码位编码器602和用于驱动如结合图6描述的调制器606的映射器604。
解复用器801可以采用用于接收在路径108-N上的串行输入数据流并将输入数据流解复用为n-i个单独的并行解复用数据流的已知配置。n-i个数据流中的每一个耦合到FEC编码器802-(n-i)、802-(n-i-1)...802-1中的相关联的一个FEC编码器。FEC编码器802-(n-i)、802-(n-i-1)...802-1每个可以被配置为利用相关联的FEC码对由此接收到的数据流进行编码，以提供相关联的FEC编码输出。
许多FEC码是已知的，每个FEC码具有与如何生成码以及由此它们如何执行所相关的不同属性。已知的纠错码的示例包括线性和循环汉明(Hamming)码、循环博斯-查德胡里-霍昆格母(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem，BCH)码、卷积(维特比(Viterbi))码、循环Golay和Fire码、Turbo卷积和乘积码(TCC、TPC)以及低密度奇偶校验码(LDPC)。诸如单奇偶校验(SPC)码的奇偶校验码是另一种众所周知的FEC码。用于在FEC编码器802-(n-i)、802-(n-i-1)...802-1和对应的解码器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对于本领域普通技术人员来说是已知的。
FEC编码器802-(n-i)、802-(n-i-1)...802-1中的每一个的编码输出耦合到交织器804。各种交织器配置是已知的。在例示的实施例中，交织器804从FEC编码器802-(n-i)、802-(n-i-1)...802-1接收n-i个输出码字，并向编码位编码器602提供n-i个位的并行交织输出。
如上所述，编码位编码器602可以被配置为利用i个相关联的奇偶校验位对每个n-i个位的块进行编码。编码位编码器602的输出包括n个位(即，n-i个信息位加上i个奇偶校验位)的连续块。编码位编码器602的编码输出耦合到映射器604。映射器604被配置为例如使用格雷映射将每个n个位的块映射到n/log2(M)个相关联的M-APSK符号。与每个n个位的块相关联的M-APSK符号被提供给调制器606，用于将符号调制到连续波激光器608的光载波波长λΝ上。
图9是与本公开一致的用于接收使用图8中所示的发射器800调制的信号的一个示例性接收器900的简化框图。例示的示例性实施例900包括检测器702、解映射器704a、解交织器902、多个FEC解码器904-(n-i)、904-(n-i-1)...904-1、复用器906和交织器908。
如上所述，检测器702被配置为接收在载波波长λΝ上调制的光信号并将光信号转换为电信号。解映射器704a接收检测器702的输出并将数据的映射反转为在发射器处由映射器604所赋予的调制格式，并(例如使用如上所述的MAP解码器)去除由编码位编码器所施加的编码位。如图所示，可以响应于来自接收器的输出的先验LLR反馈(即，例示的实施例中的复用器906的输出)来迭代地执行解映射。解映射器704a提供包括n-i个位的块的解映射器输出，从而再现发射器800中交织器804的输出。
解映射器704a的解映射器输出耦合到解交织器902，解交织器902反转由发射器800中的相关联交织器804执行的位交织，并向FEC解码器904-(n-i)、904-(n-i-1)...904-1提供n-i个相关联的解交织输出。FEC解码器904-(n-i)、904-(n-i-1)...904-1每个可以被配置为使用在发射器800处施加的FEC码来解码由此接收到的数据流，以提供相关联的FEC解码输出。FEC解码器904-(n-i)、904-(n-i-1)...904-1中的每一个的n-i个FEC解码输出耦合到已知的复用器906。复用器906复用FEC码解码器904-(n-i)、904-(n-i-1)...904-1的输出，以产生再现在发射器800处路径108-N上的数据的串行数字数据输出。
复用器906的数据输出通过交织器908反馈回解映射器704a，以提供由解映射器704a在解码其输入时使用的先验LLR信息。交织器908基本上反转由解交织器902执行的解交织。
与本发明一致的系统中的编码位编码器602可以在映射的M-APSK符号内的任何位位置处插入奇偶校验位和/或编码位，并且解映射器704、704a可以被配置为基于与编码位相关联的位置和/或奇偶校验来解映射接收到的信号。此外，由编码位编码器编码的任何奇偶校验位可以识别位的块的任何相关联部分的奇偶校验。
例如，在如图5所示的其中发射器被配置为提供4D-9/12-64APSK符号的实施例中，符号表示12个位(9个信息位和3个编码位)并且可以被认为具有以下位表示：
X1X2X3X4|X5P6 X7X8X9P10|X11P12
其中X用于表示信息位，并且P用于表示编码位(在这种情况下为多级SPC)。与每个X和P相邻的下标标识了位位置。在该示例中由编码位编码器施加的编码规则可以是：
其中是模2加法。
因此，有利地，提供了一种使用如下编码调制方案的系统和方法，该编码调制方案使用具有圆形星座的M-APSK调制格式。与具有方形星座的常规QAM格式相比，这样的调制方案具有较低的PAPR并且提供更接近高斯分布的输入信号，这使得该方案对于由传输路径引起的非线性损伤更具鲁棒性并且允许对最大信道容量的更接近的近似。此外，该方案允许使用具有圆形星座的相同M-APSK调制格式为WDM系统中的不同发射器实现不同的频谱效率。这种灵活性允许信息位速率中的小的恒定步进，并且还允许在整个不同的可实现的频谱效率中为发射器和接收器提供统一的接口和统一的数字信号处理(DSP)。系统中的所有发射器和接收器对可以包括相同的基本配置。对于特定发射器和接收器对，从一个频谱效率到另一个频谱效率的改变可以简单地通过改变在发射器和接收器中建立的编码位规则来实现。统一的DSP有助于维持系统硬件设计中的合理复杂性。
通过配置发射器和接收器以实现FEC码的多于一个选项，可以在与本公开一致的系统和方法中提供额外的灵活性。系统中的所有发射器和接收器对可以包括相同的基本配置，并且对于特定发射器和接收器对，从一个FEC码到另一个FEC码的改变可以简单地通过改变在发射器和接收器中的FEC码选择来实现。这样的配置允许通过选择FEC码来选择性能标准。例如，图10包括与使用不同FEC码的与本公开一致的系统相关联的SNR相对于频谱效率(位/秒/赫兹)的曲线1002、1004、1006和1008，并且还包括例示香农(Shannon)限制的曲线1010。特别地，曲线1002和1004示出了使用4D-9/12-64APSK调制(例如，如图5中所示)的与本公开一致的系统的SNR相对于频谱效率，其中FEC码分别具有20％(曲线1002)和25％(曲线1004)的开销。曲线1006和1008示出了使用4D-10/12-64APSK调制的与本公开一致的系统的SNR相对于频谱效率，其中FEC码分别具有20％(点1006)和25％(点1008)的开销。如图所示，与本公开一致的系统中的任何选定频谱效率的性能通常与香农极限曲线1010等距。
根据本公开的一个方面，提供了一种包括多个光信号发射器的系统，每个光信号发射器被配置为使用具有圆形星座的M-APSK调制格式来调制数据。每个发射器包括：编码位编码器，被配置为用选定数量i的编码位编码n-i个位的连续块，以提供n个位的连续块；格雷映射器，耦合到编码位编码器并且被配置为将n个位的块中的每个块映射到具有带圆形星座的M-APSK调制格式的n/log2(M)个APSK符号；以及调制器，耦合到格雷映射器并且被配置为响应于格雷映射器的输出而调制光信号，以提供包括APSK符号的经调制的光信号。
根据本公开的另一方面，提供了一种为光通信系统中的多个发射器提供可变频谱效率的方法，该方法包括：选择多个发射器中的每个发射器可以在光通信系统上传输数据的最大频谱效率；选择由多个发射器使用的用于以最大频谱效率传输数据的具有圆形星座的M-APSK调制格式；选择期望的标准步长，最大频谱效率能够以该期望的标准步长降低，该标准步长为最大频谱效率的1/n，其中n是log2(M)的正整数倍；并且对于多个发射器中的每个发射器，选择用于降低与发射器相关联的频谱效率的相关联数量i的标准步进；用i个编码位编码n-i个位的连续块，以提供n个位的连续块；将n个位的连续块中的每个块格雷映射到具有带圆形星座的M-APSK调制格式的n/log2(M)个APSK符号；以及在光载波波长上调制多个APSK符号以提供相关联的经调制的光信号。
可以使用处理器和/或其它可编程设备来实现本文描述的方法的实施例。为此，本文描述的方法可以在上面存储有指令的有形的计算机可读存储介质上实现，当指令由一个或多个处理器执行时，执行该方法。因此，例如，发射器和/或接收器可以包括存储指令(例如，在固件或软件中)以执行本文描述的操作的存储介质(未示出)。存储介质可以包括任何类型的非瞬态有形介质，例如，包括软盘、光盘、紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、紧凑盘可重写器(CD-RW)和磁光盘的任何类型的盘、诸如只读存储器(ROM)的半导体器件、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)、闪存、磁卡或光卡、或适用于存储电子指令的任何类型的介质。
本领域技术人员将认识到的是，本文的任何框图表示实施本公开的原理的例示性电路系统的概念视图。类似地，应该认识到的是，任何流程图(flow chart)，流图(flowdiagram)、状态转换图、伪代码等表示可以基本上在计算机可读介质中表示并且因此由计算机或处理器执行的各种处理，无论是否明确地示出了这种计算机或处理器。软件模块或简单地隐含为软件的模块在本文中可以被表示为流程图元素或指示处理步骤和/或文本描述的执行的其它元素的任何组合。这样的模块可以由明确地或隐含地示出的硬件来执行。
图中所示的各种元素的功能(包括任何功能块)可以通过使用专用硬件以及能够执行与适当软件相关联的软件的硬件来提供。当由处理器提供时，这些功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器，或多个单独的处理器(其中一些处理器可以被共享)提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为专指能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括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)和非易失性存储装置。也可以包括其它常规的和/或定制的硬件。
如本文所使用的术语“耦合”是指由一个系统元件承载的信号通过其被赋予到“耦合”元件的任何连接、耦合、链接等。这种“耦合”设备或信号和设备不一定彼此直接连接，并且可以由可以操纵或修改这些信号的中间部件或设备分开。如本文的任何实施例中所使用的，“电路系统”可以包括例如单独的或以任何组合的、存储由可编程电路系统执行的指令的硬连线电路系统、可编程电路系统、状态机电路系统和/或固件。在至少一个实施例中，发射器和接收器可以包括一个或多个集成电路。“集成电路”可以是数字、模拟或混合信号半导体器件和/或微电子器件，诸如例如但不限于半导体集成电路芯片。

Claims (14)

1.一种系统，包括：
多个光信号发射器[TX1...TXN]，所述光信号发射器[TX1...TXN]中的每个光信号发射器被配置为使用具有圆形星座的M-APSK调制格式来调制数据，并且所述发射器[TX1...TXN]中的每个发射器包括：
编码位编码器[602]，被配置为用选定数量i的编码位编码n-i个位的连续块，以提供n个位的连续块；
映射器[604]，耦合到所述编码位编码器[602]并且被配置为将所述n个位的块中的每个块映射到具有所述M-APSK调制格式的n/log2(M)个振幅相移键控APSK符号，其中所述M-APSK调制格式具有圆形星座；以及
调制器[606]，耦合到所述映射器[604]并且被配置为响应于所述映射器[604]的输出调制光信号，以提供包括所述APSK符号的经调制光信号。
2.如权利要求1所述的系统，其中编码位的所述数量i对于所述多个发射器[TX1...TXN]中的至少两个发射器是不同的数量。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述i个编码位包括指示所述n个位的至少一部分的奇偶校验的至少一个奇偶校验位。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述i个编码位包括至少一个具有预定常数值的位。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述i个编码位包括指示所述n个位的至少一部分的奇偶校验的第一数量的奇偶校验位和具有预定常数值的第二数量的预定位。
6.如权利要求1所述的系统，其中具有圆形星座的所述M-APSK调制格式是64-APSK调制格式。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述映射器[604]是格雷映射器。
8.一种为光通信系统[100]中的多个发射器[TX1...TXN]提供可变频谱效率的方法，所述方法包括：
选择[202]所述多个发射器[TX1...TXN]中的每个发射器可以在所述光通信系统[100]上传输数据的最大频谱效率；
选择[204]由所述多个发射器[TX1...TXN]使用的用于以所述最大频谱效率传输所述数据的具有圆形星座的M-APSK调制格式；
选择[206]期望的标准步长，所述最大频谱效率能够以该标准步长降低，所述标准步长为所述最大频谱效率的1/n，其中n是log2(M)的正整数倍；以及
对于所述多个发射器[TX1...TXN]中的每个发射器，
选择[208]用于降低与所述发射器[TX1...TXN]相关联的所述频谱效率的相关联数量i的标准步进；
用i个编码位编码[210]n-i个位的连续块，以提供n个位的连续块；
将所述n个位的连续块中的每个块映射[212]到具有所述M-APSK调制格式的n/log2(M)个APSK符号，其中所述M-APSK调制格式具有圆形星座；以及
在光载波波长上调制[214]所述多个APSK符号，以提供相关联的经调制光信号。
9.如权利要求8所述的方法，其中标准步进的所述数量i对于所述多个发射器[TX1...TXN]中的至少两个发射器是不同的数量。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述i个编码位包括指示所述n个位的至少一部分的奇偶校验的至少一个奇偶校验位。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述i个编码位包括至少一个具有预定常数值的位。
12.如权利要求8所述的方法，其中所述i个编码位包括指示所述n个位的至少一部分的奇偶校验的第一数量的奇偶校验位和具有预定常数值的第二数量的预定位。
13.如权利要求8所述的方法，其中具有圆形星座的所述M-APSK调制格式是64-APSK调制格式。
14.如权利要求8所述的方法，其中所述映射[212]是格雷映射。
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