CN110380779A - 用于脉冲振幅调制信号的振幅相干检测 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于脉冲振幅调制信号的振幅相干检测。描述了用于脉冲振幅调制(PAM)信号的振幅相干检测的方法、系统和设备。一种用于高速和高容量光通信的方法包括基于脉冲振幅调制来调制输入信号，对调制的输出执行预失真操作，使用脉冲整形滤波器对预失真操作的输出进行滤波，以及使用强度调制传输滤波的输出，其中强度调制包括等间隔的振幅分布。另一种方法包括接收光信号，对光信号执行相干检测操作，其中相干检测包括等间隔的振幅分布，通过数字化输出将相干检测操作的输出从光域转换到电域，使用脉冲整形滤波器对数字化的输出进行滤波，以及使用脉冲振幅调制解调器对滤波的输出进行解调。

Description

用于脉冲振幅调制信号的振幅相干检测
相关申请的交叉引用
本专利文件要求2018年4月14日提交的美国专利申请号为15/953,446的优先权的权益。前述专利申请的全部内容通过引用并入作为本文件的公开内容的一部分。
技术领域
本文件涉及数字通信，并且在一个方面中涉及使用脉冲振幅调制的光通信系统。
背景
对于在诸如无线通信、光纤通信等的应用领域中的数据通信的需求日益增长。对核心网络和接入网络的需求都在增长，因为不仅诸如智能手机和计算机的用户设备由于多媒体应用而使用越来越多的带宽，而且整个网络中承载数据的设备总数也在增长。为了盈利能力且为了满足日益增长的需求，设备制造商和网络运营商不断寻找支持高速和高容量通信链路的方法。
概述
本文件涉及用于对脉冲振幅调制(PAM)信号的相位不敏感振幅相干检测的方法、系统和设备。在一些示例中，在发射机处针对强度调制实现等间隔的振幅级。
在一个示例性方面中，公开了数字通信方法。该方法可以在光发射机处实现，该方法包括基于脉冲振幅调制来调制输入信号；对调制的输出执行预失真操作；使用脉冲整形滤波器对预失真操作的输出进行滤波；以及使用强度调制传输滤波的输出，其中强度调制包括等间隔的振幅分布。
在另一个示例性方面，公开了一种数字通信方法。该方法可以在光接收机处实现，该方法包括接收光信号；对光信号执行相干检测操作，其中相干检测包括等间隔的振幅分布；通过数字化输出将相干检测操作的输出从光域转换到电域；使用脉冲整形滤波器对数字化的输出进行滤波；以及使用脉冲振幅调制解调器对滤波的输出进行解调。
在又一示例性方面中，上述方法以处理器可执行代码的形式体现，并存储在计算机可读程序介质中。
在又一示例性实施例中，公开了一种被配置或可操作来执行上述方法的设备。
在附图、说明书和权利要求书中更详细地描述了上述和其他方面及其实现方式。
附图说明
图1是示出用于光通信的示例方法的流程图。
图2是示例光通信系统的框图。
图3A-3F示出了示例光通信系统的子部件的各种输出和特征。
图4A-4H示出了示例光通信系统的各种实验结果，包括性能曲线。
图5A和5B示出了调制激光特性的示例。
图6示出了单偏振光接收机结构的示例。
图7示出了双偏振光接收机结构的示例。
图8示出了用于滚降因子的各种值的升余弦脉冲的频谱和相应的时域脉冲。
图9示出了用于滚降因子的各种值的平方根升余弦脉冲的频谱和相应的时域脉冲。
图10A、图10B和图10C示出了截断对整形脉冲的影响。
图11示出了用于光通信的示例方法的流程图。
图12示出了用于光通信的另一个示例方法的流程图。
图13是光发射机或接收机装置的一部分的框图表示。
详细描述
高速无源光网络(PON)的发展是由新的业务和技术驱动因素(诸如云服务、5G(第五代)无线传输和高带宽4K/8K视频应用)推动的。为了满足这些增加的容量需求，无源光接入网络正在从传统的频谱低效的不归零制(NRZ)转变为更先进的利用数字信号处理(DSP)的调制格式。这一点通过标准机构开发下一代高速PON标准的进展而得到进一步证明。示例实现方式包括基于25Gbps单信道的波长复用的25/50G以太网PON(EPON)的标准化，其中通过使用低密度奇偶校验码(LDPC)实现29dB功率分配。
尽管取得了这些发展，但是经由四个25Gb/s信道的波长多路复用实现100G(100千兆比特)PON仍然是当前工业和学术研究与发展的活跃领域。最初的挑战在于波长多路复用器和解复用器通常会额外增加大约2.5dB的损耗，这使得满足功率分配会更加困难。此外，四个25Gb/s信道的信道绑定可能需要大量原始波段(0-波段)的波长资源。
在PON中实现更高速度的可能解决方案是增加每波长的数据速率，并且可以在单个波长上产生100G TDM-PON(时分复用的PON)，这不仅减少了光学部件的数量和相关联成本，而且节省了波长资源。然而，对于100Gb/s/λ的TDM-PON(其中λ是波长)来使用直接检测以支持高功率分配，有限的灵敏度是一个问题。
一些现有的实现方式依赖于相干检测作为增加接收机灵敏度的有效方法。一个示例包括超密集波分复用(UDWDM)相干PON，具有每波长10Gb/s的16-QAM调制，而另一个示例包括基于32Gbaud的双偏振QPSK信号的100G PON。然而，这两个示例都需要复杂的I/Q调制器以及基于四个90°光混合器(其中，光混合器是具有两个输入和两个输出的四端口光学设备)的集成相干接收机，该接收机被设计用于长距离传输。此外，还需要相当复杂的载波相位恢复，这显著增加了相干接收机的总功耗。又一个示例包括基于具有简化DSP的低成本相干接收机的强度调制NRZ/OOK(开关键控)的相干检测，但是需要3×3光纤耦合器来实现25Gb/s的数据速率。
本申请描述了可以被实现来满足以上讨论的比特率而接收机复杂度没有增加或者增加不明显的技术。所公开技术的一些实施例包括使用简化的和相位不敏感的外差式相干检测的在C波段中的单波长100Gb/s PAM-4TDM-PON传输。在一些实施例中，在不使用任何I/Q调制器的情况下，执行50-GBaud的PAM-4强度(振幅)调制。与零差检测相比，外差式检测将相干接收机的光混合器、光电探测器(PD)和模数转换器(ADC)的数量减少了一半。由于只调制载波的强度，因此可以避免载波相位恢复，这进一步降低了DSP的复杂性和功耗。在一些实施例中，还对PAM-4信号执行优化的奈奎斯特脉冲整形，以减少所需的收发机带宽。例如，针对在1x10-2的BER阈值处，对于100-Gb/s的PAM-4实现了-26dB的接收机灵敏度，这相当于在20/40km光纤传输后启用了大于32-dB的功率分配。
实验结果证实了所公开技术的益处。
在本文件中使用章节标题来提高描述的可读性，并且不以任何方式将讨论或实施例仅限制于相应的章节。
光通信系统的示例实验实施例
图1示出了基于所公开技术的实施例的光通信的示例方法100的流程图，并且突出了能够实现高速和高容量光通信链路的一些特征。方法100包括在步骤110处的PAM-N信号映射，该映射使得载波相位恢复能够在接收机处被避免。强度(或振幅)调制不传输信号相位中的任何信息，这降低了DSP复杂性和功耗。
方法100包括在步骤120处对于等间隔的振幅的预失真。在一些实施例中，在通过使用强度调制器进行相干检测之后，需要预失真来实现等间隔的振幅分布。在其他实施例中，预失真基于发射机的调制响应，包括任何设备非线性的线性化，以及等间隔的振幅信号到相应的强度驱动信号的转换。
方法100包括在步骤130处的优化奈奎斯特脉冲整形，其用于降低信号的带宽，并因此降低收发机所需的带宽。在一些实施例中，奈奎斯特脉冲形状的优化可以基于时钟信号的强度和系统的带宽需求。
方法100包括在步骤140处的光强度调制，其可以通过直接调制激光器(DML)、基于电吸收调制激光器的外部调制激光器(EML)或马赫-曾德尔调制器(MZM)来实现。
与传统的更高复杂度的解决方案相比，图1中描述的特征有利地使得用于该系统的光接收机能够实现简化的和相位不敏感的外差式相干检测和信号处理。
图2示出了基于简化的和相位不敏感的外差式相干检测的用于在C-波段中的单波长100-Gb/s PAM-4TDM-PON传输的光通信系统的示例实现方式的框图。图3A至3F示出了图2所示的光通信系统的子部件的各种输出和特征。
在一些实施例中，在发射机侧(Tx)处，1538.51nm处的DFB激光器由50-GBaud PAM-4信号利用30-GHz马赫-曾德尔调制器(MZM)进行外部强度调制。50-GBaud PAM-4信号由80-Gsa/s数模转换器(DAC)以18GHz的3-dB模拟带宽生成，然后在信号调制前由30GHz线性电驱动器放大。图3A示出了在MZM的PAM-4调制之后的光谱。一种掺铒的光纤放大器(EDFA)可以在发射到光纤之前用于光信号增强放大。
对于PAM-4信号生成，在发射机侧的PAM-4符号映射之后，使用非线性预失真和线性预均衡。然后应用奈奎斯特脉冲整形来进一步降低信号带宽。由于光信号的振幅可以通过相干检测线性提取，因此PAM-4信号在振幅维度上以相等的间距被调制。为了实现等间隔的振幅，根据MZM的调制曲线对PAM-4信号进行预失真。用于基于MZM的调制的PAM-4信号预失真的原理如图3C所示。结果，强度眼图在MZM之后是非等间隔的，如图3D所示。
马赫-曾德尔调制器(MZM)通常具有cos2(x)函数作为强度调制曲线和cos(x)的振幅调制曲线，如图3C所示。例如，假设线性化的等间隔输出信号为S，驱动信号为arccos(S)。
在接收机侧(Rx)处，且如图2所示，具有大约30-GHz频率间隔的两个分布式反馈(DFB)激光器被用作信号光源和本地振荡器(LO)，用于外差式检测。LO具有13.5dBm的输出功率，且其偏振通过偏振控制器(PC)被手动地与信号对准。在43GHz平衡式光电探测器(BPD)之前，使用用于180°光混合的单个3-dB光耦合器。图3B示出了组合的信号的光谱，LO在耦合器之后。然后，检测到的信号在由160Gsa/s数字实时示波器采样之前，由50GHz线性电子放大器放大。在一些实施例中，且如在图2的环境中所见，每个偏振只需要一个耦合器、一个BPD和一个ADC信道来进行外差式检测。
采样的信号利用低通滤波下变频至基带，然后重新采样至每符号2个样本。由于相干检测有利地实现了全电场信息的可用性，因此在时钟恢复之前实现了数字色散(CD)补偿。随后，使用T/2间隔的级联多模算法(CMMA)进行信道均衡。
由于在光信号的相位中没有信息被调制，因此不需要载波相位恢复，并且由于残余的频率偏移和激光相位噪声，PAM-4信号的每个振幅级变成一个环，而不是在I-Q平面中的一个点，如图3E所示。如图3E所示，星座图中的四个环(最小的环具有接近零的振幅)对应于PAM-4的四个振幅级。恢复的PAM-4信号的相应振幅分布如图3F所示。可以基于信号振幅在PAM-4解调之后计算误码率(BER)。因此，如所公开技术的该实施例所示，实现了对PAM-4信号的低复杂度相位不敏感相干检测。
图4A-4H示出了用于在图2中所示的示例光通信系统的各种实验结果，包括性能曲线。例如，在紧接着(BtB)、20-km光纤传输、和40-km光纤传输的情况下，BER结果与接收的光功率的关系如图4A所示。假设使用基于高级低密度奇偶校验(LDPC)的前向纠错(FEC)码，在1x10-2的BER阈值处，BtB情况下所需的接收功率为-26dBm。由于数字CD补偿，在20-km和40-km光纤传输后，在BER为1x10-2时没有明显的损失。
在示例中，发射功率保持在-6dBm处，并且实现了32dBm的损耗预算，这足以满足PR-30功率分配(被定义为具有10.3125Gbit/s的上游和下游线路速率以及29dB的信道插入损耗)。图4B和图4C示出了具有四个振幅级(环)的恢复的PAM-4星座图和在-26dBm接收机功率处在40-km光纤传输之后的PAM-4振幅分布。
图4D显示了紧接着(BtB)的情况下对于奈奎斯特脉冲整形在不同滚降因子下的BER性能。奈奎斯特脉冲整形是降低信号带宽的有效方法，因此降低LO和信号的频率间隔以及相干接收机的部件的所需带宽。图4E和4F分别示出了滚降因子为0.0和0.4的接收信号的电子谱。虽然零滚降具有最小的信号带宽，但在这种情况下，信号对时序误差更加敏感。在这个示例中，最佳奈奎斯特脉冲整形滚降因子被确定为大约0.4，其中信号到LO的频率偏移为30GHz。
图4G比较了对于不同发射功率的性能。如其中所见，在光纤之前增加发射功率是进一步增加总功率分配的有效方法，然而，由于光纤非线性损伤，这受到光纤的限制。当发射功率增加大于6dBm时，20-km和40-km光纤传输后在-26dB的接收功率处的BER性能下降。图4G还示出了作为发射功率的函数的在20-km和40-km光纤传输后的总链路功率分配。其中，在20-km和40-km光纤传输之后，分别实现了36.5dB和34dB的最大功率分配。
图4H示出了信号和LO之间的频率间隔与性能的关系，其量化了例如由突发模式发射机引起的频率漂移的损失。如其中所见，即使对于10GHz的频率漂移范围，也有小于0.5dB的损失。
图5A和5B示出了调制激光特性的示例，其可以用作图2所示的实施例中的MZM的替代方案。对于外部调制激光器(EML)和直接调制激光器(DML)的信号功率和驱动信号之间的理想和实际关系分别示于图5A和图5B。如其中所示，输出信号强度与驱动信号的强度具有准线性关系。在一些实施例中，且为了实现线性化的等间隔的输出，驱动信号被平方以将强度转换成振幅。
光接收机结构的示例实施例
图6示出了单偏振光接收机结构的示例，其中为了实现简化的和相位不敏感的外差式相干检测，对于每个偏振只需要一个180°光混合器(3-dB耦合器)。本地振荡器(图6中的激光器2)相对于信号载波具有频率偏移。在一些实施例中，频率偏移应该大于信号带宽的一半，以避免串扰损失。模数转换(ADC)之后的信号处理操作可以使用数字逻辑或使用数字信号处理器(DSP)的软件执行来实现。在DSP中，接收信号首先下变频到基带，然后由匹配滤波器滤波到发射机侧使用的奈奎斯特脉冲整形。该操作之后是基带复信号的模数(绝对值)的计算。光信号可以校正彩色失真(CD)。校正后，可以通过估计定时对数字信号进行重新采样。
在一些实施例中，信号然后可以被均衡用于信号恢复。在示例中，可以使用级联多模算法(CMMA)。然后，可以基于对每个样本的模数的决定来解调PAM-N信号。
图7示出了双偏振光接收机结构的示例，其类似于图6中的单偏振光接收机结构，但是使用偏振分束器(PBS)进行偏振分集相干检测。本地激光源激光器2也可以通过另一个PBS分开。本地偏振的X和Y信号以及接收信号的X和Y分量可以通过3dB耦合器耦合，并分别通过X和Y BPD，以产生基带电域信号。然后信号通过在处理的X和Y分支中的放大器和模数转换电路(ADC)进行处理。在一些实施例中，来自两个分支的检测信号通过相同的DSP进一步处理，类似于如参考图6所描述的。在一些实施例中，多输入多输出(MIMO)处理用于传输双偏振信号。
用于奈奎斯特整形滤波的示例实施例
如本文件中所讨论的，使用脉冲整形滤波器可以降低收发机(尤其是接收机)的带宽需求。例如，脉冲整形滤波器可以是奈奎斯特滤波器。在一些实施例中，奈奎斯特脉冲整形滤波器的滚降因子可能需要被优化以提高光通信系统的性能。
在一些实施例中，满足奈奎斯特定理的频谱族是升余弦族，其频谱为
其中，参数滚降因子β是区间0≤β≤1中的实数，其确定频谱的带宽。
由于对于|f|＞(1+β)/2Ts频谱为零，则基带脉冲的带宽为(1+β)/2Ts。对于带通QAM调制，带宽是其两倍：
其中，Rs是传输的符号速率。
理想的低通矩形频谱是其通带等于符号速率的特殊情况。相应的时域信号是
注意：z(t)在t＝±Ts,±2Ts,…处有过零点，并且对应于特殊情况β＝0(理想低通矩形频谱)的时间序列是sin(πt/Ts)/(πt/Ts)。对于滚降因子(β)的各种值的光谱和相应的时间序列绘制在图8的上图和下图中。如其中所见，较大的β值(对应于较大的带宽)以具有较快旁瓣衰减率的时域信号为特征。
在一些实施例中，满足奈奎斯特定理的另一光谱族是平方根升余弦脉冲波形p(t)，且其傅立叶变换P(f)由下式给出
对于平方根升余弦脉冲波形的滚降因子(β)的各种值的频率对应时间序列在图9的上图和下图中绘出。如其中所见，时域脉冲波形的过零点间隔为Ts秒(符号时间)。过零点之间的间隔也是滚降因子β的函数，当β接近零时，间隔接近Ts。
平方根升余弦脉冲波形的有利特征在于对应的匹配滤波器输出没有符号间干扰(ISI)，但是导致脉冲波形在时域中具有无限支持。由于在实际系统中脉冲不能无限期持续，因此脉冲波形被截断。截断的结果是频域中非零旁瓣的存在。换句话说，对于|f|>(1+β)/2Ts，光谱不再为零。
图10A至10C示出截断对平方根升余弦脉冲波形的影响。图10A示出了在N＝4个样本/符号处采样的脉冲，并被截断为4个符号，如图10A的上图所示，且下图示出了这种截断在频域中的结果：高旁瓣和显著的通带纹波。阻带衰减仅为18dB，这对于实际应用来说通常是不够的。
图10B和10C示出了在N＝4个样本/符号处采样的脉冲的截断和频域频谱，并且其分别被截断为8个和16个符号。如图10B的下图所示，通带纹波已经消除，并且带外旁瓣下降了大约25dB。旁瓣下降了32dB，如图10C的下图所示。很明显，随着脉冲的时间跨度的增加，频谱接近理想频谱。一般来说，滚降因子越小，脉冲波形跨度就需要越长，以实现所需的阻带衰减。
典型系统需要大约40dB的阻带衰减，并且所需的滤波器符号数的近似值由下式给出
L符号＝-44β+33, (5)
对于0.2<β≤0.75，并且L符号是以符号测量的脉冲整形滤波器的长度。
在将所得滤波器特性包含在所公开技术的实施例中之前，可以使用离散傅立叶变换(DFT)来验证所得滤波器特性。
用于PAM信号的相干检测的示例方法
图11示出了用于在光通信系统中对PAM信号进行相干检测的示例方法1100的流程图，该方法可以在光发射机处实现。方法1100包括在步骤1110处基于脉冲振幅调制来调制输入信号。在一些实施例中，输入信号的调制由数字域PAM调制器执行。
方法1100包括在步骤1120处对调制的输出执行预失真操作。在一些实施例中，预失真操作基于脉冲振幅调制的振幅级。换句话说，预失真操作的定义基于PAM振幅级的值。不同的振幅级将导致不同的预失真操作。
在一些实施例中，预失真操作可以由处理器实现，并且基于硬件查找表或实时计算。
方法1100包括在步骤1130处使用脉冲整形滤波器对预失真操作的输出进行滤波。在一些实施例中，脉冲整形滤波器是奈奎斯特滤波器，并且奈奎斯特脉冲整形滤波器的滚降因子基于时钟信息的质量和带宽需求，如在“用于奈奎斯特整形滤波的示例实施例”章节中所述。
方法1100包括在步骤1140处使用强度调制传输滤波的输出，该强度调制可以包括等间隔的振幅分布。在一些实施例中，强度调制使用直接调制激光器(DML)、外部调制激光器(EML)或马赫-曾德尔调制器(MZM)之一来执行，如在“光通信系统的示例实验实施例”章节中所述。在一些实施例中，偏振分割复用可用于传输多个类似生成的偏振的光信号。
图12示出了用于在光通信系统中对PAM信号进行相干检测的示例方法1200的流程图，该方法可以在光接收机处实现。方法1200包括在步骤1210处接收光信号。
方法1200包括在步骤1220处对光信号执行相干检测操作，该操作包括等间隔的振幅分布。在一些实施例中，相干检测操作由外差式相干接收机执行。
在一些实施例中，光信号可以包括多个偏振。方法1200还可以包括生成参考光信号，将多个偏振之一与参考光信号耦合，并且使用平衡式光电二极管处理耦合的信号，作为相干检测操作的一部分。
方法1200包括在步骤1230处通过数字化相干检测操作的输出，将输出从光域转换到电域。在一些实施例中，步骤1230可以由模数转换器来执行。
方法1200包括在步骤1240处使用脉冲整形滤波器对数字化的输出进行滤波。在一些实施例中，脉冲整形滤波器是奈奎斯特滤波器，并且奈奎斯特脉冲整形滤波器的滚降因子基于时钟信息的质量和带宽需求，如在“用于奈奎斯特整形滤波的示例实施例”章节中所述。
方法1200包括在步骤1250处使用脉冲振幅调制解调器对滤波的输出进行解调。在一些实施例中，方法1200还可以包括在解调之前均衡滤波后的输出。例如，均衡基于级联多模算法(CMMA)。在执行均衡时，可以执行进一步的输出侧处理以将PAM符号解映射成数据位，然后如果需要，通过执行纠错解码来恢复数据位。可以看出，PAM技术能够恢复由传输装置调制和传输的信息位。
图13示出了可以执行本文描述的技术的光发射机或接收机装置1300的示例。装置1300可以包括输入接口1302，在输入接口1302处可以接收用户数据，以用于通过光通信链路传输。装置可以包括处理器1306，该处理器1306被配置为执行本文件中描述的各种技术。装置1300还可以包括光收发机1308，其包括执行各种操作(包括本文描述的方法1100和1200)的接收机电路和发射机电路。
本说明书和附图仅被认为是示例性的，其中示例性意味着示例，且除非另有说明，否则并不意味着理想的或优选的实施例。如本文所使用的，除非上下文另有明确指示，否则术语“或”旨在包括“和/或”。
本文描述的一些实施例是在方法或过程的一般上下文中描述的，这些方法或过程可以在一个实施例中由体现在计算机可读介质中的计算机程序产品来实现，包括由网络环境中的计算机执行的计算机可执行指令，诸如程序代码。计算机可读介质可以包括可移动和不可移动储存设备，包括但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘(CD)、数字多功能光盘(DVD)等。因此，计算机可读介质可以包括非暂时性储存介质。通常，程序模块可以包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。计算机或处理器可执行指令、相关联的数据结构和程序模块表示用于执行本文公开的方法的步骤的程序代码的例子。这种可执行指令或相关联的数据结构的特定顺序表示用于实现在这些步骤或过程中描述的功能的相应动作的示例。
所公开实施例中的一些可以使用硬件电路、软件或其组合被实现为设备或模块。例如，硬件电路实现可以包括分立的模拟和/或数字部件，这些部件例如集成为印刷电路板的一部分。替代地或附加地，所公开的部件或模块可以被实现为专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)设备。一些实现方式可以附加地或替换地包括数字信号处理器(DSP)，该DSP是具有针对与本申请公开的功能相关联的数字信号处理的操作需求而优化的架构的专用微处理器。类似地，每个模块内的各种部件或子部件可以用软件、硬件或固件来实现。模块和/或模块内部件之间的连接可以使用本领域已知的连接方法和介质中的任何一种来提供，包括但不限于使用适当协议通过互联网、有线或无线网络的通信。
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，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在单一实施例的背景下描述的各种特征。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。
仅描述了几个实现和示例，并且可以基于本公开中描述和示出的内容进行其他实现、增强和变化。

Claims (20)

1.一种用于在光发射机处实现的数字通信的方法，所述方法包括：
基于脉冲振幅调制来调制输入信号；
对所述调制的输出执行预失真操作；
使用脉冲整形滤波器对所述预失真操作的输出进行滤波；以及
使用强度调制传输所述滤波的输出，其中所述强度调制包括等间隔的振幅分布。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述强度调制使用直接调制激光器(DML)、外部调制激光器(EML)或马赫-曾德尔调制器(MZM)之一来执行。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预失真操作的定义基于所述脉冲振幅调制的振幅级。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脉冲整形滤波器奈奎斯特滤波器。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述奈奎斯特滤波器的滚降因子基于时钟信息的质量和带宽需求。
6.一种用于在光接收机处实现的数字通信的方法，所述方法包括：
接收光信号；
对所述光信号执行相干检测操作，其中所述相干检测包括等间隔的振幅分布；
通过数字化所述相干检测操作的输出，将所述输出从光域转换到电域；
使用脉冲整形滤波器对所述数字化的输出进行滤波；以及
使用脉冲振幅调制解调器对所述滤波的输出进行解调。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述滤波的输出在解调之前被均衡，并且其中所述均衡基于级联多模算法。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述光信号包括多个偏振，并且其中对所述多个偏振中的每个偏振执行所述相干检测操作包括：
生成参考光信号；
将所述多个偏振之一与所述参考光信号耦合；以及
使用平衡式光电二极管处理耦合的信号。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述脉冲整形滤波器是奈奎斯特滤波器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述奈奎斯特滤波器的滚降因子基于时钟信息的质量和带宽需求。
11.一种用于数字通信的装置，包括：
调制器，其被配置为基于脉冲振幅调制来调制输入信号；
处理器，其被配置为对所述调制器的输出执行预失真操作；
脉冲整形滤波器，其被配置为对所述预失真操作的输出进行滤波；以及
光发射机，其被配置为使用强度调制传输所述滤波的输出，其中所述强度调制包括等间隔的振幅分布。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述预失真操作由所述处理器基于硬件查找表或一组计算来执行。
13.根据权利要求11所述的装置，其中，所述预失真操作的定义基于所述脉冲振幅调制的振幅级。
14.根据权利要求11所述的装置，其中，所述脉冲整形滤波器是奈奎斯特滤波器。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述奈奎斯特滤波器的滚降因子基于时钟信息的质量和带宽需求。
16.一种用于数字通信的装置，包括：
光接收机，其被配置为接收光信号；
外差式相干接收机，其被配置为对所述光接收机的输出执行相干检测操作，其中所述相干检测包括等间隔的振幅分布；
模数转换器，其被配置为将所述外差相干接收机的输出从光域转换到电域；
脉冲整形滤波器，其被配置为对所述模数转换器的输出进行滤波；以及
脉冲振幅调制解调器，其被配置为对所述脉冲整形滤波器的输出进行解调。
17.根据权利要求16所述的装置，还包括：
均衡器，其被配置为在解调之前均衡所述滤波的输出，其中所述均衡基于级联多模算法。
18.根据权利要求16所述的装置，其中，所述光信号包括多个偏振，并且其中对所述多个偏振中的每个偏振执行所述相干检测操作包括：
生成参考光信号；
将所述多个偏振之一与所述参考光信号耦合；以及
使用平衡式光电二极管处理耦合的信号。
19.根据权利要求16所述的装置，其中，所述脉冲整形滤波器是奈奎斯特滤波器。
20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述奈奎斯特滤波器的滚降因子基于时钟信息的质量和带宽需求。
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