用于光学传输的频率分集mimo处理的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光学通信设备，并且更具体地而非排他性地设及使用频率分集(FD)多 输入/多输出(MIMO)信号处理的光学传输方案。
【背景技术】
[0002] 本部分介绍可能有助于促进更好理解本发明的方案。因此，本部分的陈述应当鉴 于此来阅读，而不应当被理解为关于什么是现有技术或者什么不是现有技术的承认。
[0003] 由于例如高速数据服务、视频服务W及商业和居民宽带连接的增长，电信公司面 临对于其地铁、区域和长途光学网络的增加的能力的持续需求。虽然光线具有传输数据的 非常大的固有能力，然而现代光学网络中实现的频谱效率仍然具有明显的改进空间。例如， 当今采用的最频谱高效的光学传输技术之一是光学正交频分复用(0抑M)，其使用W比特流 准确间隔开的经调制的子载波。然而，有可能需要比由光学OFDM支持的更高的频谱效率W 满足未来的容量需求。
[0004] 在电信和电子技术中，术语"波特率"是指W每秒的符号或者每秒的脉冲为单位表 达的数据速率。波特率一一有时也称为"调制速率"一一因此是使用数字调制信号或线代码 每秒向传输介质施加的明确符号变化或信令事件的数目。对应的比特率为所采用的调制格 式或调制星座中每个符号的比特数目与波特率之积。
【发明内容】
[0005] 本文中公开了被配置成使用W小于波特率的光谱间隔间隔开的两个或多个经调 制的光学载波传输信息的光学传输系统的各种实施例。所公开的光学传输系统中的示例光 学接收器包括信号均衡器，信号均衡器被配置成实现FD-MIMO信号处理，旨在消除由于相邻 的经调制的光学载波之间的光谱交叠引起的载波间干扰的影响，W便使得光学接收器能够 恢复在对应的光学传输器处被编码到不同经调制的光学载波上的各个数据流。有利地，光 学传输系统的一些实施例可W能够实现比由光学OFDM传输格式支持的频谱效率更高的频 谱效率。
[0006] 在一些实施例中，所公开的光学传输系统可W被配置成传输偏分复用光学信号。
[0007] 根据一个实施例，提供了一种包括光学检测器的光学接收器，光学检测器被配置 成基于所接收的经调制的光学信号生成第一经滤波的电信号和第二经滤波的电信号，其中 所接收的经调制的光学信号具有（i)第一经调制的光学载波，具有在其上W所选择的波特 率编码的第一数据流，所述第一经调制的光学载波具有第一载波频率，W及（ii)第二经调 制的光学载波，具有在其上W所选择的波特率编码的第二数据流，所述第二经调制的光学 载波具有第二载波频率，其中所述第一载波频率和所述第二载波频率W小于所选择的波特 率的频率间隔彼此间隔开。光学接收器还包括被配置成处理第一和第二经滤波的电信号W 恢复第一数据流和第二数据流的信号处理器。
[0008] 根据另一实施例，提供了一种装置，包括:第一光学传输器，被配置成生成其上W 所选择的波特率编码的第一数据流的第一经调制的光学载波，该第一经调制的光学载波具 有第一载波频率;第二光学传输器，被配置成生成其上W所选择的波特率编码的第二数据 流的第二经调制的光学载波，上述第二经调制的光学载波具有第二载波频率，其中第一和 第二载波频率W小于所选择的波特率的频率间隔彼此间隔开；W及被配置成组合第一经调 制的光学载波和第二经调制的光学载波用于通过光纤链路来传输的光学组合器。
[0009] 根据又一实施例，提供了一种光学传输器，包括：多个电中频生成器，每个被配置 成生成具有相应中间频率的相应的电载波，其中相邻的中间频率之间的间隔小于所选择的 波特率;多个电调制器，每个被配置成使用多个数据流中的一个相应的数据流W所选择的 波特率调制相应的电载波W生成多个经调制的电载波中的一个相应的经调制的电载波;被 配置成组合多个经调制的电载波W生成经调制的多载波电信号的电信号组合器；W及被配 置成通过基于经调制的多载波电信号调制光学载波来生成经调制的光学信号的光学调制 器。
[0010] 根据又一实施例，提供了一种光学接收器，包括:光学检测器，被配置成基于所接 收的经调制的光学信号生成第一经滤波的电信号和第二经滤波的电信号，其中所接收的经 调制的光学信号具有（i)其上W所选择的波特率编码的第一数据流的第一经调制的光学载 波，该第一经调制的光学载波具有第一载波频率，W及（ii)其上W所选择的波特率编码的 第二数据流的第二经调制的光学载波，该第二经调制的光学载波具有第二载波频率；W及 信号处理器，被配置成将第一经滤波的电信号转换成第一基带电信号;将第二经滤波的电 信号转换成第二基带电信号；向第一和第二基带电信号施加 MIMO均衡处理W缓解由于第一 经调制的光学载波与第二经调制的光学载波的部分光谱交叠而产生的载波间干扰的影响， 该MIMO均衡处理被配置成接收第一基带电信号作为第一输入，并且还被配置成接收第二基 带电信号作为第二输入，其中该MIMO均衡处理被配置成生成第一经均衡的电信号作为其第 一输出并且生成第二经均衡的电信号作为其第二输出;基于第一经均衡的电信号恢复第一 数据流;W及基于第二经均衡的电信号恢复第二数据流。
【附图说明】
[0011] 本发明的各个实施例的其他方面、特征和优点例如根据W下详细描述和附图将变 得更加完全清楚，在附图中：
[0012] 图1示出根据本公开的实施例的光学传输系统的框图；
[0013] 图2A-2C在图形上示出根据本公开的实施例的在图1的光学传输系统中生成的中 频信号的频谱；
[0014] 图3示出根据本公开的实施例的能够在图1的光学传输系统中使用的信号处理方 法的流程图；
[0015] 图4示出根据本公开的实施例的能够在图1的光学传输系统中使用的光学传输器 的框图；
[0016] 图5示出根据本公开的实施例的能够在图1的光学传输系统中使用的光学外差检 波器的框图；
[0017] 图6示出根据本公开的实施例的能够在图1的光学传输系统中使用的数字信号处 理器的框图；
[0018] 图7示出根据本公开的实施例的能够在图6的数字信号处理器中使用的有限脉冲 响应滤波器的框图；
[0019] 图8示出根据本公开的实施例的能够在图6的数字信号处理器中使用的MIMO均衡 器的框图；
[0020] 图9示出根据本公开的替选实施例的能够在图1的光学传输系统中使用的光学传 输器900的框图；W及
[0021] 图10示出根据本公开的实施例的能够代替图5所示的光学外差检波器使用的光学 内差检波器的框图。
【具体实施方式】
[0022] 图1示出根据公开的实施例的光学传输系统100的框图。光学传输系统100被配置 成使用频率分集多输入/多输出（FD-MIMO)信号处理，例如，如下面进一步解释的。简言之， 光学传输系统100被配置成传输分别在其上编码的（至少)两个数据流数据1和数据2的（至 少)两个经调制的光学载波。上述经调制的光学载波在光纤链路140上并行传输，其中它们 在时间和空间上交叠，并且然后在光纤链路的出口端被处理，例如，如下面进一步描述的， W恢复数据流数据1和数据2。
[0023] 光学传输系统100中所使用的两个经调制的光学载波的载波频率之间的关系用等 式(1)描述：
[0024] |h-f2|<R (1)
[002引其中fi和f2分别为第一和第二载波频率;R为波特率。在一个实施例中，If广f21/R 小于大约0.9但是大于大约0.2。在替选实施例中，I fi-f21 /R小于大约0.7但是大于大约0.4。 在又一替选实施例中，I fi-f21/R - 0.6。在示例实施例中，fi和f2的值在200T化的数量级，并 且R的值在10 ^ 1OOG化的数量级(但是通常使用单位G baud来给出）。
[0026] 光学传输系统100具有禪合到图1中表示的光线链路140的入口端的两个光学传输 器(标记为11化和11化）。光学传输器11化被配置成经由电输入端口 1021接收数据流数据1。 光学传输器11化被配置成经由电输入端口 1022接收数据流数据2。
[0027] 光学传输器11化向数字信号处理器(DSPH121施加数据流数据IdDSP 1121处理数 据流数据IW生成数字电信号1141和1142。运样的处理可W包括但不限于前向纠错(FEC)编 码、星座映射、电子色散预补偿和脉冲成形，例如被实现为现有技术中已知的脉冲成形。星 座映射步骤中所使用的星座可W是例如正交幅度调制（QAM)星座或者正交脉冲平移键控 (QPSK)星座。
[0028] 在每个信令间隔（也称为对应于光学符号的符号周期或者时隙）中，信号1141和 1142基于来自数据流数据1的相应部分携带分别表示对应星座点（符号）的同相（I)分量和 正交(Q)分量的数值。数模转换器(DAC) 1181和1182将数字信号1141和1142转换成模拟形式 W分别生成电驱动信号Ii和化。驱动信号Ii和化然后W传统方式用于驱动光学I-Q调制器 1241。基于驱动信号Ii和化，光学I-Q调制器1241调制由激光源12化供应的光束1221W生成经 调制的光学信号1261。光束1221具有载频fi，并且经调制的光学信号1261因此是W上提及的 两个经调制的光学载波中的第一经调制的光学载波。
[0029] 光学传输器11化通常为模拟到光学传输器11化，并且被配置成向数据流数据2应用 类似（与W上描述的类似）的处理W生成经调制的光学信号1262。更具体地，使用类似的字 母符号指定的光学传输器11化和11化的元件具有类似的功能，并且关于光学传输器11化的 运些功能的描绘在此不重复。然而，光学传输器11化与11化之间的一个差异在于由光学传输 器11化中的激光源12化生成的光束1222具有载波频率f2。经调制的光学信号1262因此是W上 提及的两个经调制的光学载波中的第二经调制的光学载波。
[0030] 波束组合器128组合经调制的光学信号1261和1262?生成光学输出信号130,光学 输出信号130然后施加于光纤链路140的入口端并且通过其传输到其出口端，光学输出信号 130在出口端处呈现为光学信号142。光学信号142与光学信号130具有相同的两个经调制的 光学载波，但是另外地受到噪声W及在光纤链路140中强加的各种线性和非线性失真和损 伤的影响。
[0031] 光学传输系统100还具有禪合到图1中表示的光纤链路140的出口端的光学接收器 150。光学接收器150包括被配置成使用由激光源12化生成的本地振荡器信号1223将光学信 号142转换成中频电信号158的光学外差检波器154。在一个实施例中，本地振荡器信号1223 具有光学频率f3,光学频率f3与载波频率fi和f2具有W下关系：
[0032] |f3-0.5X |。寸2|| > 2R (2)
[0033] 其中R为波特率。例如美国专利第6,535,289、6,646,746和7，162，165号中公开了 可W用作光学外差检波器154的示例光学外差检波器，运些专利的全部内容通过引用合并 于此。
[0034] 图2A-2C在图形上示出根据本公开的实施例的中频电信号158(图1)的频谱。更具 体地，图2A示出当仅光学传输器11化传输而光学传输器11化关闭时中频信号158的频谱。图 2B示出当仅光学传输器11化传输而光学传输器11化关闭时中频信号158的频谱。图2C示出当 光学传输器11化和11化均传输中频信号158的频谱。图2A-2C中呈现的测量对应于光学传输 系统100的W下配置：
[0035] R= IOCibaud 的QPSK调制；
[0036] |。寸2| - 6GHz;并且
[0037] I f 3-0.5 X I。寸2 M -