使用谱成形和扩展信道间距的系统和方法技术方案

系统和方法包括发射器，其包括用于响应于输入数据流而提供成形数据输出的数字信号处理器(202，202a)。成形数据输出耦合到调制器(206，206a)，其响应于成形数据输出而调制光学信号，以提供具有比尼奎斯特信道间距大的信道间距的非矩形成形输出。符合本公开，提供成形输出减轻光学传输系统中的非线性减损的影响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】为了使光纤传输系统的传输容量为最大，单个光纤可用来在所谓的波分复用(WDM)系统中携带多个光学信号。多个光学信号可被复用以形成复用信号或WDM信号，其中多个信号的每个在独立信道上调制。各信道可集中于关联波长上，其例如根据国际电信联盟(ITU)所建立的信道规划提供所定义信道间距与相邻信道分隔。可在系统上传送的波长的范围称作系统带宽。系统可利用其系统带宽来携带具有预期调制格式和比特率的预期数量的信道。携带WDM信号的长距离、例如越洋，光纤传输路径遭受大量减损，其影响WDM信号的形状，从而引起在接收器处的信号的失真。赋予传输路径上的信号的减损包括线性和非线性减损。这些减损的来源包括例如在掺铒光纤放大器(EDFA)中生成的放大自发射(ASE)噪声、通过光纤指数（index）与传播光的强度的相关性所引起的非线性效果、色散、偏振模式色散以及通过光纤的非线性指数所引起的信道之间的串扰。减损在WDM系统中由系统信道间距影响。一般来说，窄信道间距是合乎需要的，因为它允许系统带宽的更有效使用。可惜，线性和非线性传输减损能够随着愈加窄的信道间距而加剧。相对于线性减损，已知的是，通过在发射器和接收器处使用具有矩形形状的匹配滤波器，系统的信道间距可减小到等于符号速率(每秒所传送的符号)，而没有线性性能的损失。具有等于系统符号速率的信道间距的系统称作具有尼奎斯特信道间距。虽然尼奎斯特信道间距在线性性能方面可以是最佳信道间距，但是它相对非线性性能一般不是最佳信道间距。已经发现，非线性减损的影响能够通过比尼奎斯特信道间距大的信道间距、即通过谱展宽来降低。例如，已知通过同步幅度或相位调制的谱展宽用于在直接检测系统中降低非线性减损，如美国专利No.5526162和No.6556326中所描述。虽然已知方法在降低线性和非线性减损的影响中已经是有效的，但是期望进一步改进长距离光学传输系统的性能。现在将作为示例、参照附图来描述本专利技术，附图中相似数字表示相似部件，包括：图1是符合本公开的系统的一个示范实施例的框图。图2是符合本公开的发射器的一个示范实施例的框图。图3是符合本公开的接收器的一个示范实施例的框图。图4是图2所示的发射器的一个实施例的框图。图5是示出符合本公开的所传送信号的谱形状的归一化功率与频率的曲线。图6是示出符合本公开的所传送信号的另一个谱形状的归一化功率对频率的曲线。图7是示出符合本公开的系统的性能的Q因子对信道间距的曲线。图8是示出符合本公开的系统的性能的Q因子对光学信噪比的曲线。图9是示出符合本公开的方法的一个示例的流程图。本专利技术涉及光学信号传输和检测，以及更具体来说涉及使用谱成形和扩展信道间距的系统和方法。一般来说，符合本公开的系统使用所传送信号的谱成形来减轻线性和非线性减损的影响。该系统可使用数字信号处理(DSP)对所传送信号进行成形，以便为成形谱、即非矩形谱提供比尼奎斯特信道间距大的信道间距。谱可被成形以在接收器处建立标称零的符号间干扰(ISI)。例如，所传送谱可提供有升余弦或阶跃函数形状，其具有比尼奎斯特信道间距大的信道间距。接收器使用相干检测和匹配滤波来检测所传送信号。图1是符合本公开的WDM传输系统100的一个示范实施例的简化框图。传输系统用来通过光信息路径102将多个光信道从发射终端104传送到一个或多个远程定位接收终端106。示范系统100可以是远程水下系统，其配置用于将信道从发射器传送到距离为5000km或以上处的接收器。虽然示范实施例在光系统的上下文中描述并且结合远程WDM光系统是有用的，但是本文所论述的广义概念可在传送和接收其他类型的信号的其他通信系统(包括例如陆地系统和短到达系统)中实现。本领域的技术人员将会知道，为了便于说明，系统100已描绘为极为简化的点对点系统。例如，发射终端104和接收终端106当然均可配置为收发器，由此每个可配置成执行传送和接收功能。但是为了便于说明，本文中仅针对传送或接收功能来描绘和描述终端。要理解，符合本公开的系统和方法可合并到大量网络组件和配置中。本文的所示示范实施例仅作为说明而不是限制来提供。在所示示范实施例中，多个发射器TX1、TX2…TXN的每个在关联输入端口108-1、108-2…108-N上来接收数据信号，并且在关联波长λ1、λ2…λN上例如以固定系统带宽和固定总信号功率(即，所有信道的功率之和)来传送数据信号。符合本公开，发射器TX1、TX2…TXN的一个或多个可配置成使用DSP对所传送信号进行成形，以减轻线性和非线性减损的影响。为了便于说明，发射器当然以极为简化形式示出。本领域的技术人员将会知道，每个发射器可包括电和光组件，其配置用于在其关联波长传送具有预期幅度和调制的数据信号。传送波长或信道分别在多个路径110-1、110-2…110-N上携带。数据信道由复用器或组合器112组合成光路径102上的聚合信号。光信息路径102可包括光纤波导、光放大器、光滤波器、色散补偿模块以及其他有源和无源组件。聚合信号可在一个或多个远程接收终端106处接收。解复用器114将以波长λ1、λ2…λN的所传送信道分离到与关联接收器RX1、RX2…RXN耦合的关联路径116-1、116-2…116-N上。接收器RX1、RX2…RXN的一个或多个可配置成使用相干检测和DSP对所接收信号进行检测和解调，并且可在关联输出路径118-1、118-2、118-3、118-N上提供关联输出数据信号。图2是符合本公开的一个示范发射器200的简化框图。所示示范实施例200包括数字信号处理器(DSP)202、数模转换器(DAC)204和解调器206，用于调制连续波激光器208的输出，来在载波波长λN上提供调制输出。如将更详细描述，DSP202可配置成接收路径108-N上的输入数字数据，并且提供耦合到DAC204的成形数据输出。如已知，DSP涉及使用一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或配置用于例如直接和/或在软件指令的控制下执行特定指令序列的专用处理器来处理信号。DAC204可将来自DSP204的成形数据输出转换成耦合到调制器206的模拟信号。调制器206可响应于DAC204的输出而使用任何已知调制方法来调制连续波激光器208的载波波长λN。因此，调制器提供具有由DSP的成形数据输出所确定的功率谱密度的输出。调制器206的成形输出可耦合到WDM系统中的复用器112(图1)。图3是符合本公开的一个示范接收器300的简化框图。所示示范实施例300包括光学信号检测器302、模数转换器(ADC)304和DSP306。检测器302可包括已知相干接收器、例如偏振分集相干接收器，其配置成接收光学载波波长λN上的信号，并且将光学信号转换为表示由调制器206(图2)在光学载波波长λN上所调制的数据的一个或多个关联电输出(例如与以偏振复用调制格式的各偏振关联的输出)。相干接收器是已知的，并且使用相干检测、例如零差或外差检测来检测调制光学信号。术语“相干”在本文中相对于接收器所使用时表示包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：数字信号处理器(202，202a)，配置成接收输入数据流，并且将传递函数应用于所述输入数据流以产生成形数据；以及调制器(206，206a)，配置成响应于所述成形数据而调制光学信号，以提供具有比调制光学信号的符号速率大的信道间距和非矩形谱形状的所述调制光学信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.14 US 61/890620;2014.10.01 US 14/5039661.一种系统，包括：
数字信号处理器(202，202a)，配置成接收输入数据流，并且将传递函数应用于所述输入数据流以产生成形数据；以及
调制器(206，206a)，配置成响应于所述成形数据而调制光学信号，以提供具有比调制光学信号的符号速率大的信道间距和非矩形谱形状的所述调制光学信号。
2.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括配置成将所述成形数据转换成模拟信号的数模转换器(204)，并且其中所述调制器(206，206a)配置成响应于所述模拟信号而调制所述光学信号。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述谱形状标称地配置成在接收器处提供零符号间干扰。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述谱形状是阶跃函数谱形状。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述谱形状升余弦谱形状。
6.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括：
检测器(302)，用于接收所述调制光学信号，并且提供表示所述光学信号的电信号；以及
接收器数字信号处理器(306)，配置成响应于所述电信号而应用与所述传递函数对应的匹配滤波器并且提供表示所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：MV马祖尔茨克，OV辛金，D富尔萨，AN皮利佩茨基，
申请(专利权)人：泰科电子海底通信有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US