发送信息的方法、发送器、接收器以及光传输系统技术方案

一种用于通过非线性光通道上发送信息的方法，包括产生信息承载电信号的步骤（１５２），所述信息承载电信号优选地是ＯＦＤＭ信号，所述信息承载电信号包括频域中的紧密相间的多个子载波。确定时变相位调制（１５４），所述时变相位调制是与所述信息承载电信号相对应的发送光功率的第一函数，并且优选地是线性函数。对光源应用所述信息承载电信号和所述时变相位调制（１５６），以便产生基本上具有所述发送光功率特性的对应的发送光信号。选择所述发送光功率的第一函数，以便减轻光通道的非线性对所述发送光信号的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及光通信，具体而言，涉及用于生成、传输、检测和解码光信号以 便对在光通道特别是光纤中存在的光非线性效应进行补偿的方法和设备，所述光非线性效 应影响以高功率电平和/或在长距离上传输的信号的质量。
技术介绍
在现代通信系统中广泛使用光传输，在光传输中，信息信号被调制到光载波上。具 体而言，广域通信网络使用利用单模光纤的长距离传输链路来以非常高的比特率、利用一 个或更多个光载波或者波长在每条光纤上传输数字信息。在需要某种形式的再生之前，数 据可以在单模光纤中传输的距离可能受光衰减和/或各种色散机制限制。实用光放大器的 出现基本上消除了损耗限制，特别是对于在约1550nm波长的第三光通信窗口中工作的系 统而言，在这种系统中，掺铒光纤放大器是适用的。此外，可以利用多种线性手段在传输系统中的任何方便点、在原理上以任何期望 的精度来补偿线性色散过程，比如色度色散。例如，适用的色散补偿技术包括使用色散补偿 光纤(DCF)和/或被选择和配置用以提供与传输光纤相反的色散特性的其他色散光元件。 国际专利申请No. PCT/AU2006/001511涉及一种可以利用在光链路的发送和/或接收端的 处理而在电域中执行的色散补偿方法，并且具体公开了一种利用数字信息的块编码、单边 带光传输和结果产生的接收信号的频域均衡、以便提供在电域中对线性色散进行完全补偿 的方法。该后一种手段是特别方便地使用用于电信号的编码和解码的正交频分复用(OFDM) 方法来实现的。虽然在大多数实际传输媒体中、特别是在石英玻璃中存在的光非线性的水平较 低，但是在比如单模光纤这样的材料中形成的波导结构的芯中产生的光强度会很高。在长 距离光传输系统中尤其如此，在长距离光传输系统中，在峰值光功率(即，在单模光纤芯内 的强度)和整体系统成本之间有固有的折衷。具体而言，为了保持高的光信噪比，在系统中 的每个光放大器的输入端，传播信号功率必须被保持在足够高的电平。通过将较高的光功 率发射到在发送器的输出端的光纤段和每个放大器的光纤段中，可以增大放大器之间的间 隔。但是，高发射功率的使用提高了光非线性效应，导致较高的光信号失真，这最终限制了 所接收的信号的质量，因此最终限制了在必须检测、恢复和再生所述信号之前可以实现的 最大传输距离。因此有益的是，减轻光纤非线性效应，以便可以减少在给定长度的传输链路 内使用的光放大器的数量，并且/或者使得能够增大总的未再生传输长度。补偿非线性传输损害通常比补偿线性过程比如色度色散更困难。尽管分布式线性 过程可以被精确地建模为等效的集总组件(lumpedcomponent)，并且利用集总元件被补偿， 但是分布式非线性过程通常不能被作为等效的集总组件，或者在系统内的单个点被精确地5反转。尽管如此，在适当的情况下，这样的手段提供了有益的一阶近似，使得能够一定程度 地减轻光非线性效应。但是，已经证明以前对应用这种思想的尝试是不实用的，在计算上困 难的，并且/或者仅仅提供了所接收信号的质量的较小改善。根据一种现有技术手段，已经提出通过基本上使用由具有负非线性系数的材料构 成的集总元件来补偿非线性失真，这是对于使用DCF来补偿线性色度色散的一种模拟手 段。遗憾的是，早已证明制造和部署使用具有所要求的非线性属性的材料的部件是不实际 的。一种替选的现有技术手段是在电子前置补偿系统中实现等效的负非线性效应。这种手 段的困难是最初需要确定有效的负非线性的所需要的特性。假设足够详细地了解了传输系 统，包括所有的光纤段的特性和所发送的光功率电平，则有可能原则上计算对应的“反转” 光纤模型的属性。计算机模拟技术因此可以用于通过所述反转的系统模型来传播所发送的 光信号，由此，所计算的该模型的输出被用作真实系统的输入。这种手段受获得关于实际的 传输系统的足够精确的信息过程中所固有的困难限制，并且也受建模所述反转系统的高计 算复杂度限制。因此，提出了对光非线性的预先补偿的简化手段。根据一种这样的手段，使用基带 归零(RZ)调制格式来对所发送的光信号的每个比特应用恒定的光相移，其中，所述相移仅 仅取决于两个相邻的比特。在另一种建议中，将简化的计算用于反转系统模型，仅仅利用传 统的分步光纤传播模型的单个步骤以便表示至多两个光纤段。其他现有技术的手段在传输系统的接收端使用了光非线性补偿。这些通常是使用 非线性反馈系统的较为复杂的手段，或者使用响应于所接收的光功率而工作的光调制器， 以便模拟负的非线性系数。因此，仍然需要用于补偿长距离光传输系统中的非线性效应的其他替选和/或改 进的方法和设备。非常期望开发新的技术，其避免需要部署昂贵的、特殊的和/或复杂的附 加光部件，并且其使得能够在电域中在计算方面进行有效补偿。因此，本专利技术的目的是提供 这样的方法和设备，或者至少减轻现有技术手段的上述缺陷中的一些。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供了一种用于通过非线性光通道发送信息的方法，包括以 下步骤产生信息承载电信号，所述信息承载电信号包括频域中的多个紧密相间的子载 波；确定时变相位调制，所述时变相位调制是与所述信息承载电信号相对应的发送光 功率特性的第一函数；以及对光源应用所述信息承载电信号和所述时变相位调制，以产生基本上具有所述发 送光功率特性的对应的发送光信号，其中，选择发送光功率的所述第一函数，以便减轻所述 光通道的非线性对于发送光信号的影响。有益的是，由紧密相间的子载波构成的信息承载信号的使用导致频谱包括类似地 紧密相间的子载波的对应光信号。可以理解，由于子载波通道的紧密堆积，由光通道的色散 导致的在相邻子载波之间的延迟或者光传播速度上的差别基本上是可忽略的。虽然这可能 加重在相邻的子载波之间产生的非线性过程效应，但是这也使得能够大大简化系统传播模型。特别是，通过忽略相邻通道之间的线性色散效应，可以仅仅使用通常的分步算法中的单 个步骤来近似地对于系统建模。所述单个步骤仅仅对光信号应用相位调制，其中，瞬时相位 是瞬时光功率的较为简单的函数。特别是，当“单个步骤”近似变得更精确时(例如在低光 色散、小光信号带宽和/或光子载波的极端紧密堆积的条件下)，所述瞬时相位简单地与瞬 时光功率成正比。在最优选的实施例中，要通过非线性光通道发送的信息是数字信息，并且产生信 息承载电信号的步骤包括将所述数字信息映射成一系列符号值，其中每个符号值对应于被调制到所述多个 子载波之一上的数字信息的一个或更多个比特；以及应用频率/时间变换以产生信号值的对应时间序列。最为优选的是，根据正交频分复用(OFDM)方法来执行这个步骤。有益的是，用于 产生适当的OFDM信号的方法和设备在电子通信领域中是良好地建立的，因此可以容易地 用于本专利技术实施例中的部署。根据传统的OFDM技术，可以使用逆快速傅立叶变换(FFT)来 应用所需要的频率/时间变换，由此，FFT的输入由要被调制到对应的多个子载波上的符号 构成，并且输出是信号值的时域序列，其频谱包括频域中的多个紧密相间的子载波。为了产生连续的、时变的、适合于对光源进行调制的信息承载信号，所述方法优选 地还包括执行从频率/时间变换输出的值的并行到串行转换以及所述信号值的串行序列 的数字到模拟转换。使用频率/时间变换比如根据OFDM手段的逆FFT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过非线性光通道发送信息的方法，包括以下步骤：产生信息承载电信号，所述信息承载电信号包括频域中的多个紧密相间的子载波；确定时变相位调制，所述时变相位调制是与所述信息承载电信号相对应的发送光功率特性的第一函数；以及对光源应用所述信息承载电信号和所述时变相位调制，以产生基本上具有所述发送光功率特性的对应的发送光信号，其中，选择所述发送光功率的第一函数，以便减轻所述光通道的非线性对于所述发送光信号的影响。

【技术特征摘要】
AU 2006-12-20 2006907118一种用于通过非线性光通道发送信息的方法，包括以下步骤产生信息承载电信号，所述信息承载电信号包括频域中的多个紧密相间的子载波；确定时变相位调制，所述时变相位调制是与所述信息承载电信号相对应的发送光功率特性的第一函数；以及对光源应用所述信息承载电信号和所述时变相位调制，以产生基本上具有所述发送光功率特性的对应的发送光信号，其中，选择所述发送光功率的第一函数，以便减轻所述光通道的非线性对于所述发送光信号的影响。2.根据权利要求1的方法，其中，要通过所述非线性光通道发送的信息是数字信息，并 且产生所述信息承载电信号的步骤包括将所述数字信息映射成一系列符号值，其中每个符号值对应于被调制到所述多个子载 波之一上的所述数字信息的一个或更多个比特；以及应用频率/时间变换以产生信号值的对应时间序列。3.根据权利要求1或者权利要求2的方法，其中，根据正交频分复用(OFDM)方法来执 行产生所述信息承载电信号的步骤。4.根据权利要求1-3中任意一项的方法，还包括以下步骤检测通过所述非线性光通道传播之后的所述发送光信号，以产生对应的接收时变电信号；确定另一个时变相位调制，所述另一个时变相位调制是与所述接收信号相对应的光功 率特性的第二函数；对所述接收信号应用所述另一个时变相位调制；以及从结果产生的经调相的接收信号中恢复所发送的信息，其中，选择光功率的所述第二函数，以便进一步减轻所述光通道的非线性对于所述发 送光信号的影响。5.根据权利要求1-4中任意一项的方法，其中，所述光功率的第一和/或第二函数是线 性函数，由此，所述时变相位调制由与瞬时发送或接收光功率成正比的相移构成。6.根据权利要求1-5中任意一项的方法，其中，执行对所述光源应用所述信息承载电 信号和所述时变相位调制的步骤，以便产生发送光信号，所述发送光信号基本上仅仅包括 单光边带，其中光载波基本上被抑制。7.根据权利要求1-5中任意一项的方法，其中，执行对所述光源应用所述信息承载电 信号和所述时变相位调制的步骤，以便产生发送光信号，所述发送光信号至少包括光边带 和光载波分量。8.根据权利要求7的方法，其中，对所述光源应用所述信息承载电信号和所述时变相 位调制的步骤包括限制所述发送光信号的带宽，以使得所述发送光信号的带宽基本上仅 仅由单光边带和光载波分量构成。9.根据权利要求8的方法，所述方法包括对所述发送光信号进行光学滤波，以基本上 消除与所述发送光信号的不期望有的光边带相关联的分量。10.根据权利要求8的方法，所述方法包括限制被应用到所述光源的所述时变相位调 制的带宽，以便基本上防止不期望有的光边带的产生。211.根据权利要求10的方法，其中，限制所述时变相位调制的带宽包括应用模拟或者数字滤波器。12.根据权利要求10的方法，其中，限制所述时变相位调制的带宽包括从在确定所述 时变相位调制的步骤中采用的所述光功率特性中排除所述光载波的影响。13.根据权利要求4的方法，其中，执行对所述光源应用所述信息承载电信号和所述时 变相位调制的步骤，以便产生发送光信号，所述发送光信号至少包括光边带和光载波分量， 并且其中检测步骤包括对所述光信号进行光学滤波，以基本上消除与所述光信号的不期 望有的光边带相关联的分量。14.一种发送器，用于通过非线性光通道来发送信息，所述发送器包括信号发生器，用于产生信息承载电信号，所述信息承载电信号包括频域中的多...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿瑟詹姆斯洛厄里，杜亮，
申请(专利权)人：奥菲迪乌姆有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]