本發(fā)明總體上涉及相干光通信系統(tǒng)，并且更具體地涉及通過光超級信道傳輸數(shù)據(jù)。

背景技術：

相干光通信使得數(shù)據(jù)能夠以高數(shù)據(jù)速率通過長距離光傳輸網(wǎng)絡(通常大于2,000km)傳輸。相干檢波器要求接收到的相位調制光信號被數(shù)字化。對接收到的信號進行數(shù)字化需要高速模數(shù)轉換器(ADC)。然而，在大于100Gbit/s的數(shù)據(jù)速率下，針對單波長相干檢波，難以實現(xiàn)串行ADC采樣速率的增加。

超級信道傳輸技術是密集波分復用(DWDM)的演進，其中，多個光載波在單個超級信道上被組合以實現(xiàn)總共較高的數(shù)據(jù)速率，并且該超級信道傳輸技術在單個操作周期中投入使用。超級信道使用多波長信號而不是(例如，100Gbit/s的)單波長信道，其中，每個波長都作為子信道以ADC組件所允許的最大數(shù)據(jù)速率進行操作。

超級信道和常規(guī)波分復用(WDM)之間的一個顯著差異是不同子信道的頻率之間的間隙的大小。超級信道可以減小子信道的波長之間的間隙的大小，使得在添加、丟棄和路由數(shù)據(jù)方面，超級信道作為單寬帶信道有效地操作?？梢允褂酶鞣N技術來將子信道頻率間隙減小到MHz范圍。這些技術包括正交-頻帶-復用(OBM)、正交頻分復用(OFDM)、無防衛(wèi)間隔(NGI)-OFDM、奈奎斯特(Nyquist)WDM、以及多信道均衡(MCE)-WDM。

然而，不同子信道的頻率之間的間隙的小尺寸可以導致在子信道上傳輸?shù)男盘栔械男诺篱g干擾(ICI)。ICI被認為是接收到的信號中的附加噪聲，并且在有時經(jīng)受非常大的總的噪聲的情況下，接收到的數(shù)據(jù)必須被恢復。為了避免ICI，常規(guī)系統(tǒng)例如使用根升余弦(RRC)濾波器來對傳輸?shù)男盘栠M行濾波以使ICI最小化。參見，例如，US 2012/0301142。然而，這種濾波器抑制了傳輸?shù)男盘栔械囊恍?shù)據(jù)，這可能導致傳輸速率的降低。

因此，在本領域中需要一種處理通過由同一光纖中的一組子信道形成的光超級信道傳輸?shù)男盘柕腎CI的不同的方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一些實施方式基于以下認識：通過超級信道的子信道傳輸?shù)男盘柕男诺篱g干擾(ICI)不應被認為是噪聲，而應被認為是通過頻率相鄰子信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。基于該認識，一些實施方式不是對通過經(jīng)受較大噪聲的預期(intend)子信道傳輸?shù)妮^小數(shù)據(jù)進行解碼，而是對通過經(jīng)受較低噪聲的相鄰子信道傳輸?shù)妮^大數(shù)據(jù)進行聯(lián)合解碼。

本發(fā)明的一些實施方式，不是對信號進行濾波以減少ICI，而是以有利于在針對每個子信道的接收器處進行聯(lián)合解碼的方式對信號進行濾波以對ICI的頻譜進行整形(shape)。例如，一個實施方式對傳輸?shù)男盘栠M行濾波以增加ICI的功率的集中。ICI功率的集中增加了可以在接收器處被解碼的ICI數(shù)據(jù)的比例。

然而，ICI利用由于光超級信道的子信道之間的頻率間隙而導致的頻率偏移創(chuàng)建符號間干擾(ISI)。本發(fā)明的一些實施方式基于另一個認識：ICI的頻譜的知識使得能夠均衡ISI，以對在相鄰子信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的部分進行解碼。

此外，一些實施方式基于以下認識：在一些情況下，較大數(shù)據(jù)的聯(lián)合解碼可以限制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率?；谠撜J識，一些實施方式將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流分割為多個較小部分，并且對通過相鄰子信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的部分的各種組合進行聯(lián)合解碼。

例如，一個實施方式根據(jù)Han-Kobayashi原理將數(shù)據(jù)分割為公共部分和單獨部分。該實施方式對通過相鄰子信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的公共部分進行聯(lián)合解碼，并且消除ICI子信道數(shù)據(jù)的那些部分以對通過預期子信道傳輸?shù)膯为毑糠诌M行解碼。一些實施方式將該原理延伸到超級信道傳輸，其中，針對多個載波干擾信道執(zhí)行超過兩次分割。

一些實施方式基于另一個認識：臟紙編碼(DPC)不僅可以用于單載波干擾，而且可以用于多載波干擾，如在ICI的情況下。為此，一些實施方式在多個發(fā)送器共享數(shù)據(jù)的至少一些部分時使用基于DPC原理的協(xié)作疊加(super-position)編碼。DPC使用傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的干擾對齊以減少ICI的影響。

在一些實施方式中，使用與ICI頻譜相關的信息和子信道信噪比(SNR)，子流的編碼速率和疊加編碼的功率布置以及濾波器整形被自適應地調整為使可靠性和/或數(shù)據(jù)速率最大化。

因此，一個實施方式公開了一種用于通過包括不同頻率的一組子信道的光超級信道將數(shù)據(jù)從發(fā)送器傳輸?shù)浇邮掌鞯姆椒?。該方法包括以下步驟：將數(shù)據(jù)分割成一組數(shù)據(jù)流，所述一組數(shù)據(jù)流針對每個子信道包括一個數(shù)據(jù)流；將每個數(shù)據(jù)流分割為一組子流；利用相應的前向糾錯(FEC)碼對每個數(shù)據(jù)流的每個子流進行編碼，以產(chǎn)生每個數(shù)據(jù)流針對一組編碼子流，其中，利用不同的FEC碼對所述一組編碼子流中的至少兩個編碼子流進行編碼；疊加每個數(shù)據(jù)流的一組編碼子流以產(chǎn)生一組編碼數(shù)據(jù)流，其中，所述一組編碼子流中的至少兩個編碼子流以不同的功率被疊加；對所述一組編碼數(shù)據(jù)流進行復用以產(chǎn)生光信號；以及通過光超級信道的一組子信道傳輸所述光信號。

另一實施方式公開了一種用于通過包括不同波長的一組子信道的光超級信道傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)解復用器(DDM)，所述DDM用于將數(shù)據(jù)拆分為一組數(shù)據(jù)流，所述一組數(shù)據(jù)流針對每個子信道包括一個數(shù)據(jù)流；一組子信道編碼器，所述一組子信道編碼器針對每個數(shù)據(jù)流包括用于產(chǎn)生一組編碼數(shù)據(jù)流的一個子信道編碼器，其中，每個子信道編碼器被配置為將數(shù)據(jù)流分割為子流，利用不同的前向糾錯(FEC)碼對每個子流進行編碼，以及以不同的功率疊加所述編碼子流，以產(chǎn)生一組編碼數(shù)據(jù)流的一個編碼數(shù)據(jù)流；以及光波長復用器(WM)，所述光波長復用器(WM)用于對所述一組編碼數(shù)據(jù)流進行復用并且通過光超級信道的子信道傳輸復用的編碼數(shù)據(jù)流。

又一實施方式公開了一種用于通過包括不同波長的一組子信道的光超級信道傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：一組子信道接收器，所述一組子信道接收器用于接收一組接收到的數(shù)據(jù)流，所述一組接收到的數(shù)據(jù)流針對每個子信道接收器包括一個接收到的數(shù)據(jù)流，其中，接收到的數(shù)據(jù)流包括通過所述光超級信道的不同子信道傳輸?shù)木幋a子流的至少一部分，其中，子信道接收器包括多個解碼器，所述多個解碼器用于聯(lián)合地或連續(xù)地對接收到的數(shù)據(jù)流的每個編碼子流進行解碼，以產(chǎn)生一組解碼子流；以及數(shù)據(jù)復用器(DM)，所述DM用于組合解碼子流以產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)。

附圖說明

[圖1]

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的超級信道傳輸系統(tǒng)的框圖。

[圖2A]

圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的用于通過光超級信道向接收器發(fā)送數(shù)據(jù)的超級信道發(fā)送器的框圖。

[圖2B]

圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的子信道編碼器和頻譜整形濾波器的操作的示意圖。

[圖3A]

圖3A是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的超級信道接收器的框圖。

[圖3B]

圖3B是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的子信道解碼器的示意圖。

[圖4A]

圖4A是一對子信道之間的信道間干擾(ICI)的功率和頻譜的頻域表示。

[圖4B]

圖4B是通過預期和相鄰子信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的部分的時域表示。

[圖5]

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的用于超級信道收發(fā)器優(yōu)化的方法的示意圖。

[圖6A]

圖6A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的用于協(xié)作子信道編碼的方法的框圖。

[圖6B]

圖6B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的協(xié)作超級信道編碼的示意圖。

具體實施方式

圖1示出了用于通過光纖信道向接收器傳輸數(shù)據(jù)的超級信道傳輸系統(tǒng)的框圖。發(fā)件人通過超級信道發(fā)送器120從數(shù)據(jù)源110發(fā)送數(shù)字數(shù)據(jù)，該超級信道發(fā)送器120生成要通過不同波長的一組子信道121傳輸?shù)囊唤M數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流由光波長復用器(WM)130(可能利用其它獨立的波長131)進行組合，以形成用于通過光纖通道140傳輸?shù)墓庑盘枴?/p>

在接收器側，光信號首先由光波長解復用器(WDM)150根據(jù)多個波長151、161來分離。這些波長151中的一些不與超級信道接收器160相關。根據(jù)其它相關波長161，超級信道接收器160將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)110恢復到數(shù)據(jù)池(data sink)170。本發(fā)明的一些實施方式使用控制塊180通過監(jiān)視181信道間干擾(ICI)并且調整182前向糾錯(FEC)碼并且對超級信道收發(fā)器的濾波器進行整形來優(yōu)化超級信道發(fā)送器120和超級信道接收器160，以針對給定帶寬和信道間隔增加傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率。

圖2A示出了使用由一組不同波長的子信道121形成的光學超級信道的超級信道發(fā)送器120的框圖。超級信道發(fā)送器包括數(shù)據(jù)解復用器(DDM)210和多個子信道發(fā)送器220和230。DDM 210將來自數(shù)據(jù)源110的數(shù)據(jù)分割為用于通過超級信道的一組子信道傳輸?shù)囊唤M數(shù)據(jù)流211和212。例如，DDM通過以416Gbit/s的輸入速率將源數(shù)據(jù)分割為四個來產(chǎn)生具有各種比特率(例如，104Gbit/s)的多個數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流的數(shù)量(即，N)與超級信道發(fā)送器使用的波長子信道的數(shù)量對應，并且可以是大于1的任何整數(shù)。

一組數(shù)據(jù)流211和212由一組子信道編碼器221和231進行編碼。在一些實施方式中，子信道編碼器是獨立的，而編碼器在一些另選實施方式中可以協(xié)作地操作。然后，在每個子信道的基礎上將編碼流發(fā)送到電子預處理器222、232，以執(zhí)行例如頻譜整形濾波。在一個實施方式中，頻譜整形濾波器使用非平方根升余弦(NS-RRC)濾波器。與平方根升余弦(RRC)濾波器相比，NS-RRC濾波器在傳輸期間保持ICI，并且可以改變NS-RRC濾波器的參數(shù)以使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率最大化。電子預處理器222、232還可以執(zhí)行其它操作(諸如，色散和非線性預補償)。本發(fā)明的一些實施方式，不是對信號進行濾波以減少信道間干擾(ICI)，而是以有利于在超級信道的接收器處進行解碼的方式使用頻譜整形濾波器對ICI的頻譜進行整形以保持ICI。然后，將數(shù)據(jù)流發(fā)送到發(fā)送器光學器件223、233(例如，發(fā)送器光學子組件(TOSA))，以生成光波長224、234。

圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的每個子信道發(fā)送器220和230的操作的示意圖。這些操作可以使用編碼器221、231和頻譜整形濾波器222、232來實現(xiàn)。該實施方式基于以下認識：在一些情況下，較大數(shù)據(jù)的聯(lián)合解碼可以限制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率。另外，實施方式基于Han-Kobayashi方法對具有由于ICI而造成的接收的數(shù)據(jù)流的部分的額外均衡的超級信道傳輸?shù)囊嫣幒瓦m應性的認識。

基于該認識，子信道編碼器221、231中的每一個將數(shù)據(jù)流分割240為一組相等或不相等的部分，即，子流(諸如，第一子流241和第K子流242)。不同的子流241、242利用相同或不同的FEC碼單獨進行編碼251、252，以產(chǎn)生每個數(shù)據(jù)流針對一組編碼子流253、254。在一個實施方式中，F(xiàn)EC碼對于每個數(shù)據(jù)流是不同的(即，唯一的)，以便于由接收器進行解碼。例如，第一數(shù)據(jù)子流和第K數(shù)據(jù)子流分別由第一FEC碼251和第K FEC碼252進行編碼。編碼子流253、254以相等或不相等的功率電平261疊加260，以形成每個子信道發(fā)送器的單個編碼數(shù)據(jù)流。

每個數(shù)據(jù)流的子流的數(shù)目(即，K)可以是大于1的任何整數(shù)，并且范圍高達子信道的所有可能組合的總數(shù)(即，K<2^N)。在一個實施方式中，使用K＝2，其中，第一子流僅在預期子信道接收器處被單獨解碼，并且第二子流在所有子信道接收器處被共同解碼。

附加地或另選地，一些實施方式通過將數(shù)據(jù)流分割為K＝4個子流來考慮三個相鄰子信道(預期子信道、較低頻率處的相鄰子信道、以及較高頻率處的另一相鄰子信道)。第一子流僅針對預期的子信道接收器，第二子流針對所有子信道接收器，第三子流針對包括預期子信道和較低頻率下一個子信道的兩個接收器，并且第四子流針對包括預期子信道和較高頻率下一個子信道的兩個接收器。

在一些實施方式中，F(xiàn)EC編碼的子流以不同的功率電平(P₁、...、P_K)261被疊加260。出于頻譜整形的目的，疊加的數(shù)據(jù)流被濾波270，其中，ICI頻譜271通過頻譜整形濾波器的輪廓(profile)被部分地確定。在一個實施方式中，利用不同的頻譜濾波器以及不同的功率電平聯(lián)合地執(zhí)行子流疊加260和頻譜濾波270以組合所有子流。在一個實施方式中，疊加是子流的相加的函數(shù)。例如，子流x₁和x₂的疊加導致具有功率分配(split)λ的sqrt(λ)x₁+sqrt(1-λ)x₂。

在一些實施方式中，執(zhí)行對編碼數(shù)據(jù)流的濾波270以在傳輸期間保持ICI，并且如下所述，控制優(yōu)化傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率的ICI的頻譜的總功率。在本發(fā)明的各種實施方式中，用于分割數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)速率、用于對子流進行編碼的不同F(xiàn)EC碼、用于疊加子流的不同功率以及用于對ICI的頻譜進行整形的濾波器的不同輪廓的不同組合用于使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率最大化。

圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的超級信道接收器160的框圖。WDM150接收和解復用通過光超級信道接收的復用的編碼數(shù)據(jù)流作為光信號，并且產(chǎn)生包括每個子信道的一個接收到的數(shù)據(jù)流301、302的一組接收到的數(shù)據(jù)流。接收到的數(shù)據(jù)流被發(fā)送到相應的子信道接收器(例如，310或320)。子信道接收器可以包括光學前端311、321(例如，接收器光學子組件(ROSA)解調器)，隨后是電氣和電子處理模塊312、322，以輔助接收到的數(shù)據(jù)流的解碼。例如，電子處理模塊包括低通濾波器、時鐘定時恢復、色散恢復、載波相位恢復、非線性補償和極化恢復。在一個實施方式中，低通濾波器使用NS-RRC濾波器。接收到的數(shù)據(jù)流被單獨地發(fā)送到一組子信道解碼器313、323，用于解碼。然后，解碼數(shù)據(jù)流由數(shù)據(jù)復用器(DM)330組合以產(chǎn)生表示數(shù)據(jù)110的數(shù)據(jù)170。

在本發(fā)明的各種實施方式中，接收到的數(shù)據(jù)流包括通過不同子信道傳輸?shù)木幋a子流的至少一部分。例如，針對子信道的接收到的數(shù)據(jù)流可以包括由于ICI而接收的至少一個ICI子流以及通過預期子信道傳輸?shù)闹辽僖粋€非ICI子流。在一些實施方式中，每個子信道接收器包括用于聯(lián)合地或連續(xù)地對接收到的數(shù)據(jù)流的每個編碼子流進行解碼的多個解碼器，以產(chǎn)生一組解碼子流。

圖3B示出了用于接收由子信道編碼器221、231進行編碼的數(shù)據(jù)流并對其進行解碼的子信道解碼器313、323的示意圖。根據(jù)該實施方式，子信道接收器包括用于根據(jù)ICI的頻譜對ICI子流進行濾波以均衡ISI的濾波器，并且子信道接收器的多個解碼器被配置為對濾波的ICI子流進行解碼以產(chǎn)生解碼ICI子流，并且被配置為使用解碼ICI子流來對非ICI子流進行解碼。

例如，接收到的數(shù)據(jù)流340被發(fā)送到一個或幾個均衡濾波器351、352，以從接收到的數(shù)據(jù)流340中檢索公共子流。例如，在一個實施方式中，均衡濾波器是用于均衡ISI的、其它子信道271的ICI頻譜的匹配濾波器。在一個實施方式中，不是使用匹配濾波器，而是執(zhí)行聯(lián)合最大后驗概率(MAP)均衡或最大似然序列均衡(MLSE)以考慮噪聲的非線性。例如，數(shù)據(jù)子流可能性通過非線性ICI頻譜來計算，并與接收到的數(shù)據(jù)進行比較以產(chǎn)生用于對子流進行解碼的對數(shù)似然比(LLR)。

在本發(fā)明的一些實施方式中，一組公共數(shù)據(jù)流353包括由所有不同的子信道發(fā)送器發(fā)送的子流中的一個或組合的至少多個部分。ICI均衡濾波器的數(shù)量(即，J)取決于不同子信道發(fā)送器處的數(shù)據(jù)子流的數(shù)量和公共數(shù)據(jù)分配的組合。例如，當N＝4個子信道發(fā)送器中的每一個拆分成K＝2個子流(即，一個用于單獨子流而另一個用于公共子流)時，總子流的數(shù)量為NK＝8，其中，來自相鄰子信道的公共子流的數(shù)量是J＝(N-1)＝3。

均衡的ICI子流由ICI FEC聯(lián)合解碼器360進行聯(lián)合解碼，并被提交給另一個非ICI FEC聯(lián)合解碼器370。例如，ICI FEC聯(lián)合解碼器由J個級聯(lián)FEC解碼器實現(xiàn)，以按照子流的FEC碼率的升序對ICI子流連續(xù)地進行解碼并消除ICI子流。非ICI FEC聯(lián)合解碼器使用解碼ICI子流來從原始輸入數(shù)據(jù)340抵消(cancel out)，以對預期的子信道流(即，K個不同的FEC編碼子流251、252)進行解碼。非ICI FEC聯(lián)合解碼器還可以由K個級聯(lián)FEC解碼器來實現(xiàn)，用于連續(xù)解碼。解碼子流380被發(fā)送到DM 330。

超級信道收發(fā)器優(yōu)化

子信道編碼器中的數(shù)據(jù)分割240增加了由本發(fā)明的一些實施方式使用的靈活性，以使光超級信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率最大化。例如，本發(fā)明的一些實施方式使用用于分割數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)速率、用于疊加子流的功率比、用于對子流進行編碼的速率和FEC碼的不同組合，可以包括由一個或多個子信道接收器的解碼器對公共子流的單獨或聯(lián)合解碼的聯(lián)合解碼的組合，以及由一個或多個子信道接收器的解碼器對單獨子流的單獨或聯(lián)合解碼。通過考慮通過相鄰子信道的ICI頻譜，F(xiàn)EC碼、功率比和頻譜整形濾波器被優(yōu)化180以提高光通信的數(shù)據(jù)速率。在本發(fā)明的一些實施方式中，使用適當編程的處理器來執(zhí)行所述優(yōu)化。

圖4A示出了兩個相鄰子信道的ICI頻譜的頻域表示。在該示例中，第一子信道401和第二子信道402具有由一些頻率間隙分開的相同頻譜。第一子信道和第二子信道的頻譜交疊以引起ICI。界定兩個子信道光譜的交疊的曲線403確定ICI光譜，并且曲線403下面的區(qū)域確定ICI的總功率。

ICI頻譜和功率取決于發(fā)送器濾波器和接收器濾波器(諸如，根升余弦(RRC)濾波器、貝塞爾(Bessel)濾波器、巴特沃斯(Butterworth)濾波器、超高斯濾波器等)。本發(fā)明的一些實施方式調整濾波器以保持ICI的功率。ICI具有由于違反奈奎斯特(Nyquist)條件而導致的符號間干擾(ISI)以及由于光超級信道的子信道之間的頻率間隙而導致的頻率偏移。本發(fā)明的一些實施方式使用ICI的頻譜知識來對在相鄰子信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的部分進行解碼。ICI功率增加了可以解碼的ICI數(shù)據(jù)的比例。

在一些實施方式中，通過使用具有不同帶寬的非互易(non-reciprocal)濾波器對來調整ICI功率。例如，發(fā)送器使用具有如下頻域傳遞函數(shù)的NS-RRC濾波器

其中，B是波特率(baud rate)，α是滾降因子(roll-off factor)，并且ε是指數(shù)。接收器使用具有與發(fā)送器的滾降因子和/或指數(shù)值不同的滾降因子和/或指數(shù)值的另一NS-RRC濾波器。與導致發(fā)射器和接收器二者相同的滾降因子、指數(shù)設置為0.5的平方RRC濾波器相比，本發(fā)明的一些實施方式調整滾降因子和指數(shù)值以實現(xiàn)ICI數(shù)據(jù)的期望功率。

圖4B示出了通過第一子信道410傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流和通過相鄰的(例如，第二)子信道411、412傳輸?shù)腎CI數(shù)據(jù)流的時域脈沖響應。一個ICI脈沖響應411是由滾降因子α＝0.2的RRC濾波器濾波的數(shù)據(jù)流的示例，而另一個ICI脈沖響應412是滾降因子α＝0.05的濾波器。因為ICI頻譜具有記憶(memory)，ICI脈沖響應411、412具有分布在多個符號上的非零信號能量，導致ISI。在接收器中，ICI脈沖響應被用于對相鄰子信道的部分進行解碼。當濾波器使用具有較小滾降因子的較窄帶寬時，ISI記憶長度變得較長。ISI記憶確定用于在子信道接收器中接收公共子流的ICI功率。

例如，兩個子信道發(fā)送器分別以子信道頻率f₁和f₂傳輸編碼調制數(shù)據(jù)流s₁和s₂。通過波特率歸一化的子通道間隔為δf＝(f₂-f₁)/B。對于超級信道傳輸，子信道間隔是密集的，使得δf＜1+α，導致ICI 403(圖4A是針對δf＝0.85和α＝0.2的情況)。

用于第一子信道接收器r₁和第二子信道接收器r₂的系統(tǒng)模型可以分別簡化為

其中，β是干擾與期望信號功率之間的比，并且n_k是具有針對信噪功率比(SNR)為ρ的方差為1/ρ的加性(additive)高斯噪聲。利用不同的滾降因子α和指數(shù)ε調整濾波器形狀改變了干擾比β，以使數(shù)據(jù)速率的總和最大化。

一些實施方式通過考慮ICI的ISI記憶和/或ICI的相位旋轉來修改如等式(1)-(2)中的ICI的模型。例如，ICI的脈沖響應幅度具有如圖4B的示例中的ISI記憶。由于濾波器滿足奈奎斯特準則，所以期望信號410的脈沖響應在符號定時的整數(shù)倍處沒有ISI。盡管ICI 411的脈沖響應的峰值功率低于期望信號，但是ICI 412具有較長的記憶，尤其是對于較小的滾降因子。

因此，一些實施方式使用均衡器來對干擾信號進行解碼，用于聯(lián)合解碼。令L和h(z)分別是均衡器記憶長度和ICI信號的脈沖響應。使用有限記憶MAP均衡，記憶內的信號功率對干擾功率β有貢獻，并且記憶之外的提醒被添加到噪聲方差1/ρ。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的用于超級信道收發(fā)器優(yōu)化180的方法的示意圖。系統(tǒng)基于對超級信道的每個子信道處的干擾和SNR的分析來優(yōu)化FEC碼和頻譜整形濾波器，并且命令發(fā)送器和接收器修改編碼/解碼過程。該分析可以基于在光域中的測量或者提供給子信道收發(fā)器的設置。

實施方式使用子信道之間的頻率間隔510和頻譜整形濾波器的發(fā)送器(Tx)濾波器輪廓520來確定ICI功率電平530和ICI頻譜540，用于在超級信道上的傳輸。例如，ICI頻譜和脈沖響應h(z)變?yōu)榘l(fā)射器NS-RRC濾波器和接收器NS-RRC濾波器與δf子信道間隔的卷積(convolution)，這導致隨時間的相位旋轉。ICI功率β與均衡記憶L內的總功率譜(即)成比例。

一些實施方式使用ICI功率電平530來確定針對所有子信道發(fā)送器的疊加功率比550和FEC碼的速率分布560。實施方式使用針對每個子信道發(fā)送器的功率比550來分配用于疊加數(shù)據(jù)子流的不同的功率電平261。類似地，實施方式確定FEC 251、252的不同的碼和速率。

例如，編碼數(shù)據(jù)流s_k是子流u_k和w_k的兩個碼字的疊加。子流u_k是僅在預期子信道接收器處解碼的單獨子流。子流w_k是在相鄰子信道接收器處解碼的公共子流。單獨子流u_k和公共子流w_k的兩個碼字以功率比分配λ_k和1-λ_k被疊加。具有對稱功率分配情況(即，兩個子信道發(fā)送器使用相同的功率分配λ₁＝λ₂)的實施方式的可實現(xiàn)數(shù)據(jù)速率為

其中，以及C(ρ)＝log₂(1+ρ)。實現(xiàn)最大數(shù)據(jù)速率的一個實施方式使用取決于ICI功率β和SNRρ的如下給出的最佳功率分配：

一個實施方式使用具有λ₁＝0和λ₂＞0的非對稱功率分配(即，一個子信道發(fā)送器僅發(fā)送公共子流，并且另一個子信道發(fā)送器發(fā)送單獨子流和公共子流二者)，以在高SNR方案(regime)下實現(xiàn)略高的數(shù)據(jù)速率。例如，最佳功率分配λ₂是如下等式的根

這可以數(shù)值求解。

另外，一些實施方式根據(jù)ICI的頻譜、功率和SNR確定FEC碼的數(shù)據(jù)速率分布560。數(shù)據(jù)速率可以用于將數(shù)據(jù)流分割240為不相等的子流241、242。例如，第一子信道發(fā)送器的單獨子流使用的FEC碼速率，第二子信道發(fā)送器的單獨子流使用的FEC碼速率。第一子信道發(fā)送器的公共子流使用取決于SNR的或的FEC碼速率，并且第二子信道發(fā)送器的公共子流使用取決于SNR的或的FEC碼速率。

本發(fā)明的一些實施方式使用頻譜來進一步優(yōu)化發(fā)送器520和接收器570濾波器的輪廓。例如，對NS-RRC濾波器的滾降因子α和指數(shù)值ε的調節(jié)改變了均衡濾波器記憶L內的總ICI功率β。實施方式根據(jù)SNRρ優(yōu)化那些濾波器值，以具有等式(3)中的最大可能數(shù)據(jù)速率R_HK。一些實施方式在傳輸期間實時分析干擾信道和SNR以動態(tài)地優(yōu)化波長相關非線性信道的濾波器輪廓。

例如，在一個實施方式中，優(yōu)化模塊180在數(shù)據(jù)命令181、182的傳輸期間檢測超級信道的每個子信道的ICI和SNR的頻譜的變化，以響應于檢測到的變化來修改數(shù)據(jù)速率和功率比的一個或組合。在一些實施方式中，優(yōu)化模塊迭代地確定濾波的滾降因子和指數(shù)，直到滿足終止條件(例如，預定的迭代數(shù)量)。例如，在一個實施方式中，每次迭代包括確定針對ICI的頻譜和功率的數(shù)據(jù)速率，并且使用例如等式(3)的梯度更新來調整濾波的滾降因子和指數(shù)，增加數(shù)據(jù)速率。

協(xié)作超級信道傳輸

本發(fā)明的一些實施方式使用協(xié)作超級信道傳輸(即，一個子信道發(fā)送器使用關于由其它子信道發(fā)送器發(fā)送的數(shù)據(jù)流的至少一部分的信息)。例如，一些實施方式使用臟紙編碼(DPC)來提前消除干擾。

例如，一個實施方式基于嵌套聯(lián)合FEC碼協(xié)作地對不同數(shù)據(jù)流的子流中的至少一些進行編碼，并且使用DPC來疊加不同數(shù)據(jù)流的編碼子流的至少一些以減少ICI。例如，嵌套聯(lián)合FEC碼可以是具有Tomlinson-Harashima預編碼(THP)的低密度奇偶校驗(LDPC)碼，實現(xiàn)通過2信道的數(shù)據(jù)速率的總和

其中，λ確定了到第一子信道和第二子信道的功率分配。一個實施方式使用對子信道發(fā)送器的不等功率分配以使數(shù)據(jù)速率的總和最大化，其中，最佳功率由式給出。

圖6A示出了協(xié)作式子信道編碼器的示意圖。輸入數(shù)據(jù)流601與其它N-1個編碼器620共享。利用輸入數(shù)據(jù)流601和來自超級信道的其它N-1個子信道640的數(shù)據(jù)執(zhí)行聯(lián)合編碼。在編碼數(shù)據(jù)流被發(fā)送以用于進一步處理670之前，使用聯(lián)合編碼器630的輸出和來自其它N-1個編碼器650的消息來執(zhí)行加權疊加。例如，聯(lián)合FEC編碼器630包括嵌套重復累積碼以實現(xiàn)DPC原理。加權數(shù)據(jù)疊加660使用來自接收器的ICI頻譜信息以基于DPC原理來消除它。

圖6B示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的具有N個子信道編碼器610、611、612、613的梳狀DPC協(xié)作編碼超級信道發(fā)送器的示意圖。實施方式基于以下認識：ICI一般來自最鄰近的(例如，相鄰的)子信道。因此，一些實施方式使協(xié)作編碼和非協(xié)作編碼交替。

例如，每個子信道編碼器對來自DDM 210的輸入數(shù)據(jù)601、602、603、604、605進行編碼，以產(chǎn)生編碼數(shù)據(jù)流670、671、672、673、674。該實施方式在奇數(shù)子信道使用協(xié)作編碼器610、612，在偶數(shù)子信道使用非協(xié)作編碼器611、613。非協(xié)作編碼器首先對輸入數(shù)據(jù)流進行編碼，而不使用其它子信道的數(shù)據(jù)。協(xié)作編碼器接下來使用來自最鄰近的子信道的數(shù)據(jù)來對數(shù)據(jù)流進行編碼。例如，第一子信道編碼器610使用具有來自第二子信道編碼器611的數(shù)據(jù)650的嵌套聯(lián)合FEC碼630，第三子信道編碼器612從第二子信道編碼器611和第四子信道編碼器613饋送數(shù)據(jù)651和652二者。