阅读说明：本技术 编码器和光发送器 (Encoder and optical transmitter ) 是由 小岛启介 吉田刚 秋浓俊昭 D·米勒 K·帕森斯 于 2018-12-28 设计创作，主要内容包括：用于从符号生成光数据码的编码器执行符号映射和编码,其中符号映射执行：提供具有第一振幅环和第二振幅环的第一星座格式,第一振幅环和第二振幅环具有对应于相位角的圆形网格；提供具有第一振幅环和第二振幅环的第二星座格式,第一振幅环和第二振幅环具有对应于相位角的圆形网格；将符号的第一部分应用于第一星座格式和第二星座格式之一,以通过具有圆形网格之一的第一振幅环和第二振幅环之一来表示符号的第一部分；将符号的第二部分应用于第一星座格式和第二星座格式中的另一个,以通过具有圆形网格之一的第一振幅环和第二振幅环之一来表示符号的第二部分。第一星座图和第二星座图能够以三种不同方式映射到子载波调制。(An encoder for generating an optical data code from symbols performs symbol mapping and encoding, wherein the symbol mapping performs: providing a first constellation format having a first amplitude ring and a second amplitude ring, the first amplitude ring and the second amplitude ring having a circular grid corresponding to a phase angle; providing a second constellation format having a first amplitude ring and a second amplitude ring, the first amplitude ring and the second amplitude ring having a circular grid corresponding to a phase angle; applying the first portion of the symbol to one of the first constellation format and the second constellation format to represent the first portion of the symbol by one of a first amplitude ring and a second amplitude ring having one of a circular grid; the second portion of the symbol is applied to the other of the first constellation format and the second constellation format to represent the second portion of the symbol by one of a first amplitude ring and a second amplitude ring having one of a circular grid. The first constellation and the second constellation can be mapped to subcarrier modulations in three different ways.)

编码器和光发送器

技术领域

本发明涉及光信号发送器及光信号编码器、以及用于生成调制码的方法，并且更具体地，涉及用于使用恒模格式进行相干光通信的光信号发送器和光通信系统、以及使用这些恒模格式来布置子载波的方法。

背景技术

光纤非线性通常是确定光通信的传输距离的限制因素。减轻光纤非线性的一种方法是使用多子载波(MSC)调制。从理论和实验上已经证明，就非线性容限而言，包含2GB-4GB子载波的MSC调制是最好的。这是由于子载波之间的相干性随着子载波变窄而降低的事实。

与传统的31GBd-34GBd波长域复用(WDM)信道中的传统调制格式相比，四维(4D)恒模调制格式也已经表示具有非线性容限。

在本发明中，我们将4D恒模格式应用于MCS。将包括两个互补振幅信号的4D恒模信号映射到双偏振光信号具有多种选项。可以跨相同时隙的两个偏振、跨相同偏振的两个时隙、或跨相同时隙和相同偏振的两个子载波来映射一对。具体地，在MSC的情况下，第三选项成为可行的选项，因为它们能够从单个发送器生成。另一方面，传统单载波发送器无法提供此选项。

发明内容

一些实施方式基于以下认识：光学编码器用于从符号生成光数据码。例如，用于从符号生成光数据码的编码器包括：处理器，其执行符号映射程序和编码程序；存储器，其与处理器连接，以存储符号映射程序和编码程序，其中，符号映射程序使处理器执行：提供具有第一振幅环和第二振幅环的第一星座格式，第一振幅环和第二振幅环具有对应于相位角的圆形网格；提供具有第一振幅环和第二振幅环的第二星座格式，第一振幅环和第二振幅环具有对应于相位角的圆形网格；将符号的第一部分应用于第一星座格式和第二星座格式之一，以通过具有圆形网格之一的第一振幅环和第二振幅环之一来表示符号的第一部分；将符号的第二部分应用于第一星座格式和第二星座格式中的另一个，以通过具有圆形网格之一的第一振幅环和第二振幅环之一来表示符号的第二部分；以及提供根据时隙布置的成对的超级信道，其中，每个超级信道包括分配给子信道编号的子载波，其中，符号的第一部分和第二部分被分配给一对子载波，其中，一对子载波的功率之和被选择为使得近似变为预定值，其中，每个超级信道通过与子载波符号率相对应的子载波均匀划分，并且其中，编码程序使处理器执行：根据第一星座格式和第二星座格式之一，使用具有圆形网格之一的第一振幅环和第二振幅环之一，将符号的第一部分编码为光数据码的第一子集；以及根据第一星座格式和第二星座格式中的另一个，使用具有圆形网格之一的第一振幅环和第二振幅环之一，将符号的第二部分编码为光数据码的第二子集。

此外，本发明的一些实施方式公开了一种光发送器。该光发送器包括被配置为生成并发送第一调制信号和第二调制信号的编码器装置。该编码器装置包括：处理器，其执行符号映射程序和编码程序；存储器，其与处理器连接，以存储符号映射程序和编码程序，其中，符号映射程序使处理器执行：提供具有第一振幅环和第二振幅环的第一星座格式，第一振幅环和第二振幅环具有对应于相位角的圆形网格；提供具有第一振幅环和第二振幅环的第二星座格式，第一振幅环和第二振幅环具有对应于相位角的圆形网格；将符号的第一部分应用于第一星座格式和第二星座格式之一，以通过具有圆形网格之一的第一振幅环和第二振幅环之一来表示符号的第一部分；将符号的第二部分应用于第一星座格式和第二星座格式中的另一个，以通过具有圆形网格之一的第一振幅环和第二振幅环之一来表示符号的第二部分；以及提供根据时隙布置的成对的超级信道，其中，每个超级信道包括分配给子信道编号的子载波，其中，符号的第一部分和第二部分被分配给一对子载波，其中，一对子载波的功率之和被选择为使得近似变为预定值，其中，每个超级信道通过与子载波符号率相对应的子载波均匀划分，并且其中，编码程序使处理器执行：根据第一星座格式和第二星座格式之一，使用具有圆形网格之一的第一振幅环和第二振幅环之一，将符号的第一部分编码为光数据码的第一子集；以及根据第一星座格式和第二星座格式中的另一个，使用具有圆形网格之一的第一振幅环和第二振幅环之一，将符号的第二部分编码为光数据码的第二子集；连续波(CW)光源，其被配置为发送CW光信号；偏振分束器，其被配置为将CW光源的CW光信号分成CW光信号的第一部分和第二部分；第一调制器，其连接至编码器装置，其中，第一调制器接收并调制CW光信号的第一部分，以根据第一调制信号生成第一调制光载波信号；第二调制器，其连接到编码器装置，其中，第二调制器接收并调制CW光信号的第二部分，以根据第二调制信号生成第二调制光载波信号；以及合束器，其被配置为组合第一调制光载波信号和第二调制光载波信号，以生成并发送经调制的光载波信号。

另一实施方式基于以下认识：一种符号映射方法，用于使用与存储器通信的处理器从符号生成光数据。该符号映射方法包括以下步骤：提供具有第一振幅环和第二振幅环的第一星座格式，第一振幅环和第二振幅环具有对应于预定相位角的圆形网格；提供具有第一振幅环和第二振幅环的第二星座格式，第一振幅环和第二振幅环具有对应于预定相位角的圆形网格；将符号的第一部分应用于第一星座格式和第二星座格式之一，以通过具有圆形网格之一的第一振幅环和第二振幅环之一来表示符号的第一部分；将符号的第二部分应用于第一星座格式和第二星座格式中的另一个，以通过具有圆形网格之一的第一振幅环和第二振幅环之一来表示符号的第二部分；以及提供根据时隙布置的成对的超级信道，其中，每个超级信道包括分配给子信道编号的多个子载波，其中，每个超级信道通过与子载波符号率相对应的子载波均匀划分，其中符号的第一部分和第二部分被分配给一对子载波，其中一对子载波的功率之和被选择为使得近似变为预定值。

附图说明

[图1A]

图1A示出了根据本发明的实施方式的包括光信号发送器200的光通信100。

[图1B]

图1B示出了根据本发明的实施方式的4D-2A8PSK调制格式的第一星座图。

[图1C]

图1C示出了根据本发明的实施方式的4D-2A8PSK调制格式的第二星座图。

[图2A]

图2A示出了例示根据本发明的实施方式的、使用两个偏振和两个时隙来映射具有互补振幅的4D信号的类型A的示意图。

[图2B]

图2B示出了例示根据本发明的实施方式的、利用两个偏振和两个时隙映射具有互补振幅的4D的类型B的示意图。

[图2C]

图2C示出了根据本发明的实施方式的例示根据本发明的实施方式使用两个偏振和具有相邻频率(子信道)的时隙来映射具有互补振幅的4D信号的类型C的示意图。

[图3A]

图3A示出了根据本发明的实施方式的5位/符号调制格式的映射规则的概要。

[图3B]

图3B示出了根据本发明的实施方式的6位/符号调制格式的映射规则的概要。

[图3C]

图3C示出了根据本发明的实施方式的7位/符号调制格式的映射规则的概要。

[图4A]

图4A示出了根据本发明的实施方式的5位/符号调制格式的示例。

[图4B]

图4B示出了根据本发明的实施方式的5位/符号调制格式的示例。

[图5A]

图5A示出了根据本发明的实施方式的6位/符号调制格式的示例。

[图5B]

图5B示出了根据本发明的实施方式的6位/符号调制格式的示例。

[图6A]

图6A示出了根据本发明的实施方式的7位/符号调制格式的示例。

[图6B]

图6B示出了根据本发明的实施方式的7位/符号调制格式的示例。

[图7A]

图7A示出了根据本发明的实施方式的5B4D-2A8PSK的Stokes(斯托克斯)空间表示。

[图7B]

图7B示出了根据本发明的实施方式的7B4D-2A8PSK的Stokes空间表示。

[图8]

图8示出了例示根据本发明的实施方式的多子载波调制配置的示意图。

[图9]

图9示出了根据本发明的实施方式的作为每个子载波的发射功率的函数的、跨度损耗预算的仿真结果。

[图10]

图10示出了根据本发明的实施方式的作为每个子载波的发射功率的函数的、跨度损耗预算的仿真结果。

[图11]

图11示出了作为波特率的函数的、4D恒模格式和传统格式的三种映射类型的峰值跨度损耗预算。

具体实施方式

以下，参照附图描述本发明的各种实施方式。应当注意，附图未按比例绘制，贯穿附图，相似结构或功能的元件由相似的附图标记表示。还应当注意，附图仅旨在便于描述本发明的特定实施方式。它们并非旨在作为发明的穷尽描述或作为对发明范围的限制。另外，结合本发明的特定实施方式所描述的方面不必限于那个特定实施方式，而是能够在本发明的任何其它实施方式中实践。

为了去除光通信系统中的光纤非线性，能够使用多子载波调制(MSC)。MSC由2GB-4GB子载波组成，用于减轻光纤非线性的影响。另外，与先前的调制格式相比，诸如四维(4D)恒模调制格式之类的调制技术能够提供非线性容限，并且将4D恒模信号映射到双偏振光信号具有多种选项。

根据本发明的一些实施方式在下文中公开了在MSC的上下文中就对互补振幅信号进行配对而言的4D恒调制格式的映射选项。4D恒模调制的每个符号能够布置在例如两个偏振的一个时隙中或针对每个偏振的两个时隙中。4D信号能够在一个时隙中映射到X偏振和Y偏振。另外，4D信号能够映射到两个时隙上或两个相邻子载波上。

图1A示出了根据本发明的一些实施方式的包括光信号发送器200的光通信系统100。如图所示，光纤300连接到光信号发送器200，该光信号发送器200经由光纤300发送光信号。

光信号发送器200包括诸如激光二极管之类的连续波光载波源10(CW 10)、编码器装置20、偏振分束器30、x偏振调制器210、y偏振调制器220和偏振合束器50。

X偏振调制器210包括第一调制器230、第二调制器240、波导Sx、Sx1、Sx1′、Sx2、Sx2′和Sx′以及布置在波导Sx2′中的π/2移相器40。

y偏振调制器220包括第三调制器250、第四调制器260、以及波导Sy、Sy1、Sy1′、Sy2、Sy2′、Sy′和布置在波导Sy2′中的π/2滤波器45。

第一调制器230、第二调制器240、第三调制器250和第四调制器260可以由Mach-Zenhder(马赫-贞德)干涉仪、可变光衰减器、相位调制器等构成。

编码器装置20包括纠错电路25、编码电路26和驱动器电路27、连接到处理器(未示出)的存储器(未示出)以及与编码器装置20外部的数据存储装置或数据通信电缆可连接的输入/输出(I/O)部分(未示出)。当需要将编码器装置20的编码格式更改为新的编码格式时，可以经由I/O部分将新程序引入编码器装置20，使得用于光信号调制的编码器装置20的编码格式被更新，并且光发送器200发送根据新的编码格式调制的光载波信号。I/O部分和存储器可以与编码器装置20分开地设置在光发送器200中。

当经由数据总线S0接收到数据集时，编码器装置20使用纠错电路25和编码电路26根据预定的调制格式方案，来执行用于生成具有预定的错误纠正的编码数据集的数据处理。随后，驱动器电路27将编码数据集的调制驱动器信号分别发送给第一调制器230、第二调制器240、第四调制器250和第五调制器260。在这种情况下，预定的调制格式方案可以是根据本发明的一些实施方式的基于4D-2A8PSK调制格式方案的5位/符号调制格式、6位/符号调制格式、7位/符号调制格式或时间混合4维调制格式。

将在以下段落中提供在编码器装置20中使用的、包括基于4D-2A8PSK调制格式方案的五位-符号调制格式、六位-符号调制格式、七位-符号调制格式以及时间混合4维调制格式。

CW 10生成光载波并经由连接CW和偏振分束器30的波导CWS将光载波发送到偏振分束器30。偏振分束器30将光载波分成X偏振载波和Y偏振载波。

X偏振载波通过波导Sx引导，并且被分成经由波导Sx1和Sx2的第一X偏振载波和第二X偏振载波。经由波导Sx1和Sx2，将第一X偏振载波引入第一调制器230，并且将第二X偏振载波引入第二调制器240。根据从编码器装置20的驱动器电路27提供的调制驱动器信号，由第一调制器230调制第一X偏振载波，并且由第二调制器240调制第二X偏振载波，从而得到经调制的第一X偏振载波和经调制的第二X偏振载波。

在这种情况下，经调制的第一X偏振载波的振幅和经调制的第二X偏振载波的振幅根据来自编码器装置20的调制驱动器信号而被布置为不同。例如，当经调制的第一X偏振载波的振幅小于预定振幅时，那么经调制的第二X偏振载波的振幅大于预定振幅。该过程使得可以针对经调制的第一X偏振载波和经调制的第二X偏振载波之和产生近似恒定的功率。

在通过π/2滤波器40之后，经调制的第二X偏振载波与经调制的第一X偏振载波合并，从而得到合并的调制X偏振载波。

Y偏振载波通过波导Sy引导，并且被分成经由波导Sy1和Sy2的第一Y偏振载波和第二Y偏振载波。分别经由波导Sy1和Sy2，将第一Y偏振载波引入第三调制器250，并且将第二Y偏振载波引入第四调制器260。根据从编码器装置20的驱动器电路27提供的调制驱动器信号，由第三调制器250调制第一Y偏振载波，并且由第四调制器260调制第二Y偏振载波，从而得到经调制的第一Y偏振载波和经调制的第二Y偏振载波。

在这种情况下，经调制的第一Y偏振载波的振幅和经调制的第二Y偏振载波的振幅根据来自编码器装置20的调制驱动器信号而被布置为不同。例如，当经调制的第一Y偏振载波的振幅小于预定振幅时，那么经调制的第二Y偏振载波的振幅大于预定振幅。

该过程使得可以针对经调制的第一Y偏振载波和经调制的第二Y偏振载波之和产生近似恒定的功率。

在通过π/2滤波器45之后，经调制的第二Y偏振载波与经调制的第一Y偏振载波合并，得到合并的调制Y偏振载波。

合并的调制X偏振载波和合并的调制Y偏振载波在偏振合束器50处组合，得到光载波信号。光载波信号经由光纤300传播。

根据本发明的实施方式，经调制的第一X偏振载波和经调制的第二X偏振载波之和能够是近似恒定功率，并且经调制的第一Y偏振载波和经调制的第二Y偏振之和能够是近似恒定功率，从光信号发送器200发送的光载波信号变为近似恒定功率。对于相干光通信系统而言，这能够是实质性的优点，这是因为在光纤中传播时的潜在非线性影响是可避免的。

4D-2A8PSK调制格式方案

图1B和图1C示出了4D-2A8PSK调制格式的星座图。星座图包括能够以各种方式布置的两个星座图。

图1B是包括指示一个偏振的同相分量的XI轴和指示相同偏振的正交分量的XQ轴的第一星座图，所述一个偏振能够是X偏振或Y偏振。第一星座图包括具有指示振幅值的第一振幅半径r1的第一振幅环Rx1和具有指示振幅值的第二振幅半径r2的第二振幅环Rx2。如图1B所示，第一振幅环Rx1和第二振幅环Rx2形成由相位角θx确定的圆形网格。第一振幅环Rx1和第二振幅环Rx2上的每个圆形网格被指配了{B[0]B[1]B[2]}形式的三个位和一个奇偶校验位B[6]。三个位{B[0]B[1]B[2]}的范围为{0 0 0}至{1 1 1}，奇偶校验位B[6]在“0”和“1”之间改变。

图1C是包括指示一个偏振的同相分量的YI轴和指示相同偏振的正交分量的YQ轴的第二星座图，所述一个偏振能够是X偏振或Y偏振。第二星座图包括具有指示振幅值的第一振幅半径r1的第一振幅环Ry1和具有指示振幅值的第二振幅半径r2的第二振幅环Ry2。如图1C所示，第一振幅环Ry1和第二振幅环Ry2形成由相位角θy确定的圆形网格。第一振幅环Ry1和第二振幅环Ry2上的每个圆形网格被指配了{B[3]B[4]B[5]}形式的三个位和一个奇偶校验位B[7]。三个位{B[3]B[4]B[5]}的范围为{0 0 0}至{1 1 1}，奇偶校验位B[6]在“0”和“1”之间改变。

4D-2A8PSK调制格式映射类型

子载波调制是调制信号由多个子载波组成的情况。能够在数字域或RF域中进行该复用。当应用于相干光调制时，X偏振和Y偏振的子载波通常独立调制。

图2A至图2C示出了4D信号如何被映射到光信号。在这些图中，每个时隙由分别分配给X偏振和Y偏振的两个超级信道组成。每个超级信道由在频域中复用的多个子载波组成。

图2A示出了被称为类型A的情况，其中符号的具有互补振幅环的两个部分被映射到两个偏振中的相应子载波。即使并非绝对必须在每个偏振中具有完全相同的子载波数，但这样通常还是有益的，这是因为它们具有相同的传播速度，并且它们抵消长距离的强度波动。在这种布置中，两个偏振中子信道的功率之和是恒定的，因此强烈地抑制了自相位调制(SPM)和交叉相位调制(XPM)。

图2B示出了被称为类型B的情况，其中符号的具有互补振幅环的两个部分被映射到相同偏振的两个连续时隙中的相应子载波。就像前面的情况一样，即使不是绝对必须在每个时隙中具有完全相同的子载波数，但这样通常是有益的，这是因为它们具有相同的传播速度，并且它们抵消长距离的强度波动。这种映射类型的益处在于，两个时隙上子信道的功率之和在每个偏振中是恒定的，因此强烈抑制了交叉偏振调制(XPolM)。

图2C示出了称为类型C的情况，其中符号的具有互补振幅环的两个部分被映射到同一超信道中的相邻子载波。与前面的情况一样，即使不是必须在每个子载波中具有相邻子载波，但这样通常是有益的，这是因为它们具有最接近的传播速度，并且两个相邻子载波的功率之和在长距离上保持恒定，整体抑制了SPM、XPM和XPolM。

五位符号调制格式

通过使用图1B和图1C描述五位/符号(5位/符号：由5位表示的符号)调制格式。基于利用具有布置在第一星座图和第二星座图中的每一个上的两个振幅环的格雷(Gray)映射8进制相移键控(8PSK)的4D-2A8PSK调制格式方案，执行5位/符号调制格式。如图1B所示，第一星座图的振幅环Rx1和Rx2具有由指示相位角的三个位所标识的圆形网格和指示由奇偶校验位所标识的振幅值的半径。此外，如图1C所示，第二星座图的振幅环Ry1和Ry2具有由指示相位角的三个位所标识的圆形网格和指示由奇偶校验位所标识的振幅值的半径。

图3A还示出了5位/符号调制格式的映射规则的概要。应当注意，位阵列{B[0]B[1]B[2]B[3]B[4]B[5]B[6]B[7]}在附图中由{b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7}表示。如图所示，{b0b1 b2}和{b3 b4 b5}是格雷映射相位，并且位b5是附加位，并且位b6和b7是指示振幅值的奇偶校验位。下面将给出更具体的描述。

基于根据本发明的实施方式的五位调制格式，由{B[0]B[1]B[2]B[3]B[4]}的五个信息位表示的5位码字通过将第一子集{B[0]B[1]B[2]}映射在第一星座图上并且将第二子集{B[3]B[4]}映射在第二星座图上而被编码到光数据码中。

通过使用八个位{B[0]B[1]B[2]B[3]B[4]B[5]B[6]B[7]}来执行将5位符号的第一子集和第二子集映射到第一星座图和第二星座图的过程。

八个位由{B[0]B[1]B[2]B[3]B[4]}的五个信息位和{B[5]B[6]B[7]}的奇偶校验位组成。奇偶校验位B[5]由码字位{B[0]B[1]B[2]}的逻辑异或(XOR)运算确定，该运算表示为：

B[5]＝XOR(B[0],B[1],B[2]) (1)

此外，通过以下逻辑运算来确定奇偶校验位B[6]。

B[6]＝XOR(B[2],B[3],B[4]) (2)

奇偶校验位{B[6],B[7]}被配置为彼此互补，因此它们的关系表示为

B[7]＝NOT(B[6]) (3)

注意，尽管在该示例中通过XOR运算从5位符号的第一子集创建了附加位B[5]，但是根据调制格式方案的设计，可以使用来自5位符号的位的其它组合。此外，可以根据调制格式方案的设计来执行另一逻辑运算。

还应注意，当获得奇偶校验位B[5]和B[6]时，对于式(2)和式(3)中的逻辑XOR运算共同利用位B[2]。在其它实施方式中，可以选择5位符号中的诸如B[0]、B[1]、B[3]或B[4]的另一码字位以用于逻辑运算。

例如，当奇偶校验位B[6]在式(2)的XOR运算之后被确定为“0”时，奇偶校验位B[7]根据式(3)变为“1”，那么第一子集{B[0]B[1]B[2]}被布置在第一星座图的第一振幅环Rx1上的网格上。在这种情况下，选择第一振幅环Rx1上的圆形网格，使得第一振幅环Rx1上的圆形网格的三个位对应于5位符号的第一子集的{B[0]B[1]B[2]}。随后，根据指示“1”的奇偶校验位B[7]，第二子集的{B[3]B[4]B[5]}被布置在第二星座图的第二振幅环Ry2上的网格上。在这种情况下，选择第二振幅环Ry2上的圆形网格，使得第二振幅环Ry2上的圆形网格的三个位对应于第二子集的{B[3]B[4]B[5]}。因此，对于给定的5位符号，第一振幅环Rx1上的圆形网格指定了振幅值r1和由布置在第一振幅环Rx1上的三个位{B[0]B[1]B[2]}确定的相位角，并且第二振幅环Ry2上的圆形网格指定了振幅值r2和由布置在第二振幅环Ry2上的三个位{B[3]B[4]B[5]}所确定的相位角。

在另一示例中，当奇偶校验位B[6]在式(2)的XOR运算之后被确定为“1”时，奇偶校验位B[7]根据式(3)变为“0”，则第一子集{B[0]B[1]B[2]}被布置到第一星座图的第二振幅环Rx2上的网格上。在这种情况下，选择第二振幅环Rx2上的圆形网格，使得第二振幅环Rx2上的圆形网格的三个位对应于5位符号的第一子集{B[0]B[1]B[2]}。随后，根据指示“0”的奇偶校验位B[7]，第二子集{B[3]B[4]B[5]}被布置在第二星座图的第一振幅环Ry1上的网格上。在这种情况下，选择第一振幅环Ry1上的圆形网格，使得第一振幅环Ry1上的圆形网格的三个位对应于第二子集{B[3]B[4]B[5]}。

图4A和图4B示出了根据本发明的实施方式的5位/符号调制格式的示例。代替三个位{0 0 0}至{1 1 1}，将地址“1o”至“8o”和“1i”至“8o”布置在振幅环Rx1、Rx2、Ry1和Ry2上的圆形网格上。

在这种情况下，当符号的第一子集被指配给第一星座图中的环Rx1上的网格(1o)时，该符号的第二子集具有将被指配在第二星座图中的环Ry2上的两个可能的圆形网格(1i和5i)，并且当另一符号的第一子集被指配给第一星座图中的环Rx2上的网格(1i)时，该符号的第二子集具有将被指配在第二星座图中的环Ry1上的两个圆形网格(4o和8o)。

因此，对于给定的5位符号，第二振幅环Rx2上的圆形网格指定了振幅值r2和由布置在第二振幅环Rx2上的三个位{B[0]B[1]B[2]}所确定的相位角，并且第一振幅环Ry1上的圆形网格指定了振幅值r1和由布置在第一振幅环Ry1上的三个位{B[3]B[4]B[5]}所确定的相位角。

六位符号调制格式

以下通过使用图2A和图2B描述六位/符号(6位符号：由6位表示的符号)调制格式。与5位/符号调制格式的情况类似，6位/符号调制格式基于利用具有布置在第一星座图和第二星座图中的每一个上的两个振幅环的格雷映射8进制相移键控(8PSK)的4D-2A8PSK调制格式方案来执行。如图2A所示，第一星座图的振幅环Rx1和Rx2具有由指示相位角的三个位所标识的圆形网格以及指示由奇偶校验位所标识的振幅值的半径。此外，如图2B所示，第二星座图的振幅环Ry1和Ry2具有由指示相位角的三个位所标识的圆形网格和指示由奇偶校验位所标识的振幅值的半径。

图3B还示出了6位/符号调制格式的映射规则的概要。应当注意，码字位{B[0]B[1]B[2]B[3]B[4]B[5]B[6]B[7]}在附图中由{b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7}表示。如图所示，{b0b1 b2}和{b3 b4 b5}是格雷映射相位，并且位b6和b7是指示振幅值的奇偶校验位。下面将给出更具体的描述。

基于根据本发明的实施方式的六位调制格式，由{B[0]B[1]B[2]B[3]B[4]B[5]}的六个信息位表示的6位符号通过将第一子集{B[0]B[1]B[2]}映射在第一星座图上并且将第二子集{B[3]B[4]B[5]}映射在第二星座图上而被编码到光数据码中。

通过使用八个位{B[0]B[1]B[2]B[3]B[4]B[5]B[6]B[7]}来执行将6位符号的第一子集和第二子集映射到第一星座图和第二星座图的过程。八个位由{B[0]B[1]B[2]B[3]B[4]B[5]}和奇偶校验位{B[6],B[7]}组成，其中这些位中的每一个是码字位。码字位B[6]由码字位{B[0]B[1]B[2]B[3]B[4]B[5]}的逻辑异或(XOR)运算确定，该运算表示为如下。

B[6]＝XOR(B[0],B[1],B[2],B[3],B[4],B[5]B[6],B[7]) (4)

奇偶校验位{B[6],B[7]}被配置为彼此互补，它们的关系表示为

B[7]＝NOT(B[6]) (5)

例如，当码字位B[6]在式(4)的XOR运算之后被确定为“0”时，奇偶校验位B[7]根据式(5)变为“1”，并且第一子集{B[0]B[1]B[2]}被布置在环Rx1上的网格上。在这种情况下，选择环Rx1上的圆形网格使得环Rx1上的圆形网格上的三个位对应于6-位符号的第一子集的{B[0]B[1]B[2]}。接着，根据指示“1”的奇偶校验位B[7]，第二子集的{B[3]B[4]B[5]}布置在环Ry2上的网格上。在这种情况下，选择环Ry2上的圆形网格使得环Ry2上的圆形网格的三个位对应于6-位符号的第二子集的{B[3]B[4]B[5]}。因此，振幅环Rx1、Rx2、Ry1和Ry2上的圆形网格中的每一个指定了6位符号的每个子集的相位角和振幅值。

图5A和图5B示出了根据本发明的实施方式的6位/符号调制格式的示例。代替三个位{0 0 0}至{1 1 1}，将网格地址“1o”至“8o”和“1i”至“8o”布置在振幅环Rx1、Rx2、Ry1和Ry2上的圆形网格上。

在这种情况下，当符号的第一子集被指配给第一星座图中的环Rx1上的网格(1o)时，该符号的第二子集具有将被指配在第二星座图中的环Ry2上的四个可能的圆形网格(1i、3i、5i和7i)，并且当另一符号的第一子集被指配给第一星座图中的环Rx2上的网格(1i)时，该符号的第二子集具有将被指配在第二星座图中的环Ry1上的四个圆形网格(2o、4o、6o和8o)。

七位符号调制格式

图3C示出了7位/符号调制格式的映射规则的概要。下面将详细描述七位/符号(7位符号：由7位表示的符号)。

与5位/符号和6位/符号调制格式的情况类似，7位/符号调制格式基于利用具有布置在第一星座图和第二星座图中的每一个上的两个振幅环的格雷映射8进制相移键控(8PSK)的4D-2A8PSK调制格式方案来执行。如图2A所示，第一星座图的振幅环Rx1和Rx2具有由指示相位角的三个位所标识的圆形网格以及指示由奇偶校验位所标识的振幅值的半径。此外，如图2B所示，第二星座图的振幅环Ry1和Ry2具有由指示相位角的三个位所标识的圆形网格以及指示由奇偶校验位所标识的振幅值的半径。

由{B[0]B[1]B[2]B[3]B[4]B[5]B[6]}的七个信息位来表示7位符号。7位符号被分隔为第一子集{B[0]B[1]B[2]B[3]}和第二子集{B[4]B[5]B[6]}。奇偶校验位B[7]由通过下式表示的逻辑运算来创建

B[7]＝NOT(B[3]) (6)

在这种情况下，通过使用位B[3]作为第一子集的奇偶校验位，将第一子集{B[0]B[1]B[2]B[3]}应用于第一星座图。其余位{B[0]B[1]B[2]}用于依据奇偶校验位B[3]的值来标识振幅环Rx1和Rx2之一上的网格。依据奇偶校验位B[7]的值，将第二子集{B[4]B[5]B[6]}应用于第二星座图，以标识振幅环Ry1和Ry2之一上的网格。

例如，当7位符号的码字位B[3]指示“0”时，奇偶校验位B[7]变为“1”，并且选择环Rx1上的网格使得环Rx1上的圆形网格的三个位对应于7位符号的前三位{B[0]B[1]B[2]}。结果，7位符号的第一子集{B[0]B[1]B[2]B[3]}被编码，以标识由环Rx1的半径r1指示的振幅值和由圆形网格所指示的相位角。此外，应用第二子集{B[4]B[5]B[6]}以选择环Ry2上的网格，使得环Ry2上的圆形网格的三个位对应于7位符号的第二子集的后三位(secondthree bits){B[3]B[4]B[5]}。

此外，当7位符号的码字位B[3]指示“1”时，奇偶校验位B[7]变为“0”，并且选择环Rx2上的网格使得环Rx2上的圆形网格的三个位对应于7位符号的前三位{B[0]B[1]B[2]}。结果，7位符号的第一子集{B[0]B[1]B[2]B[3]}被编码，以标识由环Rx1的半径r1指示的振幅值和由圆形网格所指示的相位角。此外，应用第二子集{B[4]B[5]B[6]}以选择环Ry2上的网格，使得环Ry2上的圆形网格的三个位对应于7位符号的第二子集的后三位{B[3]B[4]B[5]}。

图6A和图6B示出了根据本发明的实施方式的7位/符号调制格式的示例。代替三个位{0 0 0}至{1 1 1}，将网格地址“1o”至“8o”和“1i”至“8o”布置在振幅环Rx1、Rx2、Ry1和R2上的圆形网格处。

在这种情况下，当符号的第一子集被指配给第一星座图中的环Rx1上的网格(1o)时，那么第二子集能够被指配给第二星座图中的环Ry2上的所有可能的圆形网格(1i-8i)。

图7A和图7B示出了5B4D-2A8PSK和7B4D-2A8PSK的Stokes空间表示。在这两种格式中，信号码布置在Stokes球的表面f上，这表明在5B4D-2A8PSK和7B4D-2A8PSK上进行通信时所使用的总功率是恒定的。

光纤非线性通常是确定光通信的传输距离的限制因素。减轻光纤非线性的一种方式是使用多子载波(MSC)调制。从理论和实验上已经证明，就非线性容限而言，基于传统正交振幅调制(QAM)格式的由2GBd-4GBd子载波组成的MSC调制是最好的。这是由于子载波之间的相干性随着子载波带宽变窄而降低的事实。因此，能够显著减少由交叉相位调制(XPM)和交叉偏振调制(XPolM)引起的非线性。同时，越多信道增强了四波混频(FWM)效果。因此，存在2GBd-4GBd的最佳子载波波特率。

4D-2A8PSK系列的优点包括三个部分(three-folds)；(1)在加性Gaussian(高斯)白噪声(AWGN)条件下出色的信噪(SNR)特性(即，线性性能)；(2)出色的非线性传输特性；以及(3)具有不同频谱效率的多调制格式。该情况是前面描述的信道映射类型A的特例，并且子载波的数目是1。以上优点全部延续到MSC调制情况中。

使用50个跨度为80km标准单模光纤(SSMF)的链路进行了仿真。图8示出了例示根据本发明的实施方式的多子载波调制配置的示意图。每个子载波用32GBd、16GBd、...、1GBd和滚降参数(roll-off parameter)为0.01的根升余弦(RRC)滤波器进行调制。子载波信道间隔是波特率的1.01倍。选择子载波的总数，使得总带宽相同。在这种情况下，GMI是在阴影区域上取平均。我们固定每个子载波的总带宽。中心附近的阴影子载波用于计算广义互信息(GMI)，该GMI几乎等于表示误码率(BER)的另一种方式。

图9示出了当Star-8QAM用于每个子载波时，作为每个子载波的发射功率的函数的跨度损耗预算(每个跨度允许多少光预算)的仿真结果。随着发射功率的增加，由于光纤非线性，跨度损耗预算趋于饱和。但是，随着波特率降低，由于MCS效应，峰值跨度损耗预算增加。

图10示出了当6b4D-2A8PSK(选项A)用于跨两个偏振的一对子载波时，作为每个子载波的发射功率的函数的跨度损耗预算(每个跨度允许多少光预算)的仿真结果。与Star-8QAM情况相比，由于4D恒模特性，6b4D-2A8PSK示出了更高的峰值跨度损耗预算。

图11示出了作为波特率的函数的峰值跨度损耗预算。在这里，我们比较了Star-8QAM和三种映射类型的6b4D-2A8PSK。总体而言，所有映射类型的6b4D-2A8PSK比Star-8QAM情况显著高得多。这清楚地表明了使用6b4D-2A8PSK作为每个子载波的组成部分的优势。在一些情况下，子载波波特率可以在1GBd和100GBd之间或者在1GBd和32GBd之间。另外，当子载波波特率在1GBd和5GBd之间时，6b4D-2A8PSK的益处变得更高。此外，在一些情况下，子载波波特率可以在2GBd和4GBd之间的范围内。6b4D-2A8PSK的三种映射类型显示出几乎同样好的结果的事实表明：当实际实现时，在将符号如何映射到子载波方面具有足够的灵活性。

相对性能差异取决于光纤设施的特性。例如，当两个星座图映射到相同时隙的两个偏振(类型A)时，自相位调制(SPM)和XPM被强烈抑制，而XPolM不被抑制。另一方面，当两个星座图映射到相同偏振的两个时隙(类型B)时，每个偏振的功率在两个时隙上取平均时是恒定的。这强烈抑制了XPolM，而SPM和XPM并不一定受到抑制。因此，如果光纤设施具有强XPolM，则选择类型B是有益的。如果系统是可重新配置的，并且能够根据光纤设施特性来选择映射类型中的一种，则获得进一步的性能改善。

调制格式并非必须在超级信道上相同。调制格式能够具有不同的频谱效率。另选地，调制格式能够是时间混合的，即，能够在时域中复用不同的调制格式。

在仿真中，我们选择两个半径之比为0.65，这对于非线性传输特性而言几乎是最佳的。通常，其被选择为在0.5到0.8之间，以在最小化两个功率电平的波动与最大化Euclidean(欧几里德)距离之间取得平衡。

能够以多种方式中的任何一种来实现本公开的上述实施方式。例如，可以使用硬件、软件或其组合来实现实施方式。当以软件实现时，无论是设置在单台计算机中还是分布在多台计算机当中，都能够在任何合适的处理器或处理器集上执行软件代码。这种处理器可以实现为集成电路，在集成电路组件中具有一个或更多个处理器。但是，可以使用任何适当格式的电路来实现处理器。

另外，本公开的实施方式可以被体现为一种方法，已经提供了该方法的示例。作为该方法的一部分而执行的动作可以以任何合适的方式排序。因此，可以构造实施方式，在该实施方式中以与所例示的次序不同的次序来执行动作，这可以包括同时执行一些动作，即使这些动作在示例性实施方式中被示为顺序动作。

在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”之类的序数术语来修饰权利要求要素本身并不意味着一个权利要求要素相对于另一个具有任何优先权、优先级或次序，或者执行方法的动作的时间次序，而是仅用作标签，以将具有一定名称的一个权利要求要素与具有相同名称(除了序数词的使用)的另一个要素区分开，以区分权利要求要素。