功率可管理的光ofdm收發器的製作方法

2023-09-22 06:52:15 1

專利名稱：功率可管理的光ofdm收發器的製作方法
技術領域：
本發明涉及光傳輸系統領域。具體而言，本發明涉及用於以功率優化方式調整光 OFDM傳輸系統的系統和方法。
背景技術：
在近期和中期的未來，預計40(ib/S、100(ib/S乃至高達lTb/s的收發器將基於相干檢測並且與數位訊號處理(DSP)相結合。該技術就其觸及範圍來說展現了非常高的性能， 即高失真容忍度和高靈敏度，但是該優點伴隨著高的功率消耗和功率耗散。通常，對於傳輸信道條件和比特率要求，針對最壞情況設計網絡資源，因此，使用 「高端」收發器。在用於相干傳輸系統的那些收發器的普通電子布局中，功率集中的系統元件例如DSP (數位訊號處理器)、ADC (模數轉換器)、DAC (數模轉換器)和用於調製器的驅動放大器被設計為針對最大可達帶寬。然而，該最大帶寬確定傳輸系統的功耗水平。在典型的光OFDM收發器中，在使用需求較低(即，「低端」)的情況下，不可能改變到降低的功耗。

發明內容
本發明所提出的光OFDM收發器和對應的OFDM接收器使得能夠控制功耗和觸及範圍/比特率之間的折衷。因此，能夠基於可用的和需要的網絡資源，以能夠優化功率的方式，調整並且自動重新配置網絡。通過減少OFDM收發器和接收器的功耗，減少了網絡的與能量相關的操作成本。此外，提高了網絡元件的可靠性，並且放鬆了對中央局中的機櫃、支架和隔板的平均冷卻要求。根據本發明的第一方案，提供了以總比特率進行操作的光OFDM發射器或收發器。 該OFDM發射器包括與N個OFDM子載波中的一個OFDM子載波相關聯的映射單元，該映射單元用於將數字輸入信號的M比特映射到一個星座點，從而產生對應的OFDM子載波的子載波信號。作為實例，OFDM發射器還可以包括用於將M個比特的塊從數字輸入信號中分離的串並單元。然後，該映射單元利用星座將該M個比特的塊映射到子載波信號的符號。星座是由調製方案，例如PSK(相移鍵控)或QAM(正交幅度調製)，來定義的。在典型的OFDM發射器中，數字輸入信號的連續塊被映射到符號。以順序並且循環的方式將這些符號分配給N 個OFDM子載波，S卩，將第一塊、第(N+1)塊、第QN+1)塊等等分配給第一 OFDM子載波。將第二塊、第(N+幻塊、第QN+幻塊等等分配給第二 OFDM子載波，依次類推。通過這種方式獲得了包括符號的子載波信號，其中每個符號表示數字輸入信號的M個比特。OFDM發射器還包括可調變換單元，用於變換N個OFDM子載波中的一個OFDM子載波的子載波信號以產生電輸出信號。該變換單元典型地執行快速傅立葉逆變換，以將OFDM 子載波信號從頻域變換到時域。該變換單元是可調的，即，可以將變換的階數，即快速傅立葉逆變換的階數，調整為任意N值。該變換單元還可以包括並串單元，其將N個時域信號合併成電輸出信號。應該注意到，典型地，該電輸出信號是覆信號，其包括兩個信號分量，即實部信號分量和虛部信號分量。
此外，該OFDM發射器可以包括數模轉換器，用於將該電輸出信號的數字版本轉換成該電輸出信號的模擬版本。通常對該電輸出信號的實部分量和虛部分量獨立地執行該數模轉換。該電輸出信號的模擬版本然後可以通過功率放大器，該功率放大器用於放大該電輸出信號。光OFDM發射器還包括電光轉換器，其用於將該電輸出信號(例如該放大的電輸出信號的模擬版本)轉換成光輸出信號。典型地，通過在光調製器中用該電輸出信號調製光信號來執行到光域的轉換。此外，該OFDM發射器包括控制單元，其用於設置OFDM子載波的數量N和比特數量 M，以使得相對於總比特率該OFDM發射器的電功耗最小化。該控制單元還用於根據所選擇的數量M和N來調整該可調映射單元和該可調變換單元。換句話說，該控制單元可以考慮 OFDM信號的總比特率並且可以選擇滿足該總比特率要求並且將OFDM發射器的功耗最小化的一對參數N和M。該控制單元然後使得該可調映射單元使用用於將M個比特映射到一個符號的星座，並且該控制單元使得該可調變換單元應用N階變換，例如傅立葉逆變換。應該注意到，該控制單元還可以從外部單元，例如從控制或管理平面或從對應的 OFDM接收器，接收與最佳參數對N和M相關的信息。為了交換(即發送和接收)與參數N 和M相關的信息，OFDM發射器還可以包括參數傳輸單元或參數交換單元，參數傳輸單元或參數交換單元以類似於下文針對對應的OFDM接收器所述的參數傳輸單元的方式工作。可以與對應的OFDM接收器和/或控制或管理平面交換與參數N和M相關的信息。 當選擇參數N和M時，除了總比特率之外，還可以考慮其他約束條件特別是光傳輸信道的傳輸條件。這些傳輸條件影響發射的OFDM信號的誤比特率。傳輸條件典型地取決於該光傳輸信道的長度和由該光傳輸信道引起的失真(如色度色散、偏振模色散等等)。通常需要選擇參數N和M以使得發射的OFDM信號的誤比特率(BER)低於某個預定閾值(例如10_3)。該BER結合前向糾錯(FEC)解碼器然後可能產生可接受的低的FEC後BER，例如 10_15。根據本發明的另一個方案，光OFDM發射器包括可調功率放大器，其可被調整為適應該電輸出信號的帶寬。選擇OFDM子載波的數量N和比特數量M以使得該可調功率放大器的電功耗最小化。該功率放大器通常是OFDM發射器中最突出的功耗源。其功耗極大地取決於要被放大的信號的帶寬。因此，選擇將該電輸出信號的帶寬最小化的參數對N和M 同時仍然滿足關於總比特率並且可能滿足目標誤比特率的要求可能是有益的。典型地，功率放大器的帶寬由其截止頻率或其轉換頻率來定義，其中截止頻率是放大器增益相對於工作增益下降_3dB的頻率，轉換頻率是放大器增益下降到Odb的頻率。 截止頻率和轉換頻率兩者都取決於功率放大器的偏置電流，並且可以通過增加該偏置電流來增加截止頻率和轉換頻率。然而，增加偏置電流導致功率放大器的功耗增加。作為實例， 在可調功率放大器中，偏置電流可以是可調整的，以便將該功率放大器的截止頻率調整為適應該電輸出信號的帶寬。由於該可調功率放大器的功耗隨著該電輸出信號的帶寬而增加，所以還可以選擇 OFDM子載波的數量N和比特數量M以使得該電輸出信號的帶寬最小化。根據本發明的另一個方案，將電功耗最小化以使得對於N個OFDM子載波中的一個 OFDM子載波的確定的子載波傳輸條件並且對於目標誤比特率，選擇最大可能比特數量M。換句話說，當考慮到光傳輸信道的傳輸條件並且特別是給定OFDM子載波的傳輸條件時，則選擇能夠使得將最大可能比特數量M個比特映射到一個OFDM子載波符號同時仍然滿足目標誤比特率的星座或調製方案。作為實例，可以通過使用經過該光傳輸信道發射的訓練序列和/或導頻子載波來確定OFDM子載波或完整的光傳輸信道的傳輸條件。在該OFDM接收器處，針對多個星座測量發射的訓練序列的誤比特率。然後選擇允許最大可能M值並且仍然滿足目標誤比特率的星座。可以如下將該電功耗最小化針對該OFDM發射器所操作的總比特率並且針對目標誤比特率，將OFDM子載波的數量N最小化。應該注意到，通常OFDM子載波之間的子載波間隔是恆定的，即兩個相鄰的OFDM子載波之間的帶寬間隔是恆定的。如果OFDM子載波的數量N減少並且子載波間隔保持不變，那麼N個OFDM子載波的總帶寬相應地降低。換句話說，由於OFDM子載波的數量最小化，所以OFDM信號的帶寬可以降低。如上所述，該降低的帶寬可以減少OFDM發射器的組件(特別是功率放大器)的功耗。應該注意到，典型地，OFDM 子載波的數量N的最小化伴隨著比特數量M的最大化。該OFDM發射器還可以包括可調數模轉換器。對於該可調數模(D/A)轉換器，處理或轉換速率可被調整為適應電輸出信號的帶寬。對於帶寬降低的信號，D/A轉換器的處理 (即採樣)速率可以降低，從而也降低了 D/A轉換器的功耗。OFDM發射器還可以包括循環擴展單元。該循環擴展單元典型地被放置在該變換單元的下遊和該數模轉換器的上遊。其可用於將循環前綴樣本插入到數字輸出信號，以避免符號間幹擾。通常，使用數位訊號處理器來實現該循環擴展單元，對於該數位訊號處理器而言功耗取決於處理速率。因此，處理速率降低可以使得該數位訊號處理器中的功耗降低。如上所述，參數對M和N的選擇可以取決於光傳輸信道的傳輸條件。應該注意到， 光傳輸信道可以對於不同的OFDM子載波具有不同的傳輸條件。在該情況中，選擇最適合每個OFDM子載波的傳輸條件的星座或調製方案是有益的。因此，取決於各個OFDM子載波的信道條件，將特定數量的比特M映射到每個OFDM子載波是有益的。換句話說，將M1個比特映射到第一 OFDM子載波，將M2個比特映射到第二 OFDM子載波，等等，將Mn個比特映射到第N OFDM子載波。因此，該OFDM發射器可以包括多個映射單元，其中每個映射單元與N個OFDM 子載波中的一個OFDM子載波相關聯。此外，對於每個映射單元而言，數字輸入信號的比特數量M(其被映射成星座點)是可選擇的。根據本發明的另一個方案，提供了光OFDM接收器。該OFDM接收器包括相干檢測單元，用於接收光輸入信號並且將該光輸入信號轉換成電輸入信號。該OFDM接收器還可以包括模數轉換器，用於將該電輸入信號的模擬版本轉換成該電輸入信號的數字版本。該OFDM接收器還包括參數傳輸單元，用於交換(即發射和/或接收)與OFDM子載波數量N和比特數量M相關的信息。可以與對應的OFDM發射器和/或控制或管理平面交換與參數N和M相關的信息。在經過光傳輸介質的傳輸之前，在對應的OFDM發射器處使用參數對M和N來產生光輸入信號的發送版本(即典型地，該光輸入信號的未失真版本)。 應該注意到，如果在對應的OFDM發射器處為不同的OFDM子載波選擇了各個比特數量Mi，其中i = 1........N，那麼在OFDM接收器處還接收與這些參數值相關聯的信息。應該注意到，確定調製和帶寬，並且從而確定OFDM發射器的功耗的參數(即M和 N)可以通過控制平面或管理平面來外部設置。該OFDM接收器然後通過它的參數傳輸單元從這樣的控制或管理平面接收與OFDM子載波數量N和比特數量M相關的信息。另一種可能性是該外部控制或管理平面提供一組可選擇的參數，例如要在該OFDM 接收器處實現的光信噪比(OSNR)和比特率。該發射和接收OFDM收發器將把它們自己調整到具有最小帶寬和/或功耗的OFDM相關參數M和N。在這種情況中，該參數傳輸單元將從該控制或管理平面接收該組可選擇的信息，其與OFDM子載波數量N和比特數量M相關。其然後將與該OFDM發射器交換與OFDM子載波數量N和比特數量M相關的信息，以便最終確定將要用於OFDM傳輸的參數N和M。另一個選擇將是初始「協商」操作，其中OFDM接收器和發射器交換關於信道質量的信息並且隨後它們自己確定適用於實際信道條件並且將總功耗最小化的OFDM參數M和 N。同樣，參數傳輸單元將與OFDM發射器交換與OFDM子載波數量N和比特數量M相關的信息，以便最終確定參數N和M。該OFDM接收器還包括可調變換單元，用於將電輸入信號變換成對應於N個OFDM 子載波的N個子載波信號。與N個OFDM子載波中的一個OFDM子載波相關聯的自適應判決單元用於將對應的子載波信號中的一部分映射到由M個比特所表示的星座點，從而產生輸出子載波信號。典型地，從該子載波信號提取符號並且該判決單元從基本星座選擇與該符號最接近的星座點。最後，OFDM接收器包括控制單元，該控制單元設置並且控制該OFDM接收器的組件，以使得這些組件以各個參數來進行操作，即根據參數N和M來調整該變換單元和該判決單元該OFDM接收器還可以包括可調模數轉換器，用於將電輸入信號的模擬版本轉換成電輸入信號的數字版本。優選地將該可調模數轉換器的轉換速率調整為適應該電輸入信號的帶寬。這可以是特別有益的，因為在典型的相干OFDM接收器中有大量功率集中的模數轉換器(ADC)。這種相干OFDM接收器包括四個ADC，即用於發射信號的X和正交Y極化的覆信號分量I和Q的ADC。根據本發明的另一個方案，提供了用於以總比特率發射光OFDM信號的方法。該方法包括將數字輸入信號的M個比特映射到星座點從而產生N個OFDM子載波中的一個OFDM 子載波的子載波信號的步驟。該方法還包括對該子載波信號進行變換以產生電輸出信號並且將該電輸出信號轉換成光輸出信號。最後，選擇OFDM子載波數量N和比特數量M，以使得用於發射OFDM信號的電功率最小化。該選擇步驟可以包括以下步驟確定N個OFDM子載波中的一個OFDM子載波的傳輸條件，確定對於目標誤比特率能夠被映射到一個星座點的最大可能比特數量M,並且給定最大可能比特數量M，確定實現該總比特率的最小OFDM子載波數量N。為了確定OFDM子載波的傳輸條件，可以測量所發射的訓練序列的誤比特率。如果該誤比特率是針對不同調製方案或星座測量的，那麼可以選擇能夠將最大可能比特數量M個比特映射到一個OFDM符號的調製方案。根據本發明的另一方案，提供了從光OFDM發射器向光OFDM接收器發送的光OFDM 控制信號。其包括與OFDM子載波數量N以及用於在對應的光OFDM發射器生成光OFDM信號的調製方案相關的信息。根據調製方案，將特定數量的比特M映射到OFDM子載波信號的符號。


應該注意到，本發明的上述方案可以任意地彼此組合或者彼此抽取。本發明的目標和特徵將從對優選實施方式的以下描述中變得顯而易見。下文通過參考附圖中示意性地示出的示例性實施方式來描述本發明，其中圖Ia和Ib示出了使用不同星座的OFDM信號；圖2a、2b和2c示出了在不同星座中相鄰的狀態之間的歐氏距離；以及圖3示出了根據本發明的OFDM傳輸系統。
具體實施例方式圖Ia和Ib示出了包括不同數量OFDM子載波104、124並且使用不同星座103、123 的兩個OFDM信號100和120。OFDM子載波104、IM描繪在幅度101、頻率102的圖上。圖 Ia顯示了包括4個子載波104並且使用QPSK(正交相移鍵控)調製(即每個子載波使用 2比特星座)的OFDM信號100。另一方面，圖Ib顯示了包括2個子載波124並且使用QAM 16 (正交幅度調製)調製(即每個子載波使用4比特星座)的OFDM信號120。如圖Ia和圖Ib中所示，子載波間隔即兩個相鄰的OFDM子載波之間的頻率間隔保持恆定。可以認識到，兩個OFDM信號100和120都攜帶相同數量的信息，即它們具有相同的比特率。然而，OFDM信號100具有比OFDM信號120更高的帶寬。在所示的實例中，OFDM 信號100的帶寬是OFDM信號120的帶寬的兩倍。另一方面，OFDM信號120的靈敏度低於 OFDM信號100的靈敏度。換句話說，OFDM信號120比OFDM信號100對於經過光傳輸信道進行傳輸期間所產生的失真的容忍度更低。在圖2￡1、沘和2(中顯示了其原因。圖加示出了 QPSK星座200，即，將2個比特映射到一個子載波符號的星座。圖2b示出了 QAM 16星座210，S卩，將4個比特映射到一個子載波符號的星座。圖2c示出了 QAM 64星座220，即，將6個比特映射到一個子載波符號的星座。可以認識到，對於每個這樣的星座，星座點之間的最小距離不同。QPSK星座的星座點 201彼此具有最小距離202，QAM 16星座的星座點211彼此具有最小距離212，QAM 64星座的星座點221彼此具有最小距離222。可以看出，最小距離隨著所使用的星座的大小，即隨著被映射到一個子載波符號的比特的數量而降低。由於傳輸期間產生的失真，在光OFDM接收器處接收到的OFDM信號的子載波符號與理想星座點或多或少偏離。這在星座圖200、210和220中也示出了，其中在星座圖200、 210和220中顯示了接收符號圍繞星座點201、211、221的分布。隨著兩個相鄰的星座點之間的最小距離202、212、222降低，接收符號被映射到錯誤的星座點201、222、221的風險增加。因此，傳輸系統的誤比特率增加，或者換句話說，OFDM傳輸系統的靈敏度降低。應該注意到，在典型的光傳輸系統中，選擇調製方案或星座以使得誤比特率保持低於預定目標值， 例如如果結合FEC時為10_15或10_3。在典型的OFDM系統中，可以觀察到，當從QPSK轉到QAM 16時通過使用更高比特率的調製方案所產生的SNR(信噪比)降低是-6. 9dB,從QPSK轉到QAM 64時是-13. IdB0 同時，典型的光OFDM系統的比特率可以從使用QPSK時的10(ib/S增加到使用QAM 16時的 20Gb/s、再到使用 QAM 64 時的 30Gb/s。
總而言之，可以聲稱，光OFDM傳輸系統的總比特率可以受到兩個參數的影響，使用的子載波的數量N和被映射到一個子載波符號的比特的數量M。子載波數量N直接影響 OFDM系統的帶寬，比特數量M影響OFDM系統的靈敏度。圖3顯示了典型的光OFDM傳輸系統300，其包括OFDM發射器310和OFDM接收器 330以及光傳輸信道350。在OFDM發射器310處，接收數字輸入信號360並且將其傳遞到串並單元313。該串並單元313聚合數字輸入信號360的M比特的塊並且將這些M比特的塊順序地傳遞到映射單元314，映射單元314將每個M比特的塊映射到符號。使用基本調製方案(如，QPSK、QAM 16或QAM 64)的星座來執行該映射。以順序並且循環的方式將符號分配給N個子載波中的一個，即第一符號分配給第一子載波，第二符號分配給第二子載波， 依次類推。在將第N個符號分配給第N個子載波之後，將第(N+1)個符號再次分配給第一子載波，依此類推。應該注意到，除了數字輸入信號360之外，導頻符號361和零362也可以被分配給N個子載波。典型地，使用快速傅立葉逆變換315來變換該N個子載波並且在接下來的並串單元316中將其進行合併，從而產生數字輸出信號，或電輸出信號的數字版本。在傳輸之前， 可以在多個數位訊號處理步驟中進一步處理該數字輸出信號。作為實例，在循環擴展單元 317中，可以向該數字輸出信號插入循環前綴樣本，以避免符號間幹擾(ISI)。在TS插入單元318中，可以插入用於確定光傳輸信道350的條件的訓練序列。此外，在縮放和量化單元 319中，可以將數字輸出信號調整為適應數模轉換器320的特性，特別是解析度。在數模(D/A)轉換器320中，將該數字輸出信號的實部和虛部轉換成兩個模擬輸出信號或者電輸出信號的模擬版本。在功率放大器321中放大這兩個模擬輸出信號。接下來，在電光轉換器324、325中將該放大的模擬輸出信號轉換成光信號的實部和虛部。電光轉換器324、325可以包括發光二極體324，其中在調製單元325中用放大的模擬輸出信號來調製該發光二極體324。OFDM發射器或收發器310還可以包括光放大器326。在經過光傳輸信道350的傳輸之後，在光OFDM接收器330處接收OFDM信號。在在相干檢測器(其包括光電二極體33 中將光輸入信號轉換成電輸入信號之前，可以對該光輸入信號進行預放大332。使用模數(A/D)轉換器336，將到OFDM接收器330的復電輸入信號轉換成數字輸入信號。在使用快速傅立葉變換340將該數字輸入信號分割成N個子載波之前，可以在多個數位訊號處理步驟中處理該數字輸入信號。這些處理可以包括同步 337、下變頻到基帶338和循環前綴樣本去除339。在通過快速傅立葉變換340之後，接收到的OFDM信號被分割成包括子載波符號的N個子載波。這些符號需要映射到基本調製方案 (如QPSK、QAM 16或QAM 64)的星座點。這在判決單元342中進行。由於接收的子載波符號通常在經過光傳輸信道350傳輸期間產生顯著的失真，所以在判決單元342中作出判決之前執行信道補償341是有益的。該信道補償單元341通常包括信道均衡器，該信道均衡器已使用插入到OFDM信號中的訓練序列進行過訓練。然後，判決單元342將接收到的子載波符號映射到M個比特的塊。可以通過以順序並且循環的方式連接該M個比特的塊，即通過以順序並且循環的方式連接N個子載波的M個比特的塊，來獲得OFDM接收器的數字輸出信號。典型的光OFDM系統300被設計為用於最大性能，即光收發器被設計為針對給定信道條件實現最大傳輸速率。該給定信道條件通常是最壞情況信道條件。因此，光OFDM系統典型地使用具有相當高靈敏度的調製方案，以便對該最壞情況信道條件實現低的誤比特率。這種調製方案(如QPSK)對每個子載波符號僅具有相對低的比特數量M。因此，光收發器需要使用高的子載波數量N，以滿足總的傳輸比特率要求。由於子載波數量N很高，導致光OFDM信號具有高的帶寬。如圖3所示，OFDM信號在經過光傳輸信道350進行傳輸之前，通過數模轉換器(D/A) 320和功率放大器321。此外， 在D/A轉換之前，通常在多個數位訊號處理單元，特別是循環擴展單元317、TS插入單元318 以及縮放和均衡單元319中處理該數字OFDM信號。通常由DSP(數位訊號處理器)來執行這些數位訊號處理任務。OFDM信號的高帶寬導致OFDM發射器310以及OFDM接收器320組件的高功耗。具體而言，功率放大器321的功耗隨著需要放大的信號的帶寬而顯著增加。並且，當處理更高帶寬的OFDM信號時，單元317、318、319和A/D轉換器320中使用的DSP也需要增加功率水平。這同樣適用於OFDM接收器330的單元337、338、339和D/A轉換器336中使用的DSP。在如今的電信網絡中，網絡組件的功耗是日益嚴重的問題。除了對於網絡運營者而言是非常大的成本組成之外，其還對電與光電設備的進一步集成構成了限制。事實上，高的功耗導致電氣、電子和/或光電設備需要避免的熱量耗散。因此，能夠調整電信設備的功耗以適應當前網絡和傳輸要求是有益的。具體而言，能夠調整光OFDM系統300以適應與所要求的總比特率和所測量的光信道條件相關的當前條件是有益的。在圖3中示出了這種功率自適應OFDM系統300。控制單元311和312被設計為將OFDM發射器310的參數設置為當前的傳輸要求和條件。當前傳輸要求可以是在給定的時間點要實現的總比特率。當前傳輸條件取決於光傳輸信道350的總長度和光信道條件， 例如PMD (偏振模色散)、CD (色度色散)和其他線性的或非線性的光效應。該傳輸要求和條件可能隨時間變化，因此相應地改變OFDM發射器310的參數是有益的。可以由控制單元311和312修改的OFDM發射器310的參數是例如所採用的調製方案和OFDM信號帶寬。換句話說，控制單元311和312可以修改被映射到一個子載波符號的輸入信號360的比特數量M,並且它們可以修改OFDM子載波數量N。參數M與所選擇的調製方案相關，其中，參數N影響OFDM信號的帶寬。為了減少OFDM發射器310的功耗，OFDM信號的帶寬應該最小化，即子載波數量N 應該最小化。因此，對於給定的傳輸比特率和確定的傳輸條件，應該選擇使M最大化並且從而使N最小化的參數對M和N。作為實例，如果OFDM系統300使用QPSK調製工作在10( / s，並且確定當前信道條件將允許使用QAM 16調製而仍然保持可接受的目標誤比特率，那麼控制單元311和312將指示OFDM發射器310，特別是S/P單元313、映射單元314和IFFT 單元315，切換到QAM 16調製並且將子載波數量減少一半。通過這麼做，可以維持10(ib/S 的總傳輸比特率但是將OFDM信號的帶寬減少一半(由於假設子載波間隔保持不變)。結果，控制單元312可以將功率放大器321切換到降低的帶寬。此外，控制單元311可以根據該降低的帶寬，降低DSP和D/A轉換器的處理速率(採樣率)。因此，降低了 OFDM發射器的功耗。需要將OFDM發射器310的修改後的參數傳輸給OFDM接收器330。這可以在經過光傳輸信道350的帶內進行或者優選地使用更高級別的控制平面協議(如GMPLQ在帶外進行。該修改後的參數在OFDM接收器330處的控制單元311接收和使用，以使處理速率、變換的階數以及映射/星座適應OFDM發射器310處所使用的。應該注意到，可以在OFDM接收器330處確定當前信道條件。具體而言，信道補償單元341的均衡參數可以是OFDM符號在光傳輸信道350中引起的失真程度的指示符。通過使用訓練序列，可以監視所實現的誤比特率和光信道條件。另外或可選擇地，還可以在更高級別的控制平面中確定當前信道條件。可以使用標準光OFDM收發器通過增加和/或修改它的其中一些組件來實現本發明。具體而言，功率放大器321，即調製器325的驅動放大器，應該是可變或可切換帶寬放大器。此外，DSP和D/A轉換器320的處理速率時鐘應該是可變的。由控制單元311、312將這些構成模塊調整為適應光路徑350的要求。因此，當切換到更低的帶寬時，這將導致更低功率耗散和功耗。在本文中，已描述了可以如何根據當前網絡要求和條件來優化OFDM系統的功耗。 通過降低光傳輸系統的總功耗，可以降低運營網絡的成本。另外，可以改進電信設備中的熱管理，從而使得系統能夠更高的集成。總而言之，在OFDM系統的功耗和靈敏度之間進行了折衷，該折衷大約對應於3dB靈敏度容忍度的3dB的功率節省。
權利要求
1.一種以總比特率進行操作的光OFDM發射器(310)，包括與N個OFDM子載波中的一個OFDM子載波相關聯的可調映射單元(314)，用於將數字輸入信號(360)的M比特映射到星座點，從而產生對應的OFDM子載波的子載波信號；可調變換單元(315、316)，用於對所述子載波信號進行變換以產生電輸出信號；電光轉換器(3對、325)，用於將所述電輸出信號轉換成光輸出信號；以及控制單元(311、31 ，用於設置OFDM子載波數量N和比特數量M,以使得相對於所述總比特率所述OFDM發射器(310)的電功耗最小化，並且根據所選擇的數量M和N來調整所述可調映射單元(314)和所述可調變換單元(315、316)。
2.如權利要求1所述的光OFDM發射器(310)，還包括可調功率放大器(321)，其被調整為適應所述電輸出信號的帶寬。
3.如權利要求2所述的光OFDM發射器(310)，其中所述OFDM子載波數量N和所述比特數量M選擇為使得所述可調功率放大器(321)的所述電功耗最小化。
4.如權利要求3所述的光OFDM發射器(310)，其中所述OFDM子載波數量N和所述比特數量M選擇為使得所述電輸出信號的帶寬最小化。
5.如權利要求4所述的光OFDM發射器(310)，其中，將所述電功耗如下最小化針對所述N個OFDM子載波中的所述一個OFDM子載波的確定的子載波傳輸條件並且針對目標誤比特率，選擇最大可能比特數量M。
6.如權利要求4所述的光OFDM發射器(310)，其中，將所述電功耗如下最小化針對所述OFDM發射器(310)所操作的總比特率並且針對目標誤比特率，將所述OFDM 子載波數量N最小化。
7.如權利要求1所述的光OFDM發射器(310)，還包括可調數模轉換器(320)，用於將所述電輸出信號的數字版本轉換成所述電輸出信號的模擬版本；其中，所述可調數模轉換器 (320)被調整為適應所述電輸出信號的帶寬。
8.如權利要求7所述的光OFDM發射器(310)，其中所述可調數模轉換器(320)的轉換速率被調整為適應所述數字輸出信號的帶寬。
9.如權利要求1所述的光OFDM發射器(310)，包括與所述N個OFDM子載波一一對應的N個映射單元(314)；其中，對於每個映射單元(314)，能夠選擇所述數字輸入信號的、被映射到一個星座點的M個比特。
10.如權利要求1所述的光OFDM發射器(310)，還包括參數傳輸單元(311、31 ，用於交換與所述OFDM子載波數量N和所述比特數量M相關聯的信息。
11.一種光OFDM接收器(330)，包括:相干檢測單元(335)，用於接收光輸入信號並且將所述光輸入信號轉換成電輸入信號；參數傳輸單元(331)，用於交換與OFDM子載波數量N和比特數量M相關聯的信息；其中，所述數量N和M用於在對應的OFDM發射器(310)處生成所述光輸入信號的發送版本；可調變換單元(340)，用於將所述電輸入信號變換成對應於N個OFDM子載波的N個子載波信號；與所述N個OFDM子載波中的一個OFDM子載波相關聯的可調判決單元(342)，用於將對應的子載波信號的符號映射到表示所述OFDM接收器(330)的數字輸出信號的M個比特的星座點；以及控制單元(331)，用於根據所述數量N和M來調整所述變換單元(340)和所述判決單元 (342)。
12.如權利要求11所述的光OFDM接收器(330)，還包括可調模數轉換器(336)，用於將所述電輸入信號的模擬版本轉換成所述電輸入信號的數字版本；其中，所述可調模數轉換器(336)的轉換速率被調整為適應所述電輸入信號的帶寬。
13.一種用於以總比特率發射光OFDM信號的方法，所述方法包括以下步驟將數字輸入信號的M個比特映射到星座點，從而產生N個OFDM子載波中的一個OFDM 子載波的子載波信號；對所述子載波信號進行變換以產生電輸出信號；將所述電輸出信號轉換成所述光OFDM信號；並且選擇OFDM子載波數量N和比特數量M，以使得相對於所述總比特率，用於發射所述光 OFDM信號的電功率最小化。
14.如權利要求13所述的方法，其中，所述選擇步驟包括確定所述N個OFDM子載波中的所述一個OFDM子載波的傳輸條件；確定對於目標誤比特率能夠被映射到一個星座點的最大可能比特數量M ；並且給定所述最大可能比特數量M,確定實現所述總比特率的最小OFDM子載波數量N。
15.一種從光OFDM發射器(310)向光OFDM接收器(330)發送的光OFDM控制信號，包括與OFDM子載波數量N和調製方案相關聯的信息，所述信息用於在對應的光OFDM發射器 (310)生成光OFDM信號。
全文摘要
本發明涉及光傳輸系統的領域。具體而言，本發明涉及用於以功率優化的方式調整光OFDM傳輸系統的系統和方法。提供了一種以總比特率進行操作的光OFDM發射器(310)。光OFDM發射器(310)包括與N個OFDM子載波中的一個OFDM子載波相關聯的可調映射單元(314)，用於將數字輸入信號(360)的M比特映射到一個星座點，從而產生對應的OFDM子載波的子載波信號。此外，光OFDM發射器(310)包括可調變換單元(315、316)，用於對該子載波信號進行變換以產生電輸出信號。另外，OFDM發射器包括電光轉換器(324、325)，用於將該電輸出信號轉換成光輸出信號。最後，OFDM發射器包括控制單元(311、312)，用於選擇OFDM子載波數量N和比特數量M，以使得相對於該總比特率來說，該OFDM發射器(310)的電功耗最小化，並且用於根據所選擇的數量M和N來調整該可調映射單元(314)和該可調變換單元(315、316)。
文檔編號H04L1/00GK102334321SQ201080009437
公開日2012年1月25日 申請日期2010年2月8日 優先權日2009年2月26日
發明者H·比洛 申請人:阿爾卡特朗訊