用于光学数据传送的几何星座成形
阅读：652发布：2020-05-13
专利汇可以提供用于光学数据传送的几何星座成形专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 案涉及一种用于光学数据传送的几何 星座 成形。一种光学传送系统经配置以使用一或多个 人工神经网络 ANN以用于几何星座成形、确定待发射的星座符号和/或确定经发射位字或码字。在一些 实施例 中，此类几何星座成形可针对发现可为所述光学传送系统的发射器与接收器之间的给定光学信道提供所要性能的星座。在实例实施例中，用于所述光学传送系统中的ANN具有多个位级处理部分，其以实现星座点标签的按位处理(例如分配或恢复)的方式连接到符号级处理部分。在训练模式期间调节所述ANN的配置参数可用于找到可接着在有效 载荷 模式期间使用的所述星座点的更好的几何布置(和/或更好的标记)。，下面是用于光学数据传送的几何星座成形专利的具体信息内容。
1.一种设备，其包括：
光学数据发射器(110)，其包含：
光学调制器(124)，
一或多个电驱动器(118)，其经连接以操作所述光学调制器以调制光学载波以携带数字符号流，及
数字信号处理器(112)，其经连接以响应于输入数据而控制所述一或多个电驱动器；且其中所述数字信号处理器经配置以使用人工神经网络(530)来确定对应于应用于所述人工神经网络的多个输入(5221到522m)的输入位字的值的所述数字符号的值，所述输入中的每一个经配置以将所述输入位字的相应位携带到所述人工神经网络的不同相应部分(6301到630m)，所述部分中的每一个经配置以响应于所述输入中的相应一个。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述相应部分中的不同相应部分为分离的。
3.根据权利要求1所述的设备，
其中所述人工神经网络进一步包括多个处理元件；且
其中所述处理元件中的每一个经连接以从所述相应部分中的每一个接收数字输入。
4.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括电子控制器，所述电子控制器经配置以基于训练模式改变所述人工神经网络的配置参数，在所述训练模式中，所述光学数据发射器通过光纤发射导频数据序列。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述电子控制器经进一步配置以针对有效载荷模式固定所述人工神经网络的所述配置参数，在所述有效载荷模式中，所述发射器发射将所述输入数据携带到所述光纤的经调制光学载波。
6.根据权利要求5所述的设备，其进一步包括查找表，所述查找表在其中存储用于所述输入位字的不同值的所述数字符号的值；且
其中所述电子控制器经进一步配置以基于所述训练模式将用于所述输入位字的所述不同值的所述数字符号的所述值加载到所述查找表中。
7.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括查找表，所述查找表连接到所述多个输入且经配置以响应于所述输入位字的所述值而输出所述数字符号的所述值。
8.根据权利要求7所述的设备，其进一步包括开关，所述开关经配置以选择由所述人工神经网络产生的所述数字符号的所述值或由所述查找表产生的所述数字符号的所述值。
9.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括前向纠错编码器，所述前向纠错编码器经配置以通过将前向纠错码应用于输入数据流而产生用于多个电输入的输入位字流。
10.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：
光学数据接收器，其包含光电转换器、多个模/数转换器和第二数字信号处理器，所述模/数转换器经配置以输出所述经调制光学载波的测量的数字化流，所述测量由所述光电转换器执行；且
其中所述第二数字信号处理器经电连接以使用第二人工神经网络处理所述数字化流。
11.根据权利要求1所述的设备，其中所述数字信号处理器经配置以使用d维星座来确定所述数字符号的所述值，其中d是大于二的整数。
12.一种设备，其包括：
相关光学数据接收器(190)，其包含用于经调制光学载波的光电转换器(160)、多个模/数转换器(166)和数字信号处理器(170)，所述模/数转换器经配置以输出由所述光电转换器执行的所述经调制光学载波的测量的数字化流；且
其中所述数字信号处理器经电连接以使用人工神经网络(800)处理所述数字化流，所述人工神经网络经配置以响应于所述数字化流而产生关于多个输出(7221到722m)的输出位字流，所述输出中的每一个经配置以携带由所述人工神经网络的不同相应部分(400)产生的所述输出位字的相应位，所述不同相应部分中的每一个经连接以控制所述输出中的相应一个。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述相应部分中的不同相应部分为分离的。
14.根据权利要求12所述的设备，
其中所述人工神经网络进一步包括多个处理元件；且
其中所述处理元件中的每一个经连接以将数字输入应用于所述不同相应部分中的每一个不同相应部分。
15.根据权利要求12所述的设备，其进一步包括电子控制器，所述电子控制器经配置以基于训练模式改变所述人工神经网络的配置参数，在所述训练模式中，所述相关光学数据接收器通过光纤接收导频数据序列。
16.根据权利要求15所述的设备，其进一步包括解映射电路，所述解映射电路经配置以响应于所述数字化流而使用多个决策图以产生输出位字流；且
其中所述电子控制器经进一步配置以基于所述训练模式将所述多个决策图加载到所述解映射电路中。
17.根据权利要求12所述的设备，其进一步包括解映射电路，所述解映射电路经配置以响应于所述数字化流而产生输出位字流。
18.根据权利要求17所述的设备，其进一步包括开关，所述开关经配置以选择由所述人工神经网络产生的所述输出位字流或由所述解映射电路产生的所述输出位字流。
19.根据权利要求12所述的设备，其进一步包括前向纠错解码器，所述前向纠错解码器经配置以通过将前向纠错码应用于所述输出位字流而产生输出数据流。
20.根据权利要求12所述的设备，其中所述数字信号处理器经配置以使用d维星座产生所述输出位字流，其中d是大于二的整数。
用于光学数据传送的几何星座成形
技术领域
[0001] 各种实例实施例涉及一种光学通信设备，且更具体来说但非排他地，涉及可用于光学数据传送系统中的几何星座成形的方法及设备。
背景技术
[0002] 这部分介绍可有助于更好地理解本公开的方面。因此，这部分的陈述就此而论被解读且不理解为对先前技术中的内容和先前技术中不包含的内容的认可。
[0003] 人工神经网络(ANN)可实施基于例如大脑的生物神经系统的某些特征开发的信息处理范例。用于此信息处理范例的实例处理电路、装置或系统可使用多个互连处理元件(PE；有时也被称作ANN节点或人工神经元)来建构，所述处理元件经设计且经配置以在一起起作用以解决具体问题。在一些ANN中，此类PE的数目可相对较大。因为一些此类ANN可通过实例学习，所以此类ANN可针对例如图案辨识、数据分类、参数字段优化等的具体应用加以训练。对应的学习过程通常涉及不同人工神经元之间的突触连接的迭代调整和/或神经元核心中的决策。
[0004] 在一些数据传送系统中，端对端(例如数据源到数据宿)信号传递可能难以用易处理的数学模型来描述。在此类系统中，其中信号处理链具有多个独立处理块的常规系统设计可导致性能次优和/或不符合要求，每一处理块执行明确界定及隔离的功能(例如写码、调制、均衡等)。出于此原因，基于ANN的数据传送系统设计被视为替代方案。发明内容
[0005] 本文中公开光学数据传送系统的各种实施例，所述光学数据传送系统经配置以使用一或多个人工神经网络(ANN)以用于几何星座成形、确定待发射的星座符号和/或确定经发射位字或码字。在一些实施例中，此类几何星座成形可针对发现可为光学数据传送系统的发射器与接收器之间的给定光学信道提供所要性能的星座。在实例实施例中，用于光学数据传送系统中的ANN具有多个位级处理部分，其以实现星座点标签的按位处理(例如分配或恢复)的方式连接到符号级处理部分。在训练操作模式期间调节ANN的配置参数可用于找到可接着在有效载荷操作模式期间使用的星座点的更好的几何布置和/或更好地标记星座点。
[0006] 在一些实施例中，ANN配置参数可用于在有效载荷操作模式期间实现ANN的旁路。举例来说，查找表可加载有星座数据，其从ANN配置参数导出并用于复制发射器ANN的输出。
解映射电路可加载有决策图，其从ANN配置参数导出且用于复制接收器ANN的输出。
解映射电路可加载有决策图，其从ANN配置参数导出且用于复制接收器ANN的输出。
[0007] 可有利地使用各种实施例，例如以处置用于光学信道的光学数据传送，所述光学数据传送无法通过采用多个独立处理块的常规信号处理链来令人满意地处置，每一处理块执行明确界定且隔离的功能。
[0008] 根据一个实施例，提供一种设备，其包括：光学数据发射器，所述光学数据发射器包含：光学调制器；一或多个电驱动器，其经连接以操作光学调制器以调制光学载波以携带数字符号流；和数字信号处理器，其经连接以响应于输入数据而控制一或多个电驱动器；且其中所述数字信号处理器经配置以使用人工神经网络以确定对应于应用于人工神经网络的多个输入的输入位字的值的数字符号的值，输入中的每一个经配置以将输入位字的相应位携带到人工神经网络的不同相应部分，所述部分中的每一个经配置以响应于所述输入中的相应一个。
[0009] 根据另一实施例，提供一种设备，其包括：相关光学数据接收器，所述相关光学数据接收器包含用于经调制光学载波的光电转换器、多个模/数转换器，和数字信号处理器，所述模/数转换器经配置以输出由光电转换器执行的经调制光学载波的测量的数字化流；且其中数字信号处理器经电连接以使用人工神经网络处理数字化流，所述人工神经网络经配置以响应于数字化流而产生关于多个输出的输出位字流，所述输出中的每一个经配置以携带由人工神经网络的不同相应部分产生的输出位字的相应位，不同相应部分中的每一个经连接以控制输出中的相应一个。
附图说明
附图说明
[0010] 作为实例，各种所公开的实施例的其它方面、特征和益处将从以下详细描述和随附图式变得更充分地显而易见，在随附图式中：
[0011] 图1展示根据实施例的光学通信系统的方块图；
[0012] 图2展示根据实施例的可用于图1的光学通信系统中的处理元件(PE)的方块图；
[0013] 图3展示根据实施例的可用于图1的光学通信系统中的另一PE的方块图；
[0014] 图4展示根据实施例的可用于图1的光学通信系统中的一组PE的方块图；
[0015] 图5展示根据实施例的可用于图1的光学通信系统的发射器中的数字电路的方块图；
[0016] 图6展示根据实施例的可用于图5的数字电路中的人工神经网络(ANN)的方块图；
[0017] 图7展示根据实施例的可用于图1的光学通信系统的接收器中的数字电路的方块图；
[0018] 图8展示根据实施例的可用于图7的数字电路中的ANN的方块图；
[0020] 图10展示根据实施例的可在训练模式期间用于图1的光学通信系统中的通信方法的流程图；
[0021] 图11展示根据实施例的可用于图10的通信方法中的光学链路的数学模型的示意性表示；
[0022] 图12以图形方式展示根据实施例的可使用图10的通信方法产生的实例星座；且[0023] 图13A到13D以图形方式展示根据实施例的可使用图10的通信方法产生的决策图的实例集合。
具体实施方式
[0024] 一些实施例可受益于以下国际专利申请案中所公开的一些特征：PCT/EP2018/065422、PCT/EP2018/062479、PCT/EP2018/059994、PCT/EP2017/076964，及PCT/EP2017/
076965。所有这些国际专利申请案以全文引用的方式并入本文中。
076965。所有这些国际专利申请案以全文引用的方式并入本文中。
[0025] 图1展示根据实施例的相关光学通信系统100的方块图。系统100具有光学发射器110和相关光学接收器190，其通过光学通信链路140彼此耦合。发射器110和接收器190还可借助于控制链路180彼此连接，所述控制链路可例如由接收器和/或发射器使用以发送服务消息和/或控制信号。在实例实施例中，控制链路180可使用系统100的控制平面和/或经由互联网连接来实施。控制链路180可用于例如ANN训练目的和/或使得发射器110和接收器
190能够以协作方式操作。
190能够以协作方式操作。
[0026] 在实例实施例中，系统100可在有效载荷模式和训练模式中操作。
[0027] 在训练模式中，系统100使用发射器110和接收器190两者都“已知”的导频数据序列来执行，尤其几何星座成形，例如如下文参看图10到13所描述。在实例实施例中，此类星座成形可包含但不限于以下步骤：(i)选择和/或改变星座的大小；(ii)改变一或多个星座点在IQ平面上的位置；(iii)改变一或多个星座点的相应二进制标签(例如位字)；及(iv)使用一组预定准则来驱动在步骤(ii)和(iii)处进行的改变。在完成训练模式运行后的实例结果可以是固定星座，其中每一星座点具有在IQ平面上的相应固定位置和分配给每一星座点的相应固定二进制标签(例如选定长度的位字)(参见例如图12)。固定的二进制标签是由星座点编码的位字。此固定星座接着可在有效载荷模式期间用于数据发射。
[0028] 在有效载荷模式中，发射器110接收有效载荷数据的数字电输入流102，并将其应用到数字信号处理器(DSP)112。DSP 112处理输入数据流102以生成数字信号1141到1144。在实例实施例中，DSP 112可尤其执行以下各项中的一或多个：(i)将输入流102解复用为两个子流，每一子流旨在用于使用光学输出信号130的正交(例如X和Y)偏振中的相应一个的光学发射；(ii)使用合适的前向纠错(FEC)码对子流中的每一个进行编码，例如，以在接收器190处实现误差校正；及(iii)将两个所得子流中的每一个转换成在训练模式期间确定的固定星座的星座符号的对应的序列。在每一信令区间(也被称作符号周期或时槽)中，信号
1141和1142携带数字值，其分别表示旨在用于使用光的第一(例如X)偏振的发射的对应的星座符号的(I)分量和正交(Q)分量。信号1143和1144类似地携带数字值，其分别表示旨在用于使用光的第二(例如Y)偏振的发射的对应的星座符号的I和Q分量。
1141和1142携带数字值，其分别表示旨在用于使用光的第一(例如X)偏振的发射的对应的星座符号的(I)分量和正交(Q)分量。信号1143和1144类似地携带数字值，其分别表示旨在用于使用光的第二(例如Y)偏振的发射的对应的星座符号的I和Q分量。
[0029] 发射器110的E/O转换器116(有时也被称作前端或前端电路)用以将数字信号1141到1144变换成对应的经调制光学输出信号130。更具体地说，如此项技术中已知，驱动电路1181和1182将数字信号1141和1142变换成分别用于对应的信令区间的电模拟驱动信号IX和QX。接着以常规方式使用驱动信号IX和QX，以驱动I-Q调制器124X。响应于驱动信号IX和QX，I-Q调制器124X用以调制由在图1中指示的激光源120供应的光的经X偏振光束122X，进而产生经调制光学信号126X。
[0030] 驱动电路1183和1184类似地将数字信号1143和1144变换成分别用于对应的信令区间的电模拟驱动信号IY和QY。响应于驱动信号IY和QY，I-Q调制器124Y用以调制由在图1中指示的激光源120供应的光的经Y偏振光束122Y，进而产生经调制光学信号126Y。偏振束合波器128用以组合经调制光学信号126X与126Y，进而产生光学输出信号130。光学输出信号130接着应用于光学通信链路140。
[0031] 在实例实施例中，驱动电路118可包含数/模转换器(DAC，在图1中未明确展示)。
[0032] 光学通信链路140说明性地展示为具有多个光学放大器144的经放大光学链路，其经配置以放大经输送通过链路的光纤的光学信号，例如以抵消其光纤跨度中的信号衰减。应注意，仅具有一个光学放大器144或甚至不具有光学放大器的光学通信链路140可类似地用于替代实施例中。在传播通过光学通信链路140之后，光学信号130变成光学信号130'，其经应用于接收器190。光学信号130'可不同于光学信号130，因为光学通信链路140通常会例如由于光学放大器和/或由于例如光纤中的色散、偏振旋转、偏振模式色散和/或非线性光学效应而添加噪声并施加各种信号变形。
[0033] 接收器190具有前端电路172，其包括光电(O/E)转换器160、模/数转换器(ADC)1661到1664，及光学本地振荡器(OLO)源156。O/E转换器160具有(i)标记为S和R的两个输入端口和(ii)标记为1到4的四个输出端口。输入端口S从光学通信链路140接收光学信号
130'。输入端口R接收由OLO源156产生的OLO信号158。OLO信号158具有光学载波频率(波长)，其充分接近信号130'的光学载波频率以实现后一信号的相关(例如内差)检测。OLO信号158例如可使用相对稳定的可调激光器产生，所述可调激光器的输出波长(频率)与光学信号130'的载波波长(频率)大致相同。
130'。输入端口R接收由OLO源156产生的OLO信号158。OLO信号158具有光学载波频率(波长)，其充分接近信号130'的光学载波频率以实现后一信号的相关(例如内差)检测。OLO信号158例如可使用相对稳定的可调激光器产生，所述可调激光器的输出波长(频率)与光学信号130'的载波波长(频率)大致相同。
[0034] 在实例实施例中，O/E转换器160用以混合输入信号130'与OLO信号158以产生八个不同经混合(例如通过干涉)光学信号(在图1中未明确展示)，例如用于两个偏振的差分I/Q检测的八个此类经混合信号。O/E转换器160接着使用一或多个光电检测器(例如一或多个光电二极管，在图1中未明确展示)以将经混合光学信号的集合转换成四个电信号1621到1624，其指示对应于信号130'的两个正交偏振分量的复值。举例来说，电信号1621及1622可分别是近似模拟I信号和近似模拟Q信号，其对应于信号130'的第一(例如水平，h)偏振分量。电信号1623和1624可类似地分别是近似模拟I信号和近似模拟Q信号，其对应于信号130'的第二(例如竖直，v)偏振分量。应注意，接收器190处的h和v偏振轴线的定向可或可不与发射器110处的X和Y偏振轴线的定向重合。
[0035] 在实例实施例中，O/E转换器160的信号混合功能性可使用一或多个光学混合物来实施。
[0036] 由O/E转换器160产生的电信号1621到1624中的每一个在ADC 1661到1664中的对应一个中转换为数字形式。任选地，电信号1621到1624中的每一个可在所得信号转换为数字形式之前在对应的电放大器(例如跨阻抗放大器，TIA；在图1中未明确展示)中放大。由ADC 1661到1664产生的数字信号1681到1684接着由DSP 170处理以恢复应用于发射器110的原始输入数据流102的数据。在实例实施例中，DSP 170可尤其执行以下各项中的一或多个：(i)电子偏振解复用；(ii)信号均衡和/或色散补偿；(iii)将信号样本映射至在训练模式期间确定的固定星座上；及(iv)基于在DSP 112处应用的FEC编码的误差校正。
[0037] 在实例实施例中，DSP 112和DSP 170中的每一个包含相应的ANN。下文参看图2到13更详细地描述DSP 112和DSP 170的实例实施例及可于其中实施的相干的信号处理方法。
[0038] 如本文中所使用，术语“ANN”是指使用多个处理元件(PE)建构的分布式且通常非线性的可训练电路或机器。并且，ANN可以是动态自适应的。每一PE与一或多个其它PE具有连接。PE之间的多个连接限定ANN的拓扑结构。在一些拓扑结构中，PE可聚合到层中。不同层可具有不同类型的PE，其经配置以对其输入执行不同种类的相应变换。信号可从第一PE层(通常被称作输入层)行进到最后一个PE层(通常被称作输出层)。在一些拓扑结构中，ANN可具有定位于输入PE层与输出PE层之间的一或多个中间PE层(通常被称作隐蔽层)。实例PE可对传入信号进行缩放、求和及进行偏置，且使用激活函数以产生输出信号，所述输出信号是经偏置总和的静态非线性函数。所得PE输出可变为ANN的输出中的任一个，或通过对应的连接经发送到一或多个其它PE。由个别PE应用的相应权重和/或偏差可在训练模式期间改变，且在有效载荷模式期间通常是固定的(恒定)。
[0039] 例如，在E.格鲁森(E.Guresen)、G.卡雅库特鲁(G.Kayakutlu)“,人工神经网络的定义以及与其它网络的比较(Definition of Artificial Neural Networks with Comparison to Other Networks)”Procedia Computer Science,3(2011),第426-433页中审阅可与术语“ANN”的定义相干的一些额外特征和特性，所述文献以全文引用的方式并入本文中。
[0040] 在实例实施例中，ANN可使用以下各项中的一或多个来实施：(i)由通用或专用电子处理器执行的软件程序；(ii)现场可编程栅极阵列(FPGA)装置；及(iii)专用集成电路(ASIC)。一些ANN可使用光学处理器来实施，例如，如美国专利第7,512,573号中所描述，其以全文引用的方式并入本文中。
[0041] 在实例实施例中，PE可使用以下电路中的一或多个来实施：(i)乘法器电路；(ii)加法器；(iii)比较器；及(iv)非易失性存储器单元。
[0042] 图2示意性地说明根据实施例的可用于DSP 112和/或DSP 170中的PE 200的方块图。PE 200是多输入/单输出(MISO)装置，其具有N个输入(标记为x1,x2,…,xN)及单个输出(标记为y)，其中N是大于一的正整数。输入x1,x2,…,xN中的每一个应用于PE 200的相应输入端口，且可递送实数或整数。总起来说，输入x1,x2,…,xN可表示为列向量x＝(x1,x2,…,xN)T，其中上标T表示转置。
[0043] PE 200的配置通过权重向量w、偏差b和标量函数f(·)来确定。权重向量w＝(w1,w2,…,wN)T具有N个标量分量。在操作中，PE 200的实例可根据等式(1)计算输出y：
[0044] y＝f(wTx+b) (1)
[0045] 其中wTx表示向量wT和x的点积。标量函数f(·)取决于实施例并且可以是例如以下各项中的一个：
[0046] f(z)＝max(0,z) (2a)
[0047] f(z)＝max(γz,z) (2b)
[0048] f(z)＝1/(1+exp(-z)) (2c)
[0049] f(z)＝tanh(z) (2d)
[0050]
[0051] 其中0<γ<1。由等式(2a)到(2e)定义的函数有时也分别被称作整流线性单位(ReLU)函数、泄漏整流线性单位(LReLU)函数、S型函数、双曲正切函数及古德曼函数(Gudermannian function)。
[0052] 在PE 200的典型配置中，输出y的多个副本可产生且应用于连接到PE 200的对应的不同PE的相应输入端口。
[0053] 图3示意性地说明根据实施例的可用于DSP 112中的PE 300的方块图。PE 300大体上类似于PE 200，其例外之处在于PE 300根据等式(3)计算输出y：
[0054] y＝α(wTx+b) (3)
[0055] 其中α是选定的缩放变量，使得输出y的平均功率被限制为某一固定值。PE 300可有时被称作“归一化节点”。
[0056] 在一些实施例中，缩放变量α可不用作单独的PE配置参数，但相反地可通过将那些量重新定义为αw和αb而分别并入到权重向量w和偏差b中。
[0057] 图4示意性地说明根据实施例的可用于DSP 170中的PE 410的群组400的方块图。一般来说，群组400可具有G个PE 410，其中G是大于一的正整数。出于说明的目的且不带有任何暗示的限制，图4展示群组400，其中G＝2。对应的两个PE 410在图4中分别标记为4101和4102。个别的PE 410有时可被称作“softmax节点”。
[0058] 每一PE 410i(其中i＝1,2,…,G)具有N个输入和一个输出。到PE 410i的N个输入可表示为列向量xi＝(xi,1,xi,2,…,xi,N)T。PE 410i的配置通过权重向量wi＝(wi,1,wi,2,…,wi,N)T和偏差bi来确定。
[0059] 在操作中，PE 410i可在两个步骤中计算输出yi。举例来说，在第一步骤期间，PE 410i可根据等式(4)计算中间结果Yi：
[0060] Yi＝wiTxi+bi (4)
[0061] 此中间结果Yi接着可例如借助于连接420与同一群组400的其它PE 410共享。在第二步骤期间，PE 410i可使用所述群组400的共享的中间结果Yi以根据等式(5)计算输出yi：
[0062]
[0063] 图5展示根据实施例的可用于发射器110(图1)的DSP 112中的数字电路500的方块图。更具体地说，DSP 112可使用电路500的两个例子(标称副本)，例如，每个偏振一个例子。在操作中，电路500将输入位流502转换成数字信号114a和114b。对于DSP 112中的电路500的第一个例子，a＝1且b＝2。对于DSP 112中的电路500的第二个例子，a＝3且b＝4。在训练模式期间，输入位流502携带导频数据序列。在有效载荷模式期间，输入位流502携带有效载荷数据且可例如通过解复用输入流102(图1)产生。
[0064] 如相干技术领域中已知，电路500包括使用合适FEC码的FEC编码器510，以将冗余添加到输入位流502，进而将输入位流转换成FEC编码的位流512。串并(S/P)转换器520接着将位流512转换成多个位流5221到522m，其中m是大于一的正整数。在实例实施例中，编号m涉及星座大小且表示分配到星座点的二进制标签的长度。举例来说，所使用的星座中的星座点的编号M和编号m可关联为M＝2m。
[0065] 在一些实施例中，S/P转换器520可以是解复用器。在一些其它实施例中，S/P转换器520可配置成实施位流502到位流5221到522m的较复杂的线性变换。举例来说，此类较复杂变换可包含例如数据交错、合适的线性矩阵运算等。
[0066] 电路500进一步包括ANN 530和查找表(LUT)560，其中的每一个经连接以接收位流5221到522m的相应副本。开关540的状态确定ANN 530的输出还是LUT 560的输出用于产生数字信号114a和114b。在实例实施例中，电子控制器560经配置以使用控制信号554以使得开关
540：(i)在训练模式期间使用ANN 530的输出及(ii)在有效载荷模式期间使用LUT 560的输出。
540：(i)在训练模式期间使用ANN 530的输出及(ii)在有效载荷模式期间使用LUT 560的输出。
[0067] 在一些实施例中，可不使用LUT 560，且因而，可停用、断开或从电路500去除LUT 560。在此类实施例中，ANN 530的输出用于在训练和有效载荷模式中产生数字信号114a和
114b。然而，应注意，控制器550可使用控制信号552以在训练模式期间改变ANN 530的PE配置参数，例如，如参考图10所描述。相比之下，ANN 530的PE配置参数在有效载荷模式期间保持恒定。
114b。然而，应注意，控制器550可使用控制信号552以在训练模式期间改变ANN 530的PE配置参数，例如，如参考图10所描述。相比之下，ANN 530的PE配置参数在有效载荷模式期间保持恒定。
[0068] 在每一时槽中，ANN 530使用由位流5221到522m的位提供的相应输入位字以产生输出符号，所述输出符号的I分量由数字输出信号5321携带，且所述输出符号的Q分量由数字输出信号5322携带。当ANN 530的PE配置参数是恒定时，输入位字到由ANN执行的I和Q值的转换是确定性的。即：通过位流5221到522m接收的相同输入位字产生用于数字输出信号5321和5322的相同(I,Q)对。ANN 530的后一属性可有益地用于使用LUT 560而非ANN 530缩减DSP 112的计算负荷。
[0069] 举例来说，在完成训练模式后，控制器550可使用控制信号534和556以通过在其中保存用于每一不同的输入位字的相应(I,Q)对来加载LUT 560。接着，在有效载荷模式期间，所保存的(I,Q)对可从LUT 560读出并应用于输出5621和5622以再现ANN 530对相同输入位字的响应。使用LUT 560而非ANN 530可缩减电路500中的计算负荷，例如，因为LUT通常是比ANN更简单的电路。
[0070] 图6展示根据实施例的ANN 530的方块图。图6中还展示数字信号5221到522m和5321到5322以更好地说明图5和6的电路之间的关系。
[0071] ANN 530包括独热向量编码器6101到610m，其各自配置成接收数字信号5221到522m中的相应一个。在操作中，编码器610i(其中i＝1,2,…,m)产生数字输出信号612ai和612bi。更具体地说，响应于通过对应的输入522应用于所述输出信号的二进制“一”，编码器610i输出用于信号612ai的二进制“零”和用于信号612bi的二进制“一”。响应于通过对应的输入522应用于所述输出信号的二进制“零”，编码器610i输出用于信号612ai的二进制“一”和用于信号612bi的二进制“零”。
[0072] ANN 530进一步包括输入层616、位级区段640、符号级区段650和输出层660。
[0073] 输入层616包括多个PE 620，每对PE连接到编码器6101到610m中的相应一个。每一PE 620的输出被复制适当次数，并且所得副本应用于区段640的对应部分630的PE 200。在实例实施例中，每一PE 620可使用PE 200(图2)或PE 300(图3)的合适实施例来实施。在一些实施例中，每一PE 620可配置成仅产生其输入的多个副本并将每一副本应用于其输出中的相应一个。
[0074] 每一部分630可具有全连接PE 200的两个或多于两个层。如本文中所使用，术语“全连接”应被解译为意谓部分630的一个PE层的PE 200的输出由所述部分630的下一个PE层的每一PE 200接收。出于说明的目的且不带有任何暗示的限制，图6在每一部分630中仅展示两个PE层。然而，所属领域的一般技术人员将易于理解如何在其中连接额外PE层。
[0075] 区段640的不同部分630并非直接连接到彼此。举例来说，部分6301的PE 200不将其输出中的任一个应用于部分6302或630m的任何PE 200。部分6302的PE 200不将其输出中的任一个应用于部分6301或630m的任何PE 200等。因此，部分6301到630m中的每一个仅响应于数字信号5221到522m中的对应一个，且不响应于那些数字信号中的任何其它数字信号。
[0076] 区段650可包括全连接PE 200的两个或多于两个层。区段650的第一PE层的PE 200经连接以从部分6301到630m的最后一个PE层的每一PE 200接收输出。出于说明的目的且不带有任何暗示的限制，图6在每一区段650中仅展示两个PE层。然而，所属领域的一般技术人员将易于理解如何在其中连接额外PE层。
[0077] 在一些实施例中，区段650可具有PE 200的单层。
[0078] 输出层660包括两个PE 300，每一PE经连接以从区段650的最后一个PE层的每一PE 200接收输出。输出层660的一个PE 300的输出是数字信号5321(还参见图5)。输出层660的另一PE 300的输出是数字信号5322(还参见图5)。
[0079] 所属领域的一般技术人员将理解，图6中所展示的ANN 530的实施例经设计以处理例如由I和Q分量表示的二维星座符号(对应于复杂平面上的二维)。然而，可用于系统100中的ANN的可能实施例不限于此。根据所提供的描述，所属领域的一般技术人员将能够制造并使用其它实施例，其中对应的ANN经配置以处理维度不同于二维的星座符号。
[0080] 如本文中所使用，术语“星座符号”应理解为涵盖一维星座和多维星座的星座符号。实例一维星座使得能够经由载波的单个维度在单个信令区间(时槽)中发射单个星座符号。相比之下，多维星座使得能够使用多个信令区间和/或载波和/或链路的多个维度来发射单个星座符号。举例来说，d维星座可使用d个不同一维星座或同一一维星座的d个副本来建构。可用于这些目的的可能维度的实例包含但不限于时间、正交、偏振、空间模式和载波频率。
[0081] 举例来说，图5到6的实施例可经修改以能够处理四维星座符号，所述四维星座符号接着可使用载波的两个正交(例如X和Y)偏振来发射。这些修改可例如包含以下各项。
[0082] S/P转换器520可经修饰以将位流512转换成2m个位流5221到5222m。
[0083] ANN 530可经修改以产生四个数字输出信号，其中数字输出信号5321到5322提供分别用于X偏振的I分量和Q分量的值，且两个额外数字输出信号提供分别用于Y偏振的I分量和Q分量的值。
[0084] LUT 560可经修改以具有2m个输入和四个输出。
[0085] 开关540可经修改以通过选择经修改ANN 530的四个输出或经修改LUT 560的四个输出来产生数字信号1141到1144(还参见图1)。
[0086] 图7展示根据实施例的可用于接收器190(图1)的DSP 170中的数字电路700的方块图。在操作中，电路700将数字信号1681到1684(图1)转换成输出位流502(还参见图5)。
[0087] 电路700包括接收器处理电路710，其配置成将数字信号1681到1684转换成数字信号7121到7124。实施于电路710中的信号处理可包含在星座解映射之前在常规的相关光学接收器的DSP链中执行的信号处理操作中的一些。此类信号处理操作可包含例如以下各项中的一或多个：(i)由前端电路172(图1)引起的信号失真的缩减；(ii)电子偏振旋转和/或解复用；(iii)时钟恢复；(iv)OLO相位和/或频率偏移校正等。
[0088] 电路700进一步包括ANN 720和解映射电路770，其中的每一个经连接以接收数字信号7121到7124的相应副本。开关730的状态确定是将ANN 720的输出还是将解映射电路770的输出应用于并串(P/S)转换器740。在实例实施例中，电子控制器760经配置以使用控制信号764以使得开关730通过：(i)ANN 720在训练模式期间的输出，及(ii)解映射电路770在有效载荷模式期间的输出。
[0089] 在一些实施例中，可不使用解映射电路770，且因而，可停用、断开或从电路700去除解映射电路。在此类实施例中，ANN 720的输出在训练和有效载荷模式中应用于P/S转换器740。然而，应注意，控制器760可使用控制信号762以在训练模式期间改变ANN 720的PE配置参数，例如如参考图10所描述。相比之下，ANN 720的PE配置参数在有效载荷模式期间保持恒定。
[0090] 在每一时槽中，ANN 720分别使用由输入数字信号(7121，7122)和(7123，7124)提供的两个相应(I，Q)对，以产生两个对应的位字，其各自具有m个位。两个位字中的第一个位字的m个位由数字输出信号7221到722m携带。两个位字中的第二个位字的m个位由数字输出信号722m+1到7222m携带。
[0091] 当ANN 720的PE配置参数为恒定时，由ANN执行的输入(I，Q)对中的每一对的转换可替代地表示为映射操作，其经配置以使用相应的多个决策图，每一决策图对应于输出位字的相应位。决策图中的每一个将I-Q平面划分成两个部分，第一部分表示二进制“一”且第二部分表示二进制“零”。由输入数字信号(7121，7122)或(7123，7124)提供的输入(I，Q)对接着可用作对应的样本点在决策图中的每一个上的坐标以将所述(I，Q)对转换成如下的输出位字。如果样本点属于图的第一部分内，那么输出位字的对应的位被设定成二进制“一”。如果样本点属于图的第二部分内，那么输出位字的对应的位被设定成二进制“零”。图13A到13D中展示可用于此目的的实例多个决策图。
[0092] 在一些实施例中，由ANN 720执行的转换的基于图的表示可有益地用于使用解映射电路770而非ANN 720来缩减DSP 170的计算负荷。举例来说，在完成训练模式后，控制器760可使用控制信号724和766以：(i)使用ANN 720的PE配置参数产生上文所描述的决策图；
及(ii)将所产生的决策图加载到解映射电路770中。接着，在有效载荷模式期间，所加载决策图可由解映射电路770使用以执行由输入数字信号(7121，7122)和(7123，7124)提供到所加载决策图的输入(I，Q)对的上文所描述的转换，以再现ANN 720对相同输入(I，Q)对的响应。所得位字接着用于产生数字输出信号7721到7722m。在每一时槽中，两个位字中的第一个位字的m个位由数字输出信号7721到772m携带，且两个位字中的第二个位字的m个位由数字输出信号772m+1到7722m携带。
及(ii)将所产生的决策图加载到解映射电路770中。接着，在有效载荷模式期间，所加载决策图可由解映射电路770使用以执行由输入数字信号(7121，7122)和(7123，7124)提供到所加载决策图的输入(I，Q)对的上文所描述的转换，以再现ANN 720对相同输入(I，Q)对的响应。所得位字接着用于产生数字输出信号7721到7722m。在每一时槽中，两个位字中的第一个位字的m个位由数字输出信号7721到772m携带，且两个位字中的第二个位字的m个位由数字输出信号772m+1到7722m携带。
[0093] 在一些实施例中，使用解映射电路770而非ANN 720可缩减电路700中的计算负荷，例如，因为至少一些映射电路的复杂性可低于ANN 720的复杂性。
[0094] 并串(P/S)转换器740用以串行化由开关730输出的位流7321到7322m，进而产生位流742。在实例实施例中，由P/S转换器740执行的串行化操作经配置为由位于发射器110(图1)处的对应的S/P转换器520(图5)执行的反串行化操作的逆。因此，在不存在误差的情况下，位流742与位流512相同。
[0095] FEC解码器750用以应用操作性FEC码以校正误差并从位流742去除冗余，如相干的技术领域中已知，进而恢复位流502(还参见图5)。
[0096] 图8展示根据实施例的可用于实施ANN 720的ANN 800的方块图。出于说明的目的且不带有任何暗示的限制，ANN 800经展示为处理数字信号7121和7122并产生数字信号7221到7222。因而，ANN 800可用于以与实施于ANN 530中的处理相容的方式处理信号(参见图5到6)。ANN 800可以简单明了的方式进行修改，例如如下文进一步描述，以处理数字信号7121到7124并产生数字信号7221到7222m以用于处理对应于两个偏振的信号。
[0097] ANN 800包括符号级区段810、位级区段820和输出层840。
[0098] 区段810可包括全连接PE 200的两个或多于两个层。区段810的第一PE层的PE 200连接到输入数字信号7121和7122的相应副本。区段810的最后一个PE层的PE 200经连接以将其输出的副本应用于区段820的第一PE层的每一PE 200。出于说明的目的且不带有任何暗示的限制，图8展示区段810中的三个PE层。然而，所属领域的一般技术人员将易于理解如何在区段中连接额外PE层或去除一个PE层。
[0099] 在一些实施例中，区段810可包括PE 200的单层。
[0100] 区段820包括部分8301到830m。区段820的不同部分830彼此不直接连接。举例来说，部分8301的PE 200不将其输出中的任一个应用于部分8302或830m的任何PE 200。部分8302的PE 200不将其输出中的任一个应用于部分8301或830m的任何PE 200等。
[0101] 输出层840包括群组4001到400m，其各自具有两个相应PE 410(即，G＝2；还参见图4)。群组400j(其中j＝1,2,…,m)的每一PE 410经连接以：(i)从区段820的部分830j的最后一个PE层的PE 200接收输出的副本；及(ii)将其输出应用于arg-max电路850j。在每一时槽中，arg-max电路850j用以：(i)比较群组400j的两个PE 410的输出；及(ii)基于所述比较产生以用于输出位流722j的二进制值。更具体地说，如果群组400j的PE4101的输出大于所述群组的PE 4102的输出(还参见图4)，那么arg-max电路850j产生用于输出位流722j的二进制“零”。否则，arg-max电路850j产生用于输出位流722j的二进制“一”。
[0102] 为了能够处理使用载波的两个正交(例如X和Y)偏振发射的四维星座符号，可例如如下修改ANN 800。
[0103] 区段810可经修改以接收四个数字信号7121到7124。
[0104] 区段820可经修改以具有2m个部分830。
[0105] 输出层840可经修改以具有2m个群组400，且arg-max电路850的数目可因此增加到2m。
[0106] 图9A到9B说明根据实施例的可用于实施ANN 530、720和800中的任一个或全部的电路修改。更具体地说，图9A展示可用于ANN 530、720和800的上文所描述的实施例中的一些中的ANN部分910的方块图。图9B展示可用于在ANN 530、720和800的一些实施例中替换ANN部分910的ANN部分940的方块图。
[0107] 参看图9A，ANN部分910具有PE 200的两个层，其分别标记为9201和9202。在操作中，ANN部分910根据等式(6)到(7)将输入向量X1转换成输出向量X3：
[0108] X3,i＝fa(W2,iTX2+b2,i) (6)
[0109] X2,i＝fa(W1,iTX1+b1,i) (7)
[0110] 其中X3,i是输出向量X3的第i个分量；fa是ReLU函数(还参见等式(2a))；W2,i是用于PE层9202中的第i个PE 200中的权重向量；X2是由PE层9201产生的输出向量；b2,i是用于PE层9202中的第i个PE 200中的偏差；X2,i是输出向量X2的第i个分量；W1,i是用于PE层9201中的第i个PE 200中的权重向量；b1,i是用于PE层9201中的第i个PE 200中的偏差；上标T表示转置；
i＝1,2,…,N；且N是PE层9201和9202中的每一个中的PE 200的数目。
i＝1,2,…,N；且N是PE层9201和9202中的每一个中的PE 200的数目。
[0111] 参看图9B，ANN部分940使用PE层950而非PE层9202。PE层950具有N个PE900，其中的每一个经配置以根据等式(8)操作：
[0112] X′3,i＝fa(W2,iTX2+b2,i+X1,i) (8)
[0113] 其中X′3,i是由PE层950产生的输出向量X′3的第i个分量；且X1,i是输入向量X1的第i个分量。因此，由ANN部分940执行的信号转换通过等式(6)和(8)描述。如由等式(8)和图9B中所展示的电路结构所指示，每一PE 900经连接以接收除了全向量X2之外的输入向量X1的对应的标量分量。
[0115] 图10展示根据实施例的可在训练模式期间用于系统100中的通信方法1000的流程图。出于说明的目的且不带有任何暗示的限制，方法1000的一些步骤的描述还可指图11到13中所展示的具体实例。
[0116] 在方法1000的步骤1002处，系统100经操作以将校准信号130从发射器110发射到接收器190(还参见图1)。在实例实施例中，校准信号130可携带出于ANN训练目的专门设计的导频数据序列，例如如相干技术领域中已知，其中导频数据序列的经发射形式为发射器110和接收器190两者所知晓。可例如使用控制链路180(图1)获得此类常识。
[0117] 在步骤1004处，系统控制器(例如包含控制器550和760和/或对应于系统100的控制平面的其它相干的实体)基于在步骤1002期间由发射器110和接收器190产生的以上所指示信号中的至少一些(参见例如图5到8)计算成本函数L(·)。
[0118] 在实例实施例中，成本函数L(·)可经建构以实现m个并行自动编码器之间的平均交叉熵的近似最小化，每一自动编码器耦合在由信号522i(图6)表示的输入与由信号722i(图8)表示的输出之间，其中i＝1,2,…,m。适于此目的的实例成本函数L(·)由以下等式(9)给定：
[0119]
[0120] 其中Bi＝{xi,1,…,xi,MB}是含有响应于在步骤1002处使用的导频数据序列而由独热向量编码器610i(例如如上文参考图6所描述)产生的MB独热向量xi,j的迷你批；且Zi＝{zi,1,…,zi,MB}是响应于迷你批Bi而由输出层840(图8)产生的输出zi,j的集合。在其它实施例中，可替代地使用其它合适的成本函数L(·)。
[0121] 在一些实施例中，在步骤1008处使用的成本函数L(·)和/或PE参数更新算法可依赖于链路140(图1)的近似数学模型。
[0122] 图11展示根据实施例的可用于方法1000中的光学链路140的实例数学模型1100的示意性表示。模型1100对应于光学链路，其特征在于零色散和非线性係数γ。作为一实例，非线性係数γ的值可以是1.27W/km。模型1100将光学链路140表示为K个串联连接级S1,S2,…,SK。这些级中的每一个表示具有长度L/K的光纤的区段，其中L是链路140中的光纤的总长度。当然，其它可能的光学链路140可具有色散和/或非线性光学效应，并且因而可以不同方式经模型化。
[0123] 每一级Sk对应用于其的光学信号的影响为：(i)施加相位翻转，其量值与光学信号的强度(电场的平方幅度)成比例；及(ii)添加高斯噪声。在图11中，由级Sk(其中k＝1,2,…,K)施加的相位翻转由复杂的指数exp(jγ|·|2L/K)表示，其中|·|2表示光强度。由级Sk施加的高斯噪声在其中表示为nk。K的实例值可在10与100之间。
[0124] 所属领域的一般技术人员将理解，还可使用链路140的其它数学模型且所述数学模型将能够基于链路140的具体技术特性选择或建构合适的数学模型。
[0125] 在方法1000的步骤1006处，系统控制器使用一或多个准则的预定义集合以评估在步骤1004处计算的成本函数L(·)。如果不符合所述准则，那么方法1000的处理进行到步骤1008。如果符合所述准则，那么方法1000的处理进行到步骤1010。
[0126] 取决于实施例，步骤1006可包含以下各项中的一或多个：(i)比较成本函数L(·)的值与一或多个预定阈值；(ii)比较对应于处理回路1002到1008的两个不同执行的成本函数L(·)的值的改变与一或多个其它预定阈值；等。
[0127] 在步骤1008处，系统控制器可使用合适算法以改变一或多个PE配置参数(例如参见等式(1)、(3)、(4)和(6)到(8))。如上文已经指示，此算法可针对最小化成本函数L(·)且可尤其依赖于光学链路140的数学模型(例如参见图11)。在执行步骤1008后，方法1000的处理返回到步骤1002。
[0128] 在步骤1010处，系统控制器例如通过停用进一步的配置更新而使得PE配置参数的当前值为固定的。这些参数值还可例如在有效载荷模式期间保存在非易失性存储器中以供未来使用。
[0129] 步骤1012和1014可为任选的，并在于有效载荷模式期间使用LUT 560的实施例中执行。
[0130] 在步骤1012处，控制器550使用步骤1010的PE配置参数以产生固定星座。举例来说，控制器550可使用数字信号5221到522m将一组不同位字应用于ANN 530且接着使用数字信号5321到5322以确定对应于每一此类位字的I和Q值(还参见图5)。以此方式确定的(I，Q)对提供由固定的PE配置参数界定的星座的不同星座点的坐标。对于此类星座点中的每一个，通过数字信号5221到522m应用于ANN 530的对应的输入位字提供相应的二进制标签。
[0131] 图12以图形方式展示根据实施例的可在步骤1012处界定的实例星座1200。更具体地说，星座1200对应于m＝4及由模型1100很好地描述的光学链路140。图12中还展示用于星座1200的十六个星座点中的每一个的星座标签。
[0132] 可注意到，在星座点并不位于规则的正方形或矩形栅格中的意义上而言，星座1200中的星座点的相对布置可为不规则的，例如常规的16-QAM星座便是如此。可注意到星座点的两个群组。第一群组(标记为1210)具有十个星座点，其各自具有相对较小的幅度。第二群组(标记为1220)具有六个星座点，其各自具有相对较大的幅度，其中所述点呈大致线性形式。每一群组中的二进制标签实质上是准灰色的。
[0133] 星座1200的这些几何性质可例如如下定性地理解。对于相对较小的信号幅度，信道1100中的信号失真由高斯噪声主导。在此状况下，例如如在群组1210中，最佳性能可通过围绕原点适当地扩展星座来实现。对于相对较大的信号幅度，信道1100中的信号失真由非线性相位噪声主导。在此状况下，例如如在群组1220中，最佳性能可通过适当地限制可能的相位值来实现。
[0134] 所属领域的一般技术人员将理解，不同于信道1100的光学信道可使得系统100在训练期间会聚在与星座1200具有几何特性的不同集合的星座上。
[0135] 在方法1000的步骤1014处，步骤1012的结果可加载到LUT 560中。
[0136] 步骤1016和1018可为任选的且可在于有效载荷模式期间使用解映射电路770(图7)的实施例中执行。
[0137] 在步骤1016处，控制器760使用步骤1010的PE配置参数以产生对应于步骤1012的星座的一组决策图。举例来说，控制器760可产生一组(I，Q)对，其对应于涵盖I-Q平面的相对紧密正方形或矩形栅格的节点。在此状况下，邻近栅格线之间的距离通常确定所得决策图的分辨率。
[0138] 举例来说，控制器760可使用数字信号7121到7122将对应于栅格的节点的不同(I，Q)对应用于ANN 8001且接着使用数字信号7221到722m确定对应于每一此类(I，Q)对的位字(还参见图8)。以此方式，可针对每一(I，Q)对确定用于m个位位置中的每一个的位值。适当的外插和/或内插技术可任选地用于获得用于位于所使用栅格的节点之间的点的位值。数据的所得主体接着可以相对简单明了的方式转换为决策图。
[0139] 图13A到13D以图形方式展示根据实施例的可在步骤1016处产生的决策图1310到1340的实例集合。更具体地说，决策图1310到1340对应于星座1200(图12)和信道1100(图
11)。如上文已经指示，星座1200中的二进制标签具有四个位(即，m＝4)。决策图1310(图
13A)对应于标签的最高有效位。决策图1320(图13B)对应于标签的下一最高有效位。决策图
1330(图13C)对应于标签的第三个位。决策图1340(图13D)对应于标签的最低有效位。
11)。如上文已经指示，星座1200中的二进制标签具有四个位(即，m＝4)。决策图1310(图
13A)对应于标签的最高有效位。决策图1320(图13B)对应于标签的下一最高有效位。决策图
1330(图13C)对应于标签的第三个位。决策图1340(图13D)对应于标签的最低有效位。
[0140] 在方法1000的步骤1018处，在步骤1016处产生的决策图可加载到解映射电路770中。
[0141] 根据上文所公开的实例实施例，例如，在发明内容部分中和/或参考图1到13中的一些或全部的任何一个或任何组合，提供一种设备，其包括：光学数据发射器(例如110，图1)，所述光学数据发射器包含：光学调制器(例如124，图1)、经连接以操作光学调制器以调制光学载波以携带数字符号流(例如I和Q值，图5)的一或多个电驱动器(例如118，图1)及经连接以响应于输入数据而控制一或多个电驱动器的数字信号处理器(例如112，图1)；且其中数字信号处理器经配置以使用人工神经网络(例如530，图5)以确定对应于应用于人工神经网络的多个输入(例如5221到522m，图5)的输入位字的值的数字符号的值，输入中的每一个经配置以将输入位字的相应位携带到人工神经网络的不同的相应部分(例如6301到630m中的一个，图6)，所述部分中的每一个经配置以响应于所述输入中的相应一个。
[0142] 在以上设备的一些实施例中，相应部分中的不同部分为分离的。
[0143] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，人工神经网络进一步包括多个处理元件(例如650的第一层，图6)，其中所述处理元件中的每一个经连接以从相应部分(例如如图6中所指示)中的每一个接收数字输入。
[0144] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述设备进一步包括电子控制器(例如550，图5)，其经配置以基于训练模式改变人工神经网络的配置参数，在所述训练模式中，光学数据发射器通过光纤(例如140，图1)发射导频数据序列。
[0145] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，电子控制器经进一步配置以针对有效载荷模式固定人工神经网络的配置参数，在所述有效载荷模式中，发射器将携带输入数据的经调制光学载波发射到光纤。
[0146] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述设备进一步包括查找表(例如560，图5)，其在其中存储用于输入位字的不同值的数字符号的值(例如I和Q值，图5)；且其中电子控制器经进一步配置以基于训练模式将用于输入位字的不同值的数字符号的值加载(例如，在1014处，图10)到查找表中。
[0147] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述设备进一步包括查找表(例如560，图5)，其连接到多个输入且经配置以响应于输入位字的值而输出数字符号的值。
[0148] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述设备进一步包括开关(例如540，图5)，其经配置以选择由人工神经网络产生的数字符号的值或由查找表产生的数字符号的值。
[0149] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述设备进一步包括前向纠错编码器(例如510，图5)，其经配置以通过将前向纠错码应用于输入数据流(例如502，图5)而产生用于多个电输入的输入位字流。
[0150] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述设备进一步包括光学数据接收器(例如190，图1)，其包含光电转换器(例如160，图1)、多个模/数转换器(例如166，图1)和第二数字信号处理器(例如170，图1)，所述模/数转换器经配置以输出经调制光学载波的测量的数字化流，所述测量由光电转换器执行；且其中第二数字信号处理器经电连接以使用第二人工神经网络(例如800，图8)来处理数字化流。
[0151] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述数字信号处理器经配置以使用d维星座来确定数字符号的值，其中d是大于二的整数。
[0152] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述数字信号处理器经电连接以控制一或多个相关联电驱动器且包括人工神经网络(例如530，图5)，所述人工神经网络经配置以：接收关于多个电输入(例如5221到522m，图5)的输入位字，所述电输入中的每一个经配置以将输入位字的不同相应位携带到人工神经网络的不同相应部分(例如6301到630m中的一个，图6)，不同相应部分中的每一个经配置以响应于电输入中的相应单个电输入；及响应于输入位字而产生用于数字符号流的输出数字符号(例如I和Q值，图5)。
[0153] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，人工神经网络包括多个互连处理元件(例如200，300，620，图6)；且其中不同相应部分中的任何两个没有共同的处理元件。
[0154] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，电子控制器经进一步配置以将星座数据加载到(例如在1014处，图10)查找表中；且其中所述查找表经配置以响应于输入位字而使用星座数据以复制由人工神经网络产生的输出数字符号。
[0155] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述设备进一步包括光学数据接收器(例如190，图1)，其包含光电转换器(例如160，图1)、多个模/数转换器(例如166，图1)和第二数字信号处理器(例如170，图1)，所述模/数转换器经配置以输出经调制光学载波的测量的数字化流，所述测量由光电转换器执行；且其中所述第二数字信号处理器经电连接以处理数字化流且包括第二人工神经网络(例如800，图8)，所述第二人工神经网络经配置以：将数字化流转换成输出位字流；及产生关于多个电输出(例如7221到722m，图8)的输出位字流的输出位字，所述电输出中的每一个经配置以携带由第二人工神经网络的不同相应部分(例如4001到400m中的一个，图6)产生的输出位字的不同相应位，第二人工神经网络的不同相应部分中的每一个经连接以控制电输出中的相应单个电输出。
[0156] 根据上文所公开的另一实例实施例，例如，在发明内容部分中和/或参考图1到13中的一些或全部中的任一个或任何组合，提供一种设备，其包括：相关光学数据接收器(例如190，图1)，其包含用于经调制光学载波的光电转换器(例如160，图1)、多个模/数转换器(例如166，图1)和数字信号处理器(例如170，图1)，所述模/数转换器经配置以输出由光电转换器执行的经调制光学载波的测量的数字化流；且其中所述数字信号处理器经电连接以使用人工神经网络(例如800，图8)处理数字化流，所述人工神经网络经配置以响应于数字化流而产生关于多个输出(例如7221到722m，图8)的输出位字流，所述输出中的每一个经配置以携带由人工神经网络的不同相应部分(例如4001到400m中的一个，图8)产生的输出位字的相应位，不同相应部分中的每一个经连接以控制输出中的相应一个。
[0157] 在以上设备的一些实施例中，相应部分中的不同部分为分离的。
[0158] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述人工神经网络进一步包括多个处理元件(例如810的最后一个层，图8)；且其中所述处理元件中的每一个经连接以将数字输入应用于不同相应部分中的每一个(例如如图8中所指示)。
[0159] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述设备进一步包括电子控制器(例如760，图6)，其经配置以基于训练模式改变人工神经网络的配置参数，在所述训练模式中，相关光学数据接收器通过光纤(例如140，图1)接收导频数据序列。
[0160] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述设备进一步包括解映射电路(例如770，图7)，其经配置以响应于数字化流而使用多个决策图(例如在1018处，图10)以产生输出位字流；且其中所述电子控制器经进一步配置以基于训练模式将多个决策图加载到解映射电路中。
[0161] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述设备进一步包括解映射电路(例如770，图7)，其经配置以响应于数字化流而产生输出位字流。
[0162] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述设备进一步包括开关(例如730，图7)，其经配置以选择由人工神经网络产生的输出位字流或由解映射电路产生的输出位字流。
[0163] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述设备进一步包括前向纠错解码器(例如750，图7)，其经配置以通过将前向纠错码应用于输出位字流而产生输出数据流(例如502，图7)。
[0164] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述数字信号处理器经配置以使用d维星座产生输出位字流，其中d是大于二的整数。
[0165] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述数字信号处理器经电连接以处理数字化流且包括人工神经网络(例如800，图8)，所述人工神经网络经配置以：将数字化流转换成输出位字流；及产生关于多个电输出(例如7221到722m，图8)的输出位字流的输出位字，电输出中的每一个经配置以携带由人工神经网络的不同相应部分(例如4001到400m中的一个，图6)产生的输出位字的不同相应位，不同相应部分中的每一个经连接以控制电输出中的相应单个电输出。
[0166] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，人工神经网络包括多个互连处理元件(例如200，300，410，图8)；且其中不同相应部分中的任何两个没有共同处理元件。
[0167] 在以上设备中的任一个的一些实施例中，所述设备进一步包括解映射电路(例如770，图7)，其经配置以响应于数字化流而产生用于输出位字流的输出位字；其中电子控制器经进一步配置以将多个决策图加载(例如在1018处，图10)到解映射电路中；且其中解映射电路经配置以响应于数字化流而使用决策图以复制由人工神经网络产生的输出位字。
[0169] 举例来说，一些实施例可经调适成使用非相关发射器和接收器。
[0171] 一些实施例可被实施为基于电路的过程，包含关于单个集成电路的可能实施方案[0172] 一些实施例可以方法和设备的形式体现于以用于实践那些方法。一些实施例还可以记录在有形媒体中的程序代码的形式体现，所述有形媒体例如磁记录媒体、光学记录媒体、固态存储器、软磁盘、CD-ROM、硬盘驱动器或任何其它非暂时性机器可读存储媒体，其中当程序代码加载到例如计算机的机器中且由机器执行时，机器变成用于实践专利发明的设备。一些实施例还可以程序代码的形式体现，所述程序代码例如存储在非暂时性机器可读存储媒体中，包含加载到机器中和/或由机器执行，其中当程序代码加载到例如计算机或处理器的机器中且由机器执行时，机器变成用于实践专利发明的设备。当于通用处理器上实施时，程序代码分段与处理器组合以提供与具体逻辑电路类似地操作的唯一装置。
[0173] 除非另有明确陈述，否则每个数值和范围应解释为近似值，如同词“约”或“大致”在所述值或范围之前一样。
[0174] 应进一步理解，已经按顺序描述且说明以解释本公开的性质的部分的细节、材料和布置可在不脱离本公开的范围的情况下由所属领域的技术人员进行各种改变，例如，如以下权利要求书中所表示。
[0175] 在权利要求书中使用附图编号和/或附图参考标记意欲识别所要求的主题的一或多个可能实施例，以便促进对权利要求书的解释。此类使用不应解释为将那些权利要求书的范围必然限制于对应图中所展示的实施例。
[0176] 尽管在以下方法权利要求(如果存在)中的元件按对应标记以特定顺序叙述，但除非权利要求叙述另外暗示用于实施那些元件中的一些或全部的特定顺序，否则那些元件不一定意欲限于以所述特定顺序实施。
[0177] 本文中对“一个实施例”或“一实施例”的参考意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性可包含在本公开的至少一个实施例中。本说明书中各个位置中的词组“在一个实施例中”的出现未必完全是指相同实施例，也未必是与其它实施例相互排斥的单独或替代实施例。同样的情况适用于术语“实施方案”。
[0178] 除非本文中另外规定，否则使用次序形容词“第一”、“第二”、“第三”等以指代多个相同对象中的对象仅仅指示此类相同对象的不同例子被提及，并且不打算暗示如此提及的相同对象必须在时间上、在空间上、在排序上或以任何其它方式呈对应的次序或序列。
[0179] 还出于此描述的目的，术语“耦合(couple、coupling、coupled)”、“连接(connect、connecting、connected)”指代所属领域中已知的或后续开发的任何方式，其中允许能量在两个或多于两个元件之间传递，并且预期插入一或多个额外元件，尽管不是必需的。相反地，术语“直接耦合”、“直接连接”等暗示不存在此类额外元件。
[0180] 所描述的实施例应视为在所有方面均仅为说明性而非限制性的。具体地说，本公开的范围由所附权利要求书而非由本文中的描述和图式指示。在权利要求书的等效物的含义和范围内的所有改变都涵盖在权利要求书的范围内。
[0181] 图中所展示的包含标记为“处理器”和/或“控制器”的任何功能块的各种元件的功能可通过使用专用硬件以及能够执行与适当软件相关联的软件的硬件来提供。当由处理器提供时，所述功能可由单个专用处理器、由单个共享处理器，或由多个个别处理器提供，其中的一些可共享。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应理解为仅仅指能够执行软件的硬件，而是可隐含地包含但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及非易失性存储装置。也可包含常规和/或定制的其它硬件。类似地，图中所展示的任何开关仅为概念性的。开关的功能可通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的相互作用或甚至手动地实行，特定技术可由实施者选择，如根据上下文更具体地理解。
[0182] 如本申请案中所使用，术语“电路”可指以下各项中的一或多个：(a)仅硬件的电路实施方案(例如仅模拟和/或数字电路中的实施方案)；(b)硬件电路与软件的组合，例如(在适当时)：(i)模拟和/或数字硬件电路与软件/固件的组合和(ii)硬件处理器和软件的任何部分(包含在一起起作用以使得例如移动电话或服务器的设备执行各种功能的数字信号处理器、软件和存储器)；及(c)硬件电路和/或处理器，例如微处理器或微处理器的一部分，其需要用于操作的软件(例如固件)，但软件在不需要用于操作时可不存在。电路的此定义适用于此术语在本申请中(包含在任何权利要求中)的所有使用。作为另一实例，如本申请案中所使用，术语电路还涵盖仅仅硬件电路或处理器(或多个处理器)或硬件电路或处理器的部分和其随附软件和/或固件的实施方案。术语电路还涵盖(例如且在适用于特定权利要求元素的情况下)用于移动装置的基带集成电路或处理器集成电路，或服务器、蜂窝网络装置或其它计算或网络装置中的类似集成电路。
[0183] 所属领域的一般技术人员应了解，本文中的任何方块图表示体现本公开的原理的说明性电路的概念视图。类似地，应了解，任何流程图表、流程图、状态转变图、伪代码等表示可基本上在计算机可读媒体中表示并且因此由计算机或处理器执行的各种过程，无论是否明确展示此类计算机或处理器。
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