本公開總體上涉及通信領(lǐng)域，并且更具體地，涉及光纖通信系統(tǒng)中的信號(hào)處理的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

在超大密度的分布式小型小區(qū)系統(tǒng)中，無線接入前端回傳技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，用于室內(nèi)無線接入和通過固定網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)傳送信號(hào)是一種常見選擇，例如使用光纖通信系統(tǒng)作為固定網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)傳輸信號(hào)。而點(diǎn)到多點(diǎn)的分布式系統(tǒng)需要大的功率分流比以支持大容量數(shù)據(jù)傳輸。

在光纖通信系統(tǒng)中，存在光信噪比osnr和線性程度的沖突，二者都能夠影響系統(tǒng)的傳輸性能。為了滿足對(duì)于信號(hào)的線性調(diào)制的要求，必須犧牲信噪比snr以滿足小信號(hào)模型(ssm)的限制；而如果將高的snr作為目標(biāo)，則不受歡迎的非線性損害就會(huì)不可避免的出現(xiàn)。如果使用非線性補(bǔ)償，則作為新的挑戰(zhàn)的寄生問題又會(huì)出現(xiàn)。

非線性補(bǔ)償依賴于強(qiáng)度，因此它是一個(gè)時(shí)域概念，由快速傅里葉變換(fft)函數(shù)在所有的子載波上的信號(hào)信息決定。因此，信道響應(yīng)變得不僅具有頻率選擇性，還高度依賴于在所有其他頻率信道上的所有的信號(hào)狀態(tài)的總和。也就是說，實(shí)際上這類光傳輸鏈路需要在兩個(gè)維度(頻率和時(shí)間)上找到合適的解決方案以保證傳輸性能，但目前還沒有成熟的可用方案解決這類問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開采用頻域信道補(bǔ)償和時(shí)域非線性映射的混合的方法來替 代傳統(tǒng)的信道估計(jì)和補(bǔ)償方法。

根據(jù)本公開的第一方面，公開了一種光纖通信系統(tǒng)中的信號(hào)處理的方法。該方法包括將待發(fā)送的電信號(hào)由頻域變換到時(shí)域；將電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)幅度提升到線性閾值幅度以上，該線性閾值幅度基于光纖通信系統(tǒng)的調(diào)制的線性特性而確定；將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)以便發(fā)送。

在一些實(shí)施例中，將電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)幅度提升到線性閾值幅度以上包括：從光纖通信系統(tǒng)的接收方接收時(shí)域信道信息，該時(shí)域信道信息至少指示電信號(hào)的線性程度；響應(yīng)于線性程度小于線性閾值水平，將電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)幅度提升到線性閾值幅度以上。

在一些實(shí)施例中，上述方法還包括：光纖通信系統(tǒng)的接收方接收頻域信道信息；利用該頻域信道信息對(duì)電信號(hào)進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償，以用于頻域信道預(yù)補(bǔ)償。

在一些實(shí)施例中，上述方法還包括：至少利用線性閾值幅度以下的電信號(hào)，對(duì)光纖通信系統(tǒng)中用于提升電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)幅度的放大器進(jìn)行初始化。

根據(jù)本公開的第二方面，公開了一種光纖通信系統(tǒng)中的信號(hào)處理的方法。該方法包括：將從光纖通信系統(tǒng)的發(fā)送方接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電信號(hào)具有非線性調(diào)制特性；基于電信號(hào)的非線性調(diào)制特性，為電信號(hào)確定時(shí)域非線性映射；使用時(shí)域非線性映射對(duì)電信號(hào)進(jìn)行時(shí)域非線性補(bǔ)償；以及將補(bǔ)償后的電信號(hào)由時(shí)域變換到頻域。

在一些實(shí)施例中，上述方法還包括：確定電信號(hào)的線性程度；將線性程度作為時(shí)域信道信息的一部分發(fā)送給發(fā)送方。

在一些實(shí)施例中，上述方法還包括：獲取電信號(hào)的頻域信道信息；以及將頻域信道信息發(fā)送給發(fā)送方，以用于頻域信道預(yù)補(bǔ)償。

在一些實(shí)施例中，上述方法還包括：迭代地對(duì)時(shí)域非線性映射關(guān)系表進(jìn)行更新。

根據(jù)本公開的第三方面，公開了一種光纖通信系統(tǒng)中的信號(hào)處 理的設(shè)備。該設(shè)備包括：頻時(shí)變換單元，被配置為將待發(fā)送的電信號(hào)由頻域變換到時(shí)域；調(diào)制驅(qū)動(dòng)幅度提升單元，被配置為將電信號(hào)的調(diào)制驅(qū)動(dòng)幅度提升到線性閾值幅度以上，線性閾值幅度基于光纖通信系統(tǒng)的調(diào)制的線性特性而確定；電光轉(zhuǎn)換單元，被配置為將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)以便發(fā)送。

根據(jù)本公開的第四方面，公開了一種光纖通信系統(tǒng)中的信號(hào)處理的設(shè)備。該設(shè)備包括：光電轉(zhuǎn)換單元，被配置為將從光纖通信系統(tǒng)的發(fā)送方接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)具有非線性調(diào)制特性；映射建立單元，被配置為基于電信號(hào)的非線性調(diào)制特性，為電信號(hào)建立時(shí)域非線性映射關(guān)系表；時(shí)域非線性補(bǔ)償單元，被配置為使用時(shí)域非線性映射關(guān)系表對(duì)電信號(hào)進(jìn)行時(shí)域非線性補(bǔ)償；時(shí)頻變換單元，被配置為將補(bǔ)償后的電信號(hào)由時(shí)域變換到頻域，并進(jìn)行頻域均衡。

附圖說明

通過結(jié)合附圖對(duì)本公開示例性實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實(shí)施例中，相同的參考標(biāo)號(hào)通常代表相同部件。

圖1示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的光纖通信系統(tǒng)的架構(gòu)框圖；

圖2示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的第一方面的光纖通信系統(tǒng)的信號(hào)處理方法的流程圖；

圖3示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的第二方面的光纖通信系統(tǒng)的信號(hào)處理方法的流程圖；

圖4示出了根據(jù)某些實(shí)施例的光纖通信系統(tǒng)的信號(hào)處理方法的流程圖；

圖5示出了根據(jù)某些實(shí)施例的光纖通信系統(tǒng)的信號(hào)處理方法的流程圖；

圖6示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的第三方面的光纖通信系 統(tǒng)的信號(hào)處理設(shè)備的框圖；

圖7示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的第四方面的光纖通信系統(tǒng)的信號(hào)處理設(shè)備的框圖；

圖8示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的光纖通信系統(tǒng)的整體的信號(hào)處理系統(tǒng)框圖；以及

圖9示出了光信噪比相對(duì)于歸一化調(diào)制深度的變化圖。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖中所示出的若干示例性實(shí)施例來描述本公開的原理和精神。應(yīng)當(dāng)理解，描述這些具體的實(shí)施例僅是為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好地理解并實(shí)現(xiàn)本公開，而并非以任何方式限制本公開的范圍。

一般而言，非線性損害對(duì)于模擬傳輸系統(tǒng)的影響較大。因此在傳統(tǒng)的光纖無線電(rof)中，只有使用小信號(hào)模型(smallsignalmodel,ssm)來達(dá)到滿意的系統(tǒng)線性程度。然而，該線性程度只能在犧牲光信噪比(osnr)的代價(jià)下獲得。由于osnr不足，光纖分流比從根本上受到限制，特別是對(duì)于分布的小型基站的室內(nèi)部署，影響了能夠部署的基站的數(shù)量。

為了增大光信噪比，需要突破小信號(hào)模型，而這會(huì)引入調(diào)制的非線性。通過將信道分解為頻域信道和時(shí)域信道的混合，并對(duì)兩種信道分別進(jìn)行非線性補(bǔ)償，可以解決非線性的問題，從而提高光纖功率分流比，以便增大系統(tǒng)容量，從而支持小型小區(qū)的異構(gòu)應(yīng)用。

將信道分解為頻域信道和時(shí)域信道的混合是由于信道響應(yīng)與頻率相關(guān)，也就是信道響應(yīng)(可以是諸如snr退化、非線性失真等損害)依賴于所有其他信道的狀況。

信號(hào)經(jīng)過無源信道和有源信道后的信號(hào)輸出比較如下：

在無源信道中，對(duì)于特定的子信道，此處使用以頻率ωk為中心的第k個(gè)子載波，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的函數(shù)表達(dá)如下：

其中rk(t)、sk(t)分別表示在第k個(gè)子載波上接收和發(fā)送的信號(hào)；cfd-k(ω)表示頻域上的第k個(gè)子載波信道的信道響應(yīng)；ak和ωk分別表示第k個(gè)信號(hào)的幅度和相位。

在有源信道中，對(duì)于特定的子信道，此處使用以頻率ωk為中心的第k個(gè)子載波，因?yàn)閷?duì)于信道響應(yīng)依賴于輸入幅度，因而輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的函數(shù)是是時(shí)變的，該函數(shù)的表達(dá)式如下：

其中rk(t)、sk(t)分別表示在第k個(gè)子載波上接收和發(fā)送的信號(hào)；ck(ω)表示第k個(gè)子載波信道的信道響應(yīng)；ctd-k(ω)和cfd-k(ω)分別表示ak和ωk分別表示時(shí)域和頻域上的第k個(gè)子載波信道的信道響應(yīng)；ak和ωk分別表示第k個(gè)信號(hào)的幅度和相位。

從表達(dá)式(2)中可以看到，信道響應(yīng)是二維的概念，依賴于其他的所有輸入條件，如該式中的末項(xiàng)所示，信道響應(yīng)可以分解為獨(dú)立的頻域和時(shí)域部分。而從積極方面來看，本項(xiàng)對(duì)所有子信道都是通用的，因此從理論上來說所有子信道得到補(bǔ)償是可能的。

本公開的方法首先在光域犧牲調(diào)制線性以獲得額外的snr增益，然后再糾正先前引入的非線性損害。為了達(dá)到這個(gè)目的，使用混合頻域信道穩(wěn)定和時(shí)域非線性映射方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的信道估計(jì)和補(bǔ)償方法。

圖1示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的光纖通信系統(tǒng)100的框圖。該光纖通信系統(tǒng)100包括發(fā)送方110、光纖鏈路120、接收方130。根據(jù)本公開的實(shí)施例，發(fā)送方110可以是光線路終端olt，接收方130可以是光網(wǎng)絡(luò)單元onu，光纖鏈路120可以是光分布網(wǎng)絡(luò)，該光分布網(wǎng)絡(luò)可以是諸如pon的點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，發(fā)送方110在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先將該電信號(hào)從頻域變換到時(shí)域，然后提升信號(hào)的驅(qū)動(dòng)幅度，使得信號(hào)超出線性調(diào)制的范圍，然后將該電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)以通過光纖鏈路120發(fā)送。相應(yīng)地，接收方130在接收數(shù)據(jù)時(shí)，先將從光纖鏈路120上接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電信號(hào)具有非線性調(diào)制特性，建立時(shí)域非線性映射以補(bǔ)償該電信號(hào)的非線性。經(jīng)過非線性補(bǔ)償后再將該電信號(hào)從時(shí)域變換到頻域并進(jìn)行頻域均衡。

圖2示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的光纖通信系統(tǒng)中的發(fā)送方處理信號(hào)的方法200的流程圖。在某些實(shí)施例中，方法200例如可以由發(fā)送方110來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)理解的是，方法200還可以包括未示出的附加步驟和/或可以省略所示出的步驟。本文所描述主題的范圍在此方面不受限制。

在步驟210，將待發(fā)送的電信號(hào)由頻域變換到時(shí)域。在某些實(shí)施例中，可以使用快速傅里葉逆變換(ifft)實(shí)現(xiàn)將待發(fā)送的電信號(hào)由頻域變換到時(shí)域。當(dāng)然，這并非是限制性的，任何目前已知或者將來開發(fā)的頻域到時(shí)域的變換方法均可與本公開的實(shí)施例結(jié)合使用。

在步驟220，將電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)幅度提升到線性閾值幅度以上，該線性閾值幅度基于該光纖通信系統(tǒng)的調(diào)制的線性特性而確定。也就是說，根據(jù)本公開的實(shí)施例，電信號(hào)的幅值可以突破傳統(tǒng)方案中ssm的限制，使得調(diào)制呈現(xiàn)非線性。該非線性可以在接收方130使用時(shí)域非線性映射進(jìn)行補(bǔ)償，通過補(bǔ)償可以使得時(shí)域的信道傳輸響應(yīng)恢復(fù)到線性水平。只要非線性還在能夠補(bǔ)償?shù)姆秶鷥?nèi)，就可以繼續(xù)提升電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)幅度。

在某些實(shí)施例中，發(fā)送方110可以根據(jù)來自接收方的反饋信息而一次或多次提升電信號(hào)幅值，這方面的實(shí)施例將在下文描述。備選地，在另一些實(shí)施例中，也可以在發(fā)送電信號(hào)之前直接將其幅度提高到線性閾值幅度之上，從而突破ssm的限制。

在某些實(shí)施例中，對(duì)電信號(hào)的幅度提升可以使用光纖通信系統(tǒng) 100中的放大器或驅(qū)動(dòng)器(未示出)來實(shí)現(xiàn)。在這樣的實(shí)施例中，放大器或者驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)可以事先進(jìn)行自適應(yīng)的設(shè)置。這方面的示例實(shí)施例將在下文描述。

在步驟230，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)以便發(fā)送。在某些實(shí)施例中，可以使用強(qiáng)度調(diào)制實(shí)現(xiàn)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，該強(qiáng)度調(diào)制可以是直接調(diào)制或外部調(diào)制。當(dāng)然，這僅僅是示例性的。應(yīng)當(dāng)理解，任何將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的技術(shù)都可與本公開的實(shí)施例結(jié)合使用，不論是目前已知的或者將來開發(fā)的。

圖3示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的光纖通信系統(tǒng)中的接收方處理信號(hào)的方法300的流程圖。某些實(shí)施例中，方法300例如可以由接收方130來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)理解的是，方法300還可以包括未示出的附加步驟和/或可以省略所示出的步驟。本文所描述主題的范圍在此方面不受限制。

在步驟310，將從光纖通信系統(tǒng)100的發(fā)送方110接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電信號(hào)具有非線性調(diào)制特性。該非線性調(diào)制特性即調(diào)制器的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的關(guān)系是非線性的。作為一種非限制性的實(shí)現(xiàn)方式，使用直接檢測(cè)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換電信號(hào)。

在步驟320，基于該電信號(hào)的非線性調(diào)制特性，為電信號(hào)確定時(shí)域非線性映射。在某些實(shí)施中，時(shí)域非線性映射可以被實(shí)現(xiàn)為時(shí)域非線性映射關(guān)系表。備選地或者附加地，在其他實(shí)施例中，還可以使用矩陣、向量、函數(shù)的形式來表現(xiàn)這種時(shí)域非線性映射。本公開的范圍在此不受限制。作為一種非限制性的實(shí)現(xiàn)方式，使用訓(xùn)練序列作為輸入信號(hào)獲得該非線性映射。

在步驟330，使用時(shí)域非線性映射對(duì)電信號(hào)進(jìn)行時(shí)域非線性補(bǔ)償。該時(shí)域非線性補(bǔ)償可以使用電信號(hào)與時(shí)域非線性映射的相互作用來實(shí)現(xiàn)。作為一種非限制性的實(shí)現(xiàn)方式，可以使用矩陣相乘、向量相乘、函數(shù)變換、關(guān)系表映射等方式實(shí)現(xiàn)該時(shí)域非線性映射。

在步驟340，將補(bǔ)償后的電信號(hào)由時(shí)域變換到頻域，并進(jìn)行頻域均衡。在某些實(shí)施例中，可以使用快速傅里葉變換(fft)實(shí)現(xiàn)將待 發(fā)送的電信號(hào)由時(shí)域變換到頻域。作為一種非限制性的實(shí)現(xiàn)方式，該頻域均衡可以是線性均衡或非線性均衡。作為一種非限制性的實(shí)現(xiàn)方式，該頻域均衡使用自適應(yīng)濾波器來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，這并非是限制性的，任何目前已知或者將來開發(fā)的時(shí)域到頻域的變換方法以及頻域均衡方法均可與本公開的實(shí)施例結(jié)合使用。

上文已經(jīng)分別參照?qǐng)D2和圖3描述了發(fā)送方110和接收方120的操作的原理和流程。下面，將參考圖4和圖5分別在某些實(shí)施中用于信號(hào)發(fā)送和接收的方法400和500。將會(huì)理解，方法400可被認(rèn)為是方法200的一種示例實(shí)現(xiàn)，而方法500可被認(rèn)為是方法300的一種示例實(shí)現(xiàn)。

如圖4所示，方法400開始于步驟402，從所述光纖通信系統(tǒng)的接收方接收頻域信道信息。該接收方(例如onu)在特定時(shí)間內(nèi)記錄頻域信道響應(yīng)，包括信道噪聲和頻率振蕩等信息。將會(huì)理解，在某些實(shí)施例中可以得到頻域信道響應(yīng)的矩陣，然后將該矩陣的逆矩陣后反饋給發(fā)送方(例如olt)。

在步驟404，利用該頻域信道信息對(duì)頻域信道進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償。由于光纖信道的信道變化相對(duì)緩慢，使得頻域信道預(yù)補(bǔ)償技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)。值得注意的是頻域預(yù)補(bǔ)償技術(shù)對(duì)于接收方130的時(shí)域非線性映射和糾正的步驟非常重要，即如果沒有頻域預(yù)補(bǔ)償，時(shí)域非線性映射將無法帶來有效的性能增益。實(shí)際上，頻域信道預(yù)補(bǔ)償能夠顯著地避免接收方接收的信號(hào)的噪聲增強(qiáng)效果。在某些實(shí)施例中，發(fā)送方的驅(qū)動(dòng)器使用線性特征進(jìn)行初始化，即在起始階段使用小信號(hào)得出頻域信道預(yù)補(bǔ)償?shù)膮?shù)。在對(duì)信道進(jìn)行頻域預(yù)補(bǔ)償過程中，接收方將線性程度反饋給發(fā)送方，即在信號(hào)為線性信號(hào)時(shí)得到頻域信道預(yù)補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)參數(shù)，在后來信號(hào)被放大到超出了線性的范圍時(shí)，更新該相關(guān)參數(shù)。

在步驟410，將待發(fā)送的電信號(hào)由頻域變換到時(shí)域，步驟410對(duì)應(yīng)于上文中的步驟210，此處不再贅述。

在步驟412，從接收方接收時(shí)域信道信息，該時(shí)域信道信息至少 指示電信號(hào)的線性程度。在某些實(shí)施例中，該線性程度是指發(fā)送方110的調(diào)制器的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間是否滿足線性關(guān)系。在上文以及以下描述的實(shí)施例中，線性程度和非線性程度是相關(guān)的概念，線性程度包括了非線性程度。

在步驟414，判斷線性程度是否小于線性閾值水平。如果判斷結(jié)果為是，則轉(zhuǎn)入步驟420；如果判斷結(jié)果為否，則轉(zhuǎn)入步驟430。判斷線性程度是否小于線性閾值水平是為了判斷由于提升信號(hào)幅度造成的非線性能否通過時(shí)域非線性映射來補(bǔ)償。當(dāng)線性程度小于線性閾值水平時(shí)，意味著信號(hào)的非線性還在可以補(bǔ)償?shù)姆秶畠?nèi)，此時(shí)可以繼續(xù)增大信號(hào)的驅(qū)動(dòng)幅度。而線性程度超過線性閾值水平，即意味著繼續(xù)增大信號(hào)幅度會(huì)使非線性失真達(dá)到不能補(bǔ)償?shù)某潭?，此時(shí)可以認(rèn)為驅(qū)動(dòng)幅度已達(dá)到最優(yōu)，可以鎖定驅(qū)動(dòng)器的放大倍數(shù)等參數(shù)。

在步驟420，將該電信號(hào)的幅度提升到線性閾值幅度以上。在步驟430，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)以便發(fā)送。在上文中已進(jìn)行了描述，此處不再贅述。

將會(huì)理解，頻域信道的預(yù)補(bǔ)償和時(shí)域非線性映射并沒有嚴(yán)格的先后執(zhí)行順序。在初始化階段，需要使用線性的小信號(hào)確定頻域信道預(yù)補(bǔ)償所需要的參數(shù)。發(fā)送方驅(qū)動(dòng)器鎖定時(shí)，已經(jīng)能夠獲得高的光信噪比osnr增益值，這時(shí)需要對(duì)頻域信道信息進(jìn)行更新。

如圖5所示，方法500開始于步驟510，將從光纖通信系統(tǒng)的發(fā)送發(fā)接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)?？梢允褂弥苯訖z測(cè)的方法將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該直接檢測(cè)屬于光纖通信系統(tǒng)中的一種解調(diào)的方法這并非是限制性的，任何目前已知或者將來開發(fā)的從光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的方法均可與本公開的實(shí)施例結(jié)合使用。

在步驟512，確定信號(hào)的線性程度。接收方(例如onu)會(huì)監(jiān)測(cè)接收到的信號(hào)的snr和線性程度。作為一種非限制性的實(shí)現(xiàn)方式，可以使用訓(xùn)練序列作為輸入信號(hào)，此時(shí)發(fā)送的序列、應(yīng)該接收到的序列以及實(shí)際接收到的序列都可以由接收方130獲知，由此可以得 到信號(hào)的線性程度。

在步驟514，將線性程度作為時(shí)域信道反饋的一部分發(fā)送給發(fā)送方。此時(shí)反饋的目的是為了使發(fā)送方獲知當(dāng)前的線性程度是否還在可以補(bǔ)償?shù)姆秶畠?nèi)，當(dāng)仍在補(bǔ)償范圍之內(nèi)時(shí)，就可以使發(fā)送方繼續(xù)增大信號(hào)的驅(qū)動(dòng)幅度。

在步驟520，基于該電信號(hào)的非線性調(diào)制特性，為電信號(hào)確定時(shí)域非線性映射。作為非限制性的實(shí)現(xiàn)方式，可以建立補(bǔ)償不同線性程度的信號(hào)的時(shí)域非線性映射關(guān)系表、時(shí)域非線性映射矩陣、時(shí)域非線性映射函數(shù)等。

在步驟522，迭代地對(duì)時(shí)域非線性映射進(jìn)行更新。即通過提升發(fā)送方110的信號(hào)幅度，會(huì)造成不同程度的非線性，通過記錄不同信號(hào)幅度下的補(bǔ)償值，更新所建立的時(shí)域非線性映射。

在步驟530，使用時(shí)域非線性映射對(duì)電信號(hào)進(jìn)行時(shí)域非線性補(bǔ)償。在步驟540，將補(bǔ)償后的電信號(hào)由時(shí)域變換到頻域，并進(jìn)行頻域均衡。步驟530和步驟540分別對(duì)應(yīng)于上文中描述的步驟330和步驟340，此處不再贅述。

在步驟542，獲取電信號(hào)的頻域信道信息。該頻域信道信息包括但不限于接收方130檢測(cè)的信道噪聲、頻率偏移等信息。作為一種非限制性的實(shí)現(xiàn)方式，在傳輸可用數(shù)據(jù)之前使用訓(xùn)練序列作為發(fā)送方110的輸入信號(hào)，從而在接收方130得頻域信道信息。

在步驟544，將頻域信道信息發(fā)送給發(fā)送方，以用于頻域信道預(yù)補(bǔ)償。該步驟通過將頻域信道的響應(yīng)信息發(fā)送給發(fā)送方110，以便發(fā)送方110對(duì)頻域信道進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償。作為一種非限制性的實(shí)現(xiàn)方式，該預(yù)補(bǔ)償可以通過濾波器實(shí)現(xiàn)。

圖6示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的第三方面的光纖通信系統(tǒng)的信號(hào)處理設(shè)備600的框圖。設(shè)備600包括頻時(shí)變換單元610、調(diào)制驅(qū)動(dòng)幅度提升單元620、電光轉(zhuǎn)換單元630。

頻時(shí)變換單元610被配置為將待發(fā)送的電信號(hào)由頻域變換到時(shí)域。作為一種非限制性的實(shí)現(xiàn)方式，頻時(shí)變換單元610使用快速傅 里葉逆變換將電信號(hào)由頻域變換到時(shí)域。

調(diào)制驅(qū)動(dòng)幅度提升單元620，被配置為將電信號(hào)的調(diào)制驅(qū)動(dòng)幅度提升到線性閾值幅度以上，該線性閾值幅度基于光纖通信系統(tǒng)的調(diào)制的線性特性而確定。該調(diào)制驅(qū)動(dòng)幅度提升單元可以包括信號(hào)驅(qū)動(dòng)器或信號(hào)放大器。電光轉(zhuǎn)換單元630，被配置為將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)以便發(fā)送。將會(huì)理解，該電光轉(zhuǎn)換單元630可以是調(diào)制器。作為一種非限制性的實(shí)現(xiàn)方式，使用光電二極管或激光器作為該電光轉(zhuǎn)換單元630的調(diào)制光源。

在某些實(shí)施例中，調(diào)制驅(qū)動(dòng)幅度提升單元620可以包括時(shí)域信道信息接收單元，被配置為從光纖通信系統(tǒng)的接收方接收時(shí)域信道信息，時(shí)域信道信息至少指示電信號(hào)的線性程度；以及響應(yīng)于線性程度小于線性閾值水平，將電信號(hào)的調(diào)制驅(qū)動(dòng)幅度提升到線性閾值幅度以上。

在某些實(shí)施例中，設(shè)備600還可以包括頻域信道信息接收單元，被配置為從光纖通信系統(tǒng)的接收方接收頻域信道信息；利用頻域信道信息對(duì)電信號(hào)進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償，以用于頻域信道預(yù)補(bǔ)償。在某些實(shí)施例中，設(shè)備600還可以包括初始化單元，被配置為至少利用線性閾值幅度以下的電信號(hào)對(duì)光纖通信系統(tǒng)中用于提升電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)幅度的放大器進(jìn)行初始化。

圖7示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的第四方面的光纖通信系統(tǒng)的信號(hào)處理設(shè)備700的框圖。設(shè)備700包括光電轉(zhuǎn)換單元710、映射建立單元720、時(shí)域非線性補(bǔ)償單元730、時(shí)頻變換單元740。

光電轉(zhuǎn)換單元710將從光纖通信系統(tǒng)的發(fā)送方接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電信號(hào)具有非線性調(diào)制特性。作為一種非限制性的實(shí)現(xiàn)方式，該光電轉(zhuǎn)換單元710使用光電二極管實(shí)現(xiàn)。映射建立單元720，基于電信號(hào)的非線性調(diào)制特性，為電信號(hào)建立時(shí)域非線性映射關(guān)系表。作為一種非限制性的實(shí)現(xiàn)方式，該映射建立單元720包括存儲(chǔ)單元。時(shí)域非線性補(bǔ)償單元730，使用時(shí)域非線性映射關(guān)系表對(duì)電信號(hào)進(jìn)行時(shí)域非線性補(bǔ)償。時(shí)頻變換單元740，將補(bǔ)償后的電 信號(hào)由時(shí)域變換到頻域。

在某些實(shí)施例中，設(shè)備700還可以包括：線性程度確定單元，被配置為確定電信號(hào)的線性程度；線性程度發(fā)送單元，被配置為將線性程度作為時(shí)域信道信息反饋的一部分發(fā)送給發(fā)送方。在某些實(shí)施例中，設(shè)備700還可以包括獲取單元，獲取電信號(hào)的頻域信道信息；以及發(fā)送單元，將頻域信道信息發(fā)送給發(fā)送方，以用于頻域信道預(yù)補(bǔ)償。在某些實(shí)施例中，設(shè)備700還可以包括更新單元，被配置為迭代地對(duì)時(shí)域非線性映射關(guān)系表進(jìn)行更新。

出于清楚的目的，在圖6和圖7中沒有示出設(shè)備600和700的某些可選單元。然而，應(yīng)當(dāng)理解，上文參考圖1-5所描述的各個(gè)特征同樣適用于設(shè)備600和700。而且，設(shè)備600和700的各個(gè)單元可以是硬件單元，也可以是軟件單元。例如，在某些實(shí)施例中，設(shè)備600和700可以部分或者全部利用軟件和/或固件來實(shí)現(xiàn)，例如被實(shí)現(xiàn)為包含在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。備選地或附加地，裝置600可以部分或者全部基于硬件來實(shí)現(xiàn)，例如被實(shí)現(xiàn)為集成電路(ic)、專用集成電路(asic)、片上系統(tǒng)(soc)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(fpga)等。本公開的范圍在此方面不受限制。

圖8示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的光纖通信系統(tǒng)的整體的信號(hào)處理系統(tǒng)框圖100?？梢岳斫?，列出本框圖的目的僅在于使得更為容易地理解本公開，而不作為本公開實(shí)現(xiàn)的限制。100還可以包括未示出的附加模塊和/或可以省略所示出的模塊。框圖100中的模塊可以分為前數(shù)字信號(hào)處理、信號(hào)經(jīng)過混合頻域-時(shí)域信道、后數(shù)字信號(hào)處理三個(gè)階段。在圖8中，還示出了時(shí)域非線性映射814對(duì)于驅(qū)動(dòng)器804的反饋以及頻域信道均衡820對(duì)于頻域信道預(yù)補(bǔ)償802的反饋。

框圖100的信號(hào)處理的過程包括：輸入信號(hào)首先進(jìn)入模塊802，基于接收方的頻域信道反饋實(shí)現(xiàn)頻域信道預(yù)補(bǔ)償；模塊804，信號(hào)經(jīng)過fft轉(zhuǎn)換；模塊806，驅(qū)動(dòng)器用來放大信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)器取代了現(xiàn)有技術(shù)中的用于光信噪比(osnr)增強(qiáng)的線性驅(qū)動(dòng)器；模塊808， 信號(hào)經(jīng)過強(qiáng)度調(diào)制(im)，該強(qiáng)度調(diào)制可以是直接調(diào)制或外部調(diào)制方案，模塊120，通過光分配網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)，網(wǎng)絡(luò)通常是諸如pon點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)；模塊812，通過直接檢測(cè)(dd)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，模塊814，接收信號(hào)之后對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域非線性映射，并且該時(shí)域非線性映射被遞歸更新并且反饋給發(fā)送方的snr驅(qū)動(dòng)器；模塊816，時(shí)鐘恢復(fù)和其它的如重采樣等的必要函數(shù)；模塊818，快速傅里葉變換fft；模塊820，頻域信道均衡。然后輸出信號(hào)進(jìn)入后續(xù)的處理流程。

從圖8可以看到，為了構(gòu)造混合時(shí)不變和時(shí)變信道模型，將信道響應(yīng)分解為兩個(gè)維度，也就是頻域(fd)和時(shí)域(td)，并且相對(duì)地和單獨(dú)地構(gòu)造和補(bǔ)償信道響應(yīng)模型中的每一部分。相對(duì)于當(dāng)前常用的后均衡方法，本公開對(duì)于信號(hào)處理流程的改進(jìn)在于：1.在發(fā)送方進(jìn)行頻域預(yù)補(bǔ)償；2.調(diào)制深度增大，打破線性小信號(hào)模型并且在光域得到增大的snr；3.在接收方進(jìn)行時(shí)域非線性響應(yīng)映射(td-nl-mapping)，以補(bǔ)償大信號(hào)引起的非線性；4.在接收方構(gòu)造頻域信道信息均衡。

本公開的實(shí)施例能夠增大光信噪比，從而能夠提高系統(tǒng)容量。圖9示出了光信噪比相對(duì)于歸一化調(diào)制深度的變化圖。通過增大信號(hào)幅度可以增大調(diào)制深度?？梢岳斫獾氖牵〉恼{(diào)制深度具有更少的光信噪比osnr輸出，對(duì)于過大的調(diào)制深度，非線性發(fā)生且osnr也退化。其中最下面的實(shí)線表示未經(jīng)補(bǔ)償時(shí)的動(dòng)態(tài)調(diào)制響應(yīng)。而實(shí)線上方的多條虛線則表示了經(jīng)過了補(bǔ)償?shù)捻憫?yīng)曲線。圖中示出了從-3db到-27db的補(bǔ)償。對(duì)于-27db的補(bǔ)償，最優(yōu)的歸一化調(diào)制深度從0.2的水平變?yōu)?.6的水平?？梢岳斫猓瑘D9示出的是單個(gè)子載波的情形，對(duì)于多個(gè)子載波的情形，可以分別進(jìn)行補(bǔ)償。在圖中使用不連續(xù)線段示出了16-qam和64qam的snr閾值要求，表示調(diào)制深度的范圍使得snr達(dá)到閾值以上，以實(shí)現(xiàn)正常的數(shù)據(jù)傳輸。即通過本公開的頻域信道補(bǔ)償和時(shí)域非線性補(bǔ)償技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更高的光信噪比。

在對(duì)本公開的實(shí)施例的描述中，術(shù)語“包括”及其類似用語應(yīng)當(dāng)理解為開放性包含，即“包括但不限于”。術(shù)語“基于”應(yīng)當(dāng)理解為“至少部分地基于”。術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”或“該實(shí)施例”應(yīng)當(dāng)理解為“至少一個(gè)實(shí)施例”。

應(yīng)當(dāng)注意，本公開的實(shí)施例可以通過硬件、軟件或者軟件和硬件的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。硬件部分可以利用專用邏輯來實(shí)現(xiàn)；軟件部分可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，由適當(dāng)?shù)闹噶顖?zhí)行系統(tǒng)，例如微處理器或者專用設(shè)計(jì)硬件來執(zhí)行。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解上述的設(shè)備和方法可以使用計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令和/或包含在處理器控制代碼中來實(shí)現(xiàn)，例如在可編程的存儲(chǔ)器或者諸如光學(xué)或電子信號(hào)載體的數(shù)據(jù)載體上提供了這樣的代碼。

此外，盡管在附圖中以特定順序描述了本公開的方法的操作，但是這并非要求或者暗示必須按照該特定順序來執(zhí)行這些操作，或是必須執(zhí)行全部所示的操作才能實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。相反，流程圖中描繪的步驟可以改變執(zhí)行順序。附加地或備選地，可以省略某些步驟，將多個(gè)步驟組合為一個(gè)步驟執(zhí)行，和/或?qū)⒁粋€(gè)步驟分解為多個(gè)步驟執(zhí)行。還應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)本公開的兩個(gè)或更多裝置的特征和功能可以在一個(gè)裝置中具體化。反之，上文描述的一個(gè)裝置的特征和功能可以進(jìn)一步劃分為由多個(gè)裝置來具體化。

雖然已經(jīng)參考若干具體實(shí)施例描述了本公開，但是應(yīng)當(dāng)理解，本公開不限于所公開的具體實(shí)施例。本公開旨在涵蓋所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)所包括的各種修改和等效布置。