本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及通信接收器中的群延遲補(bǔ)償。

背景技術(shù)：

在光通信系統(tǒng)等通信系統(tǒng)中，通過(guò)通信信道傳輸?shù)耐ㄐ判盘?hào)會(huì)受不同失真機(jī)制影響而失真。光通信系統(tǒng)中的一種常見(jiàn)失真機(jī)制是通信信道的色度色散(chromatic dispersion，CD)，其中，色度色散的特點(diǎn)可以是通信信道的頻率上的二次相位響應(yīng)或線性群延遲響應(yīng)。

補(bǔ)償可以例如通過(guò)通信系統(tǒng)中的通信接收器處的均衡器來(lái)實(shí)現(xiàn)。該均衡器可以補(bǔ)償時(shí)域(time domain，TD)或頻域(frequency domain，F(xiàn)D)中的通信信道的幅度響應(yīng)和/或相位響應(yīng)。由于通信信道的群延遲響應(yīng)按照頻率上的差異性與通信信道的相位響應(yīng)直接相關(guān)，所以可以實(shí)現(xiàn)群延遲補(bǔ)償。

該補(bǔ)償通?；跒V波器通過(guò)反向響應(yīng)對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行的濾波，該反向響應(yīng)類似于通信信道的幅度響應(yīng)和/或相位響應(yīng)。在頻域中，補(bǔ)償可以例如通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：將通信信號(hào)變換到頻域中、根據(jù)通信信道的幅度響應(yīng)和/或相位響應(yīng)對(duì)頻率分量加權(quán)，以及將加權(quán)的頻率分量變換回時(shí)域中。

然而，常見(jiàn)補(bǔ)償技術(shù)所產(chǎn)生的計(jì)算復(fù)雜度較高和/或補(bǔ)償性能較低。此外，常見(jiàn)補(bǔ)償技術(shù)在補(bǔ)償通信信道的失真機(jī)制時(shí)會(huì)引起補(bǔ)償失真。

I.Slim、A.Mezghani、L.G.Baltar、J.Qi、F.N.Hauske和J.A.Nossek于2013年1月15日在IEEE光電技術(shù)通訊快報(bào)(IEEE Photonics Technology Letters)第25卷第2期中發(fā)表的“延遲的單抽頭頻域色度色散補(bǔ)償(Delayed Single-Tap Frequency-Domain Chromatic-Dispersion Compensation)”中描述了一種用于補(bǔ)償通信信道的色度色散的方法。

WO2013/139395中描述了一種用于補(bǔ)償通信信道的色度色散的方法。

US2009/0238578 A1中描述了一種用于補(bǔ)償通信信道的色度色散的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于補(bǔ)償通信信號(hào)的群延遲的有效概念。

該目的由獨(dú)立權(quán)利要求的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步的實(shí)施形式在從屬權(quán)利要求、描述內(nèi)容和附圖中顯而易見(jiàn)。

本發(fā)明基于以下發(fā)現(xiàn)：通信信號(hào)可以變換為多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)，其中，每個(gè)頻率子帶通信信號(hào)可以由第一延遲器和第二延遲器分別進(jìn)行補(bǔ)償。所述第一延遲器可以將頻率子帶通信信號(hào)延遲一個(gè)群延遲值，所述第二延遲器可以將延遲的頻率子帶通信信號(hào)延遲一個(gè)額外群延遲值。

所述群延遲值可以是所述頻率子帶通信信號(hào)的采樣時(shí)段的倍數(shù)，因此可以通過(guò)有限脈沖響應(yīng)(finite impulse response，F(xiàn)IR)濾波器有效地實(shí)施。所述額外群延遲值可以是所述頻率子帶通信信號(hào)的采樣時(shí)段的部分，因此可以通過(guò)內(nèi)插濾波器有效地實(shí)施。

所述有限脈沖響應(yīng)(finite impulse response，F(xiàn)IR)濾波器還可以包括復(fù)值濾波系數(shù)，用于補(bǔ)償與所述通信信道的相位響應(yīng)關(guān)聯(lián)的相位值。所述相位響應(yīng)可以通過(guò)多條線近似計(jì)算，其中，所述多條線可以與所述多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)關(guān)聯(lián)。群延遲值和/或額外群延遲值可以指定所述多條線中的一條線的角度，相位值可以指定所述一條線的位置。所述相位值可以是相位偏移。

對(duì)于多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)，可以提供多個(gè)群延遲值和/或群延遲函數(shù)?？?cè)貉舆t函數(shù)可以通過(guò)平滑函數(shù)與所述群延遲函數(shù)的卷積來(lái)推導(dǎo)。額外群延遲值可以是總?cè)貉舆t值與關(guān)聯(lián)群延遲值之差。

因此，多個(gè)額外群延遲值可以基于所述平滑函數(shù)從所述多個(gè)群延遲值和/或多個(gè)群延遲函數(shù)推導(dǎo)出。因此，可以為所述多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)中的每個(gè)頻率子帶通信信號(hào)提供群延遲值和額外群延遲值。本發(fā)明可以應(yīng)用于光通信系統(tǒng)內(nèi)的色度色散(chromatic dispersion，CD)補(bǔ)償。

根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種用于補(bǔ)償通信信號(hào)的群延遲的通信接收器，所述群延遲通過(guò)與所述通信信號(hào)的不同頻率子帶關(guān)聯(lián)的多個(gè)群延遲值表示，所述多個(gè)群延遲值形成群延遲函數(shù)，所述通信接收器包括：變換器，用于將所述通信信號(hào)變換為多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)；處理器，用于將所述群延遲函數(shù)與平滑函數(shù)卷積以獲得多個(gè)額外群延遲值；多個(gè)第一延遲器，用于基于所述多個(gè)群延遲值來(lái)延遲所述多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)以獲得第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)，其中，所述多個(gè)第一延遲器中的一個(gè)第一延遲器用于基于與所述頻率子帶通信信號(hào)關(guān)聯(lián)的群延遲值來(lái)延遲頻率子帶通信信號(hào)；多個(gè)第二延遲器，用于基于所述多個(gè)額外群延遲值來(lái)延遲所述第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)以獲得第二多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)，其中，所述多個(gè)第二延遲器中的一個(gè)第二延遲器用于基于與所述第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)中的一個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)關(guān)聯(lián)的額外群延遲值來(lái)延遲所述第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)中的所述延遲的頻率子帶通信信號(hào)；逆變換器，用于逆變換所述第二多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)以補(bǔ)償所述通信信號(hào)的所述群延遲。因此，可以實(shí)現(xiàn)一種用于補(bǔ)償通信信號(hào)的群延遲的有效概念。

所述變換器、所述多個(gè)第一延遲器、所述多個(gè)第二延遲器和所述逆變換器可以實(shí)施在專用集成電路(application specific integrated circuit，ASIC)中。所述處理器可以實(shí)施在微控制器(micro-controller，μC)中。所述多個(gè)群延遲值和/或所述多個(gè)額外群延遲值最初可以由所述處理器確定。所述多個(gè)群延遲值和/或所述多個(gè)額外群延遲值可以離線預(yù)計(jì)算。

總?cè)貉舆t函數(shù)可以由所述處理器通過(guò)將所述平滑函數(shù)與所述群延遲函數(shù)卷積來(lái)推導(dǎo)。額外群延遲函數(shù)可以由所述處理器通過(guò)從所述確定的總?cè)貉舆t函數(shù)中減去所述群延遲函數(shù)來(lái)推導(dǎo)。所述額外群延遲函數(shù)可以由所述多個(gè)額外群延遲值構(gòu)成。所述多個(gè)額外群延遲值可以從所述額外群延遲函數(shù)中提取并且可以由所述處理器提供。所述總?cè)貉舆t函數(shù)的總?cè)貉舆t值可以是所述群延遲函數(shù)的群延遲值與所述額外群延遲函數(shù)的額外群延遲值之和。

可以考慮通信信道的相位響應(yīng)，所述相位響應(yīng)引起所述通信信號(hào)的所述群延遲，其中，所述相位響應(yīng)可以通過(guò)與所述通信信號(hào)的所述不同頻率子帶關(guān)聯(lián)的多個(gè)相位值表示。為了補(bǔ)償所述多個(gè)相位值中的一個(gè)相位值，可以采用所述多個(gè)第一延遲器中的第一延遲器內(nèi)的乘法器，等等。

根據(jù)如上所述第一方面，在所述通信接收器的第一實(shí)施形式中，所述多個(gè)群延遲值是所述多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)的采樣時(shí)段的整數(shù)倍，所述多個(gè)額外群延遲值是所述多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)的所述采用時(shí)段的部分。因此，可以有效地實(shí)施所述多個(gè)第一延遲器和/或所述多個(gè)第二延遲器。

所述群延遲函數(shù)可以為階梯狀函數(shù)。群延遲值可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)整數(shù)延遲。額外群延遲值可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)部分延遲。

根據(jù)如上所述第一方面或所述第一方面的任意前述實(shí)施形式，在所述通信接收器的第二實(shí)施形式中，所述變換器用于執(zhí)行離散傅里葉變換(discrete Fourier transform，DFT)或快速傅里葉變換(fast Fourier transform，F(xiàn)FT)以將所述通信信號(hào)變換為所述多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)。因此，可以有效地確定所述多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)。

所述離散傅里葉變換(discrete Fourier transform，DFT)或所述快速傅里葉變換(fast Fourier transform，F(xiàn)FT)可以根據(jù)重疊保留變換方案或重疊相加變換方案來(lái)執(zhí)行。所述變換器可以為分析濾波器組(analysis filterbank，AFB)。

根據(jù)如上所述第一方面或所述第一方面的任意前述實(shí)施形式，在所述通信接收器的第三實(shí)施形式中，所述逆變換器用于執(zhí)行離散傅里葉逆變換(inverse discrete Fourier transform，IDFT)或以逆變換所述第二多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)。因此，可以有效地執(zhí)行所述逆變換。

所述離散傅里葉逆變換(inverse discrete Fourier transform，IDFT)或所述快速傅里葉逆變換(inverse fast Fourier transform，IFFT)可以根據(jù)重疊保留逆變換方案或重疊相加逆變換方案來(lái)執(zhí)行。所述逆變換器可以為合成濾波器組(synthesis filterbank，SFB)。

根據(jù)如上所述第一方面或所述第一方面的任意前述實(shí)施形式，在所述通信接收器的第四實(shí)施形式中，所述變換器用于執(zhí)行所述通信信號(hào)的多相分解以將所述通信信號(hào)變換為所述多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)。因此，可以有效地確定所述多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)。所述多相分解可以降低所述多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)的采樣頻率。

根據(jù)如上所述第一方面或所述第一方面的任意前述實(shí)施形式，在所述通信接收器的第五實(shí)施形式中，所述逆變換器用于執(zhí)行所述第二多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)的多相逆分解以補(bǔ)償所述通信信號(hào)的所述群延遲。因此，可以有效地執(zhí)行所述逆變換。

根據(jù)如上所述第一方面或所述第一方面的任意前述實(shí)施形式，在所述通信接收器的第六實(shí)施形式中，所述平滑函數(shù)是一個(gè)三角函數(shù)或高斯函數(shù)。因此，可以有效地平滑所述群延遲函數(shù)。所述平滑函數(shù)的長(zhǎng)度可以小于所述群延遲函數(shù)的長(zhǎng)度。

根據(jù)如上所述第一方面或所述第一方面的任意前述實(shí)施形式，在所述通信接收器的第七實(shí)施形式中，所述多個(gè)第一延遲器中的所述第一延遲器包括有限脈沖響應(yīng)(finite impulse response，F(xiàn)IR)濾波器，所述FIR濾波器用于在時(shí)域中濾波所述多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)中的所述頻率子帶通信信號(hào)。因此，可以有效地實(shí)現(xiàn)所述頻率子帶通信信號(hào)的延遲。

根據(jù)所述第一方面的所述第七實(shí)施形式，在所述通信接收器的第八實(shí)施實(shí)施形式中，所述有限脈沖響應(yīng)(finite impulse response，F(xiàn)IR)濾波器包括濾波系數(shù)，所述濾波系數(shù)包括唯一一個(gè)非零濾波系數(shù)。因此，可以更有效地實(shí)現(xiàn)所述頻率子帶通信信號(hào)的所述延遲。

根據(jù)所述第一方面的所述第八實(shí)施形式，在所述通信接收器的第九實(shí)施形式中，多個(gè)相位值與所述通信信號(hào)的所述不同頻率子帶關(guān)聯(lián)，其中，所述多個(gè)相位值表示通信信道的相位響應(yīng)，所述相位響應(yīng)引起所述通信信號(hào)的所述群延遲，所述非零濾波系數(shù)包括復(fù)值用以補(bǔ)償所述多個(gè)相位值中的一個(gè)相位值。因此，可以有效地補(bǔ)償通信信道的相位響應(yīng)。

所述有限脈沖響應(yīng)(finite impulse response，F(xiàn)IR)濾波器可以包括乘法器，所述乘法器用于將頻率子帶通信信號(hào)乘以所述復(fù)值。所述有限脈沖響應(yīng)(finite impulse response，F(xiàn)IR)濾波器可以是1抽頭復(fù)相旋轉(zhuǎn)器。

根據(jù)如上所述第一方面或所述第一方面的任意前述實(shí)施形式，在所述通信接收器的第十實(shí)施形式中，所述多個(gè)第二延遲器中的所述第二延遲器包括內(nèi)插濾波器，所述內(nèi)插濾波器用于在時(shí)域中內(nèi)插所述第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)中的所述延遲的頻率子帶通信信號(hào)。因此，可以有效地實(shí)現(xiàn)所述延遲的頻率子帶通信信號(hào)的延遲。

根據(jù)所述第一方面的所述第十實(shí)施形式，在所述通信接收器的第十一實(shí)施形式中，所述內(nèi)插濾波器是一個(gè)線性內(nèi)插濾波器。因此，可以更有效地實(shí)現(xiàn)所述延遲的頻率子帶通信信號(hào)的所述延遲。

根據(jù)如上所述第一方面或所述第一方面的任意前述實(shí)施形式，在所述通信接收器的第十二實(shí)施形式中，所述處理器用于基于預(yù)定群延遲度量來(lái)確定所述多個(gè)群延遲值或所述群延遲函數(shù)。因此，可以有效地提供所述多個(gè)群延遲值或所述群延遲函數(shù)。

所述預(yù)定群延遲度量可以為色度色散(chromatic dispersion，CD)度量或偏振模色散(polarization mode dispersion，PMD)度量。所述預(yù)定群延遲度量可以表示每單位波長(zhǎng)的時(shí)間色散，例如10,000ps/nm或40,000ps/nm?？梢源_定或近似計(jì)算所述多個(gè)群延遲值，從而可以獲得階梯狀群延遲函數(shù)。

根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種用于補(bǔ)償通信信號(hào)的群延遲的方法，所述群延遲通過(guò)與所述通信信號(hào)的不同頻率子帶關(guān)聯(lián)的多個(gè)群延遲值表示，所述多個(gè)群延遲值構(gòu)成群延遲函數(shù)，所述方法包括：將所述通信信號(hào)變換為多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)；將所述群延遲函數(shù)與平滑函數(shù)卷積以獲得多個(gè)額外群延遲值；基于所述多個(gè)群延遲值來(lái)延遲所述多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)以獲得第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)，其中，基于與所述頻率子帶通信信號(hào)關(guān)聯(lián)的群延遲值來(lái)延遲頻率子帶通信信號(hào)；基于所述多個(gè)額外群延遲值來(lái)延遲所述第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)以獲得第二多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)，其中，基于與所述第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)中的延遲的頻率子帶通信信號(hào)關(guān)聯(lián)的額外群延遲值來(lái)延遲所述第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)中的所述延遲的頻率子帶通信信號(hào)；以及逆變換所述第二多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)以補(bǔ)償所述通信信號(hào)的所述群延遲。因此，可以實(shí)現(xiàn)一種用于補(bǔ)償通信信號(hào)的群延遲的有效概念。

所述方法可由所述通信接收器執(zhí)行。所述方法的進(jìn)一步特征可直接由所述通信接收器的功能產(chǎn)生。

根據(jù)如上所述第二方面，在所述方法的第一實(shí)施形式中，延遲所述多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)包括在時(shí)域中濾波所述多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)中的所述頻率子帶通信信號(hào)。因此，可以有效地實(shí)現(xiàn)所述頻率子帶通信信號(hào)的延遲。

根據(jù)如上所述第二方面或所述第二方面的任意前述實(shí)施形式，在所述方法的第二實(shí)施形式中，延遲所述第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)包括在時(shí)域中內(nèi)插所述第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)中的所述延遲的頻率子帶通信信號(hào)。因此，可以有效地實(shí)現(xiàn)所述延遲的頻率子帶通信信號(hào)的延遲。

根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及一種包括程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)用于執(zhí)行所述方法。因此，可以以自動(dòng)且可重復(fù)的方式執(zhí)行所述方法。所述通信接收器可以可編程地設(shè)置以執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序。

本發(fā)明可以在硬件和/或軟件中實(shí)施。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的具體實(shí)施方式將結(jié)合以下附圖進(jìn)行描述，其中：

圖1所示為根據(jù)一實(shí)施形式的用于補(bǔ)償通信信號(hào)的群延遲的通信接收器的圖；

圖2所示為根據(jù)一實(shí)施形式的用于補(bǔ)償通信信號(hào)的群延遲的方法的圖；

圖3所示為根據(jù)一實(shí)施形式的引起通信信號(hào)的群延遲的通信信道的相位響應(yīng)的圖；

圖4所示為根據(jù)一實(shí)施形式的由多個(gè)群延遲值構(gòu)成的群延遲函數(shù)的圖；

圖5所示為根據(jù)一實(shí)施形式的群延遲函數(shù)、平滑函數(shù)和總?cè)貉舆t函數(shù)的圖；

圖6所示為根據(jù)一實(shí)施形式的第一延遲器和第二延遲器的圖；

圖7所示為根據(jù)一實(shí)施形式的用于補(bǔ)償通信信號(hào)的群延遲的通信接收器的圖；

圖8所示為根據(jù)一實(shí)施形式的用于補(bǔ)償通信信號(hào)的群延遲的通信接收器的圖；

圖9所示為根據(jù)一實(shí)施形式的通信接收器的群延遲補(bǔ)償性能的圖。

具體實(shí)施方式

圖1所示為根據(jù)一實(shí)施形式的用于補(bǔ)償通信信號(hào)的群延遲的通信接收器100的圖。該群延遲通過(guò)與通信信號(hào)的不同頻率子帶關(guān)聯(lián)的多個(gè)群延遲值表示。多個(gè)群延遲值構(gòu)成群延遲函數(shù)。

通信接收器100包括：變換器101，用于將通信信號(hào)變換為多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)；處理器103，用于將群延遲函數(shù)與平滑函數(shù)卷積以獲得多個(gè)額外群延遲值；多個(gè)第一延遲器105，用于基于多個(gè)群延遲值來(lái)延遲多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)以獲得第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)，其中，多個(gè)第一延遲器105中的第一延遲器107用于基于與頻率子帶通信信號(hào)關(guān)聯(lián)的群延遲值來(lái)延遲該頻率子帶通信信號(hào)；多個(gè)第二延遲器109，用于基于多個(gè)額外群延遲值來(lái)延遲第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)以獲得第二多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)，其中，多個(gè)第二延遲器109中的第二延遲器111用于基于與第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)中的延遲的頻率子帶通信信號(hào)關(guān)聯(lián)的額外群延遲值來(lái)延遲第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)中的延遲的頻率子帶通信信號(hào)；以及逆變換器113，用于逆變換第二多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)以補(bǔ)償通信信號(hào)的群延遲。

多個(gè)群延遲值可以為多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)的采樣時(shí)段的整數(shù)倍。多個(gè)額外群延遲值可以為多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)的采樣時(shí)段的部分。

處理器103可以用于通過(guò)將群延遲函數(shù)與平滑函數(shù)卷積來(lái)確定總?cè)貉舆t，以及用于從所確定的總?cè)貉舆t函數(shù)中減去群延遲函數(shù)以獲得額外群延遲函數(shù)。額外群延遲函數(shù)可以由多個(gè)額外群延遲值構(gòu)成。多個(gè)額外群延遲值可以從額外群延遲函數(shù)中提取并且可以由處理器103提供。

處理器103可以將多個(gè)群延遲值提供給多個(gè)第一延遲器105以及將多個(gè)額外群延遲值提供給多個(gè)第二延遲器109。處理器103采用的平滑函數(shù)可以為三角函數(shù)或高斯函數(shù)。

多個(gè)第一延遲器105中的第一延遲器107可以包括有限脈沖響應(yīng)(finite impulse response，F(xiàn)IR)濾波器，該FIR濾波器用于在時(shí)域中濾波多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)中的頻率子帶通信信號(hào)。有限脈沖響應(yīng)(finite impulse response，F(xiàn)IR)濾波器可以包括濾波系數(shù)，其中，濾波系數(shù)可以包括唯一一個(gè)非零濾波系數(shù)。因此，可以有效地實(shí)現(xiàn)延遲多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)的采樣時(shí)段的整數(shù)倍。

多個(gè)第二延遲器109中的第二延遲器111可以包括內(nèi)插濾波器，該內(nèi)插濾波器用于在時(shí)域中內(nèi)插第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)中的延遲的頻率子帶通信信號(hào)。內(nèi)插濾波器可以為線性內(nèi)插濾波器。因此，可以有效地實(shí)現(xiàn)延遲多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)的采樣時(shí)段的部分。

變換器101、多個(gè)第一延遲器105、多個(gè)第二延遲器109和逆變換器113可以實(shí)施在專用集成電路(application specific integrated circuit，ASIC)中。處理器103可以實(shí)施在微控制器(micro-controller，μC)中。多個(gè)群延遲值和/或多個(gè)額外群延遲值最初可以由處理器103確定。多個(gè)群延遲值和/或多個(gè)額外群延遲值可以離線預(yù)計(jì)算。

圖2所示為根據(jù)一實(shí)施形式的用于補(bǔ)償通信信號(hào)的群延遲的方法200的圖。該群延遲通過(guò)與通信信號(hào)的不同頻率子帶關(guān)聯(lián)的多個(gè)群延遲值表示。多個(gè)群延遲值構(gòu)成群延遲函數(shù)。

方法200包括：將通信信號(hào)變換201為多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)；將群延遲函數(shù)與平滑函數(shù)卷積203以獲得多個(gè)額外群延遲值；基于多個(gè)群延遲值來(lái)延遲205多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)以獲得第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)，其中，基于與頻率子帶通信信號(hào)關(guān)聯(lián)的群延遲值來(lái)延遲該頻率子帶通信信號(hào)；基于多個(gè)額外群延遲值來(lái)延遲207第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)以獲得第二多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)，其中，基于與第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)中的延遲的頻率子帶通信信號(hào)關(guān)聯(lián)的額外群延遲值來(lái)延遲第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)中的延遲的頻率子帶通信信號(hào)；以及逆變換209第二多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)以補(bǔ)償通信信號(hào)的群延遲。方法200可以由通信接收器100執(zhí)行。

延遲205多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)可以包括在時(shí)域中濾波多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)中的頻率子帶通信信號(hào)。

延遲207第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)可以包括在時(shí)域中內(nèi)插第一多個(gè)延遲的頻率子帶通信信號(hào)中的延遲的頻率子帶通信信號(hào)。

圖3所示為根據(jù)一實(shí)施形式的引起通信信號(hào)的群延遲的通信信道的相位響應(yīng)301的圖。該圖示出了基于短時(shí)間傅里葉變換(short time Fourier transform，STFT)的方法和/或基于濾波器組的方法。STFT可以視為濾波器組，后面是頻率子帶濾波器。拋物線型相位響應(yīng)可以通過(guò)每個(gè)頻率子帶中的分段線性近似來(lái)處理。

該圖描繪了相位響應(yīng)其中，表示相位偏移，D_n表示群延遲，n表示頻率子帶索引。

本發(fā)明涉及可變長(zhǎng)度FIR濾波器，用于提高多相子帶色度色散(chromatic dispersion，CD)均衡器中的相位近似。在相干光傳輸系統(tǒng)中，色度色散(chromatic dispersion，CD)可以通過(guò)頻域(frequency domain，F(xiàn)D)中的數(shù)字均衡器來(lái)補(bǔ)償。較大的CD可以使用較大的FFT大小來(lái)補(bǔ)償，這導(dǎo)致例如ASIC中的較大區(qū)域和相當(dāng)大的功耗。一種無(wú)性能降低的有效實(shí)施對(duì)于均衡器設(shè)計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

圖4所示為根據(jù)一實(shí)施形式的由多個(gè)群延遲值構(gòu)成的群延遲函數(shù)401的圖。該圖還描繪了有效濾波系數(shù)或抽頭分布，其中，非零濾波系數(shù)的位置通過(guò)頻率點(diǎn)索引示出。相位失真會(huì)發(fā)生在群延遲函數(shù)401的跳變處。

相干通信接收器中的數(shù)字CD補(bǔ)償階段可以使用FFT與IFFT之間的線性傳遞函數(shù)等通過(guò)頻域(frequency domain，F(xiàn)D)濾波來(lái)實(shí)施。

100G傳輸?shù)牡湫拖到y(tǒng)規(guī)范可以要求高達(dá)+/–30000ps/nm的CD容限，其可以指約240個(gè)符號(hào)的符號(hào)間干擾(inter-symbol-interference，ISI)。在以每符號(hào)2個(gè)樣本進(jìn)行ADC采樣之后，可以使用1024個(gè)樣本的FFT大小，即50％重疊情況下存在每符號(hào)256×2個(gè)樣本，其中，一個(gè)FFT塊的50％可以用于處理重疊丟棄，其中相鄰FFT塊之間存在50％的塊重疊。這種較大的FFT大小可以覆蓋ASIC的一大部分，其還可以與區(qū)域和功耗有關(guān)。

可以應(yīng)用基于濾波器組的頻域均衡器(frequency domain equalizer，F(xiàn)DE)，其可以使用FIR濾波器而不是1抽均衡器來(lái)實(shí)施二次相位傳遞函數(shù)，以便降低FFT大小同時(shí)保持CD容限或者甚至增加CD容限。基于這種方法，CD容限可以使用相同的FFT大小來(lái)增加。然而，這種方法也可能由于相鄰頻率子帶群之間的跳變引起的相位失真而導(dǎo)致性能下降。

理論上，一個(gè)頻率子帶群，即非零濾波系數(shù)或抽頭位置相同的一群頻率子帶，可以覆蓋等于重疊長(zhǎng)度的群延遲。然而，只有特定CD值可滿足這種限制。大多數(shù)CD值會(huì)導(dǎo)致一個(gè)頻率子帶群中的部分群延遲。這可能導(dǎo)致不同頻率子帶群之間的結(jié)合點(diǎn)周圍的相位失真。

圖5所示為根據(jù)一實(shí)施形式的群延遲函數(shù)401、平滑函數(shù)501和總?cè)貉舆t函數(shù)503的圖。群延遲函數(shù)401示出了非零濾波系數(shù)在頻率點(diǎn)索引上的位置?？?cè)貉舆t函數(shù)503示出了非零濾波系數(shù)在頻率點(diǎn)索引上的位置。平滑函數(shù)501示出了濾波器系數(shù)數(shù)字上的濾波系數(shù)權(quán)重。

在本示例中，平滑函數(shù)501是一個(gè)三角函數(shù)。該三角函數(shù)或三角形濾波器用于提高相鄰頻率子帶群之間的結(jié)合點(diǎn)周圍的相位近似。群延遲函數(shù)401與原始MD CDC有關(guān)。總?cè)貉舆t函數(shù)503與平滑之后的群延遲函數(shù)401有關(guān)。平滑濾波器用于提供跳變點(diǎn)周圍的更佳相位近似。

所得的總延遲函數(shù)503可計(jì)算為：

Delay(f)＝conv(StepDelay(f)，SmoothFunction(f

其中，StepDelay(f)表示頻率的原始離散群延遲函數(shù)401，SmoothFunction(f)表示頻率的平滑函數(shù)501，用以提供延遲中的平滑轉(zhuǎn)變，conv()表示卷積。

在一實(shí)施形式中，SmoothFunction(f)定義為：

其中SF(f)表示平滑函數(shù)，例如三角函數(shù)，2*F0定義了平滑區(qū)域的寬度，例如32個(gè)頻率點(diǎn)。

所得的總延遲包括整數(shù)和小數(shù)部分：

Delay(f)＝IntegerDelay(f)+FractionalDelay(f)

在一實(shí)施形式中，整數(shù)部分與群延遲值有關(guān)，小數(shù)部分與額外群延遲值有關(guān)。

圖6所示為根據(jù)一實(shí)施形式的第一延遲器107和第二延遲器111的圖。第一延遲器107由子帶FIR濾波器構(gòu)成。第二延遲器111由內(nèi)插濾波器構(gòu)成。IntegerDelay(f)可以通過(guò)第一延遲器107實(shí)現(xiàn)。FractionalDelay(f)可以通過(guò)第二延遲器111實(shí)現(xiàn)。第二延遲器111包括延遲塊601、減法塊603、乘法塊605和加法塊607。

部分延遲可以實(shí)施為可變長(zhǎng)度FIR濾波器，其中，可變是指附加濾波系數(shù)或抽頭用于僅在一些特定子帶頻率處進(jìn)行內(nèi)插，如圖4中圓圈示例性突出的那樣。例如，線性內(nèi)插可以用于提供部分延遲。在這種情況下，頻率f的內(nèi)插或平滑可以根據(jù)以下等式操作：

Y(n，f)＝FractionalDelay(f)*(X(n-1，f)-X(n，f))+X(n，f)，

其中，X(n,f)和Y(n,f)相應(yīng)地為頻率點(diǎn)f的濾波器輸入和輸出。

圖7所示為根據(jù)一實(shí)施形式的用于補(bǔ)償通信信號(hào)的群延遲的通信接收器100的圖。通信接收器100包括變換器101、多個(gè)第一延遲器105、第一延遲器107、多個(gè)第二延遲器109、第二延遲器111和逆變換器113。第二延遲器111包括延遲塊601、減法塊603、乘法塊605和加法塊607。第一延遲器107由子帶FIR濾波器構(gòu)成。第二延遲器111由可選的內(nèi)插濾波器構(gòu)成。變換器101用于執(zhí)行快速傅里葉變換(fast Fourier transform，F(xiàn)FT)。逆變換器113用于執(zhí)行傅里葉逆變換(inverse fast Fourier transform，IFFT)。

使用平滑濾波器來(lái)提高不同頻率子帶群之間的跳變點(diǎn)周圍的相位近似，并且實(shí)施平滑濾波系數(shù)或抽頭可以比較簡(jiǎn)單。另外，可以只采用內(nèi)插濾波器和/或延遲線。內(nèi)插濾波器可只應(yīng)用于轉(zhuǎn)變區(qū)域，使得這種濾波器的總數(shù)量可以很小，例如FFT大小的15％至20％。

通信接收器100可以如圖所示實(shí)施。只有虛線方框中的部分可能是附加的。它們只可應(yīng)用于采用平滑濾波器的特定頻率點(diǎn)。

可以實(shí)現(xiàn)一種簡(jiǎn)單的實(shí)施。只有內(nèi)插濾波器可在子帶有限脈沖響應(yīng)(finite impulse response，F(xiàn)IR)濾波器之后采用?？梢允褂脤?shí)數(shù)系數(shù)，使得復(fù)雜度較低。

圖8所示為根據(jù)一實(shí)施形式的用于補(bǔ)償通信信號(hào)的群延遲的通信接收器100的圖。通信接收器100包括變換器101、多個(gè)第一延遲器105和逆變換器113。該圖還示出了關(guān)聯(lián)群延遲函數(shù)401，其示出了非零濾波系數(shù)或抽頭在頻率點(diǎn)索引上的位置。

變換器101包括多相網(wǎng)絡(luò)并且用于執(zhí)行快速傅里葉變換(fast Fourier transform，F(xiàn)FT)。逆變換器113包括反向多相網(wǎng)絡(luò)并且用于執(zhí)行快速傅里葉逆變換(inverse fast Fourier transform，IFFT)。

多個(gè)頻率子帶通信信號(hào)參照時(shí)間點(diǎn)，例如n、n+1和n+2，以及參照子帶頻率，例如m、m+1和m+2，進(jìn)行分解。多個(gè)第一延遲器105包括有限脈沖響應(yīng)(finite impulse response，F(xiàn)IR)濾波器。有限脈沖響應(yīng)(finite impulse response，F(xiàn)IR)濾波器可以執(zhí)行：延遲n、n+1和n+2，乘以濾波系數(shù)c₀、c₁和c₂，以及求和。

通信接收器100用于提供多相濾波器組處理以進(jìn)行CD補(bǔ)償。在本示例中，多抽頭FIR濾波器用于替換每個(gè)頻率子帶中的1抽頭均衡器，以便增加CD容限。對(duì)于每個(gè)頻率子帶，F(xiàn)IR濾波器的長(zhǎng)度可以是相同的。FIR濾波器可以利用僅一個(gè)非零濾波系數(shù)來(lái)實(shí)施，產(chǎn)生僅一次復(fù)數(shù)乘法。

圖9所示為根據(jù)一實(shí)施形式的通信接收器的群延遲補(bǔ)償性能的圖。該圖包括使用平滑函數(shù)或平滑濾波器表示補(bǔ)償性能的性能曲線901。該圖還包括沒(méi)有使用平滑函數(shù)或平滑濾波器表示補(bǔ)償性能的性能曲線903。該圖示出了色度色散值上的2.6E-2處的ROSNR損失。

使用通信接收器，可以基于線性模擬來(lái)研究針對(duì)200G PDM-16QAM 34GBaud傳輸?shù)鹊腛SNR損失，其中線性模擬使用以每符號(hào)2個(gè)樣本進(jìn)行的ADC采樣。使用512個(gè)樣本的FFT大小，平滑函數(shù)或平滑濾波器可以產(chǎn)生0.4dB的ROSNR改進(jìn)，例如在40,000ps/nm CD處。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)償性能的明顯提高并且實(shí)現(xiàn)了低實(shí)施復(fù)雜度。例如，可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)200G PDM-16QAM轉(zhuǎn)發(fā)器的40,000ps/nm處0.4dB的ROSNR改進(jìn)?？梢灾徊捎妹總€(gè)頻率子帶或頻率點(diǎn)的一個(gè)實(shí)數(shù)系數(shù)?？梢詫?shí)現(xiàn)ASIC內(nèi)的有效實(shí)施，例如相對(duì)于具有27M門的基本CDC設(shè)計(jì)只增加了1.8M門。

本發(fā)明可以涉及一種通信系統(tǒng)，例如光通信系統(tǒng)，具有相干通信接收器和數(shù)字信號(hào)處理，用以進(jìn)行均衡化。該通信系統(tǒng)可以包括多相子帶均衡器，用以補(bǔ)償色度色散引起的相位失真。該通信系統(tǒng)還可以包括可變長(zhǎng)度FIR濾波器，用以提高頻率子帶群之間的相位近似。該通信系統(tǒng)可以提供僅有一個(gè)實(shí)數(shù)系數(shù)的低復(fù)雜度實(shí)施方式。