CN106664268B - 补偿通信信号的群延迟的通信接收器 - Google Patents

补偿通信信号的群延迟的通信接收器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种补偿通信信号的群延迟的通信接收器(100)，所述群延迟通过与所述通信信号的不同频率子带关联的多个群延迟值表示，所述多个群延迟值构成群延迟函数，所述通信接收器(100)包括：变换器(101)，用于将所述通信信号变换为多个频率子带通信信号；处理器(103)，用于将所述群延迟函数与平滑函数卷积以获得多个额外群延迟值；多个第一延迟器(105)，用于基于所述多个群延迟值来延迟所述多个频率子带通信信号以获得第一多个延迟的频率子带通信信号，其中，所述多个第一延迟器(105)中的一个第一延迟器(107)用于基于与频率子带通信信号关联的群延迟值来延迟所述频率子带通信信号；多个第二延迟器(109)，用于基于所述多个额外群延迟值来延迟所述第一多个延迟的频率子带通信信号以获得第二多个延迟的频率子带通信信号，其中，所述多个第二延迟器(109)中的一个第二延迟器(111)用于基于与所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的一个延迟的频率子带通信信号关联的额外群延迟值来延迟所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的所述延迟的频率子带通信信号；逆变换器(113)，用于逆变换所述第二多个延迟的频率子带通信信号以补偿所述通信信号的所述群延迟。

Description

补偿通信信号的群延迟的通信接收器
技术领域
本发明涉及通信系统领域，尤其涉及通信接收器中的群延迟补偿。
背景技术
在光通信系统等通信系统中，通过通信信道传输的通信信号会受不同失真机制影响而失真。光通信系统中的一种常见失真机制是通信信道的色度色散(chromaticdispersion，CD)，其中，色度色散的特点可以是通信信道的频率上的二次相位响应或线性群延迟响应。
补偿可以例如通过通信系统中的通信接收器处的均衡器来实现。该均衡器可以补偿时域(time domain，TD)或频域(frequency domain，FD)中的通信信道的幅度响应和/或相位响应。由于通信信道的群延迟响应按照频率上的差异性与通信信道的相位响应直接相关，所以可以实现群延迟补偿。
该补偿通常基于滤波器通过反向响应对通信信号进行的滤波，该反向响应类似于通信信道的幅度响应和/或相位响应。在频域中，补偿可以例如通过以下方式实现：将通信信号变换到频域中、根据通信信道的幅度响应和/或相位响应对频率分量加权，以及将加权的频率分量变换回时域中。
然而，常见补偿技术所产生的计算复杂度较高和/或补偿性能较低。此外，常见补偿技术在补偿通信信道的失真机制时会引起补偿失真。
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光电技术通讯快报(IEEE Photonics Technology Letters)第25卷第2期中发表的“延迟的单抽头频域色度色散补偿(Delayed Single-Tap Frequency-DomainChromatic-Dispersion Compensation)”中描述了一种用于补偿通信信道的色度色散的方法。
WO2013/139395中描述了一种用于补偿通信信道的色度色散的方法。
US2009/0238578 A1中描述了一种用于补偿通信信道的色度色散的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于补偿通信信号的群延迟的有效概念。
该目的由独立权利要求的特征来实现。进一步的实施形式在从属权利要求、描述内容和附图中显而易见。
本发明基于以下发现：通信信号可以变换为多个频率子带通信信号，其中，每个频率子带通信信号可以由第一延迟器和第二延迟器分别进行补偿。所述第一延迟器可以将频率子带通信信号延迟一个群延迟值，所述第二延迟器可以将延迟的频率子带通信信号延迟一个额外群延迟值。
所述群延迟值可以是所述频率子带通信信号的采样时段的倍数，因此可以通过有限脉冲响应(finite impulse response，FIR)滤波器有效地实施。所述额外群延迟值可以是所述频率子带通信信号的采样时段的部分，因此可以通过内插滤波器有效地实施。
所述有限脉冲响应(finite impulse response，FIR)滤波器还可以包括复值滤波系数，用于补偿与所述通信信道的相位响应关联的相位值。所述相位响应可以通过多条线近似计算，其中，所述多条线可以与所述多个频率子带通信信号关联。群延迟值和/或额外群延迟值可以指定所述多条线中的一条线的角度，相位值可以指定所述一条线的位置。所述相位值可以是相位偏移。
对于多个频率子带通信信号，可以提供多个群延迟值和/或群延迟函数。总群延迟函数可以通过平滑函数与所述群延迟函数的卷积来推导。额外群延迟值可以是总群延迟值与关联群延迟值之差。
因此，多个额外群延迟值可以基于所述平滑函数从所述多个群延迟值和/或多个群延迟函数推导出。因此，可以为所述多个频率子带通信信号中的每个频率子带通信信号提供群延迟值和额外群延迟值。本发明可以应用于光通信系统内的色度色散(chromaticdispersion，CD)补偿。
根据第一方面，本发明涉及一种用于补偿通信信号的群延迟的通信接收器，所述群延迟通过与所述通信信号的不同频率子带关联的多个群延迟值表示，所述多个群延迟值形成群延迟函数，所述通信接收器包括：变换器，用于将所述通信信号变换为多个频率子带通信信号；处理器，用于将所述群延迟函数与平滑函数卷积以获得多个额外群延迟值；多个第一延迟器，用于基于所述多个群延迟值来延迟所述多个频率子带通信信号以获得第一多个延迟的频率子带通信信号，其中，所述多个第一延迟器中的一个第一延迟器用于基于与所述频率子带通信信号关联的群延迟值来延迟频率子带通信信号；多个第二延迟器，用于基于所述多个额外群延迟值来延迟所述第一多个延迟的频率子带通信信号以获得第二多个延迟的频率子带通信信号，其中，所述多个第二延迟器中的一个第二延迟器用于基于与所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的一个延迟的频率子带通信信号关联的额外群延迟值来延迟所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的所述延迟的频率子带通信信号；逆变换器，用于逆变换所述第二多个延迟的频率子带通信信号以补偿所述通信信号的所述群延迟。因此，可以实现一种用于补偿通信信号的群延迟的有效概念。
所述变换器、所述多个第一延迟器、所述多个第二延迟器和所述逆变换器可以实施在专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)中。所述处理器可以实施在微控制器(micro-controller，μC)中。所述多个群延迟值和/或所述多个额外群延迟值最初可以由所述处理器确定。所述多个群延迟值和/或所述多个额外群延迟值可以离线预计算。
总群延迟函数可以由所述处理器通过将所述平滑函数与所述群延迟函数卷积来推导。额外群延迟函数可以由所述处理器通过从所述确定的总群延迟函数中减去所述群延迟函数来推导。所述额外群延迟函数可以由所述多个额外群延迟值构成。所述多个额外群延迟值可以从所述额外群延迟函数中提取并且可以由所述处理器提供。所述总群延迟函数的总群延迟值可以是所述群延迟函数的群延迟值与所述额外群延迟函数的额外群延迟值之和。
可以考虑通信信道的相位响应，所述相位响应引起所述通信信号的所述群延迟，其中，所述相位响应可以通过与所述通信信号的所述不同频率子带关联的多个相位值表示。为了补偿所述多个相位值中的一个相位值，可以采用所述多个第一延迟器中的第一延迟器内的乘法器，等等。
根据如上所述第一方面，在所述通信接收器的第一实施形式中，所述多个群延迟值是所述多个频率子带通信信号的采样时段的整数倍，所述多个额外群延迟值是所述多个频率子带通信信号的所述采用时段的部分。因此，可以有效地实施所述多个第一延迟器和/或所述多个第二延迟器。
所述群延迟函数可以为阶梯状函数。群延迟值可以实现一个整数延迟。额外群延迟值可以实现一个部分延迟。
根据如上所述第一方面或所述第一方面的任意前述实施形式，在所述通信接收器的第二实施形式中，所述变换器用于执行离散傅里叶变换(discrete Fourier transform，DFT)或快速傅里叶变换(fast Fourier transform，FFT)以将所述通信信号变换为所述多个频率子带通信信号。因此，可以有效地确定所述多个频率子带通信信号。
所述离散傅里叶变换(discrete Fourier transform，DFT)或所述快速傅里叶变换(fast Fourier transform，FFT)可以根据重叠保留变换方案或重叠相加变换方案来执行。所述变换器可以为分析滤波器组(analysis filterbank，AFB)。
根据如上所述第一方面或所述第一方面的任意前述实施形式，在所述通信接收器的第三实施形式中，所述逆变换器用于执行离散傅里叶逆变换(inverse discreteFourier transform，IDFT)或以逆变换所述第二多个延迟的频率子带通信信号。因此，可以有效地执行所述逆变换。
所述离散傅里叶逆变换(inverse discrete Fourier transform，IDFT)或所述快速傅里叶逆变换(inverse fast Fourier transform，IFFT)可以根据重叠保留逆变换方案或重叠相加逆变换方案来执行。所述逆变换器可以为合成滤波器组(synthesisfilterbank，SFB)。
根据如上所述第一方面或所述第一方面的任意前述实施形式，在所述通信接收器的第四实施形式中，所述变换器用于执行所述通信信号的多相分解以将所述通信信号变换为所述多个频率子带通信信号。因此，可以有效地确定所述多个频率子带通信信号。所述多相分解可以降低所述多个频率子带通信信号的采样频率。
根据如上所述第一方面或所述第一方面的任意前述实施形式，在所述通信接收器的第五实施形式中，所述逆变换器用于执行所述第二多个延迟的频率子带通信信号的多相逆分解以补偿所述通信信号的所述群延迟。因此，可以有效地执行所述逆变换。
根据如上所述第一方面或所述第一方面的任意前述实施形式，在所述通信接收器的第六实施形式中，所述平滑函数是一个三角函数或高斯函数。因此，可以有效地平滑所述群延迟函数。所述平滑函数的长度可以小于所述群延迟函数的长度。
根据如上所述第一方面或所述第一方面的任意前述实施形式，在所述通信接收器的第七实施形式中，所述多个第一延迟器中的所述第一延迟器包括有限脉冲响应(finiteimpulse response，FIR)滤波器，所述FIR滤波器用于在时域中滤波所述多个频率子带通信信号中的所述频率子带通信信号。因此，可以有效地实现所述频率子带通信信号的延迟。
根据所述第一方面的所述第七实施形式，在所述通信接收器的第八实施实施形式中，所述有限脉冲响应(finite impulse response，FIR)滤波器包括滤波系数，所述滤波系数包括唯一一个非零滤波系数。因此，可以更有效地实现所述频率子带通信信号的所述延迟。
根据所述第一方面的所述第八实施形式，在所述通信接收器的第九实施形式中，多个相位值与所述通信信号的所述不同频率子带关联，其中，所述多个相位值表示通信信道的相位响应，所述相位响应引起所述通信信号的所述群延迟，所述非零滤波系数包括复值用以补偿所述多个相位值中的一个相位值。因此，可以有效地补偿通信信道的相位响应。
所述有限脉冲响应(finite impulse response，FIR)滤波器可以包括乘法器，所述乘法器用于将频率子带通信信号乘以所述复值。所述有限脉冲响应(finite impulseresponse，FIR)滤波器可以是1抽头复相旋转器。
根据如上所述第一方面或所述第一方面的任意前述实施形式，在所述通信接收器的第十实施形式中，所述多个第二延迟器中的所述第二延迟器包括内插滤波器，所述内插滤波器用于在时域中内插所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的所述延迟的频率子带通信信号。因此，可以有效地实现所述延迟的频率子带通信信号的延迟。
根据所述第一方面的所述第十实施形式，在所述通信接收器的第十一实施形式中，所述内插滤波器是一个线性内插滤波器。因此，可以更有效地实现所述延迟的频率子带通信信号的所述延迟。
根据如上所述第一方面或所述第一方面的任意前述实施形式，在所述通信接收器的第十二实施形式中，所述处理器用于基于预定群延迟度量来确定所述多个群延迟值或所述群延迟函数。因此，可以有效地提供所述多个群延迟值或所述群延迟函数。
所述预定群延迟度量可以为色度色散(chromatic dispersion，CD)度量或偏振模色散(polarization mode dispersion，PMD)度量。所述预定群延迟度量可以表示每单位波长的时间色散，例如10,000ps/nm或40,000ps/nm。可以确定或近似计算所述多个群延迟值，从而可以获得阶梯状群延迟函数。
根据第二方面，本发明涉及一种用于补偿通信信号的群延迟的方法，所述群延迟通过与所述通信信号的不同频率子带关联的多个群延迟值表示，所述多个群延迟值构成群延迟函数，所述方法包括：将所述通信信号变换为多个频率子带通信信号；将所述群延迟函数与平滑函数卷积以获得多个额外群延迟值；基于所述多个群延迟值来延迟所述多个频率子带通信信号以获得第一多个延迟的频率子带通信信号，其中，基于与所述频率子带通信信号关联的群延迟值来延迟频率子带通信信号；基于所述多个额外群延迟值来延迟所述第一多个延迟的频率子带通信信号以获得第二多个延迟的频率子带通信信号，其中，基于与所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的延迟的频率子带通信信号关联的额外群延迟值来延迟所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的所述延迟的频率子带通信信号；以及逆变换所述第二多个延迟的频率子带通信信号以补偿所述通信信号的所述群延迟。因此，可以实现一种用于补偿通信信号的群延迟的有效概念。
所述方法可由所述通信接收器执行。所述方法的进一步特征可直接由所述通信接收器的功能产生。
根据如上所述第二方面，在所述方法的第一实施形式中，延迟所述多个频率子带通信信号包括在时域中滤波所述多个频率子带通信信号中的所述频率子带通信信号。因此，可以有效地实现所述频率子带通信信号的延迟。
根据如上所述第二方面或所述第二方面的任意前述实施形式，在所述方法的第二实施形式中，延迟所述第一多个延迟的频率子带通信信号包括在时域中内插所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的所述延迟的频率子带通信信号。因此，可以有效地实现所述延迟的频率子带通信信号的延迟。
根据第三方面，本发明涉及一种包括程序代码的计算机程序，所述计算机程序在计算机上执行时用于执行所述方法。因此，可以以自动且可重复的方式执行所述方法。所述通信接收器可以可编程地设置以执行所述计算机程序。
本发明可以在硬件和/或软件中实施。
附图说明
本发明的具体实施方式将结合以下附图进行描述，其中：
图1所示为根据一实施形式的用于补偿通信信号的群延迟的通信接收器的图；
图2所示为根据一实施形式的用于补偿通信信号的群延迟的方法的图；
图3所示为根据一实施形式的引起通信信号的群延迟的通信信道的相位响应的图；
图4所示为根据一实施形式的由多个群延迟值构成的群延迟函数的图；
图5所示为根据一实施形式的群延迟函数、平滑函数和总群延迟函数的图；
图6所示为根据一实施形式的第一延迟器和第二延迟器的图；
图7所示为根据一实施形式的用于补偿通信信号的群延迟的通信接收器的图；
图8所示为根据一实施形式的用于补偿通信信号的群延迟的通信接收器的图；
图9所示为根据一实施形式的通信接收器的群延迟补偿性能的图。
具体实施方式
图1所示为根据一实施形式的用于补偿通信信号的群延迟的通信接收器100的图。该群延迟通过与通信信号的不同频率子带关联的多个群延迟值表示。多个群延迟值构成群延迟函数。
通信接收器100包括：变换器101，用于将通信信号变换为多个频率子带通信信号；处理器103，用于将群延迟函数与平滑函数卷积以获得多个额外群延迟值；多个第一延迟器105，用于基于多个群延迟值来延迟多个频率子带通信信号以获得第一多个延迟的频率子带通信信号，其中，多个第一延迟器105中的第一延迟器107用于基于与频率子带通信信号关联的群延迟值来延迟该频率子带通信信号；多个第二延迟器109，用于基于多个额外群延迟值来延迟第一多个延迟的频率子带通信信号以获得第二多个延迟的频率子带通信信号，其中，多个第二延迟器109中的第二延迟器111用于基于与第一多个延迟的频率子带通信信号中的延迟的频率子带通信信号关联的额外群延迟值来延迟第一多个延迟的频率子带通信信号中的延迟的频率子带通信信号；以及逆变换器113，用于逆变换第二多个延迟的频率子带通信信号以补偿通信信号的群延迟。
多个群延迟值可以为多个频率子带通信信号的采样时段的整数倍。多个额外群延迟值可以为多个频率子带通信信号的采样时段的部分。
处理器103可以用于通过将群延迟函数与平滑函数卷积来确定总群延迟，以及用于从所确定的总群延迟函数中减去群延迟函数以获得额外群延迟函数。额外群延迟函数可以由多个额外群延迟值构成。多个额外群延迟值可以从额外群延迟函数中提取并且可以由处理器103提供。
处理器103可以将多个群延迟值提供给多个第一延迟器105以及将多个额外群延迟值提供给多个第二延迟器109。处理器103采用的平滑函数可以为三角函数或高斯函数。
多个第一延迟器105中的第一延迟器107可以包括有限脉冲响应(finite impulseresponse，FIR)滤波器，该FIR滤波器用于在时域中滤波多个频率子带通信信号中的频率子带通信信号。有限脉冲响应(finite impulse response，FIR)滤波器可以包括滤波系数，其中，滤波系数可以包括唯一一个非零滤波系数。因此，可以有效地实现延迟多个频率子带通信信号的采样时段的整数倍。
多个第二延迟器109中的第二延迟器111可以包括内插滤波器，该内插滤波器用于在时域中内插第一多个延迟的频率子带通信信号中的延迟的频率子带通信信号。内插滤波器可以为线性内插滤波器。因此，可以有效地实现延迟多个频率子带通信信号的采样时段的部分。
变换器101、多个第一延迟器105、多个第二延迟器109和逆变换器113可以实施在专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)中。处理器103可以实施在微控制器(micro-controller，μC)中。多个群延迟值和/或多个额外群延迟值最初可以由处理器103确定。多个群延迟值和/或多个额外群延迟值可以离线预计算。
图2所示为根据一实施形式的用于补偿通信信号的群延迟的方法200的图。该群延迟通过与通信信号的不同频率子带关联的多个群延迟值表示。多个群延迟值构成群延迟函数。
方法200包括：将通信信号变换201为多个频率子带通信信号；将群延迟函数与平滑函数卷积203以获得多个额外群延迟值；基于多个群延迟值来延迟205多个频率子带通信信号以获得第一多个延迟的频率子带通信信号，其中，基于与频率子带通信信号关联的群延迟值来延迟该频率子带通信信号；基于多个额外群延迟值来延迟207第一多个延迟的频率子带通信信号以获得第二多个延迟的频率子带通信信号，其中，基于与第一多个延迟的频率子带通信信号中的延迟的频率子带通信信号关联的额外群延迟值来延迟第一多个延迟的频率子带通信信号中的延迟的频率子带通信信号；以及逆变换209第二多个延迟的频率子带通信信号以补偿通信信号的群延迟。方法200可以由通信接收器100执行。
延迟205多个频率子带通信信号可以包括在时域中滤波多个频率子带通信信号中的频率子带通信信号。
延迟207第一多个延迟的频率子带通信信号可以包括在时域中内插第一多个延迟的频率子带通信信号中的延迟的频率子带通信信号。
图3所示为根据一实施形式的引起通信信号的群延迟的通信信道的相位响应301的图。该图示出了基于短时间傅里叶变换(short time Fourier transform，STFT)的方法和/或基于滤波器组的方法。STFT可以视为滤波器组，后面是频率子带滤波器。抛物线型相位响应可以通过每个频率子带中的分段线性近似来处理。
该图描绘了相位响应
Figure BDA0001234063210000121
其中，
Figure BDA0001234063210000122
表示相位偏移，Dn表示群延迟，n表示频率子带索引。
本发明涉及可变长度FIR滤波器，用于提高多相子带色度色散(chromaticdispersion，CD)均衡器中的相位近似。在相干光传输系统中，色度色散(chromaticdispersion，CD)可以通过频域(frequency domain，FD)中的数字均衡器来补偿。较大的CD可以使用较大的FFT大小来补偿，这导致例如ASIC中的较大区域和相当大的功耗。一种无性能降低的有效实施对于均衡器设计是一个关键问题。
图4所示为根据一实施形式的由多个群延迟值构成的群延迟函数401的图。该图还描绘了有效滤波系数或抽头分布，其中，非零滤波系数的位置通过频率点索引示出。相位失真会发生在群延迟函数401的跳变处。
相干通信接收器中的数字CD补偿阶段可以使用FFT与IFFT之间的线性传递函数等通过频域(frequency domain，FD)滤波来实施。
100G传输的典型系统规范可以要求高达+/–30000ps/nm的CD容限，其可以指约240个符号的符号间干扰(inter-symbol-interference，ISI)。在以每符号2个样本进行ADC采样之后，可以使用1024个样本的FFT大小，即50％重叠情况下存在每符号256×2个样本，其中，一个FFT块的50％可以用于处理重叠丢弃，其中相邻FFT块之间存在50％的块重叠。这种较大的FFT大小可以覆盖ASIC的一大部分，其还可以与区域和功耗有关。
可以应用基于滤波器组的频域均衡器(frequency domain equalizer，FDE)，其可以使用FIR滤波器而不是1抽均衡器来实施二次相位传递函数，以便降低FFT大小同时保持CD容限或者甚至增加CD容限。基于这种方法，CD容限可以使用相同的FFT大小来增加。然而，这种方法也可能由于相邻频率子带群之间的跳变引起的相位失真而导致性能下降。
理论上，一个频率子带群，即非零滤波系数或抽头位置相同的一群频率子带，可以覆盖等于重叠长度的群延迟。然而，只有特定CD值可满足这种限制。大多数CD值会导致一个频率子带群中的部分群延迟。这可能导致不同频率子带群之间的结合点周围的相位失真。
图5所示为根据一实施形式的群延迟函数401、平滑函数501和总群延迟函数503的图。群延迟函数401示出了非零滤波系数在频率点索引上的位置。总群延迟函数503示出了非零滤波系数在频率点索引上的位置。平滑函数501示出了滤波器系数数字上的滤波系数权重。
在本示例中，平滑函数501是一个三角函数。该三角函数或三角形滤波器用于提高相邻频率子带群之间的结合点周围的相位近似。群延迟函数401与原始MD CDC有关。总群延迟函数503与平滑之后的群延迟函数401有关。平滑滤波器用于提供跳变点周围的更佳相位近似。
所得的总延迟函数503可计算为：
Delay(f)＝conv(StepDelay(f)，SmoothFunction(f
其中，StepDelay(f)表示频率的原始离散群延迟函数401，SmoothFunction(f)表示频率的平滑函数501，用以提供延迟中的平滑转变，conv()表示卷积。
在一实施形式中，SmoothFunction(f)定义为：
Figure BDA0001234063210000141
其中SF(f)表示平滑函数，例如三角函数，2*F0定义了平滑区域的宽度，例如32个频率点。
所得的总延迟包括整数和小数部分：
Delay(f)＝IntegerDelay(f)+FractionalDelay(f)
在一实施形式中，整数部分与群延迟值有关，小数部分与额外群延迟值有关。
图6所示为根据一实施形式的第一延迟器107和第二延迟器111的图。第一延迟器107由子带FIR滤波器构成。第二延迟器111由内插滤波器构成。IntegerDelay(f)可以通过第一延迟器107实现。FractionalDelay(f)可以通过第二延迟器111实现。第二延迟器111包括延迟块601、减法块603、乘法块605和加法块607。
部分延迟可以实施为可变长度FIR滤波器，其中，可变是指附加滤波系数或抽头用于仅在一些特定子带频率处进行内插，如图4中圆圈示例性突出的那样。例如，线性内插可以用于提供部分延迟。在这种情况下，频率f的内插或平滑可以根据以下等式操作：
Y(n，f)＝FractionalDelay(f)*(X(n-1，f)-X(n，f))+X(n，f)，
其中，X(n,f)和Y(n,f)相应地为频率点f的滤波器输入和输出。
图7所示为根据一实施形式的用于补偿通信信号的群延迟的通信接收器100的图。通信接收器100包括变换器101、多个第一延迟器105、第一延迟器107、多个第二延迟器109、第二延迟器111和逆变换器113。第二延迟器111包括延迟块601、减法块603、乘法块605和加法块607。第一延迟器107由子带FIR滤波器构成。第二延迟器111由可选的内插滤波器构成。变换器101用于执行快速傅里叶变换(fast Fourier transform，FFT)。逆变换器113用于执行傅里叶逆变换(inverse fast Fourier transform，IFFT)。
使用平滑滤波器来提高不同频率子带群之间的跳变点周围的相位近似，并且实施平滑滤波系数或抽头可以比较简单。另外，可以只采用内插滤波器和/或延迟线。内插滤波器可只应用于转变区域，使得这种滤波器的总数量可以很小，例如FFT大小的15％至20％。
通信接收器100可以如图所示实施。只有虚线方框中的部分可能是附加的。它们只可应用于采用平滑滤波器的特定频率点。
可以实现一种简单的实施。只有内插滤波器可在子带有限脉冲响应(finiteimpulse response，FIR)滤波器之后采用。可以使用实数系数，使得复杂度较低。
图8所示为根据一实施形式的用于补偿通信信号的群延迟的通信接收器100的图。通信接收器100包括变换器101、多个第一延迟器105和逆变换器113。该图还示出了关联群延迟函数401，其示出了非零滤波系数或抽头在频率点索引上的位置。
变换器101包括多相网络并且用于执行快速傅里叶变换(fast Fouriertransform，FFT)。逆变换器113包括反向多相网络并且用于执行快速傅里叶逆变换(inverse fast Fourier transform，IFFT)。
多个频率子带通信信号参照时间点，例如n、n+1和n+2，以及参照子带频率，例如m、m+1和m+2，进行分解。多个第一延迟器105包括有限脉冲响应(finite impulse response，FIR)滤波器。有限脉冲响应(finite impulse response，FIR)滤波器可以执行：延迟n、n+1和n+2，乘以滤波系数c0、c1和c2，以及求和。
通信接收器100用于提供多相滤波器组处理以进行CD补偿。在本示例中，多抽头FIR滤波器用于替换每个频率子带中的1抽头均衡器，以便增加CD容限。对于每个频率子带，FIR滤波器的长度可以是相同的。FIR滤波器可以利用仅一个非零滤波系数来实施，产生仅一次复数乘法。
图9所示为根据一实施形式的通信接收器的群延迟补偿性能的图。该图包括使用平滑函数或平滑滤波器表示补偿性能的性能曲线901。该图还包括没有使用平滑函数或平滑滤波器表示补偿性能的性能曲线903。该图示出了色度色散值上的2.6E-2处的ROSNR损失。
使用通信接收器，可以基于线性模拟来研究针对200G PDM-16QAM 34GBaud传输等的OSNR损失，其中线性模拟使用以每符号2个样本进行的ADC采样。使用512个样本的FFT大小，平滑函数或平滑滤波器可以产生0.4dB的ROSNR改进，例如在40,000ps/nm CD处。
本发明实现了补偿性能的明显提高并且实现了低实施复杂度。例如，可以实现针对200G PDM-16QAM转发器的40,000ps/nm处0.4dB的ROSNR改进。可以只采用每个频率子带或频率点的一个实数系数。可以实现ASIC内的有效实施，例如相对于具有27M门的基本CDC设计只增加了1.8M门。
本发明可以涉及一种通信系统，例如光通信系统，具有相干通信接收器和数字信号处理，用以进行均衡化。该通信系统可以包括多相子带均衡器，用以补偿色度色散引起的相位失真。该通信系统还可以包括可变长度FIR滤波器，用以提高频率子带群之间的相位近似。该通信系统可以提供仅有一个实数系数的低复杂度实施方式。

Claims (36)

1.一种补偿通信信号的群延迟的通信接收器(100)，其特征在于，所述群延迟通过与所述通信信号的不同频率子带关联的多个群延迟值表示，所述多个群延迟值构成群延迟函数(401)，所述通信接收器(100)包括：
变换器(101)，用于将所述通信信号变换为多个频率子带通信信号；
处理器(103)，用于将所述群延迟函数(401)与平滑函数(501)卷积以获得多个额外群延迟值；
多个第一延迟器(105)，用于基于所述多个群延迟值来延迟所述多个频率子带通信信号以获得第一多个延迟的频率子带通信信号，其中，所述多个第一延迟器(105)中的一个第一延迟器(107)用于基于与所述频率子带通信信号关联的群延迟值来延迟频率子带通信信号；
多个第二延迟器(109)，用于基于所述多个额外群延迟值来延迟所述多个延迟的频率子带通信信号以获得第二多个延迟的频率子带通信信号，其中，所述多个第二延迟器(109)中的一个第二延迟器(111)用于基于与所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的一个延迟的频率子带通信信号关联的额外群延迟值来延迟所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的所述延迟的频率子带通信信号；
逆变换器(113)，用于逆变换所述第二多个延迟的频率子带通信信号以补偿所述通信信号的所述群延迟。
2.根据权利要求1所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述多个群延迟值是所述多个频率子带通信信号的采样时段的整数倍，所述多个额外群延迟值是所述多个频率子带通信信号的所述采样时段的部分。
3.根据权利要求1所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述变换器(101)用于执行离散傅里叶变换(discrete Fourier transform，DFT)或者快速傅里叶变换(fast Fouriertransform，FFT)以将所述通信信号变换为所述多个频率子带通信信号。
4.根据权利要求2所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述变换器(101)用于执行离散傅里叶变换(discrete Fourier transform，DFT)或者快速傅里叶变换(fast Fouriertransform，FFT)以将所述通信信号变换为所述多个频率子带通信信号。
5.根据权利要求1所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述变换器(101)用于执行所述通信信号的多相分解以将所述通信信号变换为所述多个频率子带通信信号。
6.根据权利要求2所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述变换器(101)用于执行所述通信信号的多相分解以将所述通信信号变换为所述多个频率子带通信信号。
7.根据权利要求3所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述变换器(101)用于执行所述通信信号的多相分解以将所述通信信号变换为所述多个频率子带通信信号。
8.根据权利要求4所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述变换器(101)用于执行所述通信信号的多相分解以将所述通信信号变换为所述多个频率子带通信信号。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述平滑函数(501)是一个三角函数或高斯函数。
10.根据权利要求1至8任意一项所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述多个第一延迟器(105)中的所述第一延迟器(107)包括有限脉冲响应(finiteimpulse response，FIR)滤波器，所述FIR滤波器用于在时域中滤波所述多个频率子带通信信号中的所述频率子带通信信号。
11.根据权利要求9所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述多个第一延迟器(105)中的所述第一延迟器(107)包括有限脉冲响应(finite impulse response，FIR)滤波器，所述FIR滤波器用于在时域中滤波所述多个频率子带通信信号中的所述频率子带通信信号。
12.根据权利要求10所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述FIR滤波器包括滤波系数，所述滤波系数包括唯一一个非零滤波系数。
13.根据权利要求11所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述FIR滤波器包括滤波系数，所述滤波系数包括唯一一个非零滤波系数。
14.根据权利要求12所述的通信接收器(100)，其特征在于，多个相位值与所述通信信号的所述不同频率子带关联，所述多个相位值表示通信信道的相位响应(301)，所述相位响应引起所述通信信号的所述群延迟，所述非零滤波系数包括复值以补偿所述多个相位值中的一个相位值。
15.根据权利要求13所述的通信接收器(100)，其特征在于，多个相位值与所述通信信号的所述不同频率子带关联，所述多个相位值表示通信信道的相位响应(301)，所述相位响应引起所述通信信号的所述群延迟，所述非零滤波系数包括复值以补偿所述多个相位值中的一个相位值。
16.根据权利要求1至8任意一项所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述多个第二延迟器(109)中的所述第二延迟器(111)包括内插滤波器，所述内插滤波器用于在时域中内插所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的所述延迟的频率子带通信信号。
17.根据权利要求9所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述多个第二延迟器(109)中的所述第二延迟器(111)包括内插滤波器，所述内插滤波器用于在时域中内插所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的所述延迟的频率子带通信信号。
18.根据权利要求10所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述多个第二延迟器(109)中的所述第二延迟器(111)包括内插滤波器，所述内插滤波器用于在时域中内插所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的所述延迟的频率子带通信信号。
19.根据权利要求11所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述多个第二延迟器(109)中的所述第二延迟器(111)包括内插滤波器，所述内插滤波器用于在时域中内插所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的所述延迟的频率子带通信信号。
20.根据权利要求12所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述多个第二延迟器(109)中的所述第二延迟器(111)包括内插滤波器，所述内插滤波器用于在时域中内插所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的所述延迟的频率子带通信信号。
21.根据权利要求13所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述多个第二延迟器(109)中的所述第二延迟器(111)包括内插滤波器，所述内插滤波器用于在时域中内插所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的所述延迟的频率子带通信信号。
22.根据权利要求14所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述多个第二延迟器(109)中的所述第二延迟器(111)包括内插滤波器，所述内插滤波器用于在时域中内插所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的所述延迟的频率子带通信信号。
23.根据权利要求15所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述多个第二延迟器(109)中的所述第二延迟器(111)包括内插滤波器，所述内插滤波器用于在时域中内插所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的所述延迟的频率子带通信信号。
24.根据权利要求16所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述内插滤波器是一个线性内插滤波器。
25.根据权利要求17所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述内插滤波器是一个线性内插滤波器。
26.根据权利要求18所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述内插滤波器是一个线性内插滤波器。
27.根据权利要求19所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述内插滤波器是一个线性内插滤波器。
28.根据权利要求20所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述内插滤波器是一个线性内插滤波器。
29.根据权利要求21所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述内插滤波器是一个线性内插滤波器。
30.根据权利要求22所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述内插滤波器是一个线性内插滤波器。
31.根据权利要求23所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述内插滤波器是一个线性内插滤波器。
32.根据权利要求1至8任意一项所述的通信接收器(100)，其特征在于，所述处理器(103)用于基于预定群延迟度量来确定所述多个群延迟值或所述群延迟函数(401)。
33.一种补偿通信信号的群延迟的方法(200)，其特征在于，所述群延迟通过与所述通信信号的不同频率子带关联的多个群延迟值表示，所述多个群延迟值构成群延迟函数(401)，所述方法(200)包括：
将所述通信信号变换(201)为多个频率子带通信信号；
将所述群延迟函数(401)与平滑函数(501)卷积(203)以获得多个额外群延迟值；
基于所述多个群延迟值来延迟(205)所述多个频率子带通信信号以获得第一多个延迟的频率子带通信信号，其中，基于与频率子带通信信号关联的群延迟值来延迟所述频率子带通信信号；
基于所述多个额外群延迟值来延迟(207)所述第一多个延迟的频率子带通信信号以获得第二多个延迟的频率子带通信信号，其中，基于与所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的一个延迟的频率子带通信信号关联的额外群延迟值来延迟所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的所述延迟的频率子带通信信号；
逆变换(209)所述第二多个延迟的频率子带通信信号以补偿所述通信信号的所述群延迟。
34.根据权利要求33所述的方法(200)，其特征在于，延迟(205)所述多个频率子带通信信号包括在时域中滤波所述多个频率子带通信信号中的所述频率子带通信信号。
35.根据权利要求33或34所述的方法(200)，其特征在于，延迟(207)所述第一多个延迟的频率子带通信信号包括在时域中内插所述第一多个延迟的频率子带通信信号中的所述延迟的频率子带通信信号。
36.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在计算机上执行时，用于执行根据权利要求33至35中的任意权利要求所述的方法(200)。
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