CN107592580B - 光通信方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及光通信方法和装置。例如，提出了一种在无源光网络设备处实施的方法，所述无源光网络设备被配置为通过带宽受限链路来进行高速率的通信，所述方法包括：经由所述带宽受限链路从光网络单元接收训练信号；通过对所述训练信号进行延迟采样而获得延迟信号；基于所述延迟信号确定所述带宽受限链路的第一信道响应，所述第一信道响应表征所述带宽受限链路对所述训练信号造成的改变；以及基于所述第一信道响应对经由所述带宽受限链路而从所述光网络单元接收到的通信信号进行补偿，以降低所述通信信号的失真。还公开了相应的装置。

Description

光通信方法和装置
技术领域
本公开的实施例总体涉及光通信方法和装置，并且更具体地，涉及在无源光网络设备和光网络单元处实施的方法和装置。
背景技术
随着下一代以太网无源光网络(NG-EPON)标准化的时间临近，使用当前的10Gbps光纤/光组件来支持25Gbps每信道或甚至更高的数据速率是最有希望的候选之一。考虑到分别用于上行链路和下行链路的数据格式选择，4阶脉冲幅度调制(PAM4)和双二进制幅度调制(DB)已经被认为是最适当组合。
然而，由于高阶格式码元(即，PAM4或DB)质量高度依赖于由级联的电/光组件确定的总信道响应，因此在这种解决方案中出现了新的技术问题。这些问题包括尤其针对DB的带宽限制引起的码间串扰(ISI)失真，以及尤其针对例如PAM4的多阶PAM引起的功率预算短缺。
发明内容
本公开的实施例提供了在无源光网络设备和光网络单元处实施的方法和装置。
根据本公开的第一方面，提供了一种在无源光网络设备处实施的方法，该无源光网络设备被配置为通过带宽受限链路来进行高速率的通信。该方法包括：经由该带宽受限链路从光网络单元接收训练信号；通过对该训练信号进行延迟采样而获得延迟信号；基于该延迟信号确定该带宽受限链路的第一信道响应，该第一信道响应表征该带宽受限链路对该训练信号造成的改变；以及基于该第一信道响应对经由该带宽受限链路而从该光网络单元接收到的通信信号进行补偿，以降低该通信信号的失真。
在某些实施例中，确定该第一信道响应包括：通过将该延迟信号逼近预定的参考信号来确定该第一信道响应。
在某些实施例中，确定该第一信道响应还包括：读取预先存储在该无源光网络设备中的该训练信号；以及通过将该训练信号进行延迟和相加而获得该参考信号。
根据本公开的第二方面，提供了一种在无源光网络设备处实施的方法，该无源光网络设备被配置为通过带宽受限链路来进行高速率的通信。该方法包括：经由上行链路从光网络单元接收训练信号；基于该训练信号来确定该上行链路的第二信道响应，该第二信道响应表征该下行链路对该训练信号造成的改变；以及基于该第二信道响应对将要通过下行链路向光网络单元发送的通信信号进行补偿，以降低该通信信号将要遭受的失真。
在某些实施例中，确定该第二信道响应包括：基于该训练信号确定该上行链路的第一中间信道响应，该第一中间信道响应表征该上行链路对该训练信号造成的改变；以及至少部分地基于该第一中间信道响应来确定该第二信道响应。
在某些实施例中，至少部分地基于该第一中间信道响应来确定该第二信道响应包括：经由该下行链路向该光网络单元发送该训练信号；经由该上行链路接收从该光网络单元返回的该训练信号；基于所返回的该训练信号来确定第二中间信道响应，该第二中间信道响应表征该下行链路和该上行链路两者对该训练信号造成的改变；以及基于该第一中间信道响应和该第二中间信道响应来确定该第二信道响应。
根据本公开的第三方面，提供了一种在光网络单元处实施的方法，该光网络单元被配置为通过带宽受限链路来进行高速率的通信。该方法包括：经由下行链路从该无源光网络设备接收训练信号；将该训练信号从该下行链路转移到上行链路；以及经由该上行链路将该训练信号发送回该无源光网络设备。
在某些实施例中，该方法还包括：经由该下行链路接收从该无源光网络设备发送的该训练信号；以及经由该下行链路接收从该无源光网络设备发送的该通信信号。
在某些实施例中，该方法还包括：经由该上行链路向该无源光网络设备发送该训练信号；以及经由该上行链路向该无源光网络设备发送通信信号。
根据本公开的第四方面，提供了一种在无源光网络处实施的装置，该无源光网络设备被配置为通过带宽受限链路来进行高速率的通信。该装置包括：第一接收模块，被配置为经由该带宽受限链路从光网络单元接收训练信号；延迟模块，被配置为通过对该训练信号进行延迟采样而获得延迟信号；第一确定模块，被配置为基于该延迟信号确定该带宽受限链路的第一信道响应，该第一信道响应表征该带宽受限链路对该训练信号造成的改变；以及第一补偿模块，被配置为基于该第一信道响应对经由该带宽受限链路而从该光网络单元接收到的通信信号进行补偿，以降低该通信信号的失真。
根据本公开的第五方面，提供了一种在无源光网络设备处实施的装置，该无源光网络设备被配置为通过带宽受限链路来进行高速率的通信。该装置包括：第二接收模块，被配置为经由上行链路从光网络单元接收训练信号；第二确定模块，被配置为基于该训练信号来确定该上行链路的第二信道响应，该第二信道响应表征该下行链路对该训练信号造成的改变；以及第二补偿模块，被配置为基于该第二信道响应对将要通过下行链路向光网络单元发送的通信信号进行补偿，以降低该通信信号将要遭受的失真。
根据本公开的第六方面，提供了一种在光网络单元处实施的装置，该光网络单元被配置为通过带宽受限链路来进行高速率的通信。该装置包括：第三接收模块，被配置为经由下行链路从该无源光网络设备接收训练信号；转移模块，被配置为将该训练信号从该下行链路转移到上行链路；以及发送模块，被配置为经由该上行链路将该训练信号发送回该无源光网络设备。
提供发明内容部分是为了简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的关键特征或主要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部分。
图1示出了的传统解决方案中的光通信系统的示意图；
图2示出了的传统解决方案中的另一光通信系统的示意图；
图3示出了的根据本公开的实施例的光通信系统的示意图；
图4示出了根据本公开的实施例的后处理过程或方法的流程图；
图5示出了根据本公开的实施例的预处理过程或方法的示意图；
图6示出了根据本公开的实施例的预处理过程或方法的流程图；
图7示出了根据本公开的实施例的传输过程或方法的流程图；
图8示出了根据本公开的实施例的示例光通信系统的示意图；
图9示出了根据本公开的实施例的用于后处理的装置的示意性框图；
图10示出了根据本公开的实施例的用于预处理的装置的示意性框图；
图11示出了根据本公开的实施例的用于传输的装置的示意性框图；
图12示出了根据本公开的实施例的预处理效果对比的示意图；以及
图13示出了根据本公开的实施例的后处理效果的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其它明确的和隐含的定义。
当前已经提出智能硬件设计或软件技术来对抗功率预算短缺或ISI问题，但是这些解决方案并未考虑与成本相关的问题，像是模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)和数字信号处理器(DSP)是否被放置在光线路终端(OLT)或光网络单元(ONU)中，或ONU是否也应具备ADC/DSP用于下行链路受损流恢复。下文将关于下行链路方向和上行链路方向分别详细介绍传统解决方案中存在的问题。
对于下行链路方向，传输后失真的PAM4信号将导致检测失败或对接收功率电平的高需求，或在ONU中需要ADC/DSP用于信号恢复。然而，在ONU中使用ADC/DSP是非常不具有成本效益的方式。但是如果不在ONU中设置ADC/DSP，则ONU无法知道它自己的信道响应，并且生成对应的自适应补偿。此外，如果未来使用像是8阶脉冲幅度调制(PAM8)的潜在格式，则当前尚未提出ADC/DSP将如何帮助实现可以在当前的10Gbps设备上使用这种潜在格式的解决方案。
对于上行链路方向，当信号在带宽受限的信道中传输之后预计将发生强低通滤波效果(等效于DB)。为了实现良好质量的DB，需要对端到端带宽的精确控制。然而，由于例如温度、老化或个体差异等的各种因素导致的组件不稳定问题，来自不同ONU的全部DB信号质量彼此不同。因此，存在是否需要ADC/DSP的问题，以及在何处放置ADC/DSP以最大程度上节约成本和确保性能的另一问题。此外，如果由ONU使用像是PAM4的潜在上行链路格式，则集中化的ADC/DSP是否可以帮助恢复DB-PAM4。
图1示出了的传统解决方案中的光通信系统100的示意图。光通信系统100包括光线路终端110、一个或多个光网络单元120和光分发网络130。光线路终端110包括具有固定预加重功能的预加重器112、具有固定波形整形功能的低通滤波器114、接收器116和发送器118。光网络单元120包括接收器126和发送器128。在下行链路中，光线路终端110经由发送器118将通过预加重器112处理的PAM4信号发送到光网络单元120。在上行链路中，光网络单元120经由发送器128将DB信号直接发送到光线路终端110。
光通信系统100使用分别用于下行链路和上行链路的基于直接检测方式的PAM4和DB信号传输。其最大的好处是节约成本。然而，由于光线路终端110中用于下行链路的具有固定预加重功能的预加重器112以及用于上行链路的低通滤波器114的限制，在下行链路和上行链路两者上的信号在某种程度上都不令人满意。具体地，在光网络单元120处恢复的PAM4信号和在光线路终端110处恢复的DB信号都在一定程度上劣化。此外，由于光网络单元120中的一个或多个具有不同的响应并且具有离光线路终端110不同的距离，因此提供固定的预加重功能的预加重器112不能总是满足整个光通信系统100中的光网络单元120中的一个或多个。
图2示出了的传统解决方案中的另一光通信系统200的示意图。光通信系统200包括光线路终端210、一个或多个光网络单元220和光分发网络230。光线路终端210包括低通滤波器214、接收器216和发送器218。光网络单元220包括ADC/DSP 222、接收器226和发送器228。在下行链路中，光线路终端210经由发送器218将PAM4信号直接发送到光网络单元220，并且光网络单元220通过具有信道学习和补偿功能的ADC/DSP 222对该PAM4信号进行恢复。在上行链路中，光网络单元220经由发送器228将通过ADC/DSP 222处理的DB信号发送到光线路终端210，并且光线路终端210通过低通滤波器214来对该DB信号进行恢复。
如图2所示，光通信系统200使用ADC/DSP 222来提高PAM4信号传输性能。然而，在每一个单独的ONU中设置ADC/DSP 222将使得光通信系统200非常不具有成本效益。此外，虽然对于上行链路，光通信系统200使用低通滤波器214和ADC/DSP 222来帮助恢复DB信号。然而，光通信系统200仍然无法用于在10Gbps系统中满足使用PAM4进行上行链路传输以及使用DB-PAM4作为接收方法。
为了至少部分地解决上述以及其他潜在的问题和缺陷，本公开的实施例提供了一种用于光通信的方案。图3示出了的根据本公开的实施例的光通信系统300的示意图。光通信系统300可以是例如下一代以太网无源光网络(NG-PON)系统。光通信系统300可以包括光线路终端310、一个或多个光网络单元320和光分发网络330。光线路终端310可以包括用于预处理(也被称为预补偿)的DSP/DAC 314、用于后处理(也被称为后补偿)的DSP/ADC 312、接收器316和发送器318。光网络单元320可以包括接收器326和发送器328。
在上行链路中，光网络单元320可以经由发送器328将DB信号直接发送到光线路终端310。光线路终端310可以通过DSP/ADC 312对该信号进行后处理以恢复该信号。信号不限于DB信号，还可以是例如PAM4信号等的任何可用于光通信的信号。在下文中，将结合图4详细描述后处理过程。
在下行链路中，光线路终端310可以经由发送器318将通过DSP/DAC 314预处理的例如PAM4信号的信号发送到光网络单元320。由于对该信号进行了预处理，光网络单元320可以对该信号进行直接检测。信号不限于PAM4信号，还可以是例如PAM8信号等的任何可用于光通信的信号。在下文中，将结合图5和6详细描述预处理过程。
如图3所示，共享的DSP/ADC 312和DSP/DAC 314被集中在光线路终端310中，使得可以良好地保持下行链路和上行链路的性能，同时保持光网络单元320的简单和紧凑。下面将结合图4描述根据本公开的实施例的后处理过程或方法400的流程图。在某些实施例中，过程400例如可以在DSP/ADC 312处被实施。对于上行链路传输，因为例如NRZ(或甚至PAM4)信号经由带宽受限链路进行传输而被整形为DB(或DB-PAM4)信号，因此可以使用改进的自适应最小均方(LMS)法用于确定和补偿信道损失。例如，可以采用半码元延迟采样(HSDS)法作为改进的自适应最小均方(LMS)法。在HSDS法中，例如可以使用理想的DB码元作为参考信号以帮助恢复在带宽受限链路上进行传输之后的信号，所恢复的信号近似DB信号而非原始NRZ信号。
在步骤410中，光线路终端310可以经由带宽受限链路从光网络单元接收训练信号。例如，在某些实施例中，训练信号的数据速率可以被设置为2倍波特率(例如，28GB/s)。
在步骤420中，光线路终端310可以通过对训练信号进行延迟采样而获得延迟信号。在某些实施例中，光线路终端310可以对训练信号进行半码元延迟采样。半码元延迟采样意味着与标准波形采样位置相比，采样位置被延迟半个码元。
在步骤430中，光线路终端310可以基于延迟信号确定带宽受限链路中的上行链路的信道响应(在下文中，也被称为第一信道响应)。第一信道响应表征带宽受限链路中的上行链路对训练信号造成的改变，包括例如对训练信号在幅度和相位上所造成的影响。在某些实施例中，上行链路可以包括光网络单元320中的发送器、光纤链路和光线路终端310中的接收器。在某些实施例中，光线路终端310可以读取预先存储在其中的训练信号，通过将训练信号进行延迟和相加而获得参考信号。延迟和相加意味着首先将训练信号延迟例如1比特以获得延迟的训练信号，再将延迟的训练信号与原始的训练信号相加以获得参考信号。进一步地，光线路终端310可以通过将延迟信号逼近预定的参考信号，来确定第一信道响应。例如，光线路终端310可以通过递归算法将延迟信号逼近参考信号，并且将延迟信号逼近参考信号时递归算法收敛的结果作为第一信道响应。在某些实施例中，第一信道响应可以由低复杂度的若干抽头的前馈均衡(FFE)滤波器表示。
在步骤440中，光线路终端310可以基于上行链路的信道响应对经由带宽受限链路的上行链路而从光网络单元320接收到的通信信号进行补偿，以降低通信信号的失真。在某些实施例中，光线路终端310可以计算与第一信道响应互逆的补偿滤波器，并且通过补偿滤波器对接收到的通信信号进行补偿。在某些实施例中，可以通过以下等式实现补偿：
Figure BDA0001045088510000091
CH1表示真实的上行链路的信道响应(即第一信道响应)，CH2表示补偿滤波器所带来的响应，将CH1和CH2进行卷积后得到的δ(0)+δ(1)表示理想信道的变形，在该理想信道的变形中通信信号被延迟例如1比特并和原始的通信信号相加。例如PAM2信号的通信信号在经由该理想信道的变形后将会恢复为理想的DB-PAM2信号，通过DB-PAM2信号可以恢复出理想的PAM2信号。
通过过程400，由于光线路终端310对信道损失进行了后补偿，光线路终端310可以良好地恢复通信信号，使得可以在现有的10Gbps系统中满足使用PAM4进行上行链路传输以及使用DB-PAM4作为接收方法。
如上所述，除了图4所示的后处理过程之外，根据本公开的实施例，光线路终端310还可以对信号进行预处理。图5示出了根据本公开的实施例的预处理过程500的交互图。在某些实施例中，过程500中在光线路终端310处执行的动作例如可以在DSP/DAC 312处被实施。
将会理解，对于下行链路传输，为了使得能够在光网络单元320中对信号进行直接检测，可以提前在光线路终端310中对信号进行预处理，以补偿信号在经由带宽受限链路传输时遭受的失真。进一步地，为了对信号进行预处理，可以确定下行链路的信道响应(在下文中，也被称为第二信道响应)。为此，可以分别确定纯上行链路的信道响应(在下文中，也被称为第一中间信道响应)和级联的下行链路和上行链路的信道响应(在下文中，也被称为第二中间信道响应)，然后通过所确定的第二中间信道响应和第一中间信道响应确定第二信道响应。
在执行图5中示出的动作之前，光线路终端310可以通过向光网络单元320发送连接信号以建立光线路终端310与光网络单元320之间的下行链路。连接信号可以是例如未被预处理的信号，以及与传输带宽相比数据速率相对低的信号。在某些实施例中，连接信号可以是例如1倍波特率(例如，14GB/s)的NRZ信号，并且由于其具有与传输带宽(例如，28GB/s)相比相对低的数据速率，可以成功建立下行链路。在另一些实施例中，如果使用1倍波特率的NRZ信号仍无法建立下行链路，则可以在信号中的偶数码元位置中设置与前面的奇数码元相同的码元，以使得连接信号数据速率减半为0.5X波特率。连接信号不限于NRZ信号，还可以是例如PAM4信号等的任何可用于光通信的信号。
接下来，如图5所示，光线路终端310可以经由上行链路从光网络单元320接收(510)训练信号。在某些实施例中，训练信号可以是例如2倍波特率(例如，28GB/s)的NRZ信号，然而，由于训练信号中的偶数码元与前面的奇数码元相同，使得训练信号数据速率等效于1倍波特率。训练信号不限于NRZ信号，还可以是例如PAM4信号等的任何可用于光通信的信号。
响应于接收到训练信号，光线路终端310可以基于训练信号确定(520)第一中间信道响应。第一中间信道响应表征上行链路对训练信号造成的改变，包括例如对训练信号在幅度和相位上所造成的影响。在某些实施例中，上行链路可以包括光网络单元320中的发送器、光纤链路和光线路终端310中的接收器。在某些实施例中，光线路终端310可以通过基于最小均方(LMS)的信道近似来确定第一中间信道响应。例如，光线路终端310可以通过基于LMS的信道近似来确定在1倍波特率下的第一中间信道响应。在某些实施例中，第一中间信道响应可以由低复杂度的若干抽头的前馈均衡(FFE)滤波器表示。
接下来，光线路终端310可以经由下行链路向光网络单元320发送(530)训练信号。响应于经由下行链路接收到训练信号，光网络单元320可以将该训练信号转移到上行链路，并发送回光线路终端310。在下文中，将结合图7详细描述转移过程。
接下来，光线路终端310可以经由上行链路接收(540)从光网络单元320返回的训练信号。响应于再次接收到训练信号，光线路终端310可以基于所返回的训练信号来确定第二中间信道响应。第二中间信道响应表征下行链路和上行链路两者对训练信号造成的改变，包括例如对训练信号在幅度和相位上所造成的影响。在某些实施例中，级联的下行链路和上行链路可以包括光线路终端310中的发送器、下行光纤链路、光网络单元320中的接收器、上行光纤链路和光线路终端310中的接收器。在某些实施例中，光线路终端310可以通过基于最小均方(LMS)的信道近似来确定第一中间信道响应。例如，光线路终端310可以通过基于LMS的信道近似来确定在1倍波特率下的第二中间信道响应。在某些实施例中，第二中间信道响应可以由低复杂度的若干抽头的前馈均衡(FFE)滤波器表示。
接下来，光线路终端310可以基于所确定的第二中间信道响应和第一中间信道响应确定(550)第二信道响应。例如，可以通过将第二中间信道响应除第一中间信道响应，来确定第二信道响应。在某些实施例中，第二信道响应可以由低复杂度的若干抽头的前馈均衡(FFE)滤波器表示。
进一步地，光线路终端310可以基于第二信道响应对将要通过下行链路向光网络单元320发送的通信信号进行补偿，以降低通信信号将要遭受的失真。通信信号可以是例如PAM4信号、PAM8信号或任何可用于光通信的信号。在某些实施例中，光线路终端310可以计算出第二信道响应的逆函数，将所计算出的逆函数乘以将要发送的通信信号以对通信信号进行预处理，然后经由下行链路发送预处理的通信信号。例如，光线路终端310可以经由下行链路以1倍波特率发送预处理的PAM4信号。在某些实施例中，可以通过以下等式实现补偿：
Figure BDA0001045088510000111
CH表示真实的下行链路的信道响应(即第二信道响应)，CH-1表示DSP/DAC 312计算得到的第二信道响应的逆函数，将CH和CH-1进行卷积后得到的δ(0)表示理想的无损信道响应。例如PAM4信号的信号在经由该理想信道传输后将会恢复为理想的PAM4信号
通过过程500，由于光线路终端310对信道损失进行了预补偿，光网络单元320可以良好地接收通信信号，使得PAM4信号甚至PAM8信号也可以高质量地通过直接4阶或8阶识别接收。
图6示出了上文参考图5描述的预处理过程中在光线路终端310处实施的过程或方法600的流程图。在某些实施例中，过程600例如可以在DSP/DAC 312处被实施。在步骤610中，光线路终端310可以经由上行链路从光网络单元接收训练信号。
在步骤620中，光线路终端310可以基于训练信号来确定上行链路的第二信道响应，第二信道响应表征下行链路对训练信号造成的改变。例如，在某些实施例中，第二信道响应可以通过这样的方式来确定。首选，可以基于训练信号确定上行链路的第一中间信道响应。如上所述，第一中间信道响应表征上行链路对训练信号造成的改变。第二信道响应可以至少部分地基于第一中间信道响应而被确定。例如，在某些实施例中，可以经由下行链路向光网络单元发送训练信号，继而经由上行链路接收从光网络单元返回的训练信号。基于所返回的训练信号，可以确定第二中间信道响应，其响应表征下行链路和上行链路两者对训练信号造成的改变而后，基于第一中间信道响应和第二中间信道响应来确定第二信道响应。
在步骤630中，光线路终端310可以基于第二信道响应对将要通过下行链路向光网络单元发送的通信信号进行补偿，以降低通信信号将要遭受的失真。
图7示出了根据本公开的实施例的传输过程或方法700的流程图。在某些实施例中，过程700例如可以在光网络单元320处被实施。光网络单元320执行过程700，从而配合光线路终端310实现上文描述的功能/操作。
在步骤710中，光网络单元320可以经由下行链路从光线路终端310接收训练信号。在步骤720中，光网络单元320可以在不对训练信号进行恢复的情况下，将训练信号从下行链路转移到上行链路。在步骤730中，光网络单元320可以经由上行链路将训练信号发送回光线路终端310。通过过程700，可以有助于在光线路终端310处确定第二中间信道响应。在某些实施例中，过程700还可以包括经由下行链路接收从光线路终端310发送的训练信号，以及经由下行链路接收从光线路终端310发送的通信信号。在某些实施例中，过程700还可以包括经由上行链路向光线路终端310发送训练信号，以及经由上行链路向光线路终端310发送通信信号。
图8示出了根据本公开的实施例的光通信系统300的一个具体实现的示意图。下面将结合这一示例实现来描述信号的传输过程。在图8中，DSP/DAC 312被实现为预处理模块820和DAC 840，并且DSP/ADC 314被实现为后处理模块830和ADC 850。为了描述清楚，将传输过程分为5种情况：(1)建立下行链路；(2)确定第一中间信道响应；(3)确定第二中间信道响应；(4)下行链路传输；(5)上行链路传输。
如图8所示，在建立下行链路的情况下，光线路终端310中的连接信号可以通过PAM4映射模块810A、预处理模块820、DAC 840、电放大器、强度调制发送器318和光放大器被发送到光网络单元320。在某些实施例中，预处理模块820不对连接信号进行预处理。光网络单元320响应于接收到连接信号，可以接通PIN接收器326和时钟和数据恢复(CDR)模块880之间的连接，使得连接信号通过PIN接收器326、CDR模块880、PAM映射模块810C，以在光网络单元320中进行处理。连接信号可以是例如NRZ信号等的任何可用于光通信的信号，并且可以以例如1倍波特率的数据速率传输。类似地，在下行链路传输的情况下，通信信号经历相同的传输过程。通信信号可以是例如PAM4信号和PAM8信号等的任何可用于光通信的信号，并且可以以例如1倍波特率的数据速率传输。
在确定第一中间信道响应的情况下，光网络单元320接通PAM4映射模块810D和强度调制发送器328之间的连接，使得训练信号可以通过PAM4映射模块810D、电放大器和强度调制发送器328被发送到光线路终端310。在光线路终端310处，训练信号通过光放大器、PIN接收器316、ADC 850、后处理模块830和PAM映射模块810B，以在光线路终端310中进行处理。训练信号可以是例如NRZ信号等的任何可用于光通信的信号，并且可以以例如1倍波特率的数据速率传输。类似地，在上行链路传输的情况下，通信信号经历相同的传输过程。通信信号可以是例如NRZ信号和PAM4等的任何可用于光通信的信号，并且可以以例如2倍波特率的数据速率传输。
在确定第二中间信道响应的情况下，光线路终端310中的训练信号可以通过PAM4映射模块810D、预处理模块820、DAC 840、电放大器、强度调制发送器318和光放大器被发送到光网络单元320。在某些实施例中，预处理模块820不对训练信号进行预处理。光网络单元320响应于接收到训练信号，可以接通PIN接收器326和强度调制发送器328之间的连接，使得训练信号从PIN接收器326直接进入强度调制发送器328，并且被发送到光线路终端310，从而从下行链路转移到上行链路。在光线路终端310处，训练信号通过光放大器、PIN接收器316、ADC 850、后处理模块830和PAM映射模块810B，以在光线路终端310中进行处理。训练信号可以是例如NRZ信号等的任何可用于光通信的信号，并且可以以例如1倍波特率的数据速率传输。
切换模块860和870可以用于实现上文描述的传输过程的切换。切换模块860和870可以是例如开关、交换机等的任何可以实现切换的装置。
图9示出了根据本公开的实施例的用于后处理的装置的示意性框图。在某些实施例中，装置900例如可以在DSP/ADC 312处实施，或者直接充当DSP/ADC 312本身。如图所示，装置800可以包括第一接收模块910、延迟模块920、第一确定模块930和第一补偿模块940。
第一接收模块910可以被配置为被配置为经由带宽受限链路从光网络单元接收训练信号。延迟模块920可以被配置为通过对训练信号进行延迟采样而获得延迟信号。第一确定模块930可以被配置为基于延迟信号确定带宽受限链路的第一信道响应，第一信道响应表征带宽受限链路对训练信号造成的改变。
在某些实施例中，第一确定模块930可以被进一步配置为通过将延迟信号逼近预定的参考信号来确定第一信道响应。在某些实施例中，第一确定模块930可以被进一步配置为读取预先存储在无源光网络设备中的训练信号；以及通过将训练信号进行延迟和相加而获得参考信号。
在某些实施例中，第一补偿模块940可以被配置为基于第一信道响应对经由带宽受限链路而从光网络单元接收到的通信信号进行补偿，以降低通信信号的失真。
图10示出了根据本公开的实施例的用于预处理的装置的示意性框图。在某些实施例中，装置1000例如可以在DSP/DAC 314处实施，或者直接充当DSP/DAC 314本身。如图所示，装置1000可以包括第二接收模块1010、第二确定模块1020和第二补偿模块1030。
第二接收模块1010可以被配置为经由上行链路从光网络单元接收训练信号。第二确定模块1020可以被配置为基于训练信号来确定上行链路的第二信道响应，第二信道响应表征下行链路对训练信号造成的改变。在某些实施例中，第二确定模块1020可以被进一步配置为基于训练信号确定上行链路的第一中间信道响应，第一中间信道响应表征上行链路对训练信号造成的改变；以及至少部分地基于第一中间信道响应来确定第二信道响应。
在某些实施例中，第二确定模块1020可以被进一步配置为经由下行链路向光网络单元发送训练信号；经由上行链路接收从光网络单元返回的训练信号；基于所返回的训练信号来确定第二中间信道响应，第二中间信道响应表征下行链路和上行链路两者对训练信号造成的改变；以及基于第一中间信道响应和第二中间信道响应来确定第二信道响应。
在某些实施例中，第二补偿模块1030可以被配置为基于第二信道响应对将要通过下行链路向光网络单元发送的通信信号进行补偿，以降低通信信号将要遭受的失真。
图11示出了根据本公开的实施例的用于传输的装置1100的示意性框图。在某些实施例中，装置1100例如可以在光网络单元310处实施，或者直接充当光网络单元310本身。如图所示，装置1100可以包括第三接收模块1110、转移模块1120和发送模块1130。
第三接收模块1110可以被配置为经由下行链路从光线路终端320接收训练信号。在某些实施例中，第三接收模块1110可以被进一步配置为经由下行链路接收从光线路终端320发送的训练信号；以及经由下行链路接收从光线路终端320发送的通信信号。转移模块1120可以被配置为将训练信号从下行链路转移到上行链路。发送模块1130可以被配置为经由上行链路将训练信号发送回光线路终端320。在某些实施例中，发送模块1130可以被进一步配置为经由上行链路向光线路终端320发送训练信号；以及经由上行链路向光线路终端320发送通信信号。
应当理解，图9到图11中所示的这些装置均可被实现为硬件设备。也即，这些装置900到1100中的各个模块可以使用任何目前已知或者将来开发的硬件模块、器件、组件或者其任何组合来实现。例如，这些模块中的部分或者全部可以实现为电路块、通用集成电路、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SOC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)，等等。
图12示出了预处理效果对比的示意图。在使用根据本公开的实施例的预处理的光通信系统中和不使用预处理的光通信系统中对NRZ、PAM4和PAM8信号进行了测试。如图所示，在传输距离为20KM的情况下，在使用根据本公开的实施例的预处理的光通信系统中信号恢复更好。
图13示出了后处理效果的示意图。在使用根据本公开的实施例的后处理的光通信系统中对DB-NRZ和DB-PAM4信号进行了测试。如图所示，在传输距离为20KM的情况下，在使用根据本公开的实施例的预处理的光通信系统中信号恢复良好。
通过以上描述和相关附图中所给出的教导，这里所给出的本公开的许多修改形式和其它实施方式将被本公开相关领域的技术人员所意识到。因此，所要理解的是，本公开的实施方式并不局限于所公开的具体实施方式，并且修改形式和其它实施方式意在包括在本公开的范围之内。此外，虽然以上描述和相关附图在模块和/或功能的某些示例组合形式的背景下对示例实施方式进行了描述，但是应当意识到的是，可以由备选实施方式提供模块和/或功能的不同组合形式而并不背离本公开的范围。就这点而言，例如，与以上明确描述的有所不同的模块和/或功能的其它组合形式也被预期处于本公开的范围之内。虽然这里采用了具体术语，但是它们仅以一般且描述性的含义所使用而并非意在进行限制。

Claims (18)

1.一种在无源光网络设备处实施的方法，所述无源光网络设备被配置为通过带宽受限链路来进行高速率的通信，所述方法包括：
经由所述带宽受限链路从光网络单元接收训练信号；
通过对所述训练信号进行延迟采样而获得延迟信号；
基于所述延迟信号确定所述带宽受限链路的第一信道响应，所述第一信道响应表征所述带宽受限链路对所述训练信号造成的改变；以及
基于所述第一信道响应对经由所述带宽受限链路而从所述光网络单元接收到的通信信号进行补偿，以降低所述通信信号的失真。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第一信道响应包括：
通过将所述延迟信号逼近预定的参考信号来确定所述第一信道响应。
3.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述第一信道响应还包括：
读取预先存储在所述无源光网络设备中的所述训练信号；以及
通过将所述训练信号进行延迟和相加而获得所述参考信号。
4.一种在无源光网络设备处实施的方法，所述无源光网络设备被配置为通过带宽受限链路来进行高速率的通信，所述方法包括：
经由上行链路从光网络单元接收训练信号；
基于所述训练信号来确定所述上行链路的第二信道响应，所述第二信道响应表征下行链路对所述训练信号造成的改变；以及
基于所述第二信道响应对将要通过下行链路向光网络单元发送的通信信号进行补偿，以降低所述通信信号将要遭受的失真，
其中所述第二信道响应基于第一中间信道响应和第二中间信道响应被确定，所述第一中间信道响应基于所述训练信号被确定并且表征所述上行链路对所述训练信号造成的改变，所述第二中间信道响应基于所返回的所述训练信号被确定并且表征所述下行链路和所述上行链路两者对所述训练信号造成的改变。
5.根据权利要求4所述的方法，其中确定所述第二信道响应包括：
基于所述训练信号确定所述上行链路的第一中间信道响应，所述第一中间信道响应表征所述上行链路对所述训练信号造成的改变；以及
至少部分地基于所述第一中间信道响应来确定所述第二信道响应。
6.根据权利要求5所述的方法，其中至少部分地基于所述第一中间信道响应来确定所述第二信道响应包括：
经由所述下行链路向所述光网络单元发送所述训练信号；
经由所述上行链路接收从所述光网络单元返回的所述训练信号；
基于所返回的所述训练信号来确定第二中间信道响应，所述第二中间信道响应表征所述下行链路和所述上行链路两者对所述训练信号造成的改变；以及
基于所述第一中间信道响应和所述第二中间信道响应来确定所述第二信道响应。
7.一种在光网络单元处实施的方法，所述光网络单元被配置为通过带宽受限链路来进行高速率的通信，所述方法包括：
经由下行链路从无源光网络设备接收训练信号；
将所述训练信号从所述下行链路转移到上行链路；以及
经由所述上行链路将所述训练信号发送回所述无源光网络设备，使得所述无源光网络设备能够基于所述训练信号对将要通过所述下行链路向所述光网络单元发送的通信信号进行补偿，以降低所述通信信号将要遭受的失真，
其中所述无源光网络设备基于信道响应对所述通信信号进行补偿，其中所述信道响应基于第一中间信道响应和第二中间信道响应被确定，所述第一中间信道响应基于所述训练信号被确定并且表征所述上行链路对所述训练信号造成的改变，所述第二中间信道响应基于所返回的所述训练信号被确定并且表征所述下行链路和所述上行链路两者对所述训练信号造成的改变。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
经由所述下行链路接收从所述无源光网络设备发送的所述训练信号；以及
经由所述下行链路接收从所述无源光网络设备发送的所述通信信号。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括：
经由所述上行链路向所述无源光网络设备发送所述训练信号；以及
经由所述上行链路向所述无源光网络设备发送通信信号。
10.一种在无源光网络处实施的装置，所述无源光网络设备被配置为通过带宽受限链路来进行高速率的通信，所述装置包括：
第一接收模块，被配置为经由所述带宽受限链路从光网络单元接收训练信号；
延迟模块，被配置为通过对所述训练信号进行延迟采样而获得延迟信号；
第一确定模块，被配置为基于所述延迟信号确定所述带宽受限链路的第一信道响应，所述第一信道响应表征所述带宽受限链路对所述训练信号造成的改变；以及
第一补偿模块，被配置为基于所述第一信道响应对经由所述带宽受限链路而从所述光网络单元接收到的通信信号进行补偿，以降低所述通信信号的失真。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一确定模块被进一步配置为：
通过将所述延迟信号逼近预定的参考信号来确定所述第一信道响应。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述第一确定模块被进一步配置为：
读取预先存储在所述无源光网络设备中的所述训练信号；以及
通过将所述训练信号进行延迟和相加而获得所述参考信号。
13.一种在无源光网络设备处实施的装置，所述无源光网络设备被配置为通过带宽受限链路来进行高速率的通信，所述装置包括：
第二接收模块，被配置为经由上行链路从光网络单元接收训练信号；
第二确定模块，被配置为基于所述训练信号来确定所述上行链路的第二信道响应，所述第二信道响应表征下行链路对所述训练信号造成的改变；以及
第二补偿模块，被配置为基于所述第二信道响应对将要通过下行链路向光网络单元发送的通信信号进行补偿，以降低所述通信信号将要遭受的失真，
其中所述第二信道响应基于第一中间信道响应和第二中间信道响应被确定，所述第一中间信道响应基于所述训练信号被确定并且表征所述上行链路对所述训练信号造成的改变，所述第二中间信道响应基于所返回的所述训练信号被确定并且表征所述下行链路和所述上行链路两者对所述训练信号造成的改变。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述第二确定模块被进一步配置为：
基于所述训练信号确定所述上行链路的第一中间信道响应，所述第一中间信道响应表征所述上行链路对所述训练信号造成的改变；以及
至少部分地基于所述第一中间信道响应来确定所述第二信道响应。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述第二确定模块被进一步配置为：
经由所述下行链路向所述光网络单元发送所述训练信号；
经由所述上行链路接收从所述光网络单元返回的所述训练信号；
基于所返回的所述训练信号来确定第二中间信道响应，所述第二中间信道响应表征所述下行链路和所述上行链路两者对所述训练信号造成的改变；以及
基于所述第一中间信道响应和所述第二中间信道响应来确定所述第二信道响应。
16.一种在光网络单元处实施的装置，所述光网络单元被配置为通过带宽受限链路来进行高速率的通信，所述装置包括：
第三接收模块，被配置为经由下行链路从无源光网络设备接收训练信号；
转移模块，被配置为将所述训练信号从所述下行链路转移到上行链路；以及
发送模块，被配置为经由所述上行链路将所述训练信号发送回所述无源光网络设备，使得所述无源光网络设备能够基于所述训练信号对将要通过所述下行链路向所述光网络单元发送的通信信号进行补偿，以降低所述通信信号将要遭受的失真，
其中所述无源光网络设备基于信道响应对所述通信信号进行补偿，其中所述信道响应基于第一中间信道响应和第二中间信道响应被确定，所述第一中间信道响应基于所述训练信号被确定并且表征所述上行链路对所述训练信号造成的改变，所述第二中间信道响应基于所返回的所述训练信号被确定并且表征所述下行链路和所述上行链路两者对所述训练信号造成的改变。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述第三接收模块被进一步配置为：
经由所述下行链路接收从所述无源光网络设备发送的所述训练信号；以及
经由所述下行链路接收从所述无源光网络设备发送的所述通信信号。
18.根据权利要求16所述的装置，其中所述发送模块被进一步配置为：
经由所述上行链路向所述无源光网络设备发送所述训练信号；以及
经由所述上行链路向所述无源光网络设备发送通信信号。
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