CN110958500A - 一种信号接收方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号接收方法及系统，涉及通信技术领域。信号接收方法包括：接收携带业务数据的光信号，并将光信号转换成电压信号，其中，业务数据的传输速率处于限定范围内；对电压信号进行模数转换，得到采样信号，其中，采样速率大于限定范围的上限；根据业务数据的传输速率，对采样信号进行均衡滤波处理；对均衡滤波处理的输出数据进行数模转换，得到恢复数据并输出到相应的物理媒介适配接口。本发明能够接收多种传输速率的业务数据，并提高链路性能。

Description

一种信号接收方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体是涉及一种信号接收方法及系统。

背景技术

随着大数据、云计算和物联网走向规模应用以及新型业务的驱动，数据流量成指数上升，这对网络的基础设施的承载能力提出更高的要求。作为光网络“最后一公里”的无源光网络(Passive Optical Network，PON)的带宽速率也必须提升，以匹配新型业务的带宽能力需求。参见图1的PON网络系统示意图，PON网络系统包括光线路终端(Optical LineTerminal，OLT)、光分配网络(Optical Distribution Network，ODN)和m个光网络单元(Optical Network Unit，ONU)，其中，OLT到ONU方向(下行方向)采用广播方式，ONU到OLT方向(上行方向)采用时分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)方式进行通信。

目前，以太网无源光网络(Ethernet Passive Optical Network，EPON)/千兆比特无源光网络(Gigabit Passive Optical Network，GPON)已在现网中大规模部署，自2016年PON网络开始逐步升级为10G PON，包括10G EPON和XG PON(即10G-GPON)、XGS PON。

在业务和竞争力的驱动下，50G-PON已在国际电信联盟电信标准化部门(International Telecommunication Union-Telecommunication StandardizationSector，ITU-T)和电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and ElectronicsEngineers，IEEE)标准组织立项讨论，IEEE 802.3ca是50G-EPON标准，已发布D2.0版本，该标准下行支持单通道25千兆比特每秒(gigabits per second，Gbps)和50Gbps(2*25G)传输速率、上行支持10Gbps、25Gbps和50Gbps(2*25G)传输速率；ITU-T G.hsp.50Gpmd是50G-GPON物理层标准，正在讨论制定中，该标准下行支持单通道50Gbps传输速率、上行支持10Gbps、25Gbps和50Gbps传输速率。

由此可见，随着PON单通道传输速率的提升，PON系统的上行方向存在多种高传输速率信号共存的场景，OLT光接收端需要支持多种高传输速率信号的接收功能，例如10Gbps、25Gbps和50Gbps。但是，对于10Gbps及以上多种高传输速率信号的接收，尤其是三个及以上传输速率，目前还没有成熟的方案。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种信号接收方法及系统，接收多种传输速率的业务数据，并提高链路性能。

本发明提供一种信号接收方法，其包括：

接收携带业务数据的光信号，并将光信号转换成电压信号，其中，业务数据的传输速率处于限定范围内；

对所述电压信号进行模数转换，得到采样信号，其中，采样速率大于所述限定范围的上限；

根据业务数据的传输速率，对所述采样信号进行均衡滤波处理；

对所述均衡滤波处理的输出数据进行数模转换，得到恢复数据并输出到相应的物理媒介适配接口。

在上述技术方案的基础上，接收用于指示所述业务数据的传输速率的速率选择信号，控制所述采样信号进入根据所述业务数据的传输速率配置的通道，依次进行均衡处理和滤波降噪处理。

在上述技术方案的基础上，在所述均衡处理中，均衡参数根据实际频率响应与目标信道传递函数的频域模型之间的匹配度进行调整。

在上述技术方案的基础上，所述匹配度根据所述实际频率响应与所述目标信道传递函数的频域模型之间的频域幅值差值确定；

所述均衡参数调整后，所述匹配度达到或者超过阈值，且频域补偿峰值处于预定范围内。

在上述技术方案的基础上，对所述采样信号进行时域均衡处理，得到均衡后的数据；

对均衡后的数据进行傅里叶变换，得到实时采样频域离散数据，其中，实时采样频域离散数据与所述目标信道传递函数的频域模型的频点相同；

在各个频点上，计算实时采样频域离散数据与所述目标信道传递函数的频域模型的频域幅值差值；

记录各个频点上的频域幅值差值与频域幅值差值的平均值一致的数据点个数，数据点个数与数据点总数的比率为所述匹配度。

在上述技术方案的基础上，所述频域补偿峰值是在指定频率区间内，各个频点的所述频域幅值差值相对于开始频点的所述频域幅值差值的最大变化值，其中，所述指定频率区间包括开始频点以及开始频点之后的3dB带宽频点。

在上述技术方案的基础上，在所述滤波降噪处理中，对所述均衡处理的输出数据依次进行低通滤波处理和降噪处理。

本发明还提供一种信号接收系统，其包括：

接收模块，其用于接收携带业务数据的光信号，并将光信号转换成电压信号，其中，业务数据的传输速率处于限定范围内；

模数转换器，其用于对所述电压信号进行模数转换，得到采样信号，其中，采样速率大于所述限定范围的上限；

均衡滤波模块，其用于根据业务数据的传输速率，对所述采样信号进行均衡滤波处理；

数模转换器，其用于对所述均衡滤波处理的输出数据进行数模转换，得到恢复数据并输出到相应的物理媒介适配接口。

在上述技术方案的基础上，所述均衡滤波模块用于接收用于指示所述业务数据的传输速率的速率选择信号，控制所述采样信号进入根据所述业务数据的传输速率配置的通道，依次进行均衡处理和滤波降噪处理。

在上述技术方案的基础上，在所述均衡处理中，均衡参数根据实际频率响应与目标信道传递函数的频域模型的匹配度进行调整。

在上述技术方案的基础上，所述匹配度根据所述实际频率响应与所述目标信道传递函数的频域模型之间的频域幅值差值确定；

所述均衡参数调整后，所述匹配度达到或者超过阈值，且频域补偿峰值处于预定范围内。

在上述技术方案的基础上，所述通道包括用于进行所述均衡处理的第一通道，以及用于进行所述滤波降噪处理的第二通道；

所述均衡滤波模块包括多通道均衡单元和比较单元，多通道均衡单元包括第一速率选择子单元和多条所述第一通道，每条所述第一通道中均设有均衡器；

所述第一速率选择子单元用于从媒体接入控制器MAC接收所述速率选择信号，并控制所述采样信号进入对应的所述均衡器；

所述均衡器用于对所述第一速率选择子单元提供的所述采样信号进行所述均衡处理；

所述比较单元包括比较器和模型选择子单元；

所述模型选择子单元用于从MAC接收所述速率选择信号，并输出所述第一通道对应的所述目标信道传递函数的频域模型到所述比较器；

所述比较器用于从MAC接收所述速率选择信号，根据所述目标信道传递函数的频域模型以及所述均衡器的输出数据，计算所述实际频率响应和所述匹配度；以及通知所述均衡器调整所述均衡参数。

在上述技术方案的基础上，所述比较器用于对所述采样信号进行时域均衡处理，得到均衡后的数据；对均衡后的数据进行傅里叶变换，得到实时采样频域离散数据，其中，实时采样频域离散数据与所述目标信道传递函数的频域模型的频点相同；在各个频点上，计算实时采样频域离散数据与所述目标信道传递函数的频域模型的频域幅值差值；记录各个频点上的频域幅值差值与频域幅值差值的平均值一致的数据点个数，数据点个数与数据点总数的比率为所述匹配度。

在上述技术方案的基础上，所述频域补偿峰值是在指定频率区间内，各个频点的所述频域幅值差值相对于开始频点的所述频域幅值差值的最大变化值，其中，所述指定频率区间包括开始频点以及开始频点之后的3dB带宽频点。

在上述技术方案的基础上，所述均衡滤波模块包括多通道滤波降噪单元，所述多通道滤波降噪单元包括第二速率选择子单元和多条所述第二通道，每条所述第二通道中设有依次相连的低通滤波器和降噪器；

所述第二速率选择子单元用于从MAC接收所述速率选择信号，并控制所述比较器的输出数据进入对应的所述低通滤波器；

所述低通滤波器用于对所述第二速率选择子单元提供的数据进行低通滤波处理；

所述降噪器用于基于降噪算法对所述低通滤波器的输出数据进行降噪处理。

与现有技术相比，本发明实施例的信号接收方法，其包括：接收携带业务数据的光信号，并将光信号转换成电压信号，其中，业务数据的传输速率处于限定范围内；对电压信号进行模数转换，得到采样信号，其中，采样速率大于限定范围的上限；根据业务数据的传输速率，对采样信号进行均衡滤波处理；对均衡滤波处理的输出数据进行数模转换，得到恢复数据并输出到相应的物理媒介适配接口，能够接收多种传输速率的业务数据，并提高链路性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是PON网络系统示意图；

图2是一种TDMA方式下1Gbps/10Gbps双传输速率信号接收方案的示意图；

图3是一种TDMA方式下10Gbps/25Gbps/50Gbps三传输速率信号接收方案的示意图；

图4是本发明实施例信号接收系统示意图；

图5是本发明实施例的均衡滤波模块的示意图；

图6a是第一通道中，实际频率响应与目标信道传递函数的频域模型的示意图；

图6b是通过调整均衡器的控制信号降低其频域补偿peaking高度的示意图；

图6c是调整后的实际频率响应与目标信道传递函数的频域模型的示意图；

图7是本发明实施例信号接收方法流程图；

图8是本发明实施例信号接收系统的应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

为了保护网络投资和不影响现有用户的业务，对于OLT升级的形式，运营商主流采用组合(COMBO)的方式，即OLT的光模块支持多速率发送和多速率接收功能，例如1Gbps/10Gbps或者2.5Gbps/10Gbps双传输速率。

对于PON上行方向采用TDMA方式来说，图2是一种TDMA方式下1Gbps/10Gbps双传输速率信号接收方案的示意图，多个ONU在指定波长上不同的时隙中向OLT发送携带业务数据的光信号，业务数据的传输速率为1Gbps和10Gbps。光信号经过10Gbps光电二极管(PhotoDiode，PD)，被转换成电流信号，1Gbps/10Gbps跨阻放大器(Trans-Impedance Amplifier，TIA)将电流信号转换成电压信号。1Gbps传输速率的业务数据的电压信号经过1Gbps压缩限幅放大器(Limiting Amplifier，LA)，然后输出到1Gbps物理媒介适配(Physical MediumAttachment，PMA)接口。10Gbps传输速率的业务数据的电压信号经过10Gbps LA，然后输出到10Gbps PMA接口。

在图2中，OLT侧采用同一光组件接收多种10Gbps及以下传输速率信号。随着PON单通道传输速率的不断提升，如果OLT侧采用同一光组件接收多种10Gbps以上高传输速率信号，例如10Gbps、25Gbps和50Gbps，这就要求同一个OLT光模块满足10Gbps、25Gbps和50Gbps传输速率的性能指标的要求。

图3所示为一种TDMA方式下10Gbps/25Gbps/50Gbps三传输速率信号接收方案的示意图，光信号经过50Gbps PD后转换成电流信号，10Gbps/25Gbps/50Gbps TIA将电流信号转换成电压信号。电压信号经过放大数据时钟恢复单元，然后输出到相应的PMA接口。

在放大数据时钟恢复单元中，由于10Gbps、25Gbps和50Gbps传输速率不同，不但需要各种传输速率的LA芯片，而且传输速率为10Gbps以上时，例如25Gbps和50Gbps传输速率，还需要使用时钟数据恢复(Clock Data Recovery，CDR)芯片进行处理。

图3的接收方案存在的问题包括：

第一，用同一50Gbps PD光器件接收携带多种高传输速率的业务数据的光信号，可以保证50Gbps传输速率下光链路性能，但25Gbps和10Gbps传输速率下信号存在不同程度的灵敏度损失，LA和CDR芯片不能对信号进行较好的补偿，导致25Gbps和10Gbps传输速率下光链路性能不同程度的劣化，难以满足现有ODN网络的链路等级性能要求。

第二，受OLT光模块的尺寸限制，导致OLT光模块的空间布局紧张，多种信号的电磁干扰和散热困难等问题。

图4为本申请实施例提供的一种信号接收系统，信号接收系统包括接收模块、模数转换器、均衡滤波模块和数模转换器。

接收模块用于接收携带业务数据的光信号，并将光信号转换成电压信号，其中，业务数据的传输速率处于限定范围内。

模数转换器(Analog-Digital Converter，ADC)用于对电压信号进行模数转换，得到采样信号，其中，采样速率大于限定范围的上限。

均衡滤波模块用于根据业务数据的传输速率，对采样信号进行均衡滤波处理。

数模转换器(Digital-Analog Converter，DAC)用于对均衡滤波处理的输出数据进行数模转换，得到恢复数据并输出到相应的物理媒介适配(PMA)接口。

在OLT主板中，时钟单元外接参考时钟，经过倍频后分别输出时钟信号CLK0到模数转换器和数模转换器，以及输出时钟信号CLK1到均衡滤波模块，其中，时钟信号CLK0的时钟频率满足模数转换器和数模转换器的采样要求，时钟信号CLK1满足不同传输速率下信号进行均衡滤波的要求。

具体的，业务数据的传输速率为10Gbps及以上，限定范围的上限可以是业务数据的最高传输速率，例如传输速率分别为10Gbps、25Gbps和50Gbps的业务数据，限定范围可以为10Gbps到50Gbps。

接收模块包括高传输速率PD和多传输速率TIA，高传输速率PD根据限定范围的上限确定，高传输速率PD可以是雪崩光电二级管。多传输速率TIA根据所有业务数据的传输速率确定。例如，当业务数据的传输速率为10Gbps、25Gbps和50Gbps时，接收模块包括50GbpsPD和10Gbps/25Gbps/50Gbps TIA，其中，50Gbps PD将光信号转换成电流信号，10Gbps/25Gbps/50Gbps TIA将电流信号转换成电压信号。

模数转换器用于接收多传输速率TIA输出的电压信号，经过模数转换，得到采样信号。模数转换中的过采样率可以为限定范围的上限的倍数p，采样速率＝过采样率×限定范围的上限。当限定范围的上限为业务数据的最高传输速率时，过采样率即最高传输速率的倍数p，p为正整数，且p≥2，采样速率＝过采样率p×最高传输速率。例如，对于最高传输速率50Gbps，p＝2，采样速率为每秒千兆次采样100(Giga samples Per Second，GSa/s)。

对具有最高传输速率的业务数据的电压信号采样n个点/比特位，n＝p＝2，即对于每比特位数据，得到两个采样点。

对具有较低传输速率的业务数据的电压信号，对于每比特位数据，

或者，采样点的数量n根据实际链路情况确定。例如，为了减小数据的误差，提高精确度，还可以在采样的时候增加采样点。

均衡滤波模块用于基于采样信号对应的业务数据的传输速率，对采样信号进行均衡滤波处理，以实现带宽补偿，并提高信噪比。

本发明实施例根据多传输速率TIA输出的每个电压信号对应的业务数据的传输速率，依次进行模数转换、均衡滤波处理和数模转换，模数转换和数模转换的采样速率相同，可以恢复多种高传输速率的业务数据，提高链路性能，达到现有ODN网络等级的要求，而且无需使用多种LA和CDR芯片，简化OLT光模块的设计和使用，更容易实现平滑升级，适合大规模应用。

作为一个可选的实施方式，均衡滤波模块用于接收用于指示业务数据的传输速率的速率选择信号，控制采样信号进入根据业务数据的传输速率配置的通道，依次进行均衡处理和滤波降噪处理。

进一步的，通道包括用于进行均衡处理的第一通道，以及用于进行滤波降噪处理的第二通道。

具体的，在OLT主板中，速率选择信号来自PON媒体接入控制器(Media AccessController，MAC)。在第一通道中，对采样信号进行连续时间线性均衡(Continuous TimeLinear Equalization，CTLE)或者非线性均衡处理，非线性均衡处理为判决反馈均衡处理(Decision Feedback Equalization，DFE)或者前向反馈均衡处理(Feed ForwardEqualization，FFE)。

优选的，在均衡处理中，均衡参数根据实际频率响应与目标信道传递函数的频域模型的匹配度进行调整。

目标信道传递函数的频域模型是一组不同频率点对应不同幅值的曲线图，该频域模型是预先设定的，且不同的传输速率有各自不同的频域模型。

进一步的，匹配度根据实际频率响应与目标信道传递函数的频域模型之间的频域幅值差值确定。

均衡参数调整后，匹配度达到或者超过阈值，且频域补偿峰值处于预定范围内。

比较器用于对采样信号进行时域均衡处理，得到均衡后的数据；对均衡后的数据进行傅里叶变换，得到实时采样频域离散数据，其中，实时采样频域离散数据与目标信道传递函数的频域模型的频点相同；在各个频点上，计算实时采样频域离散数据与目标信道传递函数的频域模型的频域幅值差值；记录各个频点上的频域幅值差值与频域幅值差值的平均值一致的数据点个数，数据点个数与数据点总数的比率为匹配度。

进一步的，频域补偿峰值是在指定频率区间内，各个频点的频域幅值差值相对于开始频点的频域幅值差值的最大变化值，其中，指定频率区间包括开始频点以及开始频点之后的3dB带宽频点。

图5是本发明实施例的均衡滤波模块的一个示意图，均衡滤波模块包括多通道均衡单元和比较单元，多通道均衡单元包括第一速率选择子单元和多条第一通道，每条第一通道中均设有均衡器。

具体的，多通道均衡单元包括M条第一通道，例如，M个传输速率与M条第一通道一一对应。第一通道所处理的采样信号对应的目标信道传递函数的频域模型包括多个离散数据点。

第一速率选择子单元用于从媒体接入控制器MAC接收速率选择信号，并控制采样信号进入对应的均衡器。

均衡器用于对第一速率选择子单元提供的采样信号进行均衡处理。

比较单元包括比较器和模型选择子单元；

模型选择子单元用于从MAC接收速率选择信号，并输出第一通道对应的目标信道传递函数的频域模型到比较器；

比较器用于从MAC接收速率选择信号，根据目标信道传递函数的频域模型以及均衡器的输出数据，计算实际频率响应和匹配度；以及通知均衡器调整均衡参数。

具体的，第一速率选择子单元通过来自PON MAC的Rsel信号控制和选择与传输速率相对应的第一通道，均衡器将均衡后数据信号输出给比较器。

比较器包括数据缓存单元、傅里叶变换器、平滑处理单元和比对单元，其中，输入数据首先依序保存在数据缓存单元中(例如4096KByte)；然后，傅里叶变换器将缓存的数据转换成频域离散数据，且频域离散数据的数据点个数与目标信道传递函数的频域模型的离散数据点个数一致；之后，平滑处理单元实时对傅里叶变换器输出的频域离散数据进行多次平均(例如100次)处理，滤除数据中的噪声，得到较光滑的频域数据曲线；最后，比对单元将经平均处理后的实时采样频域离散数据与目标信道传递函数的频域模型进行比对，比对的方式是比较两者的曲线形状趋势，若曲线形状趋势符合度不满足要求(即匹配度小于90％)，则调整均衡器的均衡参数；否则，不调整均衡器的均衡参数。

具体而言，图6a是第一通道中，实际频率响应与目标信道传递函数的频域模型的示意图，实时采样频域离散数据是实际频率响应的离散数据。

比较单元判断匹配度的一种方法如下：

(1)在各个频点上，计算实时采样频域离散数据与目标信道传递函数的频域模型的频域幅值差值，得到一组频域幅值差值数据。

(2)按频点大小顺序依次比较各个频点上的频域幅值差值与频域幅值差值的平均值是否一致，一种可能的比较方法如下：

先计算出频域幅值差值的平均值，然后比较各个频点上的频域幅值差值与该平均值是否近似相等，例如，若某个频点上的频域幅值差值与平均值的相对偏差小于设定值，设定值可以是平均值的设定百分比，例如5％，则近似认为此频点上的频域幅值差值与平均值相等；否则，此频点上的频域幅值差值与平均值不相等。

(3)记录各个频点上的频域幅值差值与平均值近似相等的数据点个数K，K与数据点总数的比率即匹配度。

若K与数据点总数的比率大于或者等于90％，则认为匹配度≥90％，即实时采样频域离散数据的曲线形状与目标信道传递函数的频域模型的曲线形状是符合的，则不调整均衡器。

反之，匹配度小于90％，即实时采样频域离散数据的曲线形状与目标信道传递函数的频域模型的曲线形状的匹配度不满足要求，则需要调整均衡器。

具体而言，均衡器的均衡参数的一种调整方法如下：

(4)从上述匹配度的判断方法中第(1)步所得到的一组频域幅值差值数据中，获取指定频率区间的频域幅值差值。

具体的，在目标信道传递函数的频域模型中，将3dB带宽频点之前的某个频点作为指定频率区间的开始频点，例如，开始频点为传输速率的对应频率的10％，指定频率区间的终止频点为3dB带宽频点，保存此指定频率区间内的频域幅值差值数据。

(5)分析上述指定频率区间内的频域幅值差值数据的变化趋势，并依此调整均衡器的频域补偿峰值(peaking)高度：

(a)若随着频率的增加，频域幅值差值逐渐增加，或者，先逐渐增加再在接近3dB带宽频率点时逐渐下降，则说明均衡器的频响曲线中存在过冲。与开始频点的频域幅值差值相比，当频域幅值差值的最大相对增加量超过一定程度时(例如2dB)，可认为频响曲线的过冲量偏大，如图6a所示，也即均衡器的频域补偿peaking高度过大，此时，应调整均衡器的控制信号降低其频域补偿peaking高度，如图6b所示，进而减小其输出数据信号的频响曲线中的过冲。

(b)若随着频率的增加，频域幅值差值逐渐减小，与开始频点的频域幅值差值相比，当频域幅值差值的最大相对减小量超过一定程度时(例如2dB)，可认为频响曲线的下降速度过快，带宽不足，也即均衡器的频域补偿peaking高度过小，此时，应调整均衡器的控制信号增大其频域补偿peaking高度，进而增加频响曲线下降速度过快区间的频域幅值，降低频域幅值差值的最大相对减小量，从而提升信号的带宽。

(6)对第(2)步骤进行循环操作，直至频域幅值差值的最大相对增加量或最大相对减小量满足要求为止，如图6c所示。匹配度达到或者超过阈值，且在指定频率区间的频域补偿峰值处于设定范围(开始频点的频域幅值差值±2dB)内。

在指定频率区间内，最大相对增加量或最大相对减小量即频域补偿峰值。

进一步的，均衡滤波模块包括多通道滤波降噪单元，多通道滤波降噪单元包括第二速率选择子单元和多条第二通道，每条第二通道中设有依次相连的低通滤波器和降噪器。

第二速率选择子单元用于从MAC接收速率选择信号，并控制比较器的输出数据进入对应的低通滤波器。

低通滤波器用于对第二速率选择子单元提供的数据进行低通滤波处理。

降噪器用于基于降噪算法对低通滤波器的输出数据进行降噪处理。

具体的，降噪算法可以是平均法降噪算法，也可以是其他降噪算法，根据实际情况确定。使用平均法降噪算法时，若ADC采样了n个点，则此处对n个采样点N1、N2......Nn的噪声进行平均处理：(N1+N2+......+Nn)/n，以提升信噪比。

多通道滤波降噪单元输出数据发送至DAC。

在图5中，一条通道中的第一通道和第二通道对应一个传输速率。

上述各功能单元可在一颗芯片内实现，也可是独立的芯片单独实现，根据实际情况灵活设计和功能裁剪。

均衡滤波模块的信号处理流程包括：

多通道均衡单元接收ADC的输出数据，第一速率选择子单元根据Rsel信号判别ADC的输出数据输出到哪个均衡器中，均衡器主要用于对电压信号进行带宽补偿；然后，经过均衡器的数据送入比较单元。比较单元中的模型选择子单元根据Rsel信号输出对应的目标信道传递函数的频域模型到比较器，比较器根据均衡器的输出数据计算实际频率响应，将实际频率响应与目标信道传递函数的频域模型进行比较。如果比较得到的匹配度＜90％，则再次返回到均衡器，重新进行均衡处理；若比较得到的匹配度≥90％，则判定均衡器的输出数据达到要求，输出至多通道滤波降噪单元。第二速率选择子单元根据Rsel把比较器的输出数据送入对应的低通滤波器进行低通滤波处理；为了进一步对噪声进行过滤，低通滤波器处理后，再通过降噪算法进一步降低噪声，提高信号的信噪比。

图7为本申请实施例提供的一种信号接收方法，其包括：

S110接收携带业务数据的光信号，并将光信号转换成电压信号，其中，业务数据的传输速率处于限定范围内。

S120对电压信号进行模数转换，得到采样信号，其中，采样速率大于限定范围的上限。

S130根据业务数据的传输速率，对采样信号进行均衡滤波处理。

S140对均衡滤波处理的输出数据进行数模转换，得到恢复数据并输出到相应的物理媒介适配接口。

经过以上步骤，完成多传输速率信号接收处理，达到网络性能要求。

作为一个可选的实施方式，接收用于指示业务数据的传输速率的速率选择信号，控制采样信号进入根据业务数据的传输速率配置的通道，依次进行均衡处理和滤波降噪处理。

优选的，在均衡处理中，均衡参数根据实际频率响应与目标信道传递函数的频域模型之间的匹配度进行调整。

进一步的，匹配度根据实际频率响应与目标信道传递函数的频域模型之间的频域幅值差值确定；

具体的，匹配度的计算包括以下步骤：

S210对采样信号进行时域均衡处理，得到均衡后的数据。

S220对均衡后的数据进行傅里叶变换，得到实时采样频域离散数据，其中，实时采样频域离散数据与目标信道传递函数的频域模型的频点相同。

S230在各个频点上，计算实时采样频域离散数据与目标信道传递函数的频域模型的频域幅值差值。

S240记录各个频点上的频域幅值差值与频域幅值差值的平均值一致的数据点个数，数据点个数与数据点总数的比率为匹配度。

进一步的，均衡参数调整后，匹配度达到或者超过阈值，且频域补偿峰值处于预定范围内。

具体的，频域补偿峰值是在指定频率区间内，各个频点的频域幅值差值相对于开始频点的频域幅值差值的最大变化值，其中，指定频率区间包括开始频点以及开始频点之后的3dB带宽频点。

优选的，在滤波降噪处理中，对均衡处理的输出数据依次进行低通滤波处理和降噪处理。

以单通道50Gbps PON系统为例，根据G.hsp.req标准要求，50Gbps PON上行速率为10Gbps、25Gbps和50Gbps三种传输速率，最高传输速率为50Gbps，且这三种传输速率以TDMA方式共存。

图8所示为本发明实施例信号接收系统的应用示意图，信号接收系统包括高速模数转换器ADC、三通道均衡单元、比较单元、三通道滤波降噪单元、高速数模转换器DAC、配套的时钟单元以及PON MAC。其中，ADC/DAC的采样速率需能支持50Gbps最高传输速率的业务数据的信号处理，例如，无论上行传输速率是10Gbps、25Gbps还是50Gbps，ADC和DAC的采样速率都可选为100GSa/s。PON MAC分别为三通道均衡器单元、比较单元和三通道滤波降噪单元提供速率选择信号Rsel。

时钟单元为各单元提供时钟信号，时钟单元输出时钟信号CLK0到ADC和DAC，时钟CLK0是为了满足50Gbps最高传输速率的采样需要。时钟单元输出时钟信号CLK1到三通道均衡单元、比较单元和三通道滤波降噪单元，CLK1满足不同业务速率下信号进行均衡滤波的要求。

当业务数据的传输速率为50Gbps时，来自PON MAC的Rsel信号指示的传输速率是50Gbps，信号接收流程如下：

首先，ADC接收三传输速率TIA输出的电压信号，根据系统要求ADC可选择最高传输速率的2倍作为采样速率，即100GSa/s。ADC对该电压信号进行数据采样，得到采样信号。为了减小数据的误差与提高精确度，每比特位数据的采样点数为两个点，随后送入三通道均衡单元。

此时，PON MAC输出的Rsel指示的是50Gbps传输速率。三通道均衡单元根据Rsel信号将ADC输出的采样信号选择性地输出至根据50Gbps传输速率配置的均衡器进行均衡处理，该均衡器处理后的数据送入比较单元。

然后，模型选择子单元根据Rsel信号，选择对应的目标信号传递函数的频域模型并输出至比较器。比较器根据该均衡器的输出数据计算实际频率响应，将实际频率响应与目标信号传递函数的频域模型进行比对，如果匹配度＜90％，则将比较结果反馈给该均衡器，该均衡器根据比较结果再调整均衡参数，直至匹配度≥90％；如果结果匹配度≥90％，则直接向后输出至三通道滤波降噪单元。

三通道滤波降噪单元根据Rsel信号将比较器的输出数据输出至根据50Gbps传输速率配置的低通滤波器。该低通滤波器对输入信号进行低通滤波降噪，改善信号质量；为了进一步改善信号质量和提升信噪比，经过该低通滤波器的信号进入降噪器3，再次进行降噪处理。

DAC对降噪器的输出数据进行数模转换，得到恢复数据并输出到50Gbps PMA接口。

通过以上流程，完成上行50Gbps信号的接收处理及传输。

25Gbps传输速率的业务数据的信号接收流程与50Gbps传输速率的业务数据类似，ADC和DAC的采样速率都可选为100GSa/s，主要区别在于：

1)来自PON MAC的Rsel信号指示的传输速率是25Gbps；

2)ADC的采样点数为4个点，即(50/25)*2；

3)第一速率选择子单元根据Rsel信号控制ADC输出的采样信号进入根据25Gbps传输速率配置的均衡器进行均衡处理；

4)模型选择子单元根据Rsel信号，选择25Gbps传输速率对应的目标信号传递函数的频域模型，并输出至比较器；

5)第二速率选择子单元根据Rsel信号控制比较器的输出数据进入根据25Gbps传输速率配置的低通滤波器进行低通滤波处理；

6)在降噪器2进行降噪处理时，采用公式(N1+N2+N3+N4)/4进行平均法降噪处理；

7)DAC对降噪器2的输出数据进行数模转换，得到恢复数据，并输出到10Gbps PMA接口。

通过以上流程，完成上行25Gbps信号的接收处理及传输。

10Gbps传输速率的业务数据的信号接收流程与50Gbps传输速率的业务数据类似，ADC和DAC的采样速率都可选为100GSa/s，主要区别在于：

1)来自PON MAC的Rsel信号指示的传输速率是10Gbps；

2)ADC的采样点数为10个点，即(50/10)*2；

3)第一速率选择子单元根据Rsel信号控制ADC输出的采样信号进入根据10Gbps传输速率配置的均衡器进行均衡处理；

4)模型选择子单元根据Rsel信号，选择10Gbps传输速率对应的目标信号传递函数，并输出至比较器；

5)第二速率选择子单元根据Rsel信号控制比较器的输出数据进入根据10Gbps传输速率配置的低通滤波器进行低通滤波处理；

6)在降噪器1进行降噪处理时，采用公式(N1+N2+......+N10)/10进行平均法降噪处理；

7)DAC对降噪器1的输出数据进行数模转换，得到恢复数据并输出到10G bpsPMA接口。

通过以上流程，完成上行10Gbps信号的接收处理及传输。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (15)

1.一种信号接收方法，其特征在于，其包括：

接收携带业务数据的光信号，并将光信号转换成电压信号，其中，业务数据的传输速率处于限定范围内；

对所述电压信号进行模数转换，得到采样信号，其中，采样速率大于所述限定范围的上限；

根据业务数据的传输速率，对所述采样信号进行均衡滤波处理；

对所述均衡滤波处理的输出数据进行数模转换，得到恢复数据并输出到相应的物理媒介适配接口。

2.如权利要求1所述的信号接收方法，其特征在于：

接收用于指示所述业务数据的传输速率的速率选择信号，控制所述采样信号进入根据所述业务数据的传输速率配置的通道，依次进行均衡处理和滤波降噪处理。

3.如权利要求2所述的信号接收方法，其特征在于：

在所述均衡处理中，均衡参数根据实际频率响应与目标信道传递函数的频域模型之间的匹配度进行调整。

4.如权利要求3所述的信号接收方法，其特征在于：

所述匹配度根据所述实际频率响应与所述目标信道传递函数的频域模型之间的频域幅值差值确定；

所述均衡参数调整后，所述匹配度达到或者超过阈值，且频域补偿峰值处于预定范围内。

5.如权利要求4所述的信号接收方法，其特征在于：

对所述采样信号进行时域均衡处理，得到均衡后的数据；

对均衡后的数据进行傅里叶变换，得到实时采样频域离散数据，其中，实时采样频域离散数据与所述目标信道传递函数的频域模型的频点相同；

在各个频点上，计算实时采样频域离散数据与所述目标信道传递函数的频域模型的频域幅值差值；

记录各个频点上的频域幅值差值与频域幅值差值的平均值一致的数据点个数，数据点个数与数据点总数的比率为所述匹配度。

6.如权利要求5所述的信号接收方法，其特征在于：

所述频域补偿峰值是在指定频率区间内，各个频点的所述频域幅值差值相对于开始频点的所述频域幅值差值的最大变化值，其中，所述指定频率区间包括开始频点以及开始频点之后的3dB带宽频点。

7.如权利要求2所述的信号接收方法，其特征在于：

在所述滤波降噪处理中，对所述均衡处理的输出数据依次进行低通滤波处理和降噪处理。

8.一种信号接收系统，其特征在于，其包括：

接收模块，其用于接收携带业务数据的光信号，并将光信号转换成电压信号，其中，业务数据的传输速率处于限定范围内；

模数转换器，其用于对所述电压信号进行模数转换，得到采样信号，其中，采样速率大于所述限定范围的上限；

均衡滤波模块，其用于根据业务数据的传输速率，对所述采样信号进行均衡滤波处理；

数模转换器，其用于对所述均衡滤波处理的输出数据进行数模转换，得到恢复数据并输出到相应的物理媒介适配接口。

9.如权利要求8所述的信号接收系统，其特征在于：

所述均衡滤波模块用于接收用于指示所述业务数据的传输速率的速率选择信号，控制所述采样信号进入根据所述业务数据的传输速率配置的通道，依次进行均衡处理和滤波降噪处理。

10.如权利要求9所述的信号接收系统，其特征在于：

在所述均衡处理中，均衡参数根据实际频率响应与目标信道传递函数的频域模型的匹配度进行调整。

11.如权利要求10所述的信号接收系统，其特征在于：

所述匹配度根据所述实际频率响应与所述目标信道传递函数的频域模型之间的频域幅值差值确定；

所述均衡参数调整后，所述匹配度达到或者超过阈值，且频域补偿峰值处于预定范围内。

12.如权利要求11所述的信号接收系统，其特征在于：

所述通道包括用于进行所述均衡处理的第一通道，以及用于进行所述滤波降噪处理的第二通道；

所述均衡滤波模块包括多通道均衡单元和比较单元，多通道均衡单元包括第一速率选择子单元和多条所述第一通道，每条所述第一通道中均设有均衡器；

所述第一速率选择子单元用于从媒体接入控制器MAC接收所述速率选择信号，并控制所述采样信号进入对应的所述均衡器；

所述均衡器用于对所述第一速率选择子单元提供的所述采样信号进行所述均衡处理；

所述比较单元包括比较器和模型选择子单元；

所述模型选择子单元用于从MAC接收所述速率选择信号，并输出所述第一通道对应的所述目标信道传递函数的频域模型到所述比较器；

所述比较器用于从MAC接收所述速率选择信号，根据所述目标信道传递函数的频域模型以及所述均衡器的输出数据，计算所述实际频率响应和所述匹配度；以及通知所述均衡器调整所述均衡参数。

13.如权利要求12所述的信号接收系统，其特征在于：

所述比较器用于对所述采样信号进行时域均衡处理，得到均衡后的数据；对均衡后的数据进行傅里叶变换，得到实时采样频域离散数据，其中，实时采样频域离散数据与所述目标信道传递函数的频域模型的频点相同；在各个频点上，计算实时采样频域离散数据与所述目标信道传递函数的频域模型的频域幅值差值；记录各个频点上的频域幅值差值与频域幅值差值的平均值一致的数据点个数，数据点个数与数据点总数的比率为所述匹配度。

14.如权利要求13所述的信号接收系统，其特征在于：

所述频域补偿峰值是在指定频率区间内，各个频点的所述频域幅值差值相对于开始频点的所述频域幅值差值的最大变化值，其中，所述指定频率区间包括开始频点以及开始频点之后的3dB带宽频点。

15.如权利要求12所述的信号接收系统，其特征在于：

所述均衡滤波模块包括多通道滤波降噪单元，所述多通道滤波降噪单元包括第二速率选择子单元和多条所述第二通道，每条所述第二通道中设有依次相连的低通滤波器和降噪器；

所述第二速率选择子单元用于从MAC接收所述速率选择信号，并控制所述比较器的输出数据进入对应的所述低通滤波器；

所述低通滤波器用于对所述第二速率选择子单元提供的数据进行低通滤波处理；

所述降噪器用于基于降噪算法对所述低通滤波器的输出数据进行降噪处理。

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