CN114337903A - 用于联合接收的系统、设备、方法、装置和介质 - Google Patents

Abstract

本公开的示例实施例涉及用于联合接收的通信系统、通信设备、通信方法、装置和计算机介质。在某些示例实施例中，在该通信方法中，从多个发送器通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个信号。而且，将多个接收器接收到的多个信号提供给与多个接收器耦合的均衡器，并且通过均衡器对多个接收器接收到的多个信号进行联合均衡。这种联合接收不是简单地忽略信道之间的干扰，而是将其用作有用信息，显著提高了接收性能增益。

Description

用于联合接收的系统、设备、方法、装置和介质

技术领域

本公开的实施例总体上涉及通信技术，更具体地，涉及用于联合接收的通信系统、通信设备、通信方法、装置和计算机介质。

背景技术

国际电信联盟电信标准化部门(Telecommunication Standardiza-tion Sectorof the International Telecommunications Union，简称为ITU-T)目前正在尝试启动25G波分复用无源光网络(Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network，简称为WDM-PON)的新工作项目，以匹配中国通信标准化协会(China CommunicationsStandards Association，简称为CCSA)中的项目。而且，还期望对G.metro解决方案进行增强，以便从先前支持10G的线路速率扩展到支持25G的线路速率。

另外，对于波分复用(WDM)25G/50G技术和解决方案的研究也是为了支持第四代(4G)/第五代(5G)基站。目前，25G级别的电气/光学组件供应链已经成熟，已经实现了25G级别的数据中心互连(data-centre interconnection，简称为DCI)。因此，有需要进行25G/50G WDM-PON的标准化以用于5G前传。

发明内容

总体上，本公开的示例实施例提出了用于联合接收的通信系统、通信设备、通信方法、装置和计算机介质。

在第一方面，本公开的示例实施例提供了一种通信系统。该通信系统包括多个发送器、多个接收器以及与多个接收器耦合的均衡器。多个发送器被配置为通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个信号。多个接收器被配置为将接收到的多个信号提供给均衡器。均衡器被配置为对多个接收器接收到的多个信号进行联合均衡。

在第二方面，本公开的示例实施例提供了一种通信设备。该通信设备包括至少一个处理器以及存储计算机程序代码的至少一个存储器。该至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与该至少一个处理器一起使通信设备引起多个发送器通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个信号。还使通信设备引起多个接收器接收到的多个信号被提供给与多个接收器耦合的均衡器，以及引起通过均衡器对多个接收器接收到的多个信号进行联合均衡。

在第三方面，本公开的示例实施例提供了一种通信方法。在该通信方法中，从多个发送器通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个信号。而且，将多个接收器接收到的多个信号提供给与多个接收器耦合的均衡器，并且通过均衡器对多个接收器接收到的多个信号进行联合均衡。

在第四方面，本公开的示例实施例提供了一种装置。该装置包括用于执行根据第三方面所述的方法的部件。

在第五方面，本公开的示例实施例提供一种计算机可读存储介质，其具有存储于其上的计算机程序。计算机程序包括指令，该指令在被设备上的处理器执行时，使设备执行根据第二方面所述的通信设备执行的操作。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开示例实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其他特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各示例实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了WDM-PON的示例波长规划；

图2示出了用于4G/5G前传的WDM-PON或者WDM P2P的传统独立/非相干接收方案的示例实现；

图3(a)示出了由于AWG泄漏引入的ICI；

图3(b)示出了4信道BER对发射功率的曲线图；

图4示出了本公开的示例实施例可以在其中实施的示例通信系统；

图5示出了本公开的示例实施例的示例应用场景；

图6示出了根据本公开的某些示例实施例的联合接收方法的流程图；

图7示出了根据本公开的某些实施例的用于实现上述多输入多输出(MIMO)均衡方案的示例应用场景；

图8示出了根据本公开的某些其他示例实施例的联合接收方法的流程图；

图9示出了根据本公开的某些实施例的联合接收方式与传统的非相干直接检测(DD)的接收性能对比图；以及

图10示出了适合实现本公开的某些其他示例实施例的设备的框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例实施例。虽然附图中显示了本公开的某些示例实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的示例实施例，相反提供这些示例实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及示例实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

在此使用的术语“发送器”是指具有发送功能的任意适当设备。术语“接收器”是指具有接收功能的任意适当设备。上述发送和接收功能不是排他性的。例如，发送器也可以具有接收功能，接收器也可以具有发送功能。在本公开的某些实施例中，接收器可以通过上行链路向发送器反馈信息。

在此使用的术语“电路”是指以下的一项或多项：

(a)仅硬件电路实现方式(诸如仅模拟和/或数字电路的实现方式)；以及

(b)硬件电路和软件的组合，诸如(如果适用)：(i)模拟和/或数字硬件电路与软件/固件的组合，以及(ii)硬件处理器的任意部分与软件(包括一起工作以使得诸如OLT或其他计算设备等装置执行各种功能的数字信号处理器、软件和存储器)；以及

(c)硬件电路和/或处理器，诸如微处理器或者微处理器的一部分，其要求软件(例如固件)用于操作，但是在不需要软件用于操作时可以没有软件。

电路的定义适用于此术语在本申请中(包括任意权利要求中)的所有使用场景。作为另一示例，在此使用的术语“电路”也覆盖仅硬件电路或处理器(或多个处理器)、或者硬件电路或处理器的一部分、或者其随附软件或固件的实现方式。例如，如果适用于特定权利要求元素，术语“电路”还覆盖基带集成电路或处理器集成电路或者OLT或其他计算设备中的类似的集成电路。

在此使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”表示“至少一个示例实施例”；术语“另一示例实施例”表示“至少一个另外的示例实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

在此使用的术语“第一”、“第二”等在本文中可用于描述各种元件，这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。例如，在不脱离示例实施例的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个所列术语的任何和所有组合。

目前，已经开始了高速(25G以上)WDM的标准化工作。图1示出了WDM-PON的示例波长规划，其中采用100GHz密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，简称为DWDM)波长间隙。如图1所示，下行链路波长105和110与上行链路波长115和120间隔开。

无论采用点到点(point-to-point，简称为P2P)还是点到多点(point to multi-point，简称为P2MP)拓扑结构，高速WDM都容易受到两种主要的信道损害的影响，即符号间干扰(inter-symbol-interference，简称为ISI)和信道间干扰(inter-channel-interference，简称为ICI)。

ISI归因于2个主要因素，即端到端(end-to-end，简称为E2E)链路响应的色散(chromatic dispersion，简称为CD)和带宽限制。ISI在单信道通信中已经得到了广泛研究。由于底层的数字信号处理(digital signal processing，简称为DSP)算法可以将双二进制格式用作最终符号推断的中间阶段，因此对于脉冲幅度调制4级(Pulse AmplitudeModulation 4-level，简称为PAM4)调制甚至对于不归零(non-return to zero，简称为NRZ)编码，ISI实际上都是一个非线性(nonlinear，简称为NL)问题。也即，ISI实际上是NL-ISI。

ICI仅出现在WDM系统中，并且在与ISI的垂直维度归因于以下方面，即克尔(Kerr)效应引起的交叉相位调制(cross phase modulation，简称为XPM)、信道之间的四波混频(four wave mixing，简称为FWM)以及来自其他信道的阵列波导光栅(Arrayed waveguidegratings，简称为AWG)泄漏。

一种针对蜂窝前传的传统WDM-PON解决方案是仅管理每个信道上的ISI，或者NL-ISI，而忽略信道间的ICI。此种方案的复杂度较低，而且针对低线路速率可以得到可接受的性能。

图2示出了用于4G/5G前传的WDM-PON或者WDM P2P的传统独立/非相干接收方案的示例实现。

如图2所示，在发送侧210，4个或更多通道经波分复用后，通过共用光纤215发送出去。相应地，在接收侧220，4个独立的接收器222、224、226和228针对每个通道进行检测。

在图2所示的方案中，可以采用小信号模型(small signal model，简称为SSM)近似与低阶调制格式，例如开关键控(on–off keying，简称为OOK)，从而可以在很大程度上避免非线性FWM和AWG串扰。而且，此种方案的复杂度较低，可以在10G级别的光学器件上(例如在G.Metro中)实现4×10Gb/s的应用。只要线路速率保持为10G比特/秒(b/s)，性能就是可以接受的。然而，在线路速率高达25G波特率的情况下，ICI会非常严重。如果简单地忽略ICI，会导致接收性能劣化。

图3(a)和3(b)示出了采用图2所示的直接检测(direct detection，简称为dd)方案的性能，其中图3(a)示出了由于AWG泄漏引入的ICI，图3(b)示出了4信道误比特率(biterror rate，简称为BER)对发射功率的曲线图。

在图3(a)所示的示例中，信道301(表示为Ch1)、信道302(表示为Ch2)、信道303(表示为Ch3)和信道304(表示为Ch4)被波分复用。如图3(a)所示，在光谱上，信道301、信道302、信道303和信道304的频率逐渐提高。信道302上存在来自信道301和信道303的干扰。

在图3(a)所示的示例中，线路速率为25G波特率，采用了PAM4调制。如图3(b)所示，在这种情况下，四个信道301、302、303和304的BER曲线311、312、313和314均为U型。随着发射功率提高，由于ICI增加，BER变差。内部信道302和303的BER谷值徘徊在1E-2以上，而外部信道301和304在3.8E-3以上。

发明人注意到，这种传统方案因为无法防止串扰，所以很难扩展到支持面向5G的4×25G/50G速率。然而，为了支持5G前传，同时对多个对象设置了关键性能指标(KeyPerformance Indicator，简称为KPI)，这些对象包括线路速率(例如，从传统10G到25G/50G)、调制格式(例如，从OOK到PAM4)、对NL的容忍度等等。由此，用于5G的25G/50G-WDM需要解决复杂的NL-ISI-ICI问题，该问题在以前的WDM-PON研究中并没有涉及。

为此，本公开的示例实施例提出一种联合接收方案，用以解决WDM传输过程中的干扰问题(例如，ICI问题)，从而降低WDM传输错误率。在联合WDM接收方案中，多个接收器耦合到同一均衡器，由该均衡器对多个接收器接收到的信号进行联合均衡。这种联合的信号均衡可以消除不同信道间的ICI。在某些实施例中，该联合WDM接收方案还可以同时消除干扰(例如，ICI)和串扰(例如，ISI)。与传统的独立/非相干接收方案相比，根据本公开的示例实施例的联合接收方案不是简单地忽略信道之间的干扰，而是将其用作有用信息，从而可以实现接收性能增益的显著提高。

图4示出了本公开的示例实施例可以在其中实施的示例通信系统400。如图4所示，通信系统400包括多个发送器405-1、…、405-N以及多个接收器410-1、…、410-N，其中N为大于1的任意适当正整数。为讨论方便，多个发送器405-1、…、405-N还被单独或者共同称为发送器405，多个接收器410-1、…、410-N还被单独或者共同称为接收器410。

多个发送器405-1、…、405-N经由光纤425以波分复用方式向多个接收器410-1、…、410-N发送多个信号。信道425可以由光纤来在物理上承载。每个发送器405通过一个相应的信道向对应的接收器410发送信号，不同发送器-接收器对所使用的信道被波分复用。下面参考图5来讨论一个具体示例。

图5示出了通信系统400的一个示例应用场景500。

如图5所示，在场景500中，四个发送器405-1、405-2、405-3和405-4经由波分复用的四个信道501、502、503和504向四个接收器410-1、410-2、410-3和410-4发送信号，也即，N＝4。被波分复用的四个信道501、502、503和504在物理上由光纤425承载。然而，由于受到例如Kerr效应引起的XPM、信道之间的FWM和/或来自其他信道AWG泄漏的影响，四个信道501、502、503和504之间会产生ICI。

在本公开的各实施例中，如图4所示，通信系统400还包括耦合到多个接收器410-1、…、410-N的均衡器430，用于对多个接收器410-1、…、410-N接收到的信号进行联合均衡。通过联合均衡，可以消除各信道之间的干扰的影响，从而提高性能增益，降低误比特率。

图6示出了根据本公开的某些示例实施例的联合接收方法600的流程图。方法600能够在图4的通信系统400中实施。为讨论方便，以下将结合图4来描述方法600。

在框605，从多个发送器405-1、…、405-N通过多个波分复用信道向多个接收器410-1、…、410-N发送多个信号。可以任意适当方式并且采用任意适当器件来实现波分复用。作为示例，可以由AGW充当波分复用器和波分解复用器，用于对从多个发送器405-1、…、405-N发送的多个信号进行波分复用，并且对从光纤425接收的信号进行波分解复用以得到各个信道上传输的信号。

在框610，将多个接收器410-1、…、410-N接收到的多个信号提供给与这些接收器410-1、…、410-N都耦合的均衡器430。在某些实施例中，为了解决串扰(例如，ISI)问题，可以在每个接收器410处，对接收到的信号进行串并变换以得到多个并行信号，并且将这些并行信号提供给均衡器430。这样，均衡器430在进行联合信号均衡时不仅可以利用不同信道上的传输信号的特性，还可以利用相同信道上的相邻信号的特性，从而可以提高均衡效率，后文将对此详细描述。

在框615，通过均衡器430对多个接收器410-1、…、410-N接收到的信号进行联合均衡。例如，对于某个接收器(例如，接收器410-1)接收到的信号，可以利用一个或多个其他接收器处接收到的信号的特性来进行均衡，从而可以消除不同信道之间的干扰。

在各个接收器410-1、…、410-N将多个并行信号输入到均衡器430的实施例中，均衡器430可以对来自这些接收器的多个并行信号进行联合均衡，在输出侧，均衡器430可以输出多个信号，每个信号对应于一个信道。这样，均衡器430执行的联合均衡可以同时考虑ICI和ISI二者的影响，可以同时消除不同信道上的传输信号之间的干扰(例如，ICI)以及同一信道上的相邻信号之间的干扰(例如，ISI)，从而可以有效降低传输错误率，大大提高接收性能增益。

图7示出了根据本公开的某些实施例的用于实现上述多输入多输出(MIMO)均衡方案的示例应用场景700。在此示例中，四个发送器405-1、405-2、405-3和405-4以波分复用方式通过光纤425向四个接收器410-1、410-2、410-3和410-4进行数据传输。也即，N＝4。

场景700是蜂窝前传。发送器405-1、405-2、405-3和405-4位于尾端702，接收来自无线电单元(Radio Unit，简称为RU)704的低速数据(如1G和/或10G的数据)，并且将接收到的低速数据(如1G和/或10G的数据)组合成25/50G的数据速率通过波分复用发送出去。接收器410-1、410-2、410-3和410-4和均衡器730位于头端706，用于将接收到的25/50G的高速数据提供给分布单元(Distributed Unit，简称为DU)708。

应当理解，蜂窝前传场景仅仅是示例，而非限制。根据本公开的实施例的联合接收方法可以应用于任意WDM传输场景，本公开的范围在此方面不受限制。

如图7所示，每个发送器405-1、405-2、405-3或405-4都包括25/50G分界器710-1、710-2、710-3或710-4，用于将1/10G的低速率数据转换成25/50G高速率数据，并且包括电光转换器(E/O)715-1、715-2、715-3或715-4，用于将电信号转换成光信号。

所得到的光信号传入AGW 720进行波分复用后，通过光纤425传送到AGW 725用于波分解复用。应当理解，图7所示的由AGW720和725来实现波分复用和波分解复用仅仅示例，而非限制。可以任意适当方式，并且采用任意适当器件，实现波分复用和波分解复用。

通过波分解复用得到的四路信号分别输入到四个接收器410-1、410-2、410-3和410-4。在此示例中，每个接收器410-1、410-2、410-3或410-4都包括光电转换器(O/E)730-1、730-2、730-3或730-4，用于将接收到的光信号转换成电信号，并且包括模数转换器(A/D)735-1、735-2、735-3或735-4，用于将模拟信号转换成数字信号。每个接收器410-1、410-2、410-3或410-4还包括串并转换器740-1、740-2、740-3或740-4，用于将串行信号转换成并行信号。

各个接收器410-1、410-2、410-3或410-4输出的并行信号被输入到均衡器430。在此示例中，均衡器430包括汇聚模块745，其将来自接收器410-1、410-2、410-3和410-4的并行信号汇聚在一起，继而按照预定规则提供给均衡器430中的nK:n均衡模块750进行联合均衡处理，以便消除ICI以及ISI。

nK表示均衡模块750的输入通道的数目，n表示均衡模块750的输出通道的数目。作为示例，n可以为波分复用信道的数目，例如在此示例中n为4。K可以为纵向的信道记忆长度，例如为10左右的整数。这样，nK:n均衡模块750输入是来自各个接收器410-1、410-2、410-3和410-4的nK个并行信号，其中从每个接收器410-1、410-2、410-3或410-4获得K个并行信号。相应地，汇聚模块735可以按照此规则，将来自接收器410-1、410-2、410-3和410-4的信号提供给nK:n均衡模块750。nK:n均衡模块750的输出是并行的n个符号，每个符合对应于一个信道。以此方式，可以将串扰/干扰用作有用信息，而不是简单地将其忽略，从而提高了接收性能。

在某些实施例中，均衡器430可以基于神经网络(Neural Network，简称为NN)来实现联合信号均衡，也称为NN均衡(NN Equalization，简称为NN-EQ)。NN-EQ可以有效解决非线性的串扰/干扰问题。

在这些实施例中，可以利用训练信号，对均衡器430进行预先训练。例如，可以从多个发送器405-1、…、405-N通过多个波分复用信道向多个接收器410-1、…、410-N发送训练信号。训练信号可以是预先已知的任意适当信号。作为示例，发送器405-1、…、405-N可以向相应的接收器410-1、…、410-N发送已知的前导码。继而，使用接收器410-1、…、410-N接收到的训练信号作为均衡器430的输入，发送器405-1、…、405-N发送的训练信号作为均衡器430的输出，对均衡器430进行训练。

上述训练过程可以匹配均衡器430的应用用例来进行。例如，在每个接收器410-1、…、410-N向均衡器430提供多个并行信号以便通过联合均衡同时消除ICI和ISI的实施例中，在训练过程中，接收器410-1、…、410-N在接收到来自发送器405-1、…、405-N的训练信号之后，可以进行串并变换，并将由此得到多个并行信号提供给均衡器430作为输入。均衡器430使用这些并行信号作为输入，同时使用发送器405-1、…、405-N发送的训练信号作为输出，来进行训练过程。这样，在训练阶段，均衡器430不仅可以学习各个信道之间的ICI，而且可以学习每个信道内的ISI。在训练之后，均衡器430就可以并行地处理所有波分复用信道的ISI和ICI。

由于需要对来自多个并行信道的信号进行相干处理，为了进一步提高接收性能，在某些实施例中，还可以在接收器侧和发射器侧进行时间同步处理。在本公开的上下文中，时间同步也称为对准。

作为示例，在接收器的时间同步(或对准)过程中，可以从某个发送器(例如，发送器405-1)向多个接收器410-1、…、410-N发送信号。继而，基于各个接收器410-1、…、410-N接收到该信号的接收时间时延来确定用于同步的基准时间，并且基于该基准时间来对接收器410-1、…、410-N进行时间同步。

该基准时间可以任意适当方式来确定。例如，可以以发送器与接收器之间的最长路径为基准，从多个接收时间中找出最晚的接收时间作为基准时间。相应地，可以针对每个信道设置一个缓冲区或者使每个接收器的采样时间参照基准时间而推迟，从而将各个接收器410的接收时间对齐。如此，可以消除接收器410-1、…、410-N之间的传输距离失配。

在发送器的时间同步过程中，可以从多个发送器405-1、…、405-N通过波分复用信道(例如，依次或轮流)向某个接收器(例如，接收器410-1)发送多个信号。基于该接收器接收到这些信号的接收延迟来确定用于发送器同步的基准延迟。例如，接收器可以计算来自各个发送器405-1、…、405-N的信号的接收延迟，并且通过上行链路信道反馈给各个发送器405-1、…、405-N。作为示例，发送器405-1、…、405-N可以最大延迟为基准延迟，将各自的发送时间推迟，以便与基准延迟对准。确定基准延迟的其他方式和准则也是可行的，本公开的范围在此方面不受限制。以此方式，可以消除发送器405-1、…、405-N之间的传输距离失配。

应当理解，接收器间的同步和发送器间的同步可以按照任意适当顺序执行。例如，可以先进行接收器间的同步，再进行发送器间的同步仅仅是示例。作为备选，也可以先进行发送器间同步，再进行接收器间同步。而且，接收器和发送器的时间同步可以在任意适当时机进行。在某些实施例中，可以在对均衡器进行训练之前进行，以进一步提高训练效果。下面参考图8讨论一个具体示例。

图8示出了根据本公开的某些其他示例实施例的联合接收方法800的流程图。在此示例中，四个发送器405-1、405-2、405-3和405-4通过四个波分复用信道向四个接收器410-1、410-2、410-3和410-4传输数据。也即，N＝4。

如图8所示，在框805，进行接收器侧对准。例如，由一个发送器(例如，发送器405-1)发送一个信号，例如前导码。由于串扰和/或AWG泄漏等因素的影响，四个接收器410-1、410-2、410-3和410-4将接收到具有某个延迟(失真)的信号。作为示例，接收器410-1、410-2、410-3和410-4的接收时间分别表示为T1、T2、T3、T4。可以找到最长的路径作为基准，也即，基准时间T0＝max(T1，T2，T3，T4)。继而，可以针对每个信道设置一个缓冲区，或者将采样时间推迟T0-Ti(i＝1，2，3，4)，从而将4个接收器410-1、410-2、410-3和410-4的接收时间对准。

在框810，进行发送器侧对准。4个发送器405-1、405-2、405-3和405-4向一个接收器(例如，接收器410-1)发送不同的信号。作为示例，四个发送器可以依次或轮流进行发送。一个发送器发送结束之后，另一个发送器再开始发送。相应地，接收器可以依次计算从各个发送器405-1、405-2、405-3或405-4接收到的信号的接收延迟，例如分别表示为D1，D2，D3，D4。接收器可以通过上行链路反馈给各个发送器405-1、405-2、405-3和405-4。各个发送器405-1、405-2、405-3和405-4将其中的最大延迟D0＝max(D1，D2，D3，D4)确定为基准延迟，并且将各自的发送时间推迟到D0。这样，可以对准四个发送器405-1、405-2、405-3和405-4的发送时间。

在框815，进行均衡器435的训练。例如，可以从4个发送器405-1、405-2、405-3或405-4发送4个不同的前导码作为训练信号。相应地，例如受到NL-ISI-ICI的影响，4个接收器410-1、410-2、410-3和410-4接收到4个失真的训练信号R1、R2、R3和R4。每个训练信号R1、R2、R3和R4包括多个串行符号。这些串行符号通过串并转换分别被转换为四组并行符号S2P(R1)、S2P(R2)、S2P(R3)和S2P(R4)，每组并行符号的宽度为m，即信道记忆长度。

四组并行符号S2P(R1)、S2P(R2)、S2P(R3)和S2P(R4)可以汇聚到如图7中所示的汇聚模块745，继而提供给如图7中所示的均衡模块750作为时间k处的MIMO输入。均衡模块750的MIMO输出为估算的T1(k)’、T2(k)’、T3(k)’和T4(k)’。

作为示例，4个接收器410-1、410-2、410-3和410-4接收到前导码R1、R2、R3、R4如下列公式(1)-(4)所示：

R1＝R1(t0),R1(t1),R1(t2)…R1(tm) (1)

R2＝R2(t0),R2(t1),R2(t2)…R2(tm) (2)

R3＝R3(t0),R3(t1),R3(t2)…R3(tm) (3)

R4＝R4(t0),R4(t1),R4(t2)…R4(tm) (4)

经串并变换得到的四组并行符号S2P(R1)、S2P(R2)、S2P(R3)和S2P(R4)如下列公式(5)-(8)所示：

在时间t＝k，均衡模块750的的MIMO输入为：

在时间t＝k，均衡模块750的的MIMO输出为：

如上所示，在此示例中，在时间t＝t0时，汇聚模块740向联合均衡模块745输入如下符号：

在时间t＝t1时，汇聚模块740向联合均衡模块745输入如下符号：

以此类推。

同时，在各时间t处的发送符号作为输出提供给均衡模块745。由此，实现了均衡模块745的训练。

在框820，利用经训练的均衡器430，进行数据传输与联合均衡。由此，可以解决ISI-ICI问题，包括线性和非线性的ISI-ICI问题。与传统的独立/非相干接收方案相比，这种联合处理方式带来了BER的显著降低。

图9示出了根据本公开的某些实施例的联合接收方式与传统的非相干直接检测(DD)的接收性能对比图。

在此示例中，使用4个10GHz带宽的光学器件作为发送器，并且使用100GHz间隙的WDM通过20km单模光纤进行50Gb/s PAM4传输。使用AWG充当波分复用器和波分解复用器，在发送器和接收器端进行波分复用和波分解复用。在接收器侧，均衡器采用NN结构，其中{40、10、4}个神经元分别用于输入层、隐藏层和输出层。如图9所示，与传统的非相干直接检测相比，使用联合NN(Joint NN，简称JNN)实现了10倍的BER降低。

图10示出了适合实现本公开的某些示例实施例的设备1000的框图。

如图所示，设备1000包括处理器1010。处理器1010控制设备1000的操作和功能。例如，在某些示例实施例中，处理器1010可以借助于与其耦合的存储器1020中所存储的指令1030来执行各种操作。存储器1020可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以利用任何合适的数据存储技术来实现，包括但不限于基于半导体的存储器件、磁存储器件和系统、光存储器件和系统。尽管图10中仅仅示出了一个存储器单元，但是在设备1000中可以有多个物理不同的存储器单元。

处理器1010可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以包括但不限于通用计算机、专用计算机、微控制器、数字信号控制器(DSP)以及基于控制器的多核控制器架构中的一个或多个。设备1000也可以包括多个处理器1010。处理器1010与收发器1040耦合。收发器1040可以借助于光纤、电缆和/或其他部件来实现信息的接收和发送。处理器1010可以通过执行指令使得上文参考图6到图8描述的方法600和800能够实现。

设备1000可以独立于图4中所示的发送器405、接收器410和均衡器430，或者可以集成在发送器405、接收器410或均衡器430中。作为备选，设备1000可以分布式地布置在发送器405、接收器410或均衡器430中的一个或多个上，或者可以部分布置在发送器405、接收器410或均衡器430中的一个或多个上，并且部分布置在单独的其他设备上。上文参考图4到图9所描述的所有特征均适用于设备1000，在此不再赘述。

一般而言，本公开的各种示例实施例可以在硬件或专用电路、软件、逻辑，或其任何组合中实施。某些方面可以在硬件中实施，而其他方面可以在可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件中实施。当本公开的示例实施例的各方面被图示或描述为框图、流程图或使用某些其他图形表示时，将理解此处描述的方框、装置、系统、技术或方法可以作为非限制性的示例在硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备，或其某些组合中实施。

作为示例，本公开的示例实施例可以在机器可执行指令的上下文中被描述，机器可执行指令诸如包括在目标的真实或者虚拟处理器上的器件中执行的程序模块中。一般而言，程序模块包括例程、程序、库、对象、类、组件、数据结构等，其执行特定的任务或者实现特定的抽象数据结构。在各示例实施例中，程序模块的功能可以在所描述的程序模块之间合并或者分割。用于程序模块的机器可执行指令可以在本地或者分布式设备内执行。在分布式设备中，程序模块可以位于本地和远程存储介质二者中。

用于实现本公开的方法的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言编写。这些计算机程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程的数据处理装置的处理器，使得程序代码在被计算机或其他可编程的数据处理装置执行的时候，引起在流程图和/或框图中规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在计算机上、部分在计算机上、作为独立的软件包、部分在计算机上且部分在远程计算机上或完全在远程计算机或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是包含或存储用于或有关于指令执行系统、装置或设备的程序的任何有形介质。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读存储介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统、装置或设备，或其任意合适的组合。机器可读存储介质的更详细示例包括带有一根或多根导线的电气连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存储存取器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光存储设备、磁存储设备，或其任意合适的组合。

另外，尽管操作以特定顺序被描绘，但这并不应该理解为要求此类操作以示出的特定顺序或以相继顺序完成，或者执行所有图示的操作以获取期望结果。在某些情况下，多任务或并行处理会是有益的。同样地，尽管上述讨论包含了某些特定的实施细节，但这并不应解释为限制任何发明或权利要求的范围，而应解释为对可以针对特定发明的特定示例实施例的描述。本说明书中在分开的示例实施例的上下文中描述的某些特征也可以整合实施在单个示例实施例中。反之，在单个示例实施例的上下文中描述的各种特征也可以分离地在多个示例实施例或在任意合适的子组合中实施。

尽管已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应当理解，所附权利要求中限定的主题并不限于上文描述的特定特征或动作。相反，上文描述的特定特征和动作是作为实现权利要求的示例形式而被公开的。

已经描述了本公开的各种示例实施例。作为上述的附加或备选，描述了以下示例。在以下任何示例中描述的功能可以与在此描述的任何其他示例一起使用。

在一些方面，通信系统包括：多个发送器，被配置为通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个信号；多个接收器，被配置为将接收到的多个信号提供给与多个接收器耦合的均衡器；以及均衡器，被配置为对多个接收器接收到的多个信号进行联合均衡。

在某些实施例中，多个接收器被配置为通过以下来将接收到的多个信号提供给均衡器：在多个接收器中的每个接收器处，对接收到的信号进行串并变换以得到多个并行信号；以及将多个并行信号提供给均衡器。

在某些实施例中，均衡器被配置为通过以下来进行联合均衡：对来自多个接收器的多个并行信号进行联合均衡。

在某些实施例中，多个发送器还被配置为通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个训练信号。多个接收器还被配置为将接收到的多个训练信号提供给均衡器作为输入。并且均衡器还被配置为使用多个接收器接收到的多个训练信号作为输入并且使用多个发送器所发送的多个训练信号作为输出来进行训练过程。

在某些实施例中，多个发送器还被配置为进行多个发送器之间的时间同步。多个接收器还被配置为进行多个接收器之间的时间同步。

在某些实施例中，多个发送器还被配置为：从多个发送器中的每个发送器通过波分复用信道向多个接收器中的一个接收器发送多个信号；基于多个接收器中的该接收器从多个发送器接收到多个信号的多个接收延迟，确定用于发送器之间的时间同步的基准延迟；以及基于基准延迟来进行多个发送器之间的时间同步。

在某些实施例中，多个接收器还被配置为：从多个发送器中的一个发送器接收信号；基于多个接收器接收到信号的多个接收时间时延，确定用于接收器之间的时间同步的基准时间；以及基于基准时间来进行多个接收器之间的时间同步。

在一些方面，一种通信设备包括：至少一个处理器；以及存储计算机程序代码的至少一个存储器，至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起使通信设备：引起多个发送器通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个信号；引起多个接收器接收到的多个信号被提供给与多个接收器耦合的均衡器；以及引起通过均衡器对多个接收器接收到的多个信号进行联合均衡。

在某些实施例中，通信设备被促使通过以下来引起多个接收器接收到的多个信号被提供给均衡器：引起在多个接收器中的每个接收器处，对接收到的信号进行串并变换以得到多个并行信号，以及将多个并行信号提供给均衡器。

在某些实施例中，通信设备被促使通过以下来引起联合均衡：引起通过均衡器对来自多个接收器的多个并行信号进行联合均衡。

在某些实施例中，通信设备还被促使：引起从多个发送器通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个训练信号；以及引起多个接收器接收到的多个训练信号被提供给均衡器作为输入；以及引起通过均衡器使用多个接收器接收到的多个训练信号作为均衡器的输入并且使用多个发送器所发送的多个训练信号作为均衡器的输出来进行训练过程。

在某些实施例中，通信设备还被促使：引起多个接收器之间的时间同步；以及引起多个发送器之间的时间同步。

在某些实施例中，通信设备被促使通过以下来引起多个接收器之间的时间同步：引起从多个发送器中的一个发送器向多个接收器发送信号；引起基于多个接收器接收到信号的多个接收时间时延来确定用于多个接收器的时间同步的基准时间；以及引起基于基准时间来进行多个接收器之间时间同步。

在某些实施例中，通信设备被促使通过以下来引起多个发送器之间的时间同步：引起从多个发送器中的每个发送器通过波分复用信道向多个接收器中的一个接收器轮流发送多个信号；引起基于多个接收器中的该接收器从多个发送器接收到多个信号的多个接收延迟来确定用于多个发送器的时间同步的基准延迟；以及引起基于基准延迟来进行多个发送器之间的时间同步。

在一些方面，一种通信方法包括：从多个发送器通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个信号；将多个接收器接收到的多个信号提供给与多个接收器耦合的均衡器；以及通过均衡器，对多个接收器接收到的多个信号进行联合均衡。

在某些实施例中，将多个接收器接收到的多个信号提供给均衡器包括：在多个接收器中的每个接收器处，对接收到的信号进行串并变换以得到多个并行信号，以及将多个并行信号提供给均衡器。

在某些实施例中，进行联合均衡包括：通过均衡器，对来自多个接收器的多个并行信号进行联合均衡。

在某些实施例中，通信方法还包括：从多个发送器通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个训练信号；将多个接收器接收到的多个训练信号提供给均衡器作为输入；以及通过均衡器，使用多个接收器接收到的多个训练信号作为均衡器的输入并且使用多个发送器所发送的多个训练信号作为均衡器的输出来进行训练过程。

在某些实施例中，通信方法还包括：进行多个接收器之间的时间同步；以及进行多个发送器之间时间同步。

在某些实施例中，对多个接收器进行时间同步包括：从多个发送器中的一个发送器向多个接收器发送信号；基于多个接收器接收到信号的多个接收时间时延，确定用于多个接收器的时间同步的基准时间；以及基于基准时间来进行多个接收器之间的时间同步。

在某些实施例中，对多个发送器进行时间同步包括：从多个发送器中的每个发送器通过波分复用信道向多个接收器中的一个接收器轮流发送多个信号；基于多个接收器中的该接收器从多个发送器接收到多个信号的多个接收延迟，确定用于多个发送器的时间同步的基准延迟；以及基于基准延迟来进行多个发送器之间的时间同步。

在一些方面，一种装置包括：用于从多个发送器通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个信号的部件；用于将多个接收器接收到的多个信号提供给与多个接收器耦合的均衡器的部件；以及用于通过均衡器对多个接收器接收到的多个信号进行联合均衡的部件。

在某些实施例中，用于将多个接收器接收到的多个信号提供给均衡器的部件包括：用于在多个接收器中的每个接收器处对接收到的信号进行串并变换以得到多个并行信号的部件，以及用于将多个并行信号提供给均衡器的部件。

在某些实施例中，用于进行联合均衡包括：用于通过均衡器对来自多个接收器的多个并行信号进行联合均衡的部件。

在某些实施例中，装置还包括：用于从多个发送器通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个训练信号的部件；用于将用于多个接收器接收到的多个训练信号提供给均衡器作为输入的部件；以及用于通过均衡器使用多个接收器接收到的多个训练信号作为均衡器的输入并且使用多个发送器所发送的多个训练信号作为均衡器的输出来进行训练过程的部件。

在某些实施例中，装置还包括：用于进行多个接收器之间的时间同步的部件；以及用于进行多个发送器之间时间同步的部件。

在某些实施例中，用于对多个接收器进行时间同步的部件包括：从多个发送器中的一个发送器向多个接收器发送信号；用于基于多个接收器接收到信号的多个接收时间时延，确定用于多个接收器的时间同步的基准时间的部件；以及用于基于基准时间来进行多个接收器之间的时间同步的部件。

在某些实施例中，用于对多个发送器进行时间同步的部件包括：用于从多个发送器中的每个发送器通过波分复用信道向多个接收器中的一个接收器发送多个信号的部件；用于基于多个接收器中的该接收器从多个发送器接收到多个信号的多个接收延迟，确定用于多个发送器的时间同步的基准延迟的部件；以及用于基于基准延迟来进行多个发送器之间的时间同步的部件。

在一些方面，一种计算机可读存储介质，具有存储于其上的程序指令，指令在被设备上的处理器执行时，使设备：引起多个发送器通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个信号；引起多个接收器接收到的多个信号被提供给与多个接收器耦合的均衡器；以及引起通过均衡器对多个接收器接收到的多个信号进行联合均衡。

在某些实施例中，设备被促使通过以下来引起多个接收器接收到的多个信号被提供给均衡器：引起在多个接收器中的每个接收器处，对接收到的信号进行串并变换以得到多个并行信号，以及将多个并行信号提供给均衡器。

在某些实施例中，设备被促使通过以下来引起联合均衡：引起通过均衡器对来自多个接收器的多个并行信号进行联合均衡。

在某些实施例中，设备还被促使：引起从多个发送器通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个训练信号；以及引起多个接收器接收到的多个训练信号被提供给均衡器作为输入；以及引起通过均衡器使用多个接收器接收到的多个训练信号作为均衡器的输入并且使用多个发送器所发送的多个训练信号作为均衡器的输出来进行训练过程。

在某些实施例中，设备还被促使：引起多个接收器之间的时间同步；以及引起多个发送器之间的时间同步。

在某些实施例中，设备被促使通过以下来引起多个接收器之间的时间同步：引起从多个发送器中的一个发送器向多个接收器发送信号；引起基于多个接收器接收到信号的多个接收时间时延来确定用于多个接收器的时间同步的基准时间；以及引起基于基准时间来进行多个接收器之间时间同步。

在某些实施例中，设备被促使通过以下来引起多个发送器之间的时间同步：引起从多个发送器中的每个发送器通过波分复用信道向多个接收器中的一个接收器发送多个信号；引起基于多个接收器中的该接收器从多个发送器接收到多个信号的多个接收延迟来确定用于多个发送器的时间同步的基准延迟；以及引起基于基准延迟来进行多个发送器之间的时间同步。

Claims (23)

1.一种通信系统，包括：

多个发送器，被配置为通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个信号；

所述多个接收器，被配置为将接收到的多个信号提供给与所述多个接收器耦合的均衡器；以及

所述均衡器，被配置为对所述多个接收器接收到的所述多个信号进行联合均衡。

2.根据权利要求1所述的通信系统，其中所述多个接收器被配置为通过以下来将接收到的所述多个信号提供给所述均衡器：

在所述多个接收器中的每个接收器处，

对接收到的信号进行串并变换以得到多个并行信号；以及

将所述多个并行信号提供给所述均衡器。

3.根据权利要求2所述的通信系统，其中所述均衡器被配置为通过以下来进行所述联合均衡：

对来自所述多个接收器的所述多个并行信号进行联合均衡。

4.根据权利要求1所述的通信系统，其中

所述多个发送器还被配置为通过所述多个波分复用信道向所述多个接收器发送多个训练信号；

所述多个接收器还被配置为将接收到的多个训练信号提供给所述均衡器作为输入；并且

所述均衡器还被配置为使用所述多个接收器接收到的所述多个训练信号作为输入并且使用所述多个发送器所发送的所述多个训练信号作为输出来进行训练过程。

5.根据权利要求1所述的通信系统，其中

所述多个发送器还被配置为进行所述多个发送器之间的时间同步；并且

所述多个接收器还被配置为进行所述多个接收器之间的时间同步。

6.根据权利要求5所述的通信系统，其中所述多个接收器还被配置为：

从所述多个发送器中的一个发送器接收信号；

基于所述多个接收器接收到所述信号的多个接收时间时延，确定用于所述接收器之间的所述时间同步的基准时间；以及

基于所述基准时间来进行所述多个接收器之间的所述时间同步。

7.根据权利要求5所述的通信系统，其中所述多个发送器还被配置为：

从多个发送器中的每个发送器通过所述波分复用信道向所述多个接收器中的一个接收器轮流发送信号；

基于所述多个接收器中的所述一个接收器从所述多个发送器接收到所述多个信号的多个接收延迟，确定用于所述发送器之间的所述时间同步的基准延迟；以及

基于所述基准延迟来进行所述多个发送器之间的所述时间同步。

8.一种通信设备，包括：

至少一个处理器；以及

存储计算机程序代码的至少一个存储器，

所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使所述通信设备：

引起多个发送器通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个信号；

引起所述多个接收器接收到的多个信号被提供给与所述多个接收器耦合的均衡器；以及

引起通过所述均衡器对所述多个接收器接收到的所述多个信号进行联合均衡。

9.根据权利要求8所述的通信设备，其中所述通信设备被促使通过以下来引起所述多个接收器接收到的所述多个信号被提供给所述均衡器：

引起在所述多个接收器中的每个接收器处，

对接收到的信号进行串并变换以得到多个并行信号；以及

将所述多个并行信号提供给所述均衡器。

10.根据权利要求8所述的通信设备，其中所述通信设备被促使通过以下来引起所述均衡器进行所述联合均衡：

通过所述均衡器，对来自所述多个接收器的所述多个并行信号进行联合均衡。

11.根据权利要求8所述的通信设备，其中所述通信设备还被促使：

引起从所述多个发送器通过所述多个波分复用信道向所述多个接收器发送多个训练信号；以及

引起所述多个接收器接收到的多个训练信号被提供给所述均衡器作为输入；以及

引起通过所述均衡器使用所述多个接收器接收到的所述多个训练信号作为所述均衡器的输入并且使用所述多个发送器所发送的所述多个训练信号作为所述均衡器的输出来进行训练过程。

12.根据权利要求8所述的通信设备，其中所述通信设备还被促使：

引起所述多个接收器之间的时间同步；以及

引起所述多个发送器之间的时间同步。

13.根据权利要求12所述的通信设备，其中所述通信设备被促使通过以下来引起所述多个接收器之间的所述时间同步：

引起从所述多个发送器中的一个发送器向所述多个接收器发送信号；

引起基于所述多个接收器接收到所述信号的多个接收时间时延来确定用于所述多个接收器的所述时间同步的基准时间；以及

引起基于所述基准时间来进行所述多个接收器之间所述时间同步。

14.根据权利要求12所述的通信设备，其中所述通信设备被促使通过以下来引起所述多个发送器之间的所述时间同步：

引起从所述多个发送器中的每个发送器通过所述波分复用信道向所述多个接收器中的一个接收器轮流发送信号；

引起基于所述多个接收器中的所述一个接收器从所述发送器接收到所述多个信号的多个接收延迟来确定用于所述多个发送器的所述时间同步的基准延迟；以及

引起基于所述基准延迟来进行所述多个发送器之间的所述时间同步。

15.一种通信方法，包括：

从多个发送器通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个信号；

将所述多个接收器接收到的多个信号提供给与所述多个接收器耦合的均衡器；以及

通过所述均衡器，对所述多个接收器接收到的所述多个信号进行联合均衡。

16.根据权利要求15所述的通信方法，其中将所述多个接收器接收到的所述多个信号提供给所述均衡器包括：

在所述多个接收器中的每个接收器处，

对接收到的信号进行串并变换以得到多个并行信号；以及

将所述多个并行信号提供给所述均衡器。

17.根据权利要求16所述的通信方法，其中进行所述联合均衡包括：

通过所述均衡器，对来自所述一个接收器的所述多个并行信号进行联合均衡。

18.根据权利要求15所述的通信方法，还包括：

从所述多个发送器通过所述多个波分复用信道向所述多个接收器发送多个训练信号；

将所述多个接收器接收到的多个训练信号提供给所述均衡器作为输入；以及

通过所述均衡器，使用所述多个接收器接收到的所述多个训练信号作为所述均衡器的输入并且使用所述多个发送器所发送的所述多个训练信号作为所述均衡器的输出来进行训练过程。

19.根据权利要求15所述的通信方法，还包括：

进行所述多个接收器之间的时间同步；以及

进行所述多个发送器之间时间同步。

20.根据权利要求19所述的通信方法，其中对所述多个接收器进行所述时间同步包括：

从所述多个发送器中的一个发送器向所述多个接收器发送信号；

基于所述多个接收器接收到所述信号的多个接收时间时延，确定用于所述多个接收器的所述时间同步的基准时间；以及

基于所述基准时间来进行所述多个接收器之间的所述时间同步。

21.根据权利要求19所述的通信方法，其中对所述多个发送器进行所述时间同步包括：

从所述多个发送器的每个发送器通过所述波分复用信道向所述多个接收器中的一个接收器轮流发送多个信号；

基于所述多个接收器中的所述一个接收器从所述多个发送器接收到所述多个信号的多个接收延迟，确定用于所述多个发送器的所述时间同步的基准延迟；以及

基于所述基准延迟来进行所述多个发送器之间的所述时间同步。

22.一种装置，包括：

用于从多个发送器通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个信号的部件；

用于将所述多个接收器接收到的多个信号提供给与所述多个接收器耦合的均衡器的部件；以及

用于通过所述均衡器对所述多个接收器接收到的所述多个信号进行联合均衡的部件。

23.一种计算机可读存储介质，具有存储于其上的程序指令，所述指令在被设备上的处理器执行时，使所述设备：

引起多个发送器通过多个波分复用信道向多个接收器发送多个信号；

引起所述多个接收器接收到的多个信号被提供给与所述多个接收器耦合的均衡器；以及

引起通过所述均衡器对所述多个接收器接收到的所述多个信号进行联合均衡。

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