CN115706688A - 信号处理方法及装置、处理芯片、信号传输系统 - Google Patents

信号处理方法及装置、处理芯片、信号传输系统 Download PDF

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CN115706688A CN202110890844.8A CN202110890844A CN115706688A CN 115706688 A CN115706688 A CN 115706688A CN 202110890844 A CN202110890844 A CN 202110890844A CN 115706688 A CN115706688 A CN 115706688A
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Abstract

一种信号处理方法及装置、处理芯片、信号传输系统。信号处理装置包括均衡模块、粗判决模块、滤波模块、最大似然序列估计(maximum likelihood sequence estimation，MLSE)模块和映射模块。均衡模块用于初始信号进行均衡处理得到均衡信号。粗判决模块用于根据均衡信号确定降维位置信息和降维信号，降维信号的信号状态的数目小于均衡信号的信号状态的数目，降维信号与调制格式无关。滤波模块用于对降维信号进行滤波处理得到滤波信号。MLSE模块用于确定滤波信号的目标路径分支。映射模块用于根据降维位置信息对该目标路径分支进行映射得到目标信号。本申请降低了MLSE模块的资源消耗。

Description

信号处理方法及装置、处理芯片、信号传输系统
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种信号处理方法及装置、处理芯片、信号传输系统。
背景技术
信号传输系统通常包括信号发送设备和信号接收设备，信号发送设备与信号接收设备通过传输链路(link)连接，信号发送设备通过传输链路向信号接收设备发送信号。在信号传输过程中，受信号传输系统中的各个器件的带宽的限制，信号通常会出现码间串扰(intersymbol intrference，ISI)。为了保证信号接收设备从接收到的信号中恢复出正确的数据，信号接收设备接收到信号后，通常会采用均衡算法对信号进行均衡处理，以消除或减弱信号的ISI。MLSE算法是一种性能较优的均衡算法，因此通常采用MLSE算法对信号进行均衡处理。
信号接收设备中通常包括数字信号处理(digital signal processing，DSP)芯片，由DSP芯片对信号进行均衡处理。示例地，DSP芯片中包括依次连接的前馈均衡器(feedforward equalization，FFE)、后置滤波器(postfilter)和MLSE模块，以及与MLSE模块和后置滤波器分别连接的路径分支计算模块。FFE对接收到的信号进行均衡处理得到均衡信号，该均衡信号无ISI且非线性，但是该均衡信号中包含有色噪声。后置滤波器对该均衡信号进行滤波处理得到滤波信号，后置滤波器对该均衡信号进行滤波处理的过程中将该均衡信号中的有色噪声转换为白噪声，并在该均衡信号中引入可控的ISI。路径分支计算模块根据后置滤波器的滤波系数计算该滤波信号的路径分支数(即滤波信号的可能序列的数量)。MLSE模块根据该滤波信号的路径分支数对该滤波信号进行MLSE处理得到最优解。其中，MLSE算法的复杂度取决于输入MLSE模块的路径分支数。假设滤波信号的状态数(也即电平数)为M，后置滤波器的调制阶数为L，则输入MLSE模块的路径分支数为ML。也即输入MLSE模块的路径分支数与后置滤波器的调制阶数以及滤波信号的状态数(即电平数)均正相关，后置滤波器的调制阶数越高，滤波信号的状态数越多，MLSE算法的复杂度越高。
为了降低MLSE算法的复杂度，减少MLSE处理过程的资源消耗，目前DSP芯片中通常采用2阶后置滤波器(也即后置滤波器的调制阶数为2)进行信号滤波。但是采用2阶后置滤波器时，MLSE处理过程的资源消耗仍然较大。示例地，对于4级脉冲幅度调制(phaseamplitude modulation，PAM)信号(简称为PAM4信号，PAM4信号的状态数为4)，DSP芯片中采用2阶后置滤波器时，输入MLSE模块的路径分支数为16(ML＝42＝16)，MLSE模块根据路径分支数16对后置滤波器输出的滤波信号进行MLSE处理所占用的资源高达100万个逻辑门电路，因此MLSE处理过程中的资源消耗较大。
发明内容
本申请提供了一种信号处理方法及装置、处理芯片、信号传输系统，有助于降低MLSE的资源消耗。本申请的技术方案如下：
第一方面，提供了一种信号处理装置，该信号处理装置包括：依次连接的均衡模块、粗判决模块、滤波模块、MLSE模块和映射模块，粗判决模块还与映射模块连接。均衡模块用于对输入均衡模块的初始信号进行均衡处理，得到均衡信号。粗判决模块用于根据均衡信号确定降维位置信息和降维信号，降维信号的信号状态的数目小于均衡信号的信号状态的数目，降维信号中包括n个时刻中的各个时刻的降维子信号，降维信号与调制格式无关，降维位置信息包括该n个时刻中的各个时刻对应的位置标识值，每个时刻对应的位置标识值用于指示该每个时刻的降维子信号在均衡信号中的对应位置，n为正整数。滤波模块用于对降维信号进行滤波处理，得到滤波信号。MLSE模块用于确定滤波信号的目标路径分支(例如最优路径分支)。映射模块用于根据降维位置信息，对滤波信号的目标路径分支进行映射得到目标信号(例如最优信号)，目标信号的信号状态的数目与均衡信号的信号状态的数目相等，目标信号的各个信号状态与均衡信号的各个信号状态相同或对应。
其中，均衡信号无ISI且非线性，但是该均衡信号中包含有色噪声，因此降维信号中包含有色噪声。滤波模块对降维信号进行滤波的过程中，将降维信号中的有色噪声转换为白噪声，并在降维信号中引入可控的ISI，因此滤波信号中包含白噪声和可控的ISI。
其中，MLSE模块输出的目标路径分支中包括所述n个时刻中的各个时刻的判决值，该目标路径分支中的判决值可以是硬值或软值。如果该目标路径分支中的判决值为硬值，则目标信号的各个信号状态与均衡信号的各个信号状态相同。如果该目标路径分支中的判决值为软值，则目标信号的各个信号状态与均衡信号的各个信号状态对应。
本申请提供的技术方案，由于降维信号与调制格式无关，降维信号的信号状态的数目小于均衡信号的信号状态的数目，因此输入MLSE模块的滤波信号与调制格式无关，且该滤波信号的信号状态的数目小于降维信号的信号状态的数目，MLSE模块确定该滤波信号的目标路径分支的过程中所需计算的路径分支较少，且MLSE模块确定该滤波信号的目标路径分支的过程与调制格式无关，有助于降低MLSE模块的算法复杂度，降低MLSE模块的资源消耗。
可选地，对于每个时刻的降维子信号在均衡信号中的对应位置，该均衡信号具有与该对应位置相邻的两个状态位置，该对应位置位于该两个状态位置之间，该对应位置与该两个状态位置之间的欧式距离相等，每个状态位置对应该均衡信号的一个信号状态，该两个状态位置对应的信号状态不同。
可选地，粗判决模块具体用于：根据均衡信号确定降维位置信息；根据均衡信号和降维位置信息确定降维信号。
可选地，均衡信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的均衡子信号。根据均衡信号确定降维位置信息，包括：根据所述n个时刻中的每个时刻的均衡子信号，确定该每个时刻对应的位置标识值。根据均衡信号和降维位置信息确定降维信号，包括：根据所述n个时刻中的每个时刻的均衡子信号和该每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻的降维子信号。
可选地，均衡模块包括：第一均衡子模块和第二均衡子模块。第一均衡子模块、第二均衡子模块和粗判决模块依次连接，第一均衡子模块还与粗判决模块连接。第一均衡子模块用于对初始信号进行第一均衡处理，得到第一均衡信号。第二均衡子模块用于对第一均衡信号进行第二均衡处理，得到第二均衡信号。其中，均衡模块得到的均衡信号包括第一均衡信号和第二均衡信号，降维子信号在均衡信号中的对应位置为降维子信号在第二均衡信号中的对应位置，所述均衡子信号为第二均衡信号中的子信号。其中，第一均衡信号和第二均衡信号中分别包括所述n个时刻中的各个时刻的均衡子信号。
本申请提供的技术方案，由于均衡模块中包括两个级联的均衡子模块，因此均衡模块可以对输入均衡模块的初始信号进行两级均衡处理，有助于提升均衡模块输出的均衡信号(第二均衡信号)的信噪比，从而提升粗判决模块确定的降维位置信息以及降维信号的准确性。
可选地，第一均衡子模块为FFE或多输入多输出(multiple-input multiple-out-put，MIMO)均衡器。第二均衡子模块为判决反馈均衡(decision feedback equalization，DFE)。
可选地，在均衡模块包括第一均衡子模块和第二均衡子模块时，粗判决模块具体用于：根据第二均衡信号确定降维位置信息；根据第一均衡信号和降维位置信息确定降维信号。例如，粗判决模块根据第二均衡信号确定降维位置信息包括：粗判决模块根据第二均衡信号中包括的所述n个时刻中的每个时刻的均衡子信号，确定该每个时刻对应的位置标识值。粗判决模块根据第一均衡信号和降维位置信息确定降维信号包括：粗判决模块根据第一均衡信号中包括的所述n个时刻中的每个时刻的均衡子信号和该每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻的降维子信号。
可选地，滤波信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的滤波子信号，目标路径分支中包括所述n个时刻中的各个时刻的判决值，所述n个时刻中的每个时刻的判决值是MLSE模块基于该每个时刻的滤波子信号获得的，目标信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的目标子信号。映射模块具体用于：根据所述n个时刻中的每个时刻的判决值和该每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻的目标子信号；根据所述n个时刻的目标子信号确定目标信号。
可选地，判决值为硬值，映射模块具体用于：将所述n个时刻中的每个时刻的判决值与该每个时刻对应的位置标识值之和，确定为该每个时刻的目标子信号。
可选地，判决值为软值，映射模块具体用于：根据所述n个时刻中的每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻对应的映射规则；根据该每个时刻的判决值和该每个时刻对应的映射规则，确定该每个时刻的目标子信号。
可选地，均衡信号的信号状态包括-3、-1、1和3，降维信号的信号状态包括-1和1，位置标识值包括-2、0和2。当p_ind_d(k)＝-2时，映射规则为hd_out(k)＝[max，-ld_out(k)]。当p_ind_d(k)＝0时，映射规则为hd_out(k)＝[ld_out(k)，max]。当p_ind_d(k)＝2时，映射规则为hd_out(k)＝[-max，ld_out(k)]。p_ind_d(k)为第k时刻对应的位置标识值，ld_out(k)为第k时刻的判决值，hd_out(k)为第k时刻的目标子信号，max为常数，k为不大于n的正整数，在映射规则的表述[A，B]中，A为目标子信号的高位比特，B为目标子信号的低位比特。
可选地，信号处理装置还包括：自相关估计模块。自相关估计模块分别与均衡模块、滤波模块和MLSE模块连接。自相关估计模块用于根据均衡信号确定滤波模块的滤波系数，并向滤波模块和MLSE模块提供该滤波系数。滤波模块具体用于根据滤波系数对降维信号进行滤波处理。MLSE模块具体用于根据滤波系数确定滤波信号的目标路径分支。
可选地，滤波信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的滤波子信号，MLSE模块具体用于：根据滤波模块的滤波系数和所述n个时刻中的每个时刻的滤波子信号确定该每个时刻的分支度量；根据该n个时刻的分支度量确定该滤波信号的目标路径分支。
可选地，信号处理装置还包括：译码模块。译码模块与映射模块连接。译码模块用于对目标信号进行译码，以恢复出数据。其中，译码模块可以包括前向纠错码(forwarderror correction，FEC)译码器，译码模块107恢复出数据是0和1构成的序列。
可选地，信号处理装置为强度调制装置或相位调制装置。
可选地，均衡信号是复数信号或实数信号。
可选地，均衡信号是PAM信号，降维信号是二进制振幅键控(on-off keying，OOK)信号。或者，均衡信号是正交振幅调制(quadrature amplitude modulation，QAM)信号，降维信号是正交相移键控(quadrature phase shift keying，QPSK)信号。
第二方面，提供了一种信号处理方法，应用于信号处理装置。信号处理装置包括依次连接的均衡模块、粗判决模块、滤波模块、MLSE模块和映射模块，粗判决模块还与映射模块连接。该方法包括：均衡模块对输入均衡模块的初始信号进行均衡处理，得到均衡信号。粗判决模块根据均衡信号确定降维位置信息和降维信号，降维信号的信号状态的数目小于均衡信号的信号状态的数目，降维信号中包括n个时刻中的各个时刻的降维子信号，降维信号与调制格式无关，降维位置信息包括所述n个时刻中的各个时刻对应的位置标识值，每个时刻对应的位置标识值用于指示该每个时刻的降维子信号在均衡信号中的对应位置，n为正整数。滤波模块对降维信号进行滤波处理，得到滤波信号。MLSE模块确定滤波信号的目标路径分支。映射模块根据降维位置信息，对滤波信号的目标路径分支进行映射得到目标信号，目标信号的信号状态的数目与均衡信号的信号状态的数目相等，目标信号的各个信号状态与均衡信号的各个信号状态相同或对应。
可选地，对于每个时刻的降维子信号在均衡信号中的对应位置，该均衡信号具有与该对应位置相邻的两个状态位置，该对应位置位于该两个状态位置之间，该对应位置与该两个状态位置之间的欧式距离相等，每个状态位置对应该均衡信号的一个信号状态，该两个状态位置对应的信号状态不同。
可选地，粗判决模块根据均衡信号确定降维位置信息和降维信号，包括：粗判决模块根据均衡信号确定降维位置信息；粗判决模块根据均衡信号和降维位置信息确定降维信号。
可选地，均衡信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的均衡子信号，粗判决模块根据均衡信号确定降维位置信息，包括：粗判决模块根据所述n个时刻中的每个时刻的均衡子信号，确定该每个时刻对应的位置标识值。粗判决模块根据均衡信号和降维位置信息确定降维信号，包括：粗判决模块根据所述n个时刻中的每个时刻的均衡子信号和该每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻的降维子信号。
可选地，均衡模块包括第一均衡子模块和第二均衡子模块。第一均衡子模块、第二均衡子模块和粗判决模块依次连接，第一均衡子模块还与粗判决模块连接。均衡模块对输入均衡模块的初始信号进行均衡处理，得到均衡信号，包括：第一均衡子模块对初始信号进行第一均衡处理，得到第一均衡信号；第二均衡子模块对第一均衡信号进行第二均衡处理，得到第二均衡信号。其中，均衡模块得到的均衡信号包括第一均衡信号和第二均衡信号，降维子信号在均衡信号中的对应位置为降维子信号在第二均衡信号中的对应位置，所述均衡子信号为第二均衡信号中的子信号。
可选地，粗判决模块根据均衡信号确定降维位置信息，包括：粗判决模块根据第二均衡信号确定降维位置信息。粗判决模块根据均衡信号和降维位置信息确定降维信号，包括：粗判决模块根据第一均衡信号和降维位置信息确定降维信号。
可选地，滤波信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的滤波子信号，目标路径分支中包括所述n个时刻中的各个时刻的判决值，所述n个时刻中的每个时刻的判决值是MLSE模块基于该每个时刻的滤波子信号获得的，目标信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的目标子信号。映射模块根据降维位置信息，对滤波信号的目标路径分支进行映射得到目标信号，包括：映射模块根据所述n个时刻中的每个时刻的判决值和该每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻的目标子信号；映射模块根据该n个时刻的目标子信号确定目标信号。
可选地，判决值为硬值，映射模块根据所述n个时刻中的每个时刻的判决值和该每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻的目标子信号，包括：映射模块将所述n个时刻中的每个时刻的判决值与该每个时刻对应的位置标识值之和，确定为该每个时刻的目标子信号。
可选地，判决值为软值，映射模块根据所述n个时刻中的每个时刻的判决值和该每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻的目标子信号，包括：映射模块根据所述n个时刻中的每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻对应的映射规则；映射模块根据该每个时刻的判决值和该每个时刻对应的位置标识值对应的映射规则，确定该每个时刻的目标子信号。
可选地，均衡信号的信号状态包括-3、-1、1和3，降维信号的信号状态包括-1和1，位置标识值包括-2、0和2。当p_ind_d(k)＝-2时，映射规则为hd_out(k)＝[max，-ld_out(k)]。当p_ind_d(k)＝0时，映射规则为hd_out(k)＝[ld_out(k)，max]。当p_ind_d(k)＝2时，映射规则为hd_out(k)＝[-max，ld_out(k)]。p_ind_d(k)为第k时刻对应的位置标识值，ld_out(k)为第k时刻的判决值，hd_out(k)为第k时刻的目标子信号，max为常数，k为不大于n的正整数，在映射规则的表述[A，B]中，A为目标子信号的高位比特，B为目标子信号的低位比特。
可选地，信号处理装置还包括自相关估计模块，自相关估计模块分别与均衡模块、滤波模块和MLSE模块连接。该方法还包括：自相关估计模块根据均衡信号确定滤波模块的滤波系数，并向滤波模块和MLSE模块分别提供该滤波系数。滤波模块对降维信号进行滤波处理，包括：滤波模块根据该滤波系数对降维信号进行滤波处理。MLSE模块确定滤波信号的目标路径分支，包括：MLSE模块根据该滤波系数确定滤波信号的目标路径分支。
可选地，滤波信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的滤波子信号，MLSE模块根据滤波系数确定滤波信号的目标路径分支，包括：MLSE模块根据滤波系数和所述n个时刻中的每个时刻的滤波子信号确定该每个时刻的分支度量；MLSE模块根据所述n个时刻的分支度量确定滤波信号的目标路径分支。
可选地，信号处理装置还包括译码模块，译码模块与映射模块连接。该方法还包括：译码模块对目标信号进行译码，以恢复出数据。
第三方面，提供了一种处理芯片，该处理芯片包括如第一方面或第一方面的任一可选实现方式所提供的信号处理装置。可选地，该处理芯片为DSP芯片。
第四方面，提供了一种信号接收设备，包括存储芯片和处理芯片；
存储芯片用于存储计算机程序；
处理芯片用于执行存储芯片中存储的计算机程序以使得信号接收设备执行如第二方面或第二方面的任一可选实现方式所提供的信号处理方法。
第五方面，提供了一种信号传输系统，包括：信号发送设备和如第四方面所提供的信号接收设备。信号发送设备与信号接收设备通过传输链路连接，信号发送设备用于通过传输链路向信号接收设备发送信号。
可选地，信号发送设备为光发送机，信号接收设备为光接收机，传输链路为光链路。
第六方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序被执行时实现如第二方面或第二方面的任一可选实现方式所提供的信号处理方法。
第七方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括程序或代码，该程序或代码被执行时，实现如第二方面或第二方面的任一可选实现方式所提供的信号处理方法。
上述第二方面至第七方面的技术效果可以参考第一方面的技术效果，这里不再赘述。
本申请提供的技术方案带来的有益效果是：
本申请实施例提供的信号处理方法及装置、处理芯片、信号传输系统，均衡模块对初始信号进行均衡处理得到均衡信号，粗判决模块根据均衡信号确定降维位置信息和降维信号，并将降维位置信息输出至映射模块，将降维信号输出至滤波模块，滤波模块对降维信号进行滤波得到滤波信号，并将滤波信号输出至MLSE模块，MLSE模块确定滤波信号的目标路径分支，并将滤波信号的目标路径分支输出至映射模块，映射模块根据降维位置信息对滤波信号的目标路径分支进行映射得到目标信号。由于降维信号与调制格式无关，降维信号的信号状态的数目小于均衡信号的信号状态的数目，滤波信号的信号状态的数目等于降维信号的信号状态的数目，因此输入MLSE模块的滤波信号的信号状态的数目小于均衡模块输出的均衡信号的信号状态的数目，且输入MLSE模块的滤波信号与调制格式无关，使得MLSE模块确定目标路径分支的过程中所需计算的路径分支较少，且MLSE模块确定目标路径分支的过程与调制格式无关，有助于降低MLSE模块的算法复杂度，降低MLSE模块的资源消耗。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种信号传输系统的结构示意图；
图2是相关技术提供的一种DSP芯片的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种信号处理装置的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种位置标识值与PAM4信号的信号状态的对应关系图；
图5是本申请实施例提供的一种均衡信号与降维信号的关系图；
图6是本申请实施例提供的另一种均衡信号与降维信号的关系图；
图7是本申请实施例提供的另一种信号处理装置的结构示意图；
图8是本申请实施例提供的一种映射规则的示意图；
图9是本申请实施例提供的再一种信号处理装置的结构示意图；
图10是本申请实施例提供的又一种信号处理装置的结构示意图；
图11是本申请实施例提供的又一种信号处理装置的结构示意图；
图12是本申请实施例提供的又一种信号处理装置的结构示意图；
图13是本申请实施例提供的一种信号处理过程的示意图；
图14是本申请实施例提供的一种信号的功率与BER的关系图；
图15是本申请实施例提供的另一种信号的功率与BER的关系图；
图16是本申请实施例提供的一种信号处理方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请的原理、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
信号传输系统通常包括信号发送设备和信号接收设备，信号发送设备与信号接收设备通过传输链路连接，信号发送设备通过传输链路向信号接收设备发送信号。其中，信号传输系统可以是光传输系统，相应地，信号发送设备可以是光发送机，信号接收设备可以是光接收机，传输链路可以是光链路。或者，信号传输系统可以是无线传输系统，相应地，信号发送设备可以是无线发送设备，信号接收设备可以是无线接收设备，传输链路可以无线链路。信号传输系统还可以是电缆传输系统，相应地，传输链路可以是电缆链路。其中，传输链路中包括传输介质以及传输器件，例如，光链路中通常包括光纤等光传输介质，还可以包括光放大器，光连接器等光器件，本申请实施例对此不做限定。
示例地，请参考图1，其示出了本申请实施例提供的一种信号传输系统的结构示意图。图1以光传输系统为例说明。该信号传输系统包括信号发送设备01和信号接收设备02，信号发送设备01与信号接收设备02通过传输链路03连接。其中，信号发送设备01中包括依次连接的激光器(laser)011、驱动器(driver)012和调制器(modulator)013，信号接收设备02中包括依次连接的光电转换装置(photoelectric conversion device，PD)021、模数转换器(analog-digital converter，ADC)022和DSP芯片023。信号发送设备01与信号接收设备02通过传输链路03连接具体为调制器013与PD 021通过传输链路03连接。其中，激光器011发出的光信号经过驱动器012驱动之后传输至调制器013，调制器013利用待发送的数据对光信号进行调制之后，通过传输链路03向信号接收设备02发送调制后的光信号(调制后的光信号携带待发送的数据)。光信号传输至信号接收设备02之后，PD 021将光信号转换为电信号，PD 021转换得到的电信号为模拟电信号，ADC对该模拟电信号进行模数转换得到数字电信号，DSP芯片对该数字电信号进行处理，以恢复出数据。
在信号传输过程中，受信号传输系统中的各个器件的带宽的限制，信号通常会出现ISI，影响信号的质量。为了保证信号接收设备从接收到的信号中恢复出正确的数据，信号接收设备接收到信号后，通常会采用均衡算法对信号进行均衡处理，以消除或减弱信号的ISI。目前的均衡算法包括FFE算法、DFE算法、MLSE算法、MAP(mapreduce)算法等，相比于FFE算法、DFE算法、MAP算法，MLSE算法的误码率(bit error rate；BER)较低，且资源消耗较少，因此通常采用MLSE算法对信号进行均衡处理。其中，对信号进行均衡处理的过程通常由信号接收设备中的DSP芯片执行。
示例地，请参考图2，其示出了相关技术提供的一种DSP芯片的结构示意图。该DSP芯片中包括依次连接的FFE、后置滤波器和MLSE模块，以及与MLSE模块和后置滤波器分别连接的路径分支计算模块。FFE对接收到的信号(也即是数字电信号)进行均衡处理得到均衡信号，该均衡信号无ISI且非线性，但是该均衡信号中包含有色噪声。后置滤波器对该均衡信号进行滤波处理得到滤波信号，后置滤波器对该均衡信号进行滤波处理的过程中将该均衡信号中的有色噪声转换为白噪声，并在该均衡信号中引入可控的ISI。路径分支计算模块根据后置滤波器的滤波系数计算该滤波信号的路径分支数。MLSE模块根据该滤波信号的路径分支数对该滤波信号进行MLSE处理得到最优解。
其中，MLSE算法的复杂度取决于输入MLSE模块的路径分支数。假设滤波信号的状态数为M，后置滤波器的调制阶数为L(相应地，引入记忆长度为L-1，引入记忆长度指的是后置滤波器引入的可控的ISI的长度)，则输入MLSE模块的路径分支数为ML。也即输入MLSE模块的路径分支数与后置滤波器的调制阶数以及滤波信号的状态数均正相关，后置滤波器的调制阶数越高，滤波信号的状态数越多，MLSE算法的复杂度越高。
为了降低MLSE算法的复杂度，减少MLSE处理过程的资源消耗，目前DSP芯片中通常采用2阶后置滤波器(也即后置滤波器的调制阶数L＝2，相应地，引入记忆长度为L-1＝1)进行信号滤波。但是采用2阶后置滤波器时，MLSE处理过程的资源消耗仍然较大。示例地，对于PAM4信号，DSP芯片中采用2阶后置滤波器时，输入MLSE模块的路径分支数为16，MLSE模块根据路径分支数16对后置滤波器输出的滤波信号进行MLSE处理所占用的资源高达100万个逻辑门电路。对于PAM16信号，MLSE模块的算法复杂度更高，资源消耗更大。
有鉴于相关技术中MLSE模块的算法复杂度高以及资源消耗大的问题，本申请实施例提供了一种信号处理方法及装置、处理芯片、信号传输系统。在本申请实施例提供的技术方案中，信号处理装置包括均衡模块、粗判决模块、滤波模块、MLSE模块和映射模块。均衡模块对初始信号进行均衡处理得到均衡信号。粗判决模块根据均衡信号确定降维位置信息和降维信号，并将降维位置信息输出至映射模块，将降维信号输出至滤波模块。滤波模块对降维信号进行滤波获得滤波信号，并将滤波信号输出至MLSE模块。MLSE模块确定滤波信号的目标路径分支(例如最优路径分支)，并将滤波信号的目标路径分支输出至映射模块。映射模块根据降维位置信息对滤波信号的目标路径分支进行映射得到目标信号(例如最优信号)。其中，降维信号与调制格式无关，降维信号的信号状态的数目小于均衡信号的信号状态的数目，滤波信号的信号状态的数目等于降维信号的信号状态的数目，因此输入MLSE模块的滤波信号的信号状态的数目小于均衡模块输出的均衡信号的信号状态的数目，且输入MLSE模块的滤波信号与调制格式无关，使得MLSE模块确定目标路径分支的过程中所需计算的路径分支较少，且MLSE模块确定目标路径分支的过程与调制格式无关，这样一来，有助于降低MLSE模块的算法复杂度，降低MLSE模块的资源消耗。下面介绍本申请实施例的技术方案。
请参考图3，其示出了本申请实施例提供的一种信号处理装置10的结构示意图。信号处理装置10可以是信号接收设备，或者是信号接收设备中的功能组件。例如，信号处理装置10是信号接收设备中的DSP芯片；或者，信号处理装置10是DSP芯片中的部分结构；或者，信号处理装置10包括DSP芯片和信号接收设备中的其他结构，本申请实施例对此不作限定。
如图3所示，信号处理装置10包括：依次连接的均衡模块101、粗判决模块102、滤波模块103、MLSE模块104和映射模块105，粗判决模块102还与映射模块105连接。例如，粗判决模块102具有第一输出端a1和第二输出端a2，映射模块105具有第一输入端b1和第二输入端b2，粗判决模块102的第一输出端a1与滤波模块103连接，粗判决模块102的第二输出端a2与映射模块105的第二输入端b2连接，映射模块105的第一输入端b1与MLSE模块104连接。均衡模块101用于对输入均衡模块101的初始信号进行均衡处理，得到均衡信号。粗判决模块102用于根据该均衡信号确定降维位置信息和降维信号。粗判决模块102确定降维位置信息和降维信号之后，可以通过粗判决模块102的第一输出端a1输出该降维信号，通过粗判决模块102的第二输出端a2输出该降维位置信息。滤波模块103用于对该降维信号进行滤波处理，得到滤波信号。MLSE模块104用于确定该滤波信号的目标路径分支(例如最优路径分支)。映射模块105用于该降维位置信息，对该滤波信号的目标路径分支进行映射得到目标信号(例如最优信号)。
其中，均衡信号无ISI且非线性，但是该均衡信号中包含有色噪声，因此降维信号中包含有色噪声，滤波模块103对降维信号进行滤波的过程中，将降维信号中的有色噪声转换为白噪声，并在降维信号中引入可控的ISI，因此滤波信号中包含白噪声和可控的ISI。
其中，降维信号的信号状态的数目小于均衡信号的信号状态的数目，该降维信号中包括n个时刻中的各个时刻的降维子信号，该降维信号与调制格式无关，该降维位置信息与该均衡信号的调制格式相关(该降维位置信息可以是根据该均衡信号的调制格式确定的)，该降维位置信息包括该n个时刻中的各个时刻对应的位置标识值，每个时刻对应的位置标识值用于指示该每个时刻的降维子信号在该均衡信号中的对应位置，n为正整数。
其中，均衡信号的信号状态的数目与初始信号的信号状态的数目相等，滤波信号的信号状态的数目与降维信号的信号状态的数目相等，目标信号的信号状态的数目与均衡信号的信号状态的数目相等，目标信号的各个信号状态与均衡信号的各个信号状态相同或对应。示例地，MLSE模块104输出的目标路径分支中包括所述n个时刻中的各个时刻的判决值，该目标路径分支中的判决值可以是硬值或软值。如果该目标路径分支中的判决值为硬值，则目标信号的各个信号状态与均衡信号的各个信号状态相同。如果该目标路径分支中的判决值为软值，则目标信号的各个信号状态与均衡信号的各个信号状态对应。
其中，初始信号可以是实数信号，相应地，均衡信号、降维信号、滤波信号以及目标信号均是实数信号。或者，初始信号可以是复数信号，相应地，均衡信号、降维信号、滤波信号以及目标信号均是复数信号。实数信号仅包括实部，复数信号包括实部和虚部。在本申请实施例中，降维信号的信号状态的数目以及滤波信号的信号状态的数目均小于初始信号的信号状态的数目，均衡信号的信号状态的数目、目标信号的信号状态的数目以及初始信号的信号状态的数目相等。例如，初始信号、均衡信号以及目标信号均是实数信号，且具体是PAM信号(例如PAM4信号、PAM16信号等)，则降维信号和滤波信号均可以是OOK信号。或者，初始信号、均衡信号以及目标信号均是复数信号，且具体是QAM信号(例如64QAM信号、16QAM信号等)，则降维信号和滤波信号均可以是QPSK信号。
可选地，信号处理装置10可以是强度调制装置或相位调制装置。如果信号处理装置10是强度调制装置，则初始信号、均衡信号、降维信号、滤波信号以及目标信号均是实数信号。如果信号处理装置10是相位调制装置，则初始信号、均衡信号、降维信号、滤波信号以及目标信号均是复数信号。
综上所述，本申请实施例提供的信号处理装置，均衡模块对初始信号进行均衡处理得到均衡信号，粗判决模块根据均衡信号确定降维位置信息和降维信号，并将降维位置信息输出至映射模块，将降维信号输出至滤波模块，滤波模块对降维信号进行滤波得到滤波信号，并将滤波信号输出至MLSE模块，MLSE模块确定滤波信号的目标路径分支，并将滤波信号的目标路径分支输出至映射模块，映射模块根据降维位置信息对滤波信号的目标路径分支进行映射得到目标信号。由于降维信号与调制格式无关，降维信号的信号状态的数目小于均衡信号的信号状态的数目，滤波信号的信号状态的数目等于降维信号的信号状态的数目，因此输入MLSE模块的滤波信号的信号状态的数目小于均衡模块输出的均衡信号的信号状态的数目，且输入MLSE模块的滤波信号与调制格式无关，使得MLSE模块确定目标路径分支的过程中所需计算的路径分支较少，且MLSE模块确定目标路径分支的过程与调制格式无关，有助于降低MLSE模块的算法复杂度，降低MLSE模块的资源消耗。
在本申请实施例中，对于所述n个时刻中的每个时刻的降维子信号在均衡信号中的对应位置，该均衡信号具有与该对应位置相邻的两个状态位置，该对应位置位于该两个状态位置之间，该对应位置与该两个状态位置之间的欧式距离相等，该两个状态位置中的每个状态位置对应该均衡信号的一个信号状态，该两个状态位置对应的信号状态不同。
可选地，均衡信号为PAM4信号，PAM4信号的信号状态包括-3、-1、1和3。假设降维信号中包括第k时刻的降维子信号ld_sig(k)＝-3，第k时刻对应的位置标识值为p_ind_d(k)＝-2，该位置标识值指示降维子信号ld_sig(k)＝-3在该均衡信号中的对应位置(假设为对应位置k)，则该均衡信号具有与该对应位置k相邻的两个状态位置，该两个状态位置与该均衡信号的信号状态-3和-1一一对应，该对应位置k位于该两个状态位置之间，该对应位置k与该两个状态位置之间的欧式距离相等。再假设降维信号中包括第k时刻的降维子信号ld_sig(k)＝-1，第k时刻对应的位置标识值为p_ind_d(k)＝0，该位置标识值指示降维子信号ld_sig(k)＝-1在该均衡信号中的对应位置k，则该均衡信号具有与该对应位置k相邻的两个状态位置，该两个状态位置与该均衡信号的信号状态-1和1一一对应，该对应位置k位于该两个状态位置之间，该对应位置k与该两个状态位置之间的欧式距离相等。又假设降维信号中包括第k时刻的降维子信号ld_sig(k)＝3，第k时刻对应的位置标识值为p_ind_d(k)＝2，该位置标识值指示降维子信号ld_sig(k)＝3在该均衡信号中的对应位置k，则该均衡信号具有与该对应位置k相邻的两个状态位置，该两个状态位置与该均衡信号的信号状态1和3一一对应，该对应位置k位于该两个状态位置之间，该对应位置k与该两个状态位置之间的欧式距离相等。其中，第k时刻为所述n个时刻中的任一时刻，1≤k≤n，且k为整数。
作为一种示例，均衡信号为PAM4信号，请参考图4，其示出了本申请实施例提供的一种位置标识值与PAM4信号的信号状态的对应关系图。位置标识值p_ind＝-2指示的对应位置(为了简洁将此对应位置称为对应位置-2)位于信号状态-3对应的状态位置(为了简洁将此状态位置称为状态位置-3)与信号状态-1对应的状态位置(为了简洁将此状态位置称为状态位置-1)之间，且对应位置-2与状态位置-3之间的欧式距离等于对应位置-2与状态位置-1之间的欧式距离。位置标识值p_ind＝0指示的对应位置(为了简洁将此对应位置称为对应位置0)位于信号状态-1对应的状态位置(为了简洁将此状态位置称为状态位置-1)与信号状态1对应的状态位置(为了简洁将此状态位置称为状态位置1)之间，且对应位置0与状态位置-1之间的欧式距离等于对应位置0与状态位置1之间的欧式距离。位置标识值p_ind＝2指示的对应位置(为了简洁将此对应位置称为对应位置2)位于信号状态1对应的状态位置(为了简洁将此状态位置称为状态位置1)与信号状态3对应的状态位置(为了简洁将此状态位置称为状态位置3)之间，且对应位置2与状态位置1之间的欧式距离等于对应位置2与状态位置3之间的欧式距离。
在本申请实施例中，粗判决模块102用于根据均衡信号确定降维位置信息和降维信号具体包括：粗判决模块102具体用于：根据均衡信号确定降维位置信息；根据该均衡信号和该降维位置信息确定降维信号。下面对粗判决模块102确定降维位置信息的实现过程和粗判决模块102确定降维信号的实现过程分别进行介绍。
在本申请实施例的可选实现方式中，均衡信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的均衡子信号，粗判决模块102根据均衡信号确定降维位置信息包括：粗判决模块102根据该n个时刻中的每个时刻的均衡子信号，确定该每个时刻对应的位置标识值。作为一种示例，粗判决模块102根据判决规则对每个时刻的均衡子信号进行判决，根据对该每个时刻的均衡子信号的判决结果确定该每个时刻对应的位置标识值。可选地，每个时刻的均衡子信号的判决结果包括两个判决信号状态(或称为判决符号)，粗判决模块102根据该两个判决信号状态确定该每个时刻对应的位置标识值，该两个判决信号状态对应两个状态位置，该位置标识值指示的对应位置与该两个状态位置之间的欧式距离相等。
以均衡信号是PAM4信号为例，则判决规则可以如下表1所示：
表1
均衡子信号 判决结果
hd_sig(k)<-1 -3和-1
-1≤hd_sig(k)≤1 -1和1
hd_sig(k)>1 1和3
hd_sig(k)表示第k时刻的均衡子信号，判决结果中的-3、-1、1和3中的每个为一个判决信号状态(或称为判决符号)。根据表1可知，当hd_sig(k)<-1时，判决结果为-3和-1；当-1≤hd_sig(k)≤1时，判决结果为-1和1；当hd_sig(k)>1时，判决结果为1和3。
示例地，假设hd_sig(k)＝-3，由于hd_sig(k)<-1，因此粗判决模块102根据表1所示的判决规则确定第k时刻的判决结果为-3和-1，从而根据该判决结果确定第k时刻对应的位置标识值p_ind_d(k)＝[-3+(-1)]/2＝-2。再示例地，假设hd_sig(k)＝-1，由于-1≤hd_sig(k)≤1，因此粗判决模块102根据表1所示的判决规则确定第k时刻的判决结果为-1和1，从而根据该判决结果确定第k时刻对应的位置标识值p_ind_d(k)＝(-1+1)/2＝0。又示例地，假设hd_sig(k)＝3，由于hd_sig(k)>1，因此粗判决模块102根据表1所示的判决规则确定第k时刻的判决结果为1和3，从而根据该判决结果确定p_ind_d(k)＝(1+3)/2＝2。其中，判决结果与位置标识值的关系可以如图4所示。
在本申请实施例的可选实现方式中，均衡信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的均衡子信号，粗判决模块102根据均衡信号和降维位置信息确定降维信号包括：粗判决模块102根据该n个时刻中的每个时刻的均衡子信号和该每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻的降维子信号。作为一种示例，粗判决模块102采用降维公式ld_sig(k)＝hd_sig(k)-p_ind_d(k)确定第k时刻的降维子信号，也即，第k时刻的降维子信号等于第k时刻的均衡子信号与第k时刻对应的位置标识值的差值。示例地，假设hd_sig(k)＝-3，p_ind_d(k)＝-2，则ld_sig(k)＝-3-(-2)＝-1。假设hd_sig(k)＝-1，p_ind_d(k)＝0，则ld_sig(k)＝-1-0＝-1。假设hd_sig(k)＝3，p_ind_d(k)＝2，则ld_sig(k)＝3-2＝1。
在本申请实施例中，粗判决模块102实现了对均衡信号的降维，使得粗判决模块102确定的降维信号的信号状态的数目小于均衡信号的信号状态的数目。信号状态指的是信号的可能状态，信号状态的数目指的是每个时刻的信号的可能状态的数量。在一些实施例中，信号状态也被称为电平，因此，信号状态的数目也被称为信号的电平数。
以均衡信号是PAM4信号为例，请参考图5，其示出了本申请实施例提供的一种均衡信号与降维信号的关系图。从图5中可以看出，均衡信号的信号状态包括-3、-1、1和3，降维信号的信号状态包括-1和1，均衡信号具有4个信号状态，降维信号具有2个信号状态，因此降维信号的信号状态的数目小于均衡信号的信号状态的数目，且降维信号与均衡信号的调制格式无关。
本申请实施例通过粗判决模块102的处理，在每个时刻的均衡子信号的信号状态中，选择最有可能的信号状态(最有可能是信号发送设备发送的信号的状态)，并基于该最有可能的信号状态获得该每个时刻的降维子信号的信号状态，后续滤波模块103、MLSE模块104等模块根据降维子信号进行处理，有助于简化滤波模块103、MLSE模块104等模块的计算复杂度。仍然以均衡信号是PAM4信号为例，请参考图6，其示出了本申请实施例提供的另一种均衡信号与降维信号的关系图。如图6所示，均衡信号中包括第k时刻、第k+1时刻和第k+2时刻中的各个时刻的均衡子信号，第k时刻、第k+1时刻和第k+2时刻中的每个时刻的均衡子信号的信号状态包括-3、-1、1和3，第k时刻的均衡子信号的信号状态中最有可能的信号状态为-3和-1，第k+1时刻的均衡子信号的信号状态中最有可能的信号状态为1和3，第k+2时刻的均衡子信号的信号状态中最有可能的信号状态为-1和1。通过粗判决模块102的处理得到降维信号和降维位置信息。降维信号中包括第k时刻、第k+1时刻和第k+2时刻中的各个时刻的降维子信号，降维位置信息包括第k时刻、第k+1时刻和第k+2时刻中的各个时刻对应的位置标识值。第k时刻、第k+1时刻和第k+2时刻中的每个时刻的子信号的信号状态包括-1和1，第k时刻对应的位置标识值为-2，第k+1时刻对应的位置标识值为2，第k+2时刻对应的位置标识值为0。其中，第k时刻对应的位置标识值-2根据第k时刻的均衡子信号的最有可能的信号状态-3和-1确定，第k+1时刻对应的位置标识值2根据第k+1时刻的均衡子信号的最有可能的信号状态1和3确定，第k+2时刻对应的位置标识值0根据第k+2时刻的均衡子信号的最有可能的信号状态-1和1确定。
在本申请实施例中，均衡模块101中可以包括至少一个均衡子模块。作为一种示例，请参考图7，其示出了本申请实施例提供的另一种信号处理装置10的结构示意图。均衡模块101包括第一均衡子模块1011和第二均衡子模块1012。第一均衡子模块1011、第二均衡子模块1012和粗判决模块102依次连接，第一均衡子模块1011还与粗判决模块102连接。例如，粗判决模块102具有第一输入端a3和第二输入端a4，第二均衡子模块1012的输出端与粗判决模块102的第一输入端a3连接，第一均衡子模块1011的输出端与粗判决模块102的第二输入端a4连接。其中，均衡模块101用于对输入均衡模块101的初始信号进行均衡处理包括：第一均衡子模块1011用于对初始信号进行第一均衡处理，得到第一均衡信号(标记为1hd_sig)；第二均衡子模块1012用于对第一均衡信号进行第二均衡处理，得到第二均衡信号(标记为2hd_sig)。均衡模块101对初始信号进行均衡处理得到的均衡信号(即hd_sig)包括第一均衡信号(即1hd_sig)和第二均衡信号(即2hd_sig)，降维子信号在该均衡信号中的对应位置为该降维子信号在第二均衡信号2hd_sig中的对应位置，第一均衡信号和第二均衡信号中分别包括所述n个时刻中的各个时刻的均衡子信号。
其中，第一均衡子模块1011可以为FFE或MIMO均衡器，第二均衡子模块1012可以为DFE。例如，初始信号是实数信号，第一均衡子模块1011为FFE。再例如，初始信号是复数信号，第一均衡子模块1011为MIMO均衡器。本申请实施例以均衡模块101包括两个子模块为例说明，在实际应用中，均衡模块101可以包括三个或三个以上子模块，均衡模块101中的子模块可以是FFE、DFE或MAP均衡器，本申请实施例对此不做限定。由于均衡模块101中包括两个级联的均衡子模块，因此均衡模块101可以对输入均衡模块101的初始信号进行两级均衡处理，有助于提升均衡模块101输出的均衡信号(第二均衡信号)的信噪比，从而提升粗判决模块102输出的降维位置信息以及降维信号的准确性。
在本申请实施例中，对于图7所示的信号处理装置10，粗判决模块102根据均衡信号确定降维位置信息包括：粗判决模块102根据第二均衡信号确定降维位置信息。例如，粗判决模块102根据第二均衡信号中包括的所述n个时刻中的每个时刻的均衡子信号，确定该每个时刻对应的位置标识值。粗判决模块102根据均衡信号和降维位置信息确定降维信号包括：粗判决模块102根据第一均衡信号和降维位置信息确定降维信号。例如，粗判决模块102根据第一均衡信号中包括的所述n个时刻中的每个时刻的均衡子信号和该每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻的降维子信号。其中，粗判决模块102根据第二均衡信号中包括的每个时刻的均衡子信号确定该每个时刻对应的位置标识值的过程，以及粗判决模块102根据第一均衡信号中包括的每个时刻的均衡子信号和该每个时刻对应的位置标识值确定该每个时刻的降维子信号的过程，均可以参考图4所示实施例的相关描述，这里不做赘述，与图4所示实施例不同的是，对于图7所示的信号处理装置10，粗判决模块102确定第k时刻对应的位置标识值p_ind_d(k)时采用的均衡子信号是第二均衡信号中包括的第k时刻的均衡子信号2hd_sig(k)，粗判决模块102确定第k时刻的降维子信号ld_sig(k)时采用的均衡子信号是第一均衡信号中包括的第k时刻的均衡子信号1hd_sig(k)。在图7所示的信号处理装置10中，对于所述n个时刻中的每个时刻的降维子信号在第二均衡信号中的对应位置，第二均衡信号具有与该对应位置相邻的两个状态位置，该对应位置位于该两个状态位置之间，该对应位置与该两个状态位置之间的欧式距离相等，该两个状态位置中的每个状态位置对应第二均衡信号的一个信号状态，该两个状态位置对应的信号状态不同。
在本申请实施例中，滤波模块103具有滤波系数，滤波模块103用于根据该滤波系数对粗判决模块102输出的降维信号进行滤波处理，得到滤波信号。其中，该滤波信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的滤波子信号。可选地，滤波模块103是后置滤波器。
在一种可选实现方式中，滤波模块103用于根据该滤波系数对粗判决模块102输出的降维信号进行滤波处理，包括：滤波模块103根据滤波模块103的滤波系数c、第k时刻的降维子信号ld_sig(k)和第k+1时刻的降维子信号ld_sig(k)，采用滤波公式pf(k+1)＝ld_sig(k+1)+c×ld_sig(k)确定第k+1时刻的滤波子信号，pf(k+1)表示第k+1时刻的滤波子信号。
在本申请实施例中，MLSE模块104用于确定滤波模块103输出的滤波信号的目标路径分支，在一些实施例中，目标路径分支也被称为最优路径分支或最优序列。滤波信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的滤波子信号，在一种可选实现方式中，MLSE模块104具体用于：根据滤波模块103的滤波系数和所述n个时刻中的每个时刻的滤波子信号确定所述每个时刻的分支度量；根据所述n个时刻的分支度量确定滤波信号的目标路径分支。
作为一种可选实现方式，MLSE模块104根据滤波模块103的滤波系数和滤波信号的信号状态，确定该滤波信号对应的码本(code book)，根据每个时刻的滤波子信号和该滤波信号对应的码本，确定该每个时刻的分支度量，MLSE模块104可以确定出每个时刻的多个分支度量，MLSE模块104可以从每个时刻的多个分支度量中确定目标分支度量(例如最优分支度量)，根据该n个时刻的目标分支度量确定滤波信号的目标路径分支。示例地，假设该n个时刻中的每个时刻的分支度量的数量为m，MLSE模块104从每个时刻的m个分支度量中确定一个目标分支度量，得到n个时刻的n个目标分支度量，MLSE模块104根据该n个目标分支度量确定滤波信号的目标路径分支。
作为另一种可选实现方式，MLSE模块104根据滤波模块103的滤波系数和滤波信号的信号状态，确定该滤波信号对应的码本，根据所述n个时刻中的每个时刻的滤波子信号和该滤波信号对应的码本，确定该每个时刻的分支度量，假设每个时刻的分支度量的数量为m，MLSE模块104可以确定该n个时刻的m×n个分支度量，MLSE模块104对该n个时刻的m×n个分支度量进行组合累加(每个时刻的一个分支度量分别与其他所有时刻的所有分支度量进行累加)，并根据累加结果确定目标路径分支。在本申请实施例中，MLSE模块104中可以包括n时刻分支度量计算子模块、累积分支度量计算子模块和最优路径选择子模块(图4和图7中均未示出这些子模块)，可以由n时刻分支度量计算子模块确定该n个时刻中的每个时刻的分支度量，由累积分支度量计算子模块对该n个时刻的分支度量进行组合累加，由最优路径选择子模块确定目标路径分支。
作为本申请实施例的一种示例，初始信号为PAM4信号，滤波信号为OOK信号，滤波信号的信号状态包括-1和1，MLSE模块104根据滤波系数c和滤波信号的信号状态，确定该滤波信号对应的码本包括-1+c、-1-c、1+c和1-c。MLSE模块104根据每个时刻的滤波子信号和该滤波信号对应的码本确定该每个时刻的分支度量包括：MLSE模块104采用分支度量公式metric(kp)＝(pf(k)-cbp)2确定第k时刻的分支度量。其中，metric(kp)表示第k时刻的第p个分支度量，cbp表示该滤波信号对应的码本中的第p个码本，cbp为-1+c、-1-c、1+c和1-c中的一个，pf(k)表示第k时刻的滤波信号。对于每个时刻的滤波信号，MLSE模块104将该每个时刻的滤波信号分别与-1+c、-1-c、1+c和1-c中的每个码本进行计算，因此MLSE模块104可以得到每个时刻的4个分支度量，MLSE模块104可以将每个时刻的4个分支度量中的最小分支度量确定为该每个时刻的目标分支度量。
在本申请实施例中，假设降维信号的信号状态的数量为M，滤波模块103的阶数为L，则MLSE模块104的算法复杂度可以为ML。对于均衡信号是PAM4信号的情况，降维信号可以是OOK信号，则MLSE模块104的算法复杂度可以为2L。
在本申请实施例中，目标路径分支中包括所述n个时刻中的各个时刻的判决值，每个时刻的判决值是MLSE模块104基于该每个时刻的滤波子信号获得的。例如，每个时刻的判决值可以是根据该每个时刻的目标分支度量进行判决获得的。其中，目标路径分支中的判决值可以是硬值或软值，每个时刻的硬值(即判决值)为-1或1，表示MLSE模块104判决出该每个时刻的信号为-1或1，则目标路径分支是由-1和1构成的长度为n的目标序列。软值为概率比值，又称对数似然比(likelihood rate，LLR)值，每个时刻的软值(即判决值)为该每个时刻的信号为1的概率与该每个时刻的信号为-1的概率的比值(分子是信号为1的概率，分母是信号为-1的概率)。硬值对应的算法为viterbi算法，即MLSE模块104采用viterbi算法时MLSE模块104输出的目标路径分支中的判决值为硬值。软值对应的算法可以是BCJR(Bahl，Cocke Jelinek和Raviv)算法或软输出viterbi算法(soft output viterbialgorithm，SOVA)，即MLSE模块104采用BCJR算法或SOVA时MLSE模块104输出的目标路径分支中的判决值为软值。
在本申请实施例中，MLSE模块104输出的目标路径分支(即滤波信号的目标路径分支)中包括所述n个时刻中的各个时刻的判决值，映射模块105根据降维位置信息对滤波信号的目标路径分支进行映射得到目标信号，该目标信号中包括该n个时刻中的各个时刻的目标子信号。映射模块105具体用于：根据所述n个时刻中的每个时刻的判决值和该每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻的目标子信号；根据该n个时刻的目标子信号确定目标信号。例如，映射模块105将该n个时刻的目标子信号整体确定为目标信号。
如前所述，目标路径分支中的判决值可以为硬值或软值。在本申请实施例中，根据目标路径分支中的判决值的类型(硬值或软值)的不同，映射模块105根据降维位置信息对滤波信号的目标路径分支进行映射的方式不同。下面以目标路径分支中的判决值为硬值或软值，分别介绍映射模块105对滤波信号的目标路径分支进行映射的实现方式。
在一种可选实现方式中，目标路径分支中的判决值为硬值，映射模块105具体用于：将所述n个时刻中的每个时刻的判决值与该每个时刻对应的位置标识值之和，确定为该每个时刻的目标子信号。例如，映射模块105采用映射公式hd_out(k)＝ld_out(k)+p_ind_d(k)确定第k时刻的目标子信号。hd_out(k)表示第k时刻的目标子信号，ld_out(k)表示第k时刻的判决值，p_ind_d(k)表示第k时刻对应的位置标识值。
作为一种示例，假设ld_out(k)＝-1，p_ind_d(k)＝-2，则hd_out(k)＝-1+(-2)＝-3。假设ld_out(k)＝-1，p_ind_d(k)＝0，则hd_out(k)＝-1+0＝-1。假设ld_out(k)＝1，p_ind_d(k)＝0，则hd_out(k)＝1+0＝1。假设ld_out(k)＝1，p_ind_d(k)＝2，则hd_out(k)＝1+2＝3。
在另一种可选实现方式中，目标路径分支中的判决值为软值，映射模块105具体用于：根据所述n个时刻中的每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻对应的映射规则；根据该每个时刻的判决值和该每个时刻对应的映射规则，确定该每个时刻的目标子信号。
以均衡信号是PAM4信号为例，降维信号可以是OOK信号，均衡信号的信号状态包括-3、-1、1和3，降维信号的信号状态包括-1和1，位置标识值包括-2、0和2。当p_ind_d(k)＝-2时，映射规则可以为hd_out(k)＝[max，-ld_out(k)]。当p_ind_d(k)＝0时，映射规则可以为hd_out(k)＝[ld_out(k)，max]。当p_ind_d(k)＝2时，映射规则可以为hd_out(k)＝[-max，ld_out(k)]。其中，p_ind_d(k)为第k时刻对应的位置标识值，ld_out(k)为第k时刻的判决值，hd_out(k)为第k时刻的目标子信号，max为常数，k为不大于n的正整数，在映射规则的表述[A，B]中，A为目标子信号的高位比特，B为目标子信号的低位比特。当判决值为软值时，映射规则也可以如图8所示。
示例地，假设第k时刻对应的位置标识值p_ind_d(k)＝-2，则映射模块105确定第k时刻对应的映射规则为hd_out(k)＝[max，-ld_out(k)]，映射模块105根据第k时刻的判决值和第k时刻的对应的映射规则hd_out(k)＝[max，-ld_out(k)]，确定第k时刻的目标子信号。假设第k时刻对应的位置标识值p_ind_d(k)＝0，则映射模块105确定第k时刻对应的映射规则为hd_out(k)＝[ld_out(k)，max]，映射模块105根据第k时刻的判决值和第k时刻的对应的映射规则hd_out(k)＝[ld_out(k)，max]，确定第k时刻的目标子信号。假设第k时刻对应的位置标识值p_ind_d(k)＝2，则映射模块105确定第k时刻对应的映射规则为hd_out(k)＝[-max，ld_out(k)]，映射模块105根据第k时刻的判决值和第k时刻的对应的映射规则hd_out(k)＝[-max，ld_out(k)]，确定第k时刻的目标子信号。
根据上述两种映射方式的介绍可知，在目标路径分支中的判决值为硬值时，目标信号的各个信号状态与均衡信号的各个信号状态相同，在目标路径分支中的判决值为软值时，目标信号的各个信号状态与均衡信号的各个信号状态对应。
作为本申请实施例的可选实现方式，图9是本申请实施例提供的再一种信号处理装置10的结构示意图，图10是本申请实施例提供的又一种信号处理装置10的结构示意图。如图9和图10所示，该信号处理装置10还包括自相关估计模块106。自相关估计模块106分别与均衡模块101、滤波模块103和MLSE模块104连接。例如，自相关估计模块106的输入端与均衡模块101的输出端连接，自相关估计模块106的输出端分别与滤波模块103的输入端和MLSE模块104的输入端连接。对于图9所示的信号处理装置10，自相关估计模块106的输入端与均衡模块101的输出端连接，对于图10所示的信号处理装置10，自相关估计模块106的输入端与第一均衡子模块1011的输出端连接。其中，自相关估计模块106用于根据均衡信号确定滤波模块103的滤波系数，并向滤波模块103和MLSE模块104分别提供该滤波系数，使得滤波模块103根据该滤波系数对降维信号进行滤波处理，以及，MLSE模块104根据该滤波系数确定该滤波信号的目标路径分支。可选地，自相关估计模块106根据均衡信号(在图10所示的信号处理装置10中具体是第一均衡子模块1011输出的第一均衡信号)的信号特征计算滤波模块103的滤波系数。均衡信号(在图10所示的信号处理装置10中具体是第一均衡子模块1011输出的第一均衡信号)中的噪声为有色噪声，自相关估计模块106可以计算有色噪声的相关性，根据有色噪声的相关性确定滤波系数。
作为本申请实施例的可选实现方式，图11是本申请实施例提供的又一种信号处理装置10的结构示意图，图12是本申请实施例提供的又一种信号处理装置10的结构示意图。如图11和图12所示，该信号处理装置10还包括译码模块107。译码模块107与映射模块105连接，例如，译码模块107的输入端与映射模块105的输出端连接。译码模块107用于对映射模块105输出的目标信号进行译码，以恢复出数据。其中，译码模块107可以包括FEC译码器，且译码模块107还可以包括其他的译码器，本申请实施例对此不作限定。
其中，译码模块107恢复出数据可以是0和1构成的序列。示例地，映射模块105输出的目标信号的信号状态包括-3、-1、1和3，如图4和图8所示，-3对应的比特符号为00，-1对应的比特符号为01，1对应的比特符号为11，3对应的比特符号为10，假设映射模块105输出的目标信号依次为3、-1、1、3、-3、-1，则译码模块107根据目标信号的信号状态与比特符号的对应关系，恢复出数据为100111100001。
前述实施例以初始信号是实数信号为例说明，初始信号还可以是复数信号。如果初始信号是复数信号，则均衡信号、降维信号、滤波信号等均是复数信号。对于初始信号是复数信号的情况，每个时刻对应的位置标识值为复数，粗判决模块102确定每个时刻对应的位置标识值时，根据该每个时刻的均衡子信号的实部确定该每个时刻对应的位置标识值的实部，根据该每个时刻的均衡子信号的虚部确定该每个时刻对应的位置标识值的虚部。粗判决模块102确定每个时刻的降维子信号时，根据该每个时刻的均衡子信号的实部以及该每个时刻对应的位置标识值的实部，确定该每个时刻的降维子信号的实部，根据该每个时刻的均衡子信号的虚部以及该每个时刻对应的位置标识值的虚部，确定该每个时刻的降维子信号的虚部。粗判决模块102确定每个时刻对应的位置标识值的实部的实现过程，粗判决模块102确定该每个时刻对应的位置标识值的虚部的实现过程，粗判决模块102确定该每个时刻的降维子信号的实部的实现过程，以及，粗判决模块102确定该每个时刻的降维子信号的虚部的实现过程，均可以参考初始信号是实数信号的情况，这里不再赘述。
示例地，请参考图13，其示出了本申请实施例提供的一种信号处理过程的示意图，图13以信号处理装置是图4所示的信号处理装置10，且以初始信号是复数信号为例说明。如图13所示，均衡模块101对输入均衡模块101的初始信号进行均衡处理得到均衡信号hd_sig，均衡信号hd_sig为复数信号，均衡信号hd_sig的信号状态的数目为36。均衡模块101将均衡信号hd_sig输出至粗判决模块102。粗判决模块102根据均衡信号hd_sig确定降维位置信息p_ind_d和降维信号ld_sig，降维位置信息p_ind_d为复数，降维信号ld_sig为复数信号，降维信号ld_sig的信号状态的数目为4。粗判决模块102通过第一输出端a1将降维信号ld_sig输出至滤波模块103，通过第二输出端a2将降维位置信息p_ind_d输出至映射模块105。滤波模块103对降维信号ld_sig进行滤波处理得到滤波信号，并将滤波信号输出至MLSE模块104。图13中虽未示出滤波信号，但是可以理解，滤波信号为复数信号，滤波信号的信号状态的数目为4。MLSE模块104确定滤波信号的目标路径分支ld_out，并向映射模块105输出滤波信号的目标路径分支ld_out，目标路径分支ld_out为复数信号，目标路径分支ld_out的信号状态的数目为4。映射模块105根据降维位置信息p_ind_d对滤波信号的目标路径分支进行映射得到目标信号hd_out，目标信号hd_out为复数信号，目标信号hd_out的信号状态的数目为36。在图13中。黑色小圆点表示信号状态，较大的圆点表示最有可能的信号状态。
下面结合附图对本申请实施例提供的技术方案中，信号的功率与BER进行说明。
示例地，请参考图14，其示出了本申请实施例提供的一种信号的功率与BER的关系图。在图14中，曲线1、曲线2、曲线3、曲线4和曲线5中的各个曲线对应的信号处理装置中，均衡模块101中仅包括FFE。曲线1为FFE输出的均衡信号的功率与BER的关系图。曲线2为MLSE模块采用viterbi算法且信号处理装置中不包括粗判决模块时MLSE模块输出的信号的功率与BER的关系图。曲线3为MLSE模块采用viterbi算法且信号处理装置中包括粗判决模块时MLSE模块输出的信号的功率与BER的关系图(例如图4、图9或图11中MLSE模块104输出的信号的功率与BER的关系图)。曲线4为MLSE模块采用BCIJ算法且信号处理装置中不包括粗判决模块时MLSE模块输出的信号的功率与BER的关系图。曲线5为MLSE模块采用BCIJ算法且信号处理装置中包括粗判决模块时MLSE模块输出的信号的功率与BER的关系图(例如图4、图9或图11中MLSE模块104输出的信号的功率与BER的关系图)。从图14中可以看出，曲线2的走势与曲线3的走势相同，且曲线2与曲线3之间的距离较小，曲线4的走势与曲线5的走势相同，且曲线4与曲线5之间的距离较小，因此可以确定MLSE模块基于降维信号输出的信号的性能与信号处理装置中包括不粗判决模块时MLSE模块输出的信号性能相当。
示例地，请参考图15，其示出了本申请实施例提供的另一种信号的功率与BER的关系图。在图15中，曲线1、曲线2和曲线4对应的信号处理装置中均衡模块101中仅包括FFE，曲线3对应的信号处理装置中均衡模块101中包括FFE和DFE。曲线1为FFE输出的均衡信号的功率与BER的关系图。曲线2为MLSE模块采用viterbi算法且信号处理装置中包括粗判决模块时MLSE模块输出的信号的功率与BER的关系图(例如图4、图9或图11中MLSE模块104输出的信号的功率与BER的关系图)。曲线3为MLSE模块采用viterbi算法且信号处理装置中包括粗判决模块时MLSE模块输出的信号的功率与BER的关系图(例如图7、图10或图12中MLSE模块104输出的信号的功率与BER的关系图)。曲线4为MLSE模块采用的viterbi算法且信号处理装置中不包括粗判决模块时MLSE模块输出的信号的功率与BER的关系图。从图15中可以看出，曲线3的走势与曲线4的走势相同，且曲线3与曲线4之间的距离较小，因此可以确定：均衡模块101中包括FFE和DFE时，MLSE模块基于降维信号输出的信号的性能与信号处理装置中包括不粗判决模块时MLSE模块输出的信号性能相当。曲线2的走势与曲线3的走势的差异较大，因此可以确定：均衡模块101中包括FFE和DFE时MLSE模块基于降维信号输出的信号比均衡模块101中仅包括FFE时MLSE模块基于降维信号输出的信号的性能好。
在本申请实施例中，图7、图10和图12的信号处理装置10可以应用于大带限场景中。大带限场景中采用图7、图10和图12的信号处理装置10，可以使得粗判决模块102输出的低维信号的信号状态较少时，保证粗判决模块102判决的结果的准确性。
综上所述，本申请实施例提供的信号处理装置，均衡模块对初始信号进行均衡处理得到均衡信号，粗判决模块根据均衡信号确定降维位置信息和降维信号，并将降维位置信息输出至映射模块，将降维信号输出至滤波模块，滤波模块对降维信号进行滤波得到滤波信号，并将滤波信号输出至MLSE模块，MLSE模块确定滤波信号的目标路径分支，并将滤波信号的目标路径分支输出至映射模块，映射模块根据降维位置信息对滤波信号的目标路径分支进行映射得到目标信号。由于降维信号与调制格式无关，降维信号的信号状态的数目小于均衡信号的信号状态的数目，滤波信号的信号状态的数目等于降维信号的信号状态的数目，因此输入MLSE模块的滤波信号的信号状态的数目小于均衡模块输出的均衡信号的信号状态的数目，且滤波信号与调制格式无关，使得MLSE模块确定目标路径分支的过程中所需计算的路径分支较少，且MLSE模块确定目标路径分支的过程与调制格式无关，有助于降低MLSE模块的算法复杂度，降低MLSE模块的资源消耗。
本申请实施例提供的信号处理装置中，滤波模块和MLSE模块处理的信号均是降维后的信号，降维后的信号的信号状态的数目较少，信号的位宽较低，有助于降低滤波模块和MLSE模块的资源消耗。另外，降维后的信号可以是最低维度的信号(例如OOK信号或QPSK信号)，因此滤波模块的处理过程和MLSE模块的处理过程均与调制格式无关，进一步降低滤波模块和MLSE模块的资源消耗。经过实验确定，相比于传统的技术方案，本申请实施例提供的信号处理装置中的MLSE模块的资源消耗可以降低30％，电路面积可以降低50％。该信号处理装置是强度调制装置或相位调制装置，但不限于此，初始信号的维度越高(信号状态的数目越大)，该信号处理装置在降低资源消耗方面的效果越明显。
以上是对本申请装置实施例的介绍，下面介绍本申请的方法实施例。
示例地，请参考图16，其示出了本申请实施例提供的一种信号处理方法的流程图。该信号处理方法可以应用于前述实施例提供的信号处理装置。该信号处理装置包括依次连接的均衡模块、粗判决模块、滤波模块、MLSE模块和映射模块，粗判决模块还与映射模块连接。如图16所示，该方法包括：
S1601.均衡模块对输入均衡模块的初始信号进行均衡处理，得到均衡信号。
初始信号是实数信号或复数信号，相应地，均衡信号是实数信号或复数信号。例如，初始信号是PAM信号，则均衡信号是PAM信号。再例如，初始信号是QAM信号，则均衡信号是QAM信号。均衡信号无ISI且非线性，但是该均衡信号中包含有色噪声。
可选地，均衡模块包括第一均衡子模块和第二均衡子模块，第一均衡子模块、第二均衡子模块和粗判决模块依次连接，第一均衡子模块还与粗判决模块连接。均衡模块对输入均衡模块的初始信号进行均衡处理，得到均衡信号，包括：第一均衡子模块对初始信号进行第一均衡处理，得到第一均衡信号；第二均衡子模块对第一均衡信号进行第二均衡处理，得到第二均衡信号。其中，均衡模块输出的均衡信号第一均衡信号和第二均衡信号，第一均衡信号和第二均衡信号分别包括n个时刻中的各个时刻的均衡子信号。
S1602.粗判决模块根据均衡信号确定降维位置信息和降维信号，降维信号的信号状态的数目小于均衡信号的信号状态的数目，降维信号中包括n个时刻中的各个时刻的降维子信号，降维信号与调制格式无关，降维位置信息包括该n个时刻中的各个时刻对应的位置标识值，每个时刻对应的位置标识值用于指示该每个时刻的降维子信号在均衡信号中的对应位置。
其中，当均衡信号是实数信号时，降维信号是实数信号。当均衡信号是复数信号时，降维信号是复数信号。例如，均衡信号是PAM信号，降维信号是OOK信号。再例如，均衡信号是QAM信号，降维信号是QPSK信号。
其中，对于所述n个时刻中的每个时刻的降维子信号在均衡信号中的对应位置，该均衡信号具有与该对应位置相邻的两个状态位置，该对应位置位于该两个状态位置之间，该对应位置与该两个状态位置之间的欧式距离相等，每个该状态位置对应该均衡信号的一个信号状态，该两个状态位置对应的信号状态不同。
可选地，粗判决模块根据均衡信号确定降维位置信息和降维信号包括：粗判决模块根据均衡信号确定降维位置信息；粗判决模块根据均衡信号和降维位置信息确定降维信号。其中，均衡信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的均衡子信号，粗判决模块根据均衡信号确定降维位置信息包括：粗判决模块根据该n个时刻中的每个时刻的均衡子信号，确定该每个时刻对应的位置标识值。粗判决模块根据均衡信号和降维位置信息确定降维信号包括：粗判决模块根据该n个时刻中的每个时刻的均衡子信号和该每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻的降维子信号。
可选地，在均衡模块包括第一均衡子模块和第二均衡子模块时，粗判决模块根据均衡信号确定降维位置信息包括：粗判决模块根据第二均衡信号确定降维位置信息。粗判决模块根据均衡信号和降维位置信息确定降维信号包括：粗判决模块根据第二均衡信号和降维位置信息确定降维信号。也即，粗判决模块确定降维位置信息时采用的均衡信号是第二均衡信号，粗判决模块确定降维信号时采用的均衡信号是第一均衡信号。其中，在均衡模块包括第一均衡子模块和第二均衡子模块时，每个时刻的降维子信号在均衡信号中的对应位置为该每个时刻的降维子信号在第二均衡信号中的对应位置。对于所述n个时刻中的每个时刻的降维子信号在第二均衡信号中的对应位置，第二均衡信号具有与该对应位置相邻的两个状态位置，该对应位置位于该两个状态位置之间，该对应位置与该两个状态位置之间的欧式距离相等，该两个状态位置中的每个状态位置对应第二均衡信号的一个信号状态，该两个状态位置对应的信号状态不同。
S1603.滤波模块对降维信号进行滤波处理，得到滤波信号。
滤波模块具有滤波系数，滤波模块可以根据该滤波系数对降维信号进行滤波处理，得到滤波信号。其中，该滤波信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的滤波子信号。滤波模块对降维信号进行滤波的过程中，将降维信号中的有色噪声转换为白噪声，并在降维信号中引入可控的ISI，因此滤波信号中包含白噪声和可控的ISI。
S1604.MLSE模块确定滤波信号的目标路径分支。
MLSE模块可以根据滤波模块的滤波系数确定该滤波信号的目标路径分支。该目标路径分支中包括该n个时刻中的各个时刻的判决值，该n个时刻中的每个时刻的判决值是该MLSE模块基于该每个时刻的滤波子信号获得的。
其中，滤波信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的滤波子信号，MLSE模块根据滤波模块的滤波系数确定该滤波信号的目标路径分支，包括：MLSE模块根据该滤波系数和该n个时刻中的每个时刻的滤波子信号确定该每个时刻的分支度量；MLSE模块根据该n个时刻的分支度量确定该滤波信号的目标路径分支。
S1605.映射模块根据降维位置信息，对滤波信号的目标路径分支进行映射得到目标信号，目标信号的信号状态的数目与均衡信号的信号状态的数目相等，目标信号的各个信号状态与均衡信号的各个信号状态相同或对应。
其中，滤波信号的目标路径分支中包括所述n个时刻中的各个时刻的判决值，该n个时刻中的每个时刻的判决值是MLSE模块基于该每个时刻的滤波子信号获得的，该目标信号中包括该n个时刻中的各个时刻的目标子信号。映射模块根据降维位置信息，对滤波信号的目标路径分支进行映射得到目标信号，包括：映射模块根据该n个时刻中的每个时刻的判决值和该每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻的目标子信号；映射模块根据该n个时刻的目标子信号确定该目标信号。
在本申请实施例中，目标路径分支中的判决值为硬值或软值。可选地，在目标路径分支中的判决值为硬值时，映射模块根据该n个时刻中的每个时刻的判决值和该每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻的目标子信号，包括：映射模块将该n个时刻中的每个时刻的判决值与该每个时刻对应的位置标识值之和，确定为该每个时刻的目标子信号。在目标路径分支中的判决值为软值时，映射模块根据该n个时刻中的每个时刻的判决值和该每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻的目标子信号，包括：映射模块根据该n个时刻中的每个时刻对应的位置标识值，确定该每个时刻对应的映射规则；映射模块根据该每个时刻的判决值和该每个时刻对应的位置标识值对应的映射规则，确定该每个时刻的目标子信号。
示例地，均衡信号的信号状态包括-3、-1、1和3，降维信号的信号状态包括-1和1，位置标识值包括-2、0和2。目标路径分支中的判决值为软值时，映射规则可以如下：
当p_ind_d(k)＝-2时，映射规则为hd_out(k)＝[max，-ld_out(k)]；
当p_ind_d(k)＝0时，映射规则为hd_out(k)＝[ld_out(k)，max]；
当p_ind_d(k)＝2时，映射规则为hd_out(k)＝[-max，ld_out(k)]；
其中，p_ind_d(k)为第k时刻对应的位置标识值，ld_out(k)为第k时刻的判决值，hd_out(k)为第k时刻的目标子信号，max为常数，k为不大于n的正整数，在映射规则的表述[A，B]中，A为目标子信号的高位比特，B为目标子信号的低位比特。
可选地，信号处理装置还包括自相关估计模块，自相关估计模块分别与均衡模块、滤波模块和MLSE模块连接。该方法还包括：自相关估计模块根据均衡信号确定滤波模块的滤波系数，并向滤波模块和MLSE模块分别提供该滤波系数，使得滤波模块根据该滤波系数对降维信号进行滤波处理，以及，MLSE模块根据该滤波系数确定该滤波信号的目标路径分支。
可选地，信号处理装置还包括译码模块，译码模块与映射模块连接。该信号处理方法还包括：译码模块对目标信号进行译码，以恢复出数据。
综上所述，本申请实施例提供的信号处理方法，均衡模块对初始信号进行均衡处理得到均衡信号，粗判决模块根据均衡信号确定降维位置信息和降维信号，并将降维位置信息输出至映射模块，将降维信号输出至滤波模块，滤波模块对降维信号进行滤波得到滤波信号，并将滤波信号输出至MLSE模块，MLSE模块确定滤波信号的目标路径分支，并将滤波信号的目标路径分支输出至映射模块，映射模块根据降维位置信息对滤波信号的目标路径分支进行映射得到目标信号。由于降维信号与调制格式无关，降维信号的信号状态的数目小于均衡信号的信号状态的数目，滤波信号的信号状态的数目等于降维信号的信号状态的数目，因此输入MLSE模块的滤波信号的信号状态的数目小于均衡模块输出的均衡信号的信号状态的数目，且滤波信号与调制格式无关，使得MLSE模块确定目标路径分支的过程中所需计算的路径分支较少，MLSE模块确定目标路径分支的过程与调制格式无关，有助于降低MLSE模块的算法复杂度，降低MLSE模块的资源消耗。
本申请实施例提供了一种处理芯片，该处理芯片包括上述实施例提供的信号处理装置10。可选地，该处理芯片为DSP芯片。其中，该处理芯片可以包括可编程逻辑电路和/或程序指令，当该处理芯片运行时用于实现如上述实施例提供的信号处理方法。
本申请实施例提供了一种信号接收设备，该信号接收设备包括存储芯片和处理芯片。存储芯片用于存储计算机程序。处理芯片用于执行存储芯片中存储的计算机程序以使得该信号接收设备执行上述实施例提供的信号处理方法。
可选地，该信号接收设备为光接收机。
本申请实施例提供了一种信号传输系统，该信号传输系统包括信号发送设备和上述实施例提供的信号接收设备。信号发送设备与信号接收设备通过传输链路连接，信号发送设备用于通过传输链路向信号接收设备发送信号。
可选地，信号发送设备为光发送机，信号接收设备为光接收机，传输链路为光链路。光发送机和光接收机统称为光通信设备。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序被执行(例如，被处理芯片执行)时实现上述实施例提供的信号处理方法。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括程序或代码，该程序或代码被执行(例如，被处理芯片等执行)时实现上述实施例提供的信号处理方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。例如，可以通过FFE、DFE等实现上述均衡模块，通过后置后置滤波器实现上述滤波模块，通过FEC实现上述译码模块，通过固化有程序指令的固件实现上述粗判决模块、映射模块等的功能等。当使用硬件或固件实现时，所述硬件或固件包括可编程逻辑电路和/或程序指令。在光通信设备上加载和执行所述程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述程序指令可以固化在光通信设备的处理电路。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。上述实施例提供的信号处理装置在执行上述信号处理方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的信号处理装置、处理芯片、信号接收设备、信号传输系统实施例属于同一构思。
本申请实施例提供的方法实施例和装置实施例等不同类型的实施例均可以相互参考。本申请实施例提供的方法实施例操作的先后顺序能够进行适当调整，操作也能够根据情况进行响应增减，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，都应涵盖在本申请的保护范围之内，因此不再赘述。
在本申请中，术语“至少一个”指一个或多个，“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“第一”和“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
以上所述，仅为本申请的示例性实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (37)

1.一种信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置包括：依次连接的均衡模块、粗判决模块、滤波模块、最大似然序列估计MLSE模块和映射模块，所述粗判决模块还与所述映射模块连接；
所述均衡模块用于对输入所述均衡模块的初始信号进行均衡处理，得到均衡信号；
所述粗判决模块用于根据所述均衡信号确定降维位置信息和降维信号，所述降维信号的信号状态的数目小于所述均衡信号的信号状态的数目，所述降维信号中包括n个时刻中的各个时刻的降维子信号，所述降维信号与所述均衡信号的调制格式无关，所述降维位置信息包括所述n个时刻中的各个时刻对应的位置标识值，每个时刻对应的位置标识值用于指示所述每个时刻的降维子信号在所述均衡信号中的对应位置，n为正整数；
所述滤波模块用于对所述降维信号进行滤波处理，得到滤波信号；
所述MLSE模块用于确定所述滤波信号的目标路径分支；
所述映射模块用于根据所述降维位置信息，对所述滤波信号的目标路径分支进行映射得到目标信号，所述目标信号的信号状态的数目与所述均衡信号的信号状态的数目相等，所述目标信号的各个信号状态与所述均衡信号的各个信号状态相同或对应。
2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，
对于所述每个时刻的降维子信号在所述均衡信号中的对应位置，所述均衡信号具有与所述对应位置相邻的两个状态位置，所述对应位置位于所述两个状态位置之间，所述对应位置与所述两个状态位置之间的欧式距离相等，每个所述状态位置对应所述均衡信号的一个信号状态，所述两个状态位置对应的信号状态不同。
3.根据权利要求2所述的信号处理装置，其特征在于，所述粗判决模块具体用于：
根据所述均衡信号确定所述降维位置信息；
根据所述均衡信号和所述降维位置信息确定所述降维信号。
4.根据权利要求3所述的信号处理装置，其特征在于，
所述均衡信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的均衡子信号，
所述根据所述均衡信号确定所述降维位置信息，包括：根据所述n个时刻中的每个时刻的均衡子信号，确定所述每个时刻对应的位置标识值；
所述根据所述均衡信号和所述降维位置信息确定所述降维信号，包括：根据所述n个时刻中的每个时刻的均衡子信号和所述每个时刻对应的位置标识值，确定所述每个时刻的降维子信号。
5.根据权利要求3或4所述的信号处理装置，其特征在于，
所述均衡模块包括：第一均衡子模块和第二均衡子模块，所述第一均衡子模块、所述第二均衡子模块和所述粗判决模块依次连接，所述第一均衡子模块还与所述粗判决模块连接；
所述第一均衡子模块用于对所述初始信号进行第一均衡处理，得到第一均衡信号；
所述第二均衡子模块用于对所述第一均衡信号进行第二均衡处理，得到第二均衡信号，所述均衡模块得到的所述均衡信号包括所述第一均衡信号和所述第二均衡信号，所述降维子信号在所述均衡信号中的对应位置为所述降维子信号在所述第二均衡信号中的对应位置，所述均衡子信号为所述第二均衡信号中的子信号。
6.根据权利要求5所述的信号处理装置，其特征在于，
所述第一均衡子模块为前馈均衡器FFE或多输入多输出MIMO均衡器；
所述第二均衡子模块为判决反馈均衡器DFE。
7.根据权利要求5或6所述的信号处理装置，其特征在于，所述粗判决模块具体用于：
根据所述第二均衡信号确定所述降维位置信息；
根据所述第一均衡信号和所述降维位置信息确定所述降维信号。
8.根据权利要求1至7任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
所述滤波信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的滤波子信号，所述目标路径分支中包括所述n个时刻中的各个时刻的判决值，所述n个时刻中的每个时刻的判决值是所述MLSE模块基于所述每个时刻的滤波子信号获得的，所述目标信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的目标子信号；所述映射模块具体用于：
根据所述n个时刻中的每个时刻的判决值和所述每个时刻对应的位置标识值，确定所述每个时刻的目标子信号；
根据所述n个时刻的目标子信号确定所述目标信号。
9.根据权利要求8所述的信号处理装置，其特征在于，
所述判决值为硬值，所述映射模块具体用于：将所述n个时刻中的每个时刻的判决值与所述每个时刻对应的位置标识值之和，确定为所述每个时刻的目标子信号。
10.根据权利要求8所述的信号处理装置，其特征在于，
所述判决值为软值，所述映射模块具体用于：根据所述n个时刻中的每个时刻对应的位置标识值，确定所述每个时刻对应的映射规则；根据所述每个时刻的判决值和所述每个时刻对应的映射规则，确定所述每个时刻的目标子信号。
11.根据权利要求10所述的信号处理装置，其特征在于，
所述均衡信号的信号状态包括-3、-1、1和3，所述降维信号的信号状态包括-1和1，所述位置标识值包括-2、0和2；
当p_ind_d(k)＝-2时，所述映射规则为hd_out(k)＝[max，-ld_out(k)]；
当p_ind_d(k)＝0时，所述映射规则为hd_out(k)＝[ld_out(k)，max]；
当p_ind_d(k)＝2时，所述映射规则为hd_out(k)＝[-max，ld_out(k)]；
其中，所述p_ind_d(k)为第k时刻对应的位置标识值，所述ld_out(k)为所述第k时刻的判决值，所述hd_out(k)为所述第k时刻的目标子信号，max为常数，k为不大于n的正整数，在所述映射规则的表述[A，B]中，A为目标子信号的高位比特，B为目标子信号的低位比特。
12.根据权利要求1至11任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
所述信号处理装置还包括：自相关估计模块，所述自相关估计模块分别与所述均衡模块、所述滤波模块和所述MLSE模块连接；
所述自相关估计模块用于根据所述均衡信号确定所述滤波模块的滤波系数；
所述滤波模块具体用于根据所述滤波系数对所述降维信号进行滤波处理；
所述MLSE模块具体用于根据所述滤波系数确定所述滤波信号的目标路径分支。
13.根据权利要求12所述的信号处理装置，其特征在于，
所述滤波信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的滤波子信号，
所述MLSE模块具体用于：
根据所述滤波系数和所述n个时刻中的每个时刻的滤波子信号确定所述每个时刻的分支度量；
根据所述n个时刻的分支度量确定所述滤波信号的目标路径分支。
14.根据权利要求1至13任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
所述信号处理装置还包括：译码模块，所述译码模块与所述映射模块连接；
所述译码模块用于对所述目标信号进行译码，以恢复出数据。
15.根据权利要求1至14任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
所述信号处理装置为强度调制装置或相位调制装置。
16.根据权利要求1至15任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
所述均衡信号是复数信号或实数信号。
17.根据权利要求16所述的信号处理装置，其特征在于，
所述均衡信号是脉冲幅度调制PAM信号，所述降维信号是二进制振幅键控OOK信号；或者，
所述均衡信号是正交振幅调制QAM信号，所述降维信号是正交相移键控QPSK信号。
18.一种信号处理方法，其特征在于，应用于信号处理装置，所述信号处理装置包括依次连接的均衡模块、粗判决模块、滤波模块、最大似然序列估计MLSE模块和映射模块，所述粗判决模块还与所述映射模块连接，所述方法包括：
所述均衡模块对输入所述均衡模块的初始信号进行均衡处理，得到均衡信号；
所述粗判决模块根据所述均衡信号确定降维位置信息和降维信号，所述降维信号的信号状态的数目小于所述均衡信号的信号状态的数目，所述降维信号中包括n个时刻中的各个时刻的降维子信号，所述降维信号与所述均衡信号的调制格式无关，所述降维位置信息包括所述n个时刻中的各个时刻对应的位置标识值，每个时刻对应的位置标识值用于指示所述每个时刻的降维子信号在所述均衡信号中的对应位置，n为正整数；
所述滤波模块对所述降维信号进行滤波处理，得到滤波信号；
所述MLSE模块确定所述滤波信号的目标路径分支；
所述映射模块根据所述降维位置信息，对所述滤波信号的目标路径分支进行映射得到目标信号，所述目标信号的信号状态的数目与所述均衡信号的信号状态的数目相等，所述目标信号的各个信号状态与所述均衡信号的各个信号状态相同或对应。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，
对于所述每个时刻的降维子信号在所述均衡信号中的对应位置，所述均衡信号具有与所述对应位置相邻的两个状态位置，所述对应位置位于所述两个状态位置之间，所述对应位置与所述两个状态位置之间的欧式距离相等，每个所述状态位置对应所述均衡信号的一个信号状态，所述两个状态位置对应的信号状态不同。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，
所述粗判决模块根据所述均衡信号确定降维位置信息和降维信号，包括：
所述粗判决模块根据所述均衡信号确定所述降维位置信息；
所述粗判决模块根据所述均衡信号和所述降维位置信息确定所述降维信号。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，
所述均衡信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的均衡子信号，
所述粗判决模块根据所述均衡信号确定所述降维位置信息，包括：所述粗判决模块根据所述n个时刻中的每个时刻的均衡子信号，确定所述每个时刻对应的位置标识值；
所述粗判决模块根据所述均衡信号和所述降维位置信息确定所述降维信号，包括：所述粗判决模块根据所述n个时刻中的每个时刻的均衡子信号和所述每个时刻对应的位置标识值，确定所述每个时刻的降维子信号。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，
所述均衡模块包括第一均衡子模块和第二均衡子模块，所述第一均衡子模块、所述第二均衡子模块和所述粗判决模块依次连接，所述第一均衡子模块还与所述粗判决模块连接；
所述均衡模块对输入所述均衡模块的初始信号进行均衡处理，得到均衡信号，包括：
所述第一均衡子模块对所述初始信号进行第一均衡处理，得到第一均衡信号；
所述第二均衡子模块对所述第一均衡信号进行第二均衡处理，得到第二均衡信号，所述均衡模块得到的所述均衡信号包括所述第一均衡信号和所述第二均衡信号，所述降维子信号在所述均衡信号中的对应位置为所述降维子信号在所述第二均衡信号中的对应位置，所述均衡子信号为所述第二均衡信号中的子信号。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，
所述粗判决模块根据所述均衡信号确定所述降维位置信息，包括：所述粗判决模块根据所述第二均衡信号确定所述降维位置信息；
所述粗判决模块根据所述均衡信号和所述降维位置信息确定所述降维信号，包括：所述粗判决模块根据所述第一均衡信号和所述降维位置信息确定所述降维信号。
24.根据权利要求18至23任一项所述的方法，其特征在于，
所述滤波信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的滤波子信号，所述目标路径分支中包括所述n个时刻中的各个时刻的判决值，所述n个时刻中的每个时刻的判决值是所述MLSE模块基于所述每个时刻的滤波子信号获得的，所述目标信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的目标子信号；
所述映射模块根据所述降维位置信息，对所述滤波信号的目标路径分支进行映射得到目标信号，包括：
所述映射模块根据所述n个时刻中的每个时刻的判决值和所述每个时刻对应的位置标识值，确定所述每个时刻的目标子信号；
所述映射模块根据所述n个时刻的目标子信号确定所述目标信号。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，
所述判决值为硬值，所述映射模块根据所述n个时刻中的每个时刻的判决值和所述每个时刻对应的位置标识值，确定所述每个时刻的目标子信号，包括：
所述映射模块将所述n个时刻中的每个时刻的判决值与所述每个时刻对应的位置标识值之和，确定为所述每个时刻的目标子信号。
26.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，
所述判决值为软值，所述映射模块根据所述n个时刻中的每个时刻的判决值和所述每个时刻对应的位置标识值，确定所述每个时刻的目标子信号，包括：
所述映射模块根据所述n个时刻中的每个时刻对应的位置标识值，确定所述每个时刻对应的映射规则；
所述映射模块根据所述每个时刻的判决值和所述每个时刻对应的位置标识值对应的映射规则，确定所述每个时刻的目标子信号。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，
所述均衡信号的信号状态包括-3、-1、1和3，所述降维信号的信号状态包括-1和1，所述位置标识值包括-2、0和2；
当p_ind_d(k)＝-2时，所述映射规则为hd_out(k)＝[max，-ld_out(k)]；
当p_ind_d(k)＝0时，所述映射规则为hd_out(k)＝[ld_out(k)，max]；
当p_ind_d(k)＝2时，所述映射规则为hd_out(k)＝[-max，ld_out(k)]；
其中，所述p_ind_d(k)为第k时刻对应的位置标识值，所述ld_out(k)为所述第k时刻的判决值，所述hd_out(k)为所述第k时刻的目标子信号，max为常数，k为不大于n的正整数，在所述映射规则的表述[A，B]中，A为目标子信号的高位比特，B为目标子信号的低位比特。
28.根据权利要求19至27任一项所述的方法，其特征在于，
所述信号处理装置还包括自相关估计模块，所述自相关估计模块分别与所述均衡模块、所述滤波模块和所述MLSE模块连接；
所述方法还包括：所述自相关估计模块根据所述均衡信号确定所述滤波模块的滤波系数；
所述滤波模块对所述降维信号进行滤波处理，包括：所述滤波模块根据所述滤波系数对所述降维信号进行滤波处理；
所述MLSE模块确定所述滤波信号的目标路径分支，包括：所述MLSE模块根据所述滤波系数确定所述滤波信号的目标路径分支。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，
所述滤波信号中包括所述n个时刻中的各个时刻的滤波子信号，
所述MLSE模块根据所述滤波系数确定所述滤波信号的目标路径分支，包括：
所述MLSE模块根据所述滤波系数和所述n个时刻中的每个时刻的滤波子信号确定所述每个时刻的分支度量；
所述MLSE模块根据所述n个时刻的分支度量确定所述滤波信号的目标路径分支。
30.根据权利要求18至29任一项所述的方法，其特征在于，
所述信号处理装置还包括译码模块，所述译码模块与所述映射模块连接；
所述方法还包括：所述译码模块对所述目标信号进行译码，以恢复出数据。
31.一种处理芯片，其特征在于，包括权利要求1至17任一项所述的信号处理装置。
32.根据权利要求31所述的处理芯片，其特征在于，所述处理芯片为数字信号处理DSP芯片。
33.一种信号接收设备，其特征在于，包括存储芯片和处理芯片；
所述存储芯片用于存储计算机程序；
所述处理芯片用于执行所述存储芯片中存储的计算机程序以使得所述信号接收设备执行如权利要求18至30任一项所述的信号处理方法。
34.一种信号传输系统，其特征在于，包括：信号发送设备和如权利要求33所述的信号接收设备，所述信号发送设备与所述信号接收设备通过传输链路连接，所述信号发送设备用于通过所述传输链路向所述信号接收设备发送信号。
35.根据权利要求34所述的信号传输系统，其特征在于，所述信号发送设备为光发送机，所述信号接收设备为光接收机，所述传输链路为光链路。
36.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如权利要求18至30任一项所述的信号处理方法。
37.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括程序或代码，所述程序或代码被执行时，实现如权利要求18至30任一项所述的信号处理方法。
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