一种信号预补偿的方法、装置以及信号发射机与流程
本发明涉及通信技术领域，特别是光通信系统中的数字信号发射机，尤指一种信号预补偿的方法、装置以及信号发射机。
背景技术：
目前，在光纤通信系统中，由于器件生产工艺的限制，模拟器件以及光器件的频谱响应都不是理想的，通常会带来信号间的码间干扰，而码间干扰会影响到光接收机正确的接收光信号，还原出原始发射信号。因此，为了提高光通信的传输性能，需要对模拟器件以及光器件的频域失真进行补偿。
现有技术中，补偿信号是在光纤传输中产生失真，例如：色散失真，通常是在收端进行失真补偿，也有在发端采用频域实现预补偿，即需要把信号变为频域，一般使用快速傅里叶变化(fft)模块把信号由时域变换到频域，然后使用乘法器在频域做预补偿，最后再使用逆快速傅里叶变化(ifft)把信号变化到时域。
但是，采用现有技术，使得信号经过模拟器件以及光器件所产生的频域失真后的补偿操作复杂，降低了光通信系统的传输性能。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种信号预补偿的方法、装置以及信号发射机，能够简化信号经过模拟器件以及光器件所产生的频域失真的补偿操作，提高光通信系统的传输性能。
为了达到本发明目的，第一方面，本发明提供了一种信号预补偿的方法，该方法包括：
接收数字域输入信号；
根据所述数字域输入信号经过发端器件的频域失真特性，获取所述发端器件的频域失真预补偿滤波器的抽头系数，对所述发端器件的频域失真进行预补偿；
输出预补偿后的信号给发端器件，所述发端器件包括至少一个损伤信号的器件。
与现有技术相比，本发明提供的一种信号预补偿的方法，包括接收数字域信号，根据所述数字域输入信号经过发端器件的频域失真特性，获取所述发端器件的频域失真预补偿滤波器的抽头系数，对所述发端器件的频域失真进行预补偿；输出预补偿后的信号给发端器件，所述发端器件包括至少一个损伤信号的器件，这样通过根据发端器件会造成损伤所接收的数字域输入信号的情况下，提前对所接收的数字域输入信号进行预补偿，从而可以补偿模拟器件以及光器件等发端器件产生频域损伤的信号失真，进而简化了信号经过模拟器件以及光器件所产生的频域失真的补偿操作，提高了光通信系统的传输性能。
在一个实施例中，接收数字域输入信号，包括：
接收将原始比特数据流进行数字信号处理后的两倍采样率符号数据流的数字域输入信号。
通过接收将原始比特数据流经过数字信号处理后的两倍采样率符号数据流的数字域输入信号，使得信号预补偿的装置可以快速地为后续获取抽头系数做好准备。
在一个实施例中，获取所述发端器件的频域失真预补偿滤波器的抽头系数，包括：
根据所述发端器件的频域传递函数获取信号预补偿的频谱响应；
将所述信号预补偿的频谱响应变换到时域生成时域传递函数；
对所生成的时域传递函数进行截断，获取所述发端器件的频域失真预补偿滤波器的抽头系数。
通过本发明提供的采用预定系数的时域滤波器来对信号经过模拟器件以及光器件所产生的频域失真进行预补偿，简化了预补偿操作，提高了光通信系统的传输性能。
在一个实施例中，所述有限个抽头系数为13个。
通过采用13个抽头系数的时域滤波器来对信号经过模拟器件以及光器件所产生的频域失真进行预补偿，简化了预补偿操作，提高了光通信系统的传输性能。
在一个实施例中，所述发端器件包括：
数模转换器，电滤波器，激光器，光调制器，光滤波器以及光放大器。
通过上述发端器件，就可以提前获取到信号预补偿的装置的传递函数，从而便于计算对信号进行预补偿的抽头系数，尽可能的减少信号损伤。
第二方面，本发明提供了一种信号预补偿的装置，该装置包括：
输入模块、预补偿模块和输出模块；
所述输入模块设置为接收数字域输入信号；
所述预补偿模块设置为根据所述数字域输入信号经过发端器件的频域失真特性，获取所述发端器件的频域失真预补偿滤波器的抽头系数，对所述发端器件的频域失真进行预补偿；
所述输出模块设置为输出预补偿后的信号给发端器件，所述发端器件包括至少一个损伤信号的器件。
与现有技术相比，本发明提供的一种信号预补偿的装置，包括信号输入模块、信号预补偿模块和信号输出模块；信号输入模块接收数字域信号，信号预补偿模块根据所述数字域输入信号经过发端器件的频域失真特性，获取所述发端器件的频域失真预补偿滤波器的抽头系数，对所述发端器件的频域失真进行预补偿；信号输出模块输出预补偿后的信号给发端器件，所述发端器件包括至少一个损伤信号的器件，这样通过根据发端器件会造成损伤所接收的数字域输入信号的情况下，提前对所接收的数字域输入信号进行预补偿，从而可以补偿模拟器件以及光器件等发端器件产生频域损伤的信号失真，进而简化了信号经过模拟器件以及光器件所产生的频域失真的补偿操作，提高了光通信系统的传输性能。
在一个实施例中，所述输入模块设置为接收数字域输入信号，包括：
所述输入模块设置为接收将原始比特数据流进行数字信号处理后的两倍采样率符号数据流的数字域输入信号。
通过接收将原始比特数据流经过数字信号处理后的两倍采样率符号数据流的数字域输入信号，使得信号预补偿的装置可以快速地为后续获取抽头系数做好准备。
在一个实施例中，所述预补偿模块设置为获取所述发端器件的频域失真预补偿滤波器的抽头系数，是指：
所述预补偿模块设置为根据各所述发端器件的频域传递函数获取信号预补偿的频谱响应；
将所述信号预补偿的频谱响应变换到时域生成时域传递函数；
对所生成的时域传递函数进行截断，获取所述发端器件的频域失真预补偿滤波器的抽头系数。
通过本发明提供的采用预定系数的时域滤波器来对信号经过模拟器件以及光器件所产生的频域失真进行预补偿，简化了预补偿操作，提高了光通信系统的传输性能。
在一个实施例中，所述有限个抽头系数为13个。
通过采用13个抽头系数的时域滤波器来对信号经过模拟器件以及光器件所产生的频域失真进行预补偿，简化了预补偿操作，提高了光通信系统的传输性能。
在一个实施例中，所述发端器件，包括：
数模转换器，电滤波器，激光器，光调制器，光滤波器以及光放大器。
通过上述发端器件，就可以提前获取到信号预补偿的装置的传递函数，从而便于计算对信号进行预补偿的抽头系数，尽可能的减少信号损伤。
第三方面，本发明提供了一种信号发射机，该装置包括上述6或10任一种信号预补偿的装置。
本发明实施例提供的一种信号发射机，包括上述任一实施例的信号预补偿的装置，通过根据发端器件会造成损伤所接收的数字域输入信号的情况下，提前对所接收的数字域输入信号进行预补偿，从而可以补偿模拟器件以及光器件等发端器件产生频域损伤的信号失真，进而简化了信号经过模拟器件以及光器件所产生的频域失真的补偿操作，提高了光通信系统的传输性能。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明提供的一种信号预补偿的方法实施例一的流程示意图；
图2为本发明提供的一种信号预补偿的方法实施例二的信号传输示意图；
图3为本发明提供的一种信号预补偿的方法实施例二的损伤信号器件的频域特性示意图；
图4为本发明提供的一种信号预补偿的方法实施例二的信号预补偿装置的频域特性示意图；
图5为本发明提供的一种信号预补偿的方法实施例二的信号预补偿后的频域特性示意图；
图6为本发明提供的一种信号预补偿的方法实施例二的实现框图；
图7为本发明提供的一种信号预补偿的方法实施例二的获取的预定系数表；
图8为本发明提供的一种信号预补偿的装置实施例一的结构示意图；
图9为本发明提供的一种信号发射机实施例一的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例涉及的方法可以应用于需要对信号进行预补偿的装置，例如：光通信系统中的数字信号发射机，该发射机的发端可以包括数字信号处理模块、预补偿装置、数模转换器(dac)、电域驱动器、激光器、马赫曾德尔调制器、光滤波器以及光放大器等等，但并不限于此。
本发明实施例涉及的方法，旨在解决现有技术中补偿模拟器件以及光器件的频域失真进行的操作复杂，降低了光通信系统的传输性能的技术问题。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本发明提供的一种信号预补偿的方法实施例一的流程示意图。本实施例涉及的是实现信号经过模拟器件以及光器件所产生的频域失真进行预补偿的具体过程。如图1所示，该方法包括：
s101、接收数字域输入信号；
具体的，所述数字域信号是将来自编码器的原始比特数据通过前端数字信号处理后的信号，可以通过调制、上采样、成型滤波数字信号处理等进行前端数字信号处理，但并不限于此。
s102、根据所述数字域输入信号经过发端器件的频域失真特性，获取所述发端器件的频域失真预补偿滤波器的抽头系数，对所述发端器件的频域失真进行预补偿。
具体的，所接收的的数字域信号的时域表现形式为x(t)，所接收的数字域信号的频域表现形式即为x(w)，经过数字模拟转换器(dac)等电域以及光域器件以后，其数字域信号变为时域表现形式为y(t)，频域表现形式为y(w)，其中，模拟器件以及光域器件的传递函数时域表现形式为h(t)，频域表现形式为h(w)，则有
c(t)＝ifft(c(w))＝ifft(h-1(w))
根据以上公式，其中，信号预补偿的装置的传递函数可以根据模拟器件以及光域器件的频域传递函数h(w)来获得，然后利用ifft变换，就可以得到信号预补偿装置的时域传递函数c(t)，即为时域滤波器模型，可以获取该发端器件的频域失真预补偿时域滤波器模型的抽头系数，其中，获取到的信号预补偿的时域传递函数c(t)的抽头系数的数量是无限长的，无限长的抽头系数的数量在实际系统中是无法实现的，因此，我们需要降低抽头系数的数量，即选取预定数量的抽头系数对所述发端器件的频域失真进行预补偿，这个具体可以根据实际情况来定，从而使得可以更好地补偿模拟器件以及光域器件对信号的损伤，提高了光通信系统的传输性能。
s103、输出预补偿后的信号给发端器件，所述发端器件包括至少一个损伤信号的器件。
具体的，通过上述信号预补偿的装置对所接收的数字域输入信号经过发端器件的频域失真特性进行信号预补偿后，则输出预补偿后的信号给发端器件，该发端器件包括：数模转换器，电滤波器，激光器，光调制器，光滤波器以及光放大器等等中的至少一个器件，这些器件均会对接收的数字域输入信号产生损伤，但并不限于此。
本发明实施例提供的一种发端预补偿方法，通过接收数字域信号，根据所述数字域输入信号经过发端器件的频域失真特性，获取所述发端器件的频域失真预补偿滤波器的抽头系数，对所述发端器件的频域失真进行预补偿；输出预补偿后的信号给发端器件，所述发端器件包括至少一个损伤信号的器件，这样通过根据发端器件会造成损伤所接收的数字域输入信号的情况下，提前对所接收的数字域输入信号进行预补偿，从而可以补偿模拟器件以及光器件等发端器件产生频域损伤的信号失真，进而简化了信号经过模拟器件以及光器件所产生的频域失真的补偿操作，提高了光通信系统的传输性能。
进一步地，在上述实施例的基础上，上述步骤s101中接收数字域输入信号，包括：
接收将原始比特数据流进行数字信号处理后的两倍采样率符号数据流的数字域输入信号。
具体的，原始数据是来自编码器的原始比特数据，可以通过前端数字信号处理模块对原始比特数据流进行前端数字信号处理，包括调制，上采样，成型滤波数字信号处理等，通过上述数字信号处理后得到两倍采样率符号数据流的数字域输入信号，但并不限于此。
通过接收将原始比特数据流经过数字信号处理后的两倍采样率符号数据流的数字域输入信号，使得信号预补偿的装置可以快速地为后续获取抽头系数做好准备。
进一步地，在上述实施例的基础上，获取所述发端器件的频域失真预补偿滤波器的抽头系数，包括：
根据所述发端器件的频域传递函数获取信号预补偿的频谱响应；
将所述信号预补偿的频谱响应变换到时域生成时域传递函数；
对所生成的时域传递函数进行截断，获取所述发端器件的频域失真预补偿滤波器的抽头系数。
具体的，上述实施例中所得到的信号预补偿的装置时域传递函数c(t)的抽头系数是无限长的，无限长的抽头系数在实际系统中是无法实现的，因此，我们需要降低抽头系数的数量，获取该时域滤波器的有限个数的抽头系数，具体是通过利用损伤信号的发端器件的器件厂商所提供的器件频域传递函数，生成信号预补偿的装置的频率响应，可以根据信号预补偿的装置的频率响应，求反函数，生成该频率响应的逆响应，即为信号预补偿的装置的频谱响应，再将信号预补偿的装置的频谱响应变换到时域，例如：可以利用256点的ifft变换，生成时域传递函数，然后对该时域传递函数进行截断，仅仅保留中间频率的一定数量的抽头，从而生成时域滤波器的抽头系数，最后把生成的时域滤波器抽头系数，应用到时域滤波器中去，从而实现信号的预补偿。
下面举例具体说明如下：
图3为本发明提供的一种信号预补偿的方法实施例二的损伤信号器件的频域特性示意图；图4为本发明提供的一种信号预补偿的方法实施例二的信号预补偿装置的频域特性示意图；图5为本发明提供的一种信号预补偿的方法实施例二的发端的频域特性示意图；图6为本发明提供的一种信号预补偿的方法实施例二的实现框图；图7为本发明提供的一种信号预补偿的方法实施例二的获取的预定系数表；如图3-图7所示，一般来说，发端器件的频域传递函数由器件厂商提供，其中，如图3所示，横坐标是数字域频率，通带为-0.5到0.5，纵坐标为增益，从图3中可以看出，频域通带内信号有较大衰减，为了提高传输性能，则必须补充这个通带衰减；如图4所示，是信号预补偿装置的频域传递函数，可以看出，对通带内信号有一定的增益补充作用；如图5所示，是利用图4信号预补偿装置产生的频域传递函数，去补偿图3损伤信号器件的损伤，从而获得的频域传递函数，从图5中可以看出，通带内信号基本没有衰减，非常平坦。由此可以得出，该信号预补偿装置实际上就是一个滤波器，在上述实施例中可以发端预补偿的时域传递函数c(t)，此时，该发端预补偿的时域传递函数c(t)的系数的个数(即抽头)是无限长的，无限长的抽头在实际系统中是无法实现的，因此，我们需要降低抽头数，获取该时域滤波器的预定系数。
通过本发明提供的采用预定系数的时域滤波器来对信号经过模拟器件以及光器件所产生的频域失真进行预补偿，简化了预补偿操作，提高了光通信系统的传输性能。
进一步地，在上述实施例的基础上，所述抽头系数为13个。
具体的，举例说明13抽头滤波器，如图6所示，其中，x(n)为输入信号，y(n)为输出信号，则计算公式如下：
y(n)＝x(n)·h0+x(n-1)·h1+x(n-2)·h2+x(n-3)·h3+x(n-4)·h4+x(n-5)·h5+x(n-6)·h6+...
x(n-7)·h7+x(n-8)·h8+x(n-9)·h9+x(n-10)·h10+x(n-11)·h11+x(n-12)·h12
其中，对c(t)＝ifft(c(w))＝ifft(h-1(w))的ifft变化，使用256点的ifft变化，因为ifft变化为256点，因此，最终的时域传递函数有256抽头，可以截取256抽头中间的13抽头作为最终的时域滤波器抽头系数，如图7所示，详细说明了各滤波器抽头系数值。
通过采用13个抽头系数的时域滤波器来对信号经过模拟器件以及光器件所产生的频域失真进行预补偿，简化了预补偿操作，提高了光通信系统的传输性能。
进一步地，在上述实施例的基础上，所述发端器件，包括：
数模转换器，电滤波器，激光器，光调制器，光滤波器以及光放大器。
具体的，所述发端器件可以包括：数模转换器，该数模转换器可以将接收的数字信号转换为模拟电信号，并将该模拟电信号送给后续的电驱动器模块，同时数模转换器中也有低通电滤波器，对电信号进行滤波以及成型。
电驱动器，该电驱动器的实质是一个电域的放大器，使电信号放大到后续马赫曾德尔调制器的工作范围之内。
激光器，该激光器的作用是产生本振光源，输入到后续调制器中去。
马赫曾德尔调制器，该马赫曾德尔调制器就是把电域信号转化为光信号，调制器的后续信号都为光信号，同时调制器中也存在一个电滤波器，对电域信号进行进一步的滤波。
光滤波器，该光滤波器是在光域进行滤波，同时实现不同波长光信号的合波功能。
光放大器，该光放大器是对光信号进行放大，然后发射到光纤中去传输。
发端器件包括上述这些器件，但并不限于此。
通过上述发端器件，就可以提前获取到信号预补偿的装置的传递函数，从而便于计算对信号进行预补偿的抽头系数，尽可能的减少信号损伤。
图8为本发明提供的一种信号预补偿的装置实施例一的结构示意图，其特征在于，包括：信号输入模块10、信号预补偿模块20和信号输出模块30；
所述信号输入模块10设置为接收数字域输入信号；
所述信号预补偿模块20设置为根据所述数字域输入信号经过发端器件的频域失真特性，获取所述发端器件的频域失真预补偿滤波器的抽头系数，对所述发端器件的频域失真进行预补偿；
所述信号输出模块设置为输出预补偿后的信号给发端器件，所述发端器件包括至少一个损伤信号的器件。
本发明实施例提供的一种信号预补偿的装置，包括：信号输入模块、信号预补偿模块和信号输出模块，通过信号输入模块接收数字域信号，信号预补偿模块根据所述数字域输入信号经过发端器件的频域失真特性，获取所述发端器件的频域失真预补偿滤波器的抽头系数，对所述发端器件的频域失真进行预补偿；信号输出模块输出预补偿后的信号给发端器件，所述发端器件包括至少一个损伤信号的器件，这样通过根据发端器件会造成损伤所接收的数字域输入信号的情况下，提前对所接收的数字域输入信号进行预补偿，从而可以补偿模拟器件以及光器件等发端器件产生频域损伤的信号失真，进而简化了信号经过模拟器件以及光器件所产生的频域失真的补偿操作，提高了光通信系统的传输性能。
进一步地，在上述实施例的基础上，所述信号输入模块10设置为接收数字域输入信号，包括：
所述信号输入模块10设置为接收将原始比特数据流进行数字信号处理后的两倍采样率符号数据流的数字域输入信号。
本发明实施例提供的装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
进一步地，在上述实施例的基础上，所述信号预补偿模块20设置为获取所述发端器件的频域失真预补偿滤波器的抽头系数，是指：
所述信号预补偿模块20设置为根据各所述发端器件的频域传递函数获取信号预补偿的频谱响应；
将所述信号预补偿的频谱响应变换到时域生成时域传递函数；
对所生成的时域传递函数进行截断，获取所述发端器件的频域失真预补偿滤波器的抽头系数。
本发明实施例提供的装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
进一步地，在上述实施例的基础上，所述抽头系数为13个。
本发明实施例提供的装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
进一步地，在上述实施例的基础上，所述发端器件，包括：
数模转换器，电滤波器，激光器，光调制器，光滤波器以及光放大器。
本发明实施例提供的装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
图9为本发明提供的一种信号发射机实施例一的结构示意图，其特征在于，包括：上述6-10任一种信号预补偿的装置。
具体的，该信号发射机还可以包括前端数字信号处理装置、预补偿装置、数模转换器(dac)、电域驱动器、激光器、马赫曾德尔调制器、光滤波器以及光放大器等等，其中，前端数字信号处理模块对接收的原始比特数据流进行前端数字信号处理，包括调制，上采样，成型滤波数字信号处理，然后把该模块处理后的信号送给后续的信号预补偿装置，信号预补偿装置实质是一个时域滤波器，对接收到的信号进行预补偿处理，使最后在光纤中传输的光信号在频域带内尽可能平坦，然后把该信号预补偿装置处理后的信号传给后续的数模转化模块，数模转换器将接收的数字信号转换为模拟电信号，并将该模拟电信号送给后续的电驱动器模块，同时数模转换器中也有低通电滤波器，对电信号进行滤波以及成型，电驱动器的实质是一个电域的放大器，使电信号放大到后续马赫曾德尔调制器的工作范围之内，接着把该模块处理后的信号传送给后续的马赫曾德尔调制器，激光器产生本振光源，然后把光信号传送到马赫曾德尔调制器，马赫曾德尔调制器把电域信号转化为光信号，接着把该模块处理后的信号传送给后续的光滤波器模块，光滤波器在光域对光信号进行滤波，同时实现不同波长光信号的合波功能，接着把该模块处理后的光信号传送给后续的光放大器模块，光放大器对光信号进行放大，然后把处理后的光信号发射到光纤中去进行传输，从而提高了光通信系统的传输性能。
本发明实施例提供的一种信号发射机，包括上述任一实施例的信号预补偿的装置，通过根据发端器件会造成损伤所接收的数字域输入信号的情况下，提前对所接收的数字域输入信号进行预补偿，从而可以补偿模拟器件以及光器件等发端器件产生频域损伤的信号失真，进而简化了信号经过模拟器件以及光器件所产生的频域失真的补偿操作，提高了光通信系统的传输性能。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
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