多载波光通信系统中的非线性补偿方法、装置和系统的制作方法

多载波光通信系统中的非线性补偿方法、装置和系统的制作方法
【专利摘要】本申请提供一种多载波光通信系统中的非线性补偿方法、装置和系统，该方法包括：根据所述系统的端到端信道线性响应确定非线性补偿中线性滤波器的系数；根据所述系统的硬件补偿能力和所述线性滤波器的系数，确定需要打开的非线性补偿滤波器的抽头以及各抽头的系数；利用选择出的非线性补偿滤波器的系数对所述系统的非线性损伤进行补偿。通过本申请提供的方法、装置或系统，可以在多载波光通信系统的功耗范围内，仅仅开启和使用极少的非线性补偿滤波器的抽头来实现很好的补偿性能。
【专利说明】
多载波光通信系统中的非线性补偿方法、装置和系统
技术领域
[0001] 本申请设及通信技术领域，尤其设及一种多载波光通信系统中的非线性补偿方 法、装置和系统。
【背景技术】
[0002] 多载波通信系统是基于多载波调制的通信系统，由于其高传输速率、高频谱效率 及抗多径与频域衰落等优点，目前已经被广泛应用于无线通信、有线接入网络中。在短距离 的光通信应用中，多载波通信系统，特别是基于强度调制和直接检测的离散多音值iscrete Multi-tone,简称为DMT)系统因为其结构简单、传输速率高得到了业界的极大关注，被认 为是下一代数据中屯、等短距离光通信应用场景的主导技术之一（参考文献1)。但是在实 验中，DMT光通信系统的性能受到系统中器件的非线性的制约，为了到达所需要的性能，如 lOOGb/s，必须对现有器件的非线性进行补偿（参考文献2)。在公知技术中，非线性的补偿 通常通过Volterra基数的展开来实现，Volterra基数的阶数确定了其可W表征或补偿的 非线性的阶数，一个最简单的二阶的Volterra基数可W表示为：
[0003]
[0004] 当上式用于基于数字信号处理值SP，Digital Si即曰1 Processing)的非线性补偿 时，h2为用于补偿的二阶滤波器的抽头系数，而P 1和P ,为数字信号的时间标志，P 1和P ,的 时间范围n表示了所补偿的非线性的记忆长度。
[0005] 从运个例子可W看出，在公知技术中，非线性补偿的滤波器的功耗随其所补偿的 非线性的记忆长度指数上升。所W，目前通常的作法是对n取一个很小的数值，比如n = 3， 从而控制非线性补偿的功耗。运样的方法在信号带宽较小的时候是可W的，比如无线通信 中一个信道的带宽是在IOMHz的量级。而对于高速光通信而言，因为信号的带宽是在数十 GHz的量级，单个器件的非线性记忆效应增强，同时各个器件之间的线性效应和非线性效应 的级联也极大的增加了系统非线性的记忆长度。所W，对高速光通信系统而言，假设很短的 非线性记忆长度进行非线性补偿是无法到达预期的效果的。
[0006] 参考文献 1 :化taka Kai 等，"Experimental Comparison of Pulse Ampli1:ude Modulation(PAM)and Discrete Multi-tone化MT)for 化ort-Reach 400-Gbps Data Communication",论文编号 Th. I. F. 3, EC0C2013。
[0007] 参考文献 2 :Weizhen Yan 等，"lOOGb/s Optical IM-孤 Transmission with lOG-Class Devices 化油led by 65GSamples/s CMOS DAC Core",论文编号 0M3H. l,0FC2013〇
[0008] 应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、 完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为运些方案在本发明的
【背景技术】部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

【发明内容】

[0009] 如何在硬件允许的功耗预算和补偿性能之间取得最佳的折中正是本申请要解决 的问题。为了解决该问题，本申请提供了一种非线性补偿方法、装置和系统。
[0010] 根据本申请的第一方面，提供了一种非线性补偿控制器，其中，所述非线性补偿控 制器包括：
[0011] 确定单元，其根据多载波光通信系统的端到端信道线性响应确定非线性补偿中线 性滤波器的系数；
[0012] 选择单元，其根据所述系统的硬件补偿能力和所述线性滤波器的系数，确定需要 打开的非线性补偿滤波器的抽头W及各抽头的系数；
[0013] 发送单元，其将所述确定单元确定出的系数发送给所述系统的非线性补偿中的线 性滤波器，并将所述选择单元选择出的系数和确定需要打开的抽头的信息发送给所述系统 的非线性补偿滤波器，W便所述非线性补偿滤波器打开相应的抽头，并利用所述选择单元 选择出的非线性补偿滤波器的系数对所述系统的非线性损伤进行补偿。
[0014] 根据本申请的第二方面，提供了一种接收机，所述接收机包括用于非线性补偿的 线性滤波器和非线性补偿滤波器，其中，所述接收机还包括前述的非线性补偿控制器。
[0015] 根据本申请的第=方面，提供了一种多载波光通信系统，其中，所述多载波光通信 系统包括前述的接收机。
[0016] 根据本申请的第四方面，提供了一种多载波光通信系统中的非线性补偿方法，其 中，所述方法包括：
[0017] 根据所述系统的端到端信道线性响应确定非线性补偿中线性滤波器的系数；
[0018] 根据所述系统的硬件补偿能力和所述线性滤波器的系数，确定需要打开的非线性 补偿滤波器的抽头W及各抽头的系数；
[0019] 利用选择出的非线性补偿滤波器的系数对所述系统的非线性损伤进行补偿。
[0020] 根据本申请的其它方面，提供了一种计算机可读程序，其中当在多载波光通信系 统的接收机中执行所述程序时，所述程序使得计算机在所述装置中执行前述第四方面所述 的方法。
[0021] 根据本申请的其它方面，提供了一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所 述计算机可读程序使得计算机在多载波光通信系统的接收机中执行前述第四方面所述的 方法。
[0022] 本发明的有益效果在于：通过本申请提供的方法、装置或系统，可W在多载波光通 信系统的功耗范围内，仅仅开启和使用极少的非线性补偿滤波器的抽头来实现很好的补偿 性能。解决了如何在硬件允许的功耗预算和补偿性能之间取得最佳的折中的问题。
[0023] 参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原 理可W被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附 权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
[0024] 针对一种实施方式描述和/或示出的特征可WW相同或类似的方式在一个或更 多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特 征。
[00巧]应该强调，术语"包括/包含"在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但 并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
【附图说明】
[00%] 所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部 分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创 造性劳动性的前提下，还可W根据运些附图获得其他的附图。在附图中：
[0027]图1是基于DMT技术的高速光通信系统的拓扑结构示意图；
[002引图2是带有非线性补偿的DMT接收机的组成示意图；
[0029] 图3是非线性补偿滤波器的一个例子的结构示意图；
[0030] 图4是本申请的光通信系统的建模示意图；
[0031] 图5是本申请的非线性补偿控制器的组成示意图；
[0032] 图6是本申请的非线性补偿控制器在接收机中的实现示意图；
[0033] 图7是本申请的非线性补偿控制器的确定单元的组成示意图；
[0034] 图8是不同切分系数对应的补偿性能示意图；
[0035] 图9是本申请的非线性补偿控制器的选择单元的组成示意图；
[0036] 图10是本申请的非线性补偿方法的流程图；
[0037] 图11是图10的方法中步骤101的流程图； 阳03引图12是图10的方法中步骤102的流程图；
[0039] 图13是本申请的接收机的组成示意图；
[0040] 图14是本申请的多载波光通信系统的组成示意图。
【具体实施方式】
[0041] 参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述W及其它特征将变得明显。在说明书 和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可W采用本发明的原则的部 分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权 利要求的范围内的全部修改、变型W及等同物。
[0042] 图1是基于DMT技术的高速光通信系统的拓扑结构示意图，如图1所示，在 该光通信系统的发射端，包括：DMT发射机11、数模转换器值AC, Digital to analog convener) 12、驱动放大器13、电光转换器14等器件，在该光通信系统的接收端，包括：光 电转换器15、接收放大器16、模数转换器（ADC，Analog to digital conve;rte;r)17、DMT接 收机18等器件。
[0043] 图2是带有非线性补偿的DMT接收机的组成示意图，如图2所示，该DMT接收机 包括：线性滤波器（FIR，Finite Impulse Response,有限脉冲响应）21、非线性补偿滤波器 22、W及DMT信号解调器23,其中，该线性滤波器21和该非线性补偿滤波器22构成了非线 性补偿部分，该非线性补偿滤波器22是一个高阶的滤波器，该线性滤波器21的长度和该非 线性补偿滤波器22的阶数和记忆长度对于特定的硬件都是固定的，而它们的系数可W通 过本申请提供的方法和/或装置来确定。再请参照图2,除了该DMT接收机的组成之外，图 2还示出了该光通信系统中，单个器件的线性信道响应和非线性信道响应，如图2所示，单 个器件都具有线性信道响应和非线性信道响应。图3是阶数为2,记忆长度为3的非线性补 偿滤波器的一个例子的结构示意图。
[0044] 在本申请中，基本出发点是W下两点：第一，因为多个器件的线性和非线性的级联 效应，线性滤波器（FIR)的最优系数与系统中各个器件的特性相关而不是整个系统的端到 端线性响应；第二，非线性补偿滤波器的记忆长度内各个时刻的非线性对系统性能的影响 的强弱是不同的。根据第一点，本申请提出对监测到的系统端到端线性响应进行切分，通过 扫描切分系数来确定线性滤波器（FIR)的最优系数。根据第二点，本申请提出根据监测到 的非线性系数的特性对非线性系数进行初步筛选，然后根据系统的功率预算对筛选出的非 线性系数的组合的补偿效果进行模拟，最后，根据模拟的结果确定最终的非线性补偿滤波 器的组合（需要开启的抽头）W及相应的系数（各抽头系数）。 W45] 在本申请中，假设整个光通信系统可W建模如图4所示。其中，Ll和L2分别表示 系统的端到端线性信道响应的一部分，Ll和L2的级联构成了完整的线性信道响应。化表 示系统的端到端非线性响应，Tx表示发射信号而Rx表示接收信号。
[0046] 在建模中，为了考虑系统的各个器件的线性响应和非线性响应的级联效应，非 线性响应化位于Ll和L2之间。相应的，非线性响应的输入就是经过Ll所表征的部分 线性信道的发射信号，即Tx@U。同时为了方便非线性响应的估计，非线性响应化的输 出在本申请中由接收信号经过L2部分的线性响应的逆表示，即Rx (S)LS-I。根据非线性响 应的输入和输出，可W得到系统的非线性响应或非线性响应的逆，即
或
(公式1)。
[0047] 从上述模型可知，当已知发射信号Tx和接收信号Rx的情况下，可W通过估计LU L2和化来确定系统中的线性和非线性的相互作用。相应的，在确定了 L2 1、化1和Ll 1的 情况下，可W对接收到的信号进行补偿，消除系统的线性和非线性损伤，得到正确的发射信 号。本申请正是基于上述模型对系统的线性和非线性响应进行估计并优化相应的补偿的。
[0048] 在应用本申请的多载波光通信系统中，Tx为系统的训练序列，该训练序列可W是 该系统用来测量信道的信噪比的伪随机序列，也可W是为了测量系统非线性而重新设计的 训练序列，Rx是接收机在发射机发送Tx训练序列时接收到的信号序列。在公知技术中，接 收机将根据接收到的Rx和自身存储的Tx估计系统的端到端线性信道响应以并根据所估计 的线性响应L设定接收机中信道均衡部分的相关系数。
[0049] W下结合附图对本申请的【具体实施方式】进行说明。 阳050] 实施例1
[0051] 本申请提供了一种非线性补偿控制器，其根据接收机硬件的非线性补偿滤波器的 结构和功率预算自动地优化非线性补偿滤波器的系数。
[0052] 图5是该非线性补偿控制器500的组成示意图，图6是该非线性补偿控制器500 在接收机600中的实现示意图，如图5和图6所示，该控制器500包括：确定单元51、选择 单元52 W及发送单元53,其中，确定单元51根据多载波光通信系统的端到端信道线性响 应确定非线性补偿中线性滤波器的系数，选择单元52根据该系统的硬件补偿能力和上述 线性滤波器的系数，确定需要打开的非线性补偿滤波器的抽头W及各抽头的系数，发送单 元53将确定单元51确定出的系数发送给该系统的非线性补偿中的线性滤波器21，并将选 择单元52选择出的系数和确定需要打开的抽头的信息发送给该系统的非线性补偿滤波器 22, W便该非线性补偿滤波器22打开相应的抽头，并利用选择单元52选择出的非线性补偿 滤波器的系数对该系统的非线性损伤进行补偿。
[0053] 图7是该控制器500的确定单元51的一个实施方式的组成示意图，如图7所示， 该确定单元51包括：估计模块71、切分模块72、计算模块73 W及第一确定模块74。
[0054] 其中，估计模块71可W根据接收到的信号序列和已知的训练序列估计整个系统 的端到端信道线性响应以切分模块72可W W该预定的步长遍历选择预先设定的切分系数 的取值范围内的每一个值，利用选择的切分系数将估计模块71估计出的系统的端到端信 道线性响应L切分为第一部分Ll和第二部分L2,计算模块73可W根据该端到端信道线性 响应的第一部分Ll和该端到端信道线性响应的第二部分的逆L2 1，计算选择的切分系数对 应的补偿性能，第一确定模块74将补偿性能最佳对应的端到端信道线性响应的第二部分 的逆L2 1作为所述线性滤波器的系数。
[0055] 其中，估计模块71估计上述端到端信道线性响应L的方法与公知方法相同，此处 不再寶述。
[0056] 其中，为了将该端到端信道线性响应L切分为两部分，即Ll和L2,可W预先设置一 个切分系数曰1地a(a )，其中，Ll = LXal地a，L2 = L(l-alpha)，由于不同的切分系数得到 的Ll和L2是不同的，而不同的Ll和L2会导致补偿性能的差异，因此，在本实施例中，可W 预先设置多个al地曰，并通过计算模块73计算每个al地a对应的补偿性能，W便第一确定模 块74可W从中选择出补偿性能最佳所对应的alpha作为最佳al地a,并将该最佳alpha对 应的L2 1作为所述线性滤波器的系数。
[0057] 其中，该多个切分系数可W从0~1中选择，例如，可W预先设置该切分系数的取 值范围W及选择步长，由此，切分模块72可W从该切分系数的初始值开始，W该选择步长 为选择依据，遍历选择该切分系数的取值范围内的每一个值，W利用选择的切分系数将该 端到端信道线性响应L切分为第一部分Ll和第二部分L2。其中，该切分系数的初始值可W 设置为0,取值范围可W设置为0~1，步长可W设置为0. 1，也即，该切分模块71首先选择 alpha = 0,将L切分为Ll = 0和L2 =以然后选择alpha = 0. 1，将L切分为Ll = 0. 1L， L2 = 0.化，^此类推。
[005引在本实施例中，对应切分模块72选择的每个曰1地a所切分得到的Ll和L2,计算模 块73都计算一个补偿性能，作为该选择的alpha所对应的补偿性能。在一个实施方式中， 该计算模块73包括第一计算模块731和第一估计模块732,其中，第一计算模块731根据非 线性的阶数和各阶的记忆长度计算非线性响应的逆化1，其中，非线性的阶数和各阶的记忆 长度决定了该非线性补偿滤波器的抽头个数；第一估计模块732根据所述端到端信道线性 响应的第一部分11、所述端到端信道线性响应的第二部分的逆L2 1、W及所述非线性响应 的逆NL 1，估计选择的切分系数的值所对应的补偿性能。
[0059] 其中，第一计算模块731可W按照切分模块72选择的每个切分系数所切分得到的 Ll和L2,根据公式1估计该系统的非线性响应的逆NL 1。在NL 1的估计中需要设定非线性 的阶数和各阶的记忆长度，在本申请中，非线性的阶数和记忆长度的设定是由非线性补偿 滤波器22的硬件结构决定的。例如，接收机中的非线性补偿滤波器22的阶数为2阶，所能 支持的记忆长度为5个信号采样点周期，化1的估计就需要估计下表所示的15个系数，运 些系数直接对应了非线性补偿滤波器各个抽头的系数。
[0060]
[0061] 其中，在由第一计算模块731得到了非线性响应的逆化1?后，该第一估计模块 732即可根据11、L2 1W及化嗦估计补偿性能作为所选择的该切分系数所对应的补偿性 能。例如，该第一估计模块732可W按照非线性补偿滤波器的结构和第一计算模块731计 算出的抽头系数对接收到的信号在软件中进行模拟补偿和解调，得到对应该选择的切分系 数的最大补偿性能，也即接收到的信号依次经过L2 1、化1进行非线性的补偿，然后进行常 规的解调，其中，Ll可W合并到常规解调中。
[0062] 在本实施例中，对应每个切分系数，通过计算模块71都得到一个最大补偿性能， 由此，通过切分模块72对切分系数的遍历选择，计算模块73对每个切分系数所对应的补偿 性能的估计，W及第一确定模块74对补偿性能最佳所对应的切分系数的确定，可W得到最 优的切分系数W及其对应的将非线性补偿滤波器完全打开时的最大补偿性能。
[0063] 图8是实验验证的不同的切分系数所对应的补偿性能的示意图，从图8可W看出， 通过优化切分系数能显著提升补偿性能。
[0064] 在本实施例中，当第一确定模块74确定了最佳的切分系数W后，根据该切分系数 即可确定非线性补偿滤波器22前端的线性滤波器21的系数，也即L2 1。由此，该非线性补 偿控制器500可W将该线性滤波器的系数L2 1提供给线性滤波器21。 阳0化]图9是该控制器500的选择单元52的一个实施方式的组成示意图，如图9所示， 该选择单元52包括：第一选择模块91、第二选择模块92、第二估计模块93, W及第二确定 模块94。
[0066] 其中，该第一选择模块91从补偿性能最佳所对应的非线性响应的逆的抽头中选 择第一预定数量的抽头，第二选择模块92根据系统的硬件补偿能力从该第一预定数量的 抽头中选择第二预定数量的抽头，第二估计模块93对于选择的每一组第二预定数量的抽 头，估计新的补偿性能，第二确定模块94将新的补偿性能最佳对应的第二预定数量的抽头 作为该非线性补偿滤波器所能够开启的抽头，并将新的补偿性能最佳对应的非线性响应的 逆作为该非线性补偿滤波器的能够开启的第二预定数量的抽头的系数。
[0067] 其中，该第一预定数量的抽头可W是补偿性能最佳所对应的非线性响应的逆的抽 头中，抽头系数的绝对值相对较大的第一预定数量的抽头。该第二预定数量可W是根据系 统的功耗确定的能够开启的非线性补偿滤波器的抽头个数。 W側在实际应用中，当非线性补偿滤波器的抽头数较多时，比如抽头数大于10,将非线 性补偿滤波器完全打开会超过系统的功耗限制，影响传输系统的散热和稳定性。针对运一 问题，本申请通过选择单元52的选择，合理的开启和关闭某些抽头从而在给定的功耗预算 内取得最优补偿性能。
[0069] 在本实施例中，为了合理的开启和关闭非线性补偿滤波器22的某些抽头，第一选 择模块91可W对最优切分系数对应的非线性补偿滤波器的H个系数，按照绝对值进行排 序，并从中选取较大的N个，D《N《H。其中，H也是该非线性补偿滤波器的抽头总数，也 即补偿性能最佳所对应的非线性响应的逆的抽头总数，D是根据系统功耗确定的能够开启 的非线性补偿滤波器的抽头个数，N是前述的第一预定数量，其可W是根据经验值确定的， 也可W是根据某些原则或预定策略确定的。
[0070] 在本实施例中，第二选择模块92可W从第一选择模块91选择出的N个抽头中任 意选择D个抽头，D的数量是由系统的功耗确定的，例如根据系统功耗，只能开启D个抽头， 否则就超过了系统的功耗限制。
[0071] 在本实施例中，第二估计模块93可W根据第二选择模块92所选择的D个抽头估 计该选择的D个抽头对应的补偿性能，其中，该第二估计模块93估计补偿性能的方式与前 述计算模块73估计补偿性能的方式类似。在一个实施方式中，该第二估计模块93包括第二 计算模块931和第=估计模块932,其中，第二计算模块931根据选择的第二预定数量的抽 头W及补偿性能最佳所对应的切分系数的值，计算非线性响应的逆；第=估计模块932根 据补偿性能最佳所对应的端到端信道线性响应的第一部分、端到端信道线性响应的第二部 分、W及所述非线性响应的逆，估计选择的第二预定数量的抽头对应的新的补偿性能。
[0072] 例如，对于选定的一组D个抽头，按照之前所选定的切分系数选定对应的Ll和L2， 将除了所选取的D个抽头之外的抽头的系数置为零，再次训练该选取的D个抽头上化1对 应的系数，根据之前确定的线性滤波器的系数和训练出的非线性补偿滤波器的D个抽头的 系数对接收到的信号进行模拟补偿和解调，从而估计出打开所选择的D个抽头时的补偿性 能。
[0073] 然后，第二选择模块92可W选择一组新的D个抽头的组合，第二估计模块93继续 对新的组合进行补偿性能的估计，直到遍历了 N个抽头中所有D个抽头的组合。
[0074] 由此，第二确定模块94可W根据所有D个抽头的组合对应的补偿性能，选取出补 偿性能最优的D个抽头的组合。该组合中的D个抽头就是硬件中非线性补偿滤波器中需要 开启的抽头，而抽头对应的系数就是最优补偿性能对应的系数。由此，可W实现补偿性能的 最佳。
[0075] 本实施例的控制器通过对接收到的信号和自身存储的已知发送信号的计算，得到 非线性补偿时的最优线性滤波器系数和在非线性补偿滤波器的结构与功率预算限制下的 最优非线性补偿滤波器的抽头选择W及相应的最优系数，由此可W对该系统的非线性损伤 进行补偿。
[0076] 本申请通过对传输系统的合理建模将系统中多个器件的线性和非线性效应的级 联建模为线性响应部分1 (LI)、非线性响应（NL)和线性响应部分2化2)的级联，然后通过软 件模拟确定最优的Ll和L2, L2的响应也就确定了非线性补偿中前端线性滤波器的系数。最 后通过选择较大值和遍历组合的方式来确定非线性补偿滤波器中需要开启的抽头W及相 应的抽头系数。通过上述的控制过程，本申请可W在系统的功耗范围内，仅仅开启和使用极 少的非线性滤波器的抽头来实现很好的补偿性能。图8给出了本发明在lOOGb/s传输实验 中的测量结果。可见，通过对前端线性滤波器的优化、合理的抽头选取和抽头系数的优化， 本申请仅仅使用6个工作的抽头就实现了公知技术需要231个工作抽头才能实现的补偿效 果，极大的降低了系统的功耗，使得非线性补偿在低功耗系统中的应用成为可能。
[0077] 实施例2
[0078] 本申请还提供了一种非线性补偿方法，由于该方法解决问题的原理与实施例1的 装置类似，因此其具体的实施可W参照实施例1的装置的实施，内容相同之处不再重复说 明。
[0079] 图10是本实施例的非线性补偿方法的流程图，该方法应用于多载波光通信系统， 请参照图10,该方法包括：
[0080] 步骤101 :根据所述系统的端到端信道线性响应确定非线性补偿中线性滤波器的 系数；
[0081] 步骤102 :根据所述系统的硬件补偿能力和所述线性滤波器的系数，确定需要打 开的非线性补偿滤波器的抽头W及各抽头的系数；
[0082] 步骤103 :利用选择出的非线性补偿滤波器的系数对所述系统的非线性损伤进行 补偿。
[0083] 在本实施例中，步骤101可W通过图11的方法来实现，请参照图11，该方法包括：
[0084] 步骤111 :根据接收到的信号序列和已知的训练序列估计所述系统的端到端信道 线性响应L ;
[00化]步骤112 : W预定的步长遍历选择预先设定的切分系数的取值范围内的每一个 值，利用选择的切分系数将所述端到端信道线性响应切分为第一部分Ll和第二部分L2 ;
[0086] 步骤113 :根据所述端到端信道线性响应的第一部分Ll和所述端到端信道线性响 应的第二部分的逆L2 1，计算选择的切分系数对应的补偿性能；
[0087] 步骤114 :将补偿性能最佳对应的端到端信道线性响应的第二部分的逆L2 1作为 所述线性滤波器的系数。
[0088] 在一个实施方式中，通过步骤112选择一个切分系数，通过步骤113针对选择的切 分系数计算补偿性能，然后，再回到步骤112继续选择另一个切分系数，并通过步骤113针 对重新选择的切分系数计算补偿性能，直到所有的切分系数都遍历完毕，由此得到了所有 切分系数各自对应的补偿性能，通过步骤114即可确定补偿性能最佳所对应的切分系数。 而该补偿性能最佳所对应的切分系数对应的L2 1即可作为所述线性滤波器的系数。
[0089] 在本实施例中，在计算补偿性能时，可W先根据非线性的阶数和各阶的记忆长度 计算非线性响应的逆；再根据所述端到端信道线性响应的第一部分LU所述端到端信道线 性响应的第二部分的逆L2 1、W及所述非线性响应的逆，估计选择的切分系数的值所对应的 补偿性能，具体如前所述，此处不再寶述。
[0090] 在本实施例中，步骤102可W通过图12的方法来实现，请参照图12,该方法包括：
[0091] 步骤121 :从补偿性能最佳所对应的非线性响应的逆的抽头中选择第一预定数量 的抽头；
[0092] 步骤122 :从所述第一预定数量的抽头中选择第二预定数量的抽头；
[0093] 步骤123 :对于选择的每一组第二预定数量的抽头，估计新的补偿性能；
[0094] 步骤124 :将新的补偿性能最佳对应的第二预定数量的抽头作为所述非线性补偿 滤波器所能够开启的抽头，将新的补偿性能最佳对应的非线性响应的逆作为非线性补偿滤 波器的能够开启的第二预定数量的抽头的系数。
[0095] 其中，第一预定数量的抽头是所述补偿性能最佳所对应的非线性响应的逆的抽头 中，抽头系数的绝对值相对较大的第一预定数量的抽头，第二预定数量是根据系统功耗确 定的能够开启的非线性补偿滤波器的抽头个数。
[0096] 在一个实施方式中，通过步骤122从第一预定数量的抽头中任意选择第二预定数 量的抽头，通过步骤123计算选择的抽头对应的新的补偿性能，而后，再通过步骤122重新 从第一预定数量的抽头中选择第二预定数量的抽头，同样通过步骤123计算重新选择的第 二预定数量的抽头对应的新的补偿性能，直到所有第二预定数量的抽头的组合全部遍历完 毕，由此通过步骤124即可确定新的补偿性能最佳所对应的第二预定数量的抽头的组合， 该组合对应的抽头可W开启，该组合对应的抽头系数即为最终确定的抽头的系数。
[0097] 在本实施例中，在计算新的补偿性能时，可W先根据选择的第二预定数量的抽头 W及补偿性能最佳所对应的切分系数的值，计算非线性响应的逆；再根据补偿性能最佳所 对应的端到端信道线性响应的第一部分11、端到端信道线性响应的第二部分L2、W及所述 非线性响应的逆，估计选择的第二预定数量的抽头对应的新的补偿性能，具体如前所述，此 处不再寶述。
[009引本申请的方法可W在系统的功耗范围内，仅仅开启和使用极少的非线性滤波器的 抽头来实现很好的补偿性能。
[0099] 实施例3
[0100] 本发明实施例还提供了一种接收机，例如DMT接收机，如图6所示，该接收机包括 用于非线性补偿的线性滤波器21、非线性补偿滤波器22、信号解调器23,此外，该接收机还 可W包括实施例1所述的非线性补偿控制器500,由于在实施例1中，已经对该非线性补偿 控制器做了详细说明，其内容被合并于此，在此不再寶述。 阳101]图13是本实施例的接收机的硬件构成示意图，如图13所示，该接收机1300可W 包括：中央处理器（CPU) 1301和存储器1302 ;存储器1302禪合到中央处理器1301。值得注 意的是，该图是示例性的；还可W使用其他类型的结构，来补充或代替该结构，W实现电信 功能或其他功能。 阳102] 在一个实施方式中，实施例1所述的非线性补偿控制器500、线性滤波器21和非线 性补偿滤波器22、信号解调器23的功能可W被集成到中央处理器1301中， 阳103] 在另一个实施方式中，实施例1所述的非线性补偿控制器500、线性滤波器21和非 线性补偿滤波器22、信号解调器23可W与中央处理器1301分开配置，例如可W将该非线性 补偿控制器500、线性滤波器21和非线性补偿滤波器22、信号解调器23配置为与中央处理 器1301连接的忍片，通过中央处理器1301的控制来实现上述装置的功能。
[0104] 如图13所示，该接收机1300还可W包括：通信模块1303、输入单元1304、音频处 理单元1305、显示器1306、电源1307。值得注意的是，接收机1300也并不是必须要包括图 13中所示的所有部件；此外，接收机1300还可W包括图13中没有示出的部件，可W参考现 有技术。
[01化]如图13所示，中央处理器1301有时也称为控制器或操作控件，可W包括微处理器 或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器1301接收输入并控制接收机1300的各 个部件的操作。 阳106] 其中，存储器1302,例如可W是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非 易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存预定义或预配置的信息，此外还 可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器1301可执行该存储器1302存储的该程序， W实现信息存储或处理等。其他部件的功能与现有类似，此处不再寶述。接收机1300的各 部件可W通过专用硬件、固件、软件或其结合来实现，而不偏离本发明的范围。 阳107] 本申请实施例的接收机可W在系统的功耗范围内，仅仅开启和使用极少的非线性 滤波器的抽头来实现很好的补偿性能。 阳108] 实施例4 阳109] 本发明实施例还提供了一种多载波光通信系统，图14是该系统的构成示意图，如 图14所示，该系统1400包括接收机1401，其中，该接收机1401可W通过实施例3的接收机 来实现，其内容被合并于此，在此不再寶述。此外，该系统还可W包括发射机1402等，具体 可W参考现有技术。
[0110] 本申请实施例的多载波通信系统可W在系统的功耗范围内，仅仅开启和使用极少 的非线性滤波器的抽头来实现很好的补偿性能。 阳111] 本发明实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在接收机中执行所述程序时， 所述程序使得计算机在所述接收机中执行实施例2所述的方法。
[0112] 本发明实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所述计算机可 读程序使得计算机在接收机中执行实施例2所述的方法。
[0113] 本发明W上的装置和方法可W由硬件实现，也可W由硬件结合软件实现。本发明 设及运样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文 所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还设及 用于存储W上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。
[0114] W上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，运 些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可W根据本发明 的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，运些变型和修改也在本发明的范围内。
[0115] 关于包括W上实施例的实施方式，还公开下述的附记：
[0116] 附记1、一种多载波光通信系统中的非线性补偿方法，所述方法包括：
[0117] 根据所述系统的端到端信道线性响应确定非线性补偿中线性滤波器的系数；
[0118] 根据所述系统的硬件补偿能力和所述线性滤波器的系数，确定需要打开的非线性 补偿滤波器的抽头W及各抽头的系数；
[0119] 利用选择出的非线性补偿滤波器的系数对所述系统的非线性损伤进行补偿。 阳120] 附记2、根据附记1所述的方法，其中，根据所述系统的端到端信道线性响应确定 非线性补偿中线性滤波器的系数，包括： 阳121] 根据接收到的信号序列和已知的训练序列估计所述系统的端到端信道线性响应 L；
[0122] W预定的步长遍历选择预先设定的切分系数的取值范围内的每一个值，利用选择 的切分系数将所述端到端信道线性响应L切分为第一部分Ll和第二部分L2 ;
[0123] 根据所述端到端信道线性响应的第一部分Ll和所述端到端信道线性响应的第二 部分的逆L2 1，计算选择的切分系数对应的补偿性能；
[0124] 将补偿性能最佳对应的端到端信道线性响应的第二部分的逆L2 1作为所述线性 滤波器的系数。
[012引附记3、根据附记2所述的方法，其中，根据所述端到端信道线性响应的第一部分 Ll和所述端到端信道线性响应的第二部分的逆L2 1，计算选择的切分系数对应的补偿性 能，包括： 阳126] S131 :根据非线性的阶数和各阶的记忆长度计算非线性响应的逆；
[0127] S132 :根据所述端到端信道线性响应的第一部分11、所述端到端信道线性响应的 第二部分的逆L2 1、W及所述非线性响应的逆，估计选择的切分系数的值所对应的补偿性 能。 阳12引附记4、根据附记2所述的方法，其中，根据所述系统的硬件补偿能力和所述线性 滤波器的系数，确定需要打开的非线性补偿滤波器的抽头W及各抽头的系数，包括：
[0129] 从补偿性能最佳所对应的非线性响应的逆的抽头中选择第一预定数量的抽头；
[0130] 从所述第一预定数量的抽头中选择第二预定数量的抽头； 阳131] 对于选择的每一组第二预定数量的抽头，估计新的补偿性能；
[0132] 将新的补偿性能最佳对应的第二预定数量的抽头作为所述非线性补偿滤波器所 能够开启的抽头，将新的补偿性能最佳对应的非线性响应的逆作为非线性补偿滤波器的能 够开启的第二预定数量的抽头的系数。 阳133] 附记5、根据附记4所述的方法，其中，
[0134] 所述第一预定数量的抽头是所述补偿性能最佳所对应的非线性响应的逆的抽头 中，抽头系数的绝对值相对较大的第一预定数量的抽头。
[013引附记6、根据附记4所述的方法，其中，
[0136] 所述第二预定数量是根据系统功耗确定的能够开启的非线性补偿滤波器的抽头 个数。 阳137] 附记7、根据附记4所述的方法，其中，对于选择的每一组第二预定数量的抽头，估 计新的补偿性能，包括：
[013引根据选择的第二预定数量的抽头W及补偿性能最佳所对应的切分系数的值，计算 非线性响应的逆；
[0139] 根据补偿性能最佳所对应的端到端信道线性响应的第一部分11、端到端信道线性 响应的第二部分L2、W及所述非线性响应的逆，估计选择的第二预定数量的抽头对应的新 的补偿性能。
[0140] 附记8、一种非线性补偿控制器，其中，所述非线性补偿控制器包括： 阳141] 确定单元，其根据多载波光通信系统的端到端信道线性响应确定非线性补偿中线 性滤波器的系数；
[0142]选择单元，其根据所述系统的硬件补偿能力和所述线性滤波器的系数，确定需要 打开的非线性补偿滤波器的抽头W及各抽头的系数； 阳143] 发送单元，其将所述确定单元确定出的系数发送给所述系统的非线性补偿中的线 性滤波器，并将所述选择单元选择出的系数和确定需要打开的抽头的信息发送给所述系统 的非线性补偿滤波器，W便所述非线性补偿滤波器打开相应的抽头，并利用所述选择单元 选择出的非线性补偿滤波器的系数对所述系统的非线性损伤进行补偿。
[0144] 附记9、根据附记8所述的控制器，其中，所述确定单元包括：
[0145] 估计模块，其根据接收到的信号序列和已知的训练序列估计所述系统的端到端信 道线性响应L ; 阳146] 切分模块，其W预定的步长遍历选择预先设定的切分系数的取值范围内的每一个 值，利用选择的切分系数将所述端到端信道线性响应切分为第一部分Ll和第二部分L2 ;
[0147] 计算模块，其根据所述端到端信道线性响应的第一部分Ll和所述端到端信道线 性响应的第二部分的逆L2 1，计算选择的切分系数对应的补偿性能；
[0148] 第一确定模块，其将补偿性能最佳对应的端到端信道线性响应的第二部分的逆 L2 1作为所述线性滤波器的系数。 阳1例附记10、根据附记9所述的控制器，其中，计算模块包括： 阳150] 第一计算模块，其根据非线性的阶数和各阶的记忆长度计算非线性响应的逆； 阳151] 第一估计模块，其根据所述端到端信道线性响应的第一部分LU所述端到端信道 线性响应的第二部分的逆L2 1、W及所述非线性响应的逆，估计选择的切分系数的值所对应 的补偿性能。 阳15引附记11、根据附记9所述的控制器，其中，选择单元包括： 阳153] 第一选择模块，其从补偿性能最佳所对应的非线性响应的逆的抽头中选择第一预 定数量的抽头；
[0154] 第二选择模块，其从所述第一预定数量的抽头中选择第二预定数量的抽头；
[0155] 第二估计模块，其对于选择的每一组第二预定数量的抽头，估计新的补偿性能； 阳156]第二确定模块，其将新的补偿性能最佳对应的第二预定数量的抽头作为所述非线 性补偿滤波器所能够开启的抽头，将新的补偿性能最佳对应的非线性响应的逆作为非线性 补偿滤波器的能够开启的第二预定数量的抽头的系数。 阳157] 附记12、根据附记11所述的控制器，其中，
[0158] 所述第一预定数量的抽头是所述补偿性能最佳所对应的非线性响应的逆的抽头 中，抽头系数的绝对值相对较大的第一预定数量的抽头。
[0159] 附记13、根据附记11所述的控制器，其中，
[0160] 所述第二预定数量是根据系统功耗确定的能够开启的非线性补偿滤波器的抽头 个数。 阳161] 附记14、根据附记11所述的控制器，其中，第二估计模块包括： 阳162]第二计算模块，其根据选择的第二预定数量的抽头W及补偿性能最佳所对应的切 分系数的值，计算非线性响应的逆；
[0163] 第=估计模块，其根据补偿性能最佳所对应的端到端信道线性响应的第一部分 LU端到端信道线性响应的第二部分L2、W及所述非线性响应的逆，估计选择的第二预定数 量的抽头对应的新的补偿性能。
[0164] 附记15、一种接收机，所述接收机包括用于非线性补偿的线性滤波器和非线性补 偿滤波器，其中，所述接收机还包括附记8-14任一项所述的非线性补偿控制器，所述非线 性补偿控制器被配置为：
[0165] 根据多载波光通信系统的端到端信道线性响应确定用于非线性补偿的线性滤波 器的系数；
[0166] 根据所述系统的硬件补偿能力，确定需要打开的非线性补偿滤波器的抽头W及各 抽头的系数； 阳167] 将确定出的线性滤波器的系数发送给所述用于非线性补偿的线性滤波器，并将所 述非线性补偿滤波器的系数W及需要打开的抽头的信息发送给所述非线性补偿滤波器，W 便所述非线性补偿滤波器打开所述抽头，并利用所述非线性补偿滤波器的系数对所述系统 的非线性损伤进行补偿。
[0168] 附记16、一种多载波光通信系统，所述多载波光通信系统包括附记15所述的接收 机。
【主权项】
1. 一种非线性补偿控制器，其中，所述非线性补偿控制器包括： 确定单元，其根据多载波光通信系统的端到端信道线性响应确定非线性补偿中线性滤 波器的系数； 选择单元，其根据所述系统的硬件补偿能力和所述线性滤波器的系数，确定需要打开 的非线性补偿滤波器的抽头以及各抽头的系数； 发送单元，其将所述确定单元确定出的系数发送给所述系统的非线性补偿中的线性滤 波器，并将所述选择单元选择出的系数和确定需要打开的抽头的信息发送给所述系统的非 线性补偿滤波器，以便所述非线性补偿滤波器打开相应的抽头，并利用所述选择单元选择 出的非线性补偿滤波器的系数对所述系统的非线性损伤进行补偿。2. 根据权利要求1所述的非线性补偿控制器，其中，所述确定单元包括： 估计模块，其根据接收到的信号序列和已知的训练序列估计所述系统的端到端信道线 性响应L ; 切分模块，其以预定的步长遍历选择预先设定的切分系数的取值范围内的每一个值， 利用选择的切分系数将所述端到端信道线性响应切分为第一部分和第二部分； 计算模块，其根据所述端到端信道线性响应的第一部分和所述端到端信道线性响应的 第二部分的逆，计算选择的切分系数对应的补偿性能； 第一确定模块，其将补偿性能最佳对应的端到端信道线性响应的第二部分的逆作为所 述线性滤波器的系数。3. 根据权利要求2所述的非线性补偿控制器，其中，所述计算模块包括： 第一计算模块，其根据非线性的阶数和各阶的记忆长度计算非线性响应的逆； 第一估计模块，其根据所述端到端信道线性响应的第一部分、所述端到端信道线性响 应的第二部分的逆、以及所述非线性响应的逆，估计选择的切分系数的值所对应的补偿性 能。4. 根据权利要求2所述的非线性补偿控制器，其中，所述选择单元包括： 第一选择模块，其从补偿性能最佳所对应的非线性响应的逆的抽头中选择第一预定数 量的抽头； 第二选择模块，其根据所述系统的硬件补偿能力从所述第一预定数量的抽头中选择第 二预定数量的抽头； 第二估计模块，其对于选择的每一组第二预定数量的抽头，估计新的补偿性能； 第二确定模块，其将新的补偿性能最佳对应的第二预定数量的抽头作为所述非线性补 偿滤波器所能够开启的抽头，将新的补偿性能最佳对应的非线性响应的逆作为非线性补偿 滤波器的能够开启的第二预定数量的抽头的系数。5. 根据权利要求4所述的非线性补偿控制器，其中， 所述第一预定数量的抽头是所述补偿性能最佳所对应的非线性响应的逆的抽头中，抽 头系数的绝对值相对较大的第一预定数量的抽头。6. 根据权利要求4所述的非线性补偿控制器，其中， 所述第二预定数量是根据所述系统的功耗确定的能够开启的非线性补偿滤波器的抽 头个数。7. 根据权利要求4所述的非线性补偿控制器，其中，所述第二估计模块包括： 第二计算模块，其根据选择的第二预定数量的抽头以及补偿性能最佳所对应的切分系 数的值，计算非线性响应的逆； 第三估计模块，其根据补偿性能最佳所对应的端到端信道线性响应的第一部分、端到 端信道线性响应的第二部分、以及所述非线性响应的逆，估计选择的第二预定数量的抽头 对应的新的补偿性能。8. -种接收机，所述接收机包括用于非线性补偿的线性滤波器和非线性补偿滤波器， 其中，所述接收机还包括非线性补偿控制器，所述非线性补偿控制器被配置为： 根据多载波光通信系统的端到端信道线性响应确定用于非线性补偿的线性滤波器的 系数； 根据所述系统的硬件补偿能力和所述线性滤波器的系数，确定需要打开的非线性补偿 滤波器的抽头以及各抽头的系数； 将确定出的线性滤波器的系数发送给所述用于非线性补偿的线性滤波器，并将所述非 线性补偿滤波器的系数以及需要打开的抽头的信息发送给所述非线性补偿滤波器，以便所 述非线性补偿滤波器打开所述抽头，并利用所述非线性补偿滤波器的系数对所述系统的非 线性损伤进行补偿。9. 一种多载波光通信系统，其中，所述多载波光通信系统包括权利要求8所述的接收 机。
【文档编号】H04B10/60GK105827321SQ201510003764
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年1月5日
【发明人】李磊, 陶振宁
【申请人】富士通株式会社