CN113014520B - 一种频域均衡的方法、均衡器、光接收机和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种频域均衡的方法、均衡器、光接收机和系统。其中，频域均衡的方法包括：光接收机获取第一复数信号，该第一复数信号为时域信号，并且第一复数信号基于两路相互独立的数字电信号获得；光接收机将所述第一复数信号转换为频域信号，并将频域上的第一复数信号和抽头系数相乘，得到第二复数信号，所述抽头系数用于对所述频域上的第一复数信号进行信号补偿；光接收机将所述第二复数信号转换为时域信号，并将时域上的第二复数信号分离为两路实数信号，并输出所述两路实数信号。通过将两路数字电信号合并为一路复数信号执行频域均衡，降低了由于时域均衡的抽头个数过大引入的功耗和占用的资源，降低了系统的复杂度。

Description

一种频域均衡的方法、均衡器、光接收机和系统

技术领域

本申请涉及通信领域，尤其涉及一种频域均衡的方法、均衡器、光接收机和系统。

背景技术

在光通信系统中，随着器件带宽的增大，可传输的信号速率也随之增大。当传输信号的速率增大到一定程度，器件的带宽小于信号的奈奎斯特带宽时，则会发生带宽受限，并引入码间串扰(inter symbol interference，ISI)造成信号质量劣化。为此，可以通过数字信号处理(digital signal processing，DSP)来弥补带宽受限的带来的ISI。例如，采用数字均衡器来去除带宽受限引入的ISI，恢复出原始信号。

为了提高传输容量，通信系统可以采用多路信道进行信号传输。例如，对于400G的光通信系统，可以采用8x50G或4x100G等多路信道的传输方式。目前，400G的强度调制和直接检测(intensity-modulation direct-detection，IMDD)系统已经商用，该系统采用4个独立信道分别传输4路独立的信号。在接收机的DSP中，通过加入4个独立的时域均衡器(time domain equalization，TDEQ)进行均衡，以降低ISI带来的影响程度。图1为现有技术中采用时域均衡的IMDD的系统架构图。如图1所示，对于多路传输信号(以4路为例)，每一路信号都经过信号产生器101、调制器102、光纤传输103、光电探测器(photoelectricdetector，PD)104、模数转换器(analog digital converter，ADC)105以及TDEQ 106。每路信号分别采用各自的TDEQ，各路信号的TDEQ相互独立，输出均衡后的信号。TDEQ的运算过程是时域卷积运算，其功耗和占用的资源主要由作卷积运算抽头(Tap)数个数决定。而抽头个数又和带宽受限程度相关联，即带宽受限越严重，TDEQ所需要的抽头数越大，则需要的功耗就越大、资源越多。为了控制成本和体积，IMDD系统对功耗和资源有着严格的限制，所以不能采用太高的抽头数。但对于下一代的800G系统或更高速率的系统，器件带宽严重受限，TDEQ需要较大的抽头数才能将ISI降低到能够被接受的程度。如果采用4个TDEQ进行大抽头的卷积运算，每一路信号采用一个TDEQ进行均衡，整体需要很大的功耗和较多的资源，很难满足IMDD系统的要求。因此，在对信号进行均衡处理时，如何降低由于抽头个数带来的功耗和占用的资源，成为急需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种频域均衡的方法、均衡器、光接收机和系统，可以解决时域均衡中由于抽头个数过大，引入的功耗过大、占用资源过多的问题。

第一方面，本申请提供一种频域均衡的方法，该方法可以包括：光接收机获取第一复数信号，第一复数信号为时域信号，并且可以基于两路相互独立的数字电信号获得。光接收机通过傅里叶变换等方式将第一复数信号转换为频域信号，并将频域上的第一复数信号和抽头系数相乘，得到第二复数信号。其中，抽头系数用于对频域上的第一复数信号进行信号补偿或修正，如ISI补偿。光接收机通过逆傅里叶变换等方式将第二复数信号转换为时域信号，并将时域上的第二复数信号分离为两路实数信号，输出两路实数信号。

本发明实施例中，将任意两路数字电信号合并为一路复数信号，进行频域均衡处理，可以降低由于TDEQ的抽头个数过大引入的功耗和占用的资源，降低系统的复杂度。

在一种可能的实现方式中，第一复数信号包括实部和虚部，其中，实部来源于两路相互独立的数字电信号的其中一路，虚部来源于两路相互独立的数字电信号的另一路。

本发明实施例中，通过将两路数字电信号合并为一路复数信号进行均衡处理，减少了系统中频域均衡器的数量，降低了系统复杂度。

在一种可能的实现方式中，该方法还包括：接收至少两路数字电信号，从至少两路数字电信号中任意选择两路相互独立的数字电信号。两路相互独立的数字信号，可以理解为用于携带这两路数字信号的光信号具有随机的偏振态或随机的相位。

在一种可能的实现方式中，该方法还包括：基于时域上的第二复数信号或两路实数信号获得误差值，其中，该误差值用于对抽头系数进行调整。例如，可以周期性地获取误差值，或者当输出的两路实数信号质量劣化时获取误差值。

在一种可能的实现方式中，该方法包括：基于误差值和频域上的第一复数信号对抽头系数进行调整。

本发明实施例中，通过抽头系数的动态调整，可以获得更好的频域均衡效果，有效地补偿ISI带来的信号质量劣化。

在一种可能的实现方式中，所述任意两路相互独立的数字电信号从具有随机的偏振态或者具有随机的相位的两路光信号中获得。

例如，在发送端，任意两路相互独立的数字电信号通过具有随机偏振态或随机相位的光信号进行调制。或者，在接收端，任意两路相互独立的数字电信号从具有随机偏振态或随机相位的光信号中解调获得。由于数字电信号相互独立，频域均衡采用的抽头系数会相对简单，使得计算复杂度低。

在一种可能的实现方式中，光接收机获取一路第一数字电信号，通过傅里叶变换等方式将第一数字信号转换为频域信号，并将频域上的第一数字信号和抽头系数相乘，得到第二数字信号。其中，抽头系数用于对频域上的第一数字信号进行信号补偿或修正，如ISI补偿。光接收机通过逆傅里叶变换等方式将第二数字信号转换为时域信号。

本发明实施例中，对单独的一路数字电信号进行频域均衡，可以适配奇数路传输信号的场景，增加了系统的灵活性。

第二方面，本申请提供一种均衡器，该均衡器可以包括：时频转换模块，用于获取第一复数信号，通过傅里叶变换等方式将第一复数信号转换为频域信号。第一复数信号可以为基于两路相互独立的数字电信号获得的时域信号。乘法器，用于将频域上的第一复数信号和抽头系数相乘，得到第二复数信号。其中，抽头系数用于对频域上的第一复数信号进行信号补偿或修正，如ISI补偿。频时转换模块，用于通过逆傅里叶变换等方式将第二复数信号转换为时域信号，并将时域上的第二复数信号分离为两路实数信号，输出两路实数信号。

本发明实施例中，将任意两路数字电信号合并为一路复数信号，进行频域均衡处理，可以降低由于TDEQ的抽头个数过大引入的功耗和占用的资源，降低系统的复杂度。

在一种可能的实现方式中，第一复数信号包括实部和虚部，其中，实部来源于两路相互独立的数字电信号的其中一路，虚部来源于两路相互独立的数字电信号的另一路。

本发明实施例中，通过将两路数字电信号合并为一路复数信号进行均衡处理，减少了系统中频域均衡器的数量，降低了系统复杂度。

在一种可能的实现方式中，该均衡器还用于：接收至少两路数字电信号，从至少两路数字电信号中任意选择两路相互独立的数字电信号。两路相互独立的数字信号，可以理解为用于携带这两路数字信号的光信号具有随机的偏振态或随机的相位。

在一种可能的实现方式中，该均衡器还包括误差计算模块，用于基于时域上的第二复数信号或两路实数信号获得误差值，其中，该误差值用于对抽头系数进行调整。例如，可以周期性地获取误差值，或者当输出的两路实数信号质量劣化时获取误差值。

在一种可能的实现方式中，乘法器，用于基于误差值和频域上的第一复数信号对抽头系数进行调整。

本发明实施例中，通过抽头系数的动态调整，可以获得更好的频域均衡效果，有效地补偿ISI带来的信号质量劣化。

在一种可能的实现方式中，所述任意两路相互独立的数字电信号从具有随机的偏振态或者具有随机的相位的两路光信号中获得。

例如，在发送端，任意两路相互独立的数字电信号通过具有随机偏振态或随机相位的光信号进行调制。或者，在接收端，任意两路相互独立的数字电信号从具有随机偏振态或随机相位的光信号中解调获得。由于数字电信号相互独立，频域均衡采用的抽头系数会相对简单，使得计算复杂度低。

在一种可能的实现方式中，时频转换模块，用于获取一路第一数字电信号，通过傅里叶变换等方式将第一数字信号转换为频域信号。乘法器，用于将频域上的第一数字信号和抽头系数相乘，得到第二数字信号。其中，抽头系数用于对频域上的第一数字信号进行信号补偿或修正，如ISI补偿。频时转换模块，用于通过逆傅里叶变换等方式将第二数字信号转换为时域信号。

本发明实施例中，可以对单独的一路数字电信号进行频域均衡，增加了系统的灵活性。

第三方面，本申请提供一种光通信系统，该光通信系统包括光发射机和上述第二方面或第二方面任意一种可能的实现方式中的光接收机。

本申请的又一方面提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有指令，当其在光收发机上运行时，使得光收发机执行上述各方面所述的方法。

本申请的又一方面提供了一种包含指令的程序产品，当其在光收发机上运行时，使得光收发机执行上述各方面所述的方法。

附图说明

为了说明本发明实施例的技术方案，下面将对描述实施例时所使用的附图作简单的介绍。

图1为现有技术中采用时域均衡的IMDD的系统架构图；

图2为本发明实施例提供的一种光传输系统的架构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种均衡器的逻辑结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种均衡器的信号处理示意图；

图5为本发明实施例提供的一种均衡器的逻辑结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种光接收机的逻辑结构示意图；

图7为本发明实施例提供的频域均衡器的复杂度分析示意图；

图8为本发明实施例提供的频域均衡器的性能分析示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

图2为本发明实施例提供的一种光传输系统的架构示意图。如图2所示，光传输系统200可以包括发送端的信号产生器201、调制器202，传输信道203，以及接收端的光电探测器(photoelectric detector，PD)204、模数转换器(analog digital converter，ADC)205和均衡器206。光传输系统200可以是单向传输系统，也可以是双向传输系统，图2以单向传输系统为例进行说明。

在发送端，信号产生器201，用于生成待发送的数据。待发送的数据可以为单路或多路。例如，待发送的数据可以为4路电信号，这4路电信号可以通过4个独立的信号产生器产生。信号产生器201可以在本地产生待发送的电信号；或者，从外部接收到电信号，并基于接收到的电信号生成待发送的电信号。对于从外部接收到的电信号，可以对其进行脉冲整形，以生成待发送的电信号。调制器202，可以采用强度调制等方式将待发送的数据调制到光载波上。例如，可以采用4个调制器将4路电信号分别调制到光载波上，即，每一路光载波携带一路电信号。

传输信道203，可以包括一根或多根光纤，用于传输光信号。发送端将经过调制的光载波通过光传输信道203发送出去，4路光载波可以通过不同的光纤或同一根光纤的不同波长传输。

在接收端，PD 204，可以为光电二极管或光电三极管，用于将接收到的光信号转换为电信号，这里的电信号可以为模拟电信号。例如，针对发送端发送的4路光载波，可以采用4个PD进行接收。ADC 205，用于将模拟电信号转换为数字电信号，例如，获得4路数字电信号。均衡器206，将两路数字电信号合并为一路复数信号，对合并后的复数信号进行频域均衡处理，并输出均衡后的信号。均衡器206可以包含至少一个频域均衡器(frequencydomain equalization，FDEQ)，如图2中的两个均衡器可以为FDEQ。每一个FDEQ的功能可以包括：基于两路相互独立的数字信号获得一路复数信号，该复数信号为时域信号。两路数字电信号相互独立，可以理解为用于携带这两路数字电信的光信号具有随机的偏振态或随机的相位。对获得的时域上的复数信号进行时频转换，将频域上的复数信号和抽头系数相乘，其中，抽头系数用于对频域上的复数信号将信号补偿，例如，补偿信号的ISI。将和抽头系数相乘后的复数信号进行频时转换，并将时域上的复数信号分离为两路实数信号。本发明实施例中，采用两个FDEQ替代图1的四个TDEQ，降低了由于TDEQ的抽头个数过大引入的功耗和占用的资源，降低了系统的复杂度。

本发明实施例可以应用于非相干光通信系统(如图2所示的IMDD系统)，也可以用于相干光通信系统。在非相干光通信系统中，ADC 205向均衡器206输入的数字电信号X1、X2、X3、X4可以是4路相互独立(互不相关)的序列。所谓相互独立(互不相关)，指的是在发送端，X1、X2、X3、X4采用四路具有随机偏振态或随机相位的光信号进行调制。或者，在接收端，X1、X2、X3、X4从四路具有随机偏振态或随机相位的光信号中解调获得。在相干光通信系统中，ADC 205向均衡器206输入的数字电信号XI、XQ、YI、YQ在发送端可以采用四路具有特定偏振态和特定相位关系的光信号中进行调制，在接收端可以从四路具有特定偏振态和特定相位关系的光信号中解调获得。其中X、Y代表两种相互正交的偏振态，I代表同相信号，Q代表正交信号，同相信号和正交信号的相位差为90度。除了应用于光通信系统，本发明实施例还可以应用于电通信系统、无线通信系统等。当应用于电通信系统或无线通信系统时，一些光学器件可以省去，比如PD。

图3为本发明实施例提供的一种均衡器的逻辑结构示意图，可以应用于图2中的网络场景中，即图2中的均衡器206。在图2的光传输系统中，在接收端ADC之后，得到4路数字电信号X1、X2、X3、X4，这4路数字电信号可以是相互独立的序列。多路数字电信号相互独立，可以理解为用于携带这多路数字电信号的光信号具有随机的偏振态或随机的相位。如图3所示，均衡器300将任意两路数字电信号合并为一路复数信号，然后进行频域均衡处理。因此，均衡器300包含两个FDEQ，每一个FDEQ可以包括傅里叶变换(Fourier transform，FFT)模块(或者称为时频转换模块)301、乘法器W1或W2 302、逆傅里叶变换(inverse Fouriertransform，IFFT)模块(或者称为频时转换模块)303，还可以包括误差计算模块304。

FFT模块301，将输入的两路数字电信号合并为一路复数信号。输入的两路数字电信号为实数信号，可以将其中一路数字信号作为复数信号的实部，另一路数字信号作为复数信号的虚部。例如，将两路实数信号X1、X2合并为一路复数信号X1+jX2，两路实数信号X3、X4合并为X3+jX4。信号X1或X3的序列为{a₀，a₁，a₂，…a_n}，信号X2或X4的序列为{b₀，b₁，b₂，…b_n}，则X1和X2合并为一路复数信号X1+jX2，X3和X4合并为一路复数信号X3+jX4。X1+jX2或X3+jX4的序列为{a₀+b₀j，a₁+b₁j，a₂+b₂j，…，a_n+b_nj}。具体的，可以将接收到的两路实数信号放在同一个缓存队列中，则视为将两路实数信号合并为一路复数信号。合并之后的复数信号为时域信号，FFT模块301将时域上的复数信号转换为频域上的复数信号。例如，复数信号X1+jX2或X3+jX4的序列{a₀+b₀j，a₁+b₁j，a₂+b₂j，…，a_n+b_nj}经过FFT之后转换为{A₀+B₀j，A₁+B₁j，A₂+B₂j，…，A_n+B_nj}。即，时域的复数信号经过FFT之后变为频域上的复数信号。X1、X3可以为不同的序列，X2、X4可以为不同的序列，X1+jX2、X3+jX4可以为不同的序列，为了方便描述，采用了相同的序列符号来描述。

乘法器W1 302，具有抽头系数W1，W1可以是复数向量。W1和X1+jX2对应的频域复数信号进行相乘。乘法器W2 302，具有抽头系数W2，W2可以是复数向量。W2和X3+jX4对应的频域复数信号进行相乘。乘法器W1或W2 302的抽头系数具有初始值，例如，初始值设置为全1。当乘法器W1或W2 302从误差计算模块304获得误差值error之后，可以对抽头系数进行调整。抽头系数用于和FFT模块301输出的频域复数信号相乘，在频域上对FFT301输出的复数信号进行信号修正或补偿，例如，可以补偿窄带、色散、时钟采样不理想等损伤引起的ISI。

图4为本发明实施例提供的一种均衡器的信号处理示意图。如图4所示，复数信号X1+jX2或X3+jX4的序列{a₀+b₀j，a₁+b₁j，a₂+b₂j，…，a_n+b_nj}，经过FFT之后转换为频域的复数信号{A₀+B₀j，A₁+B₁j，A₂+B₂j，…，A_n+B_nj}。抽头系数W1或W2的序列可以为{C₀+D₀j，C₁+D₁j，C₂+D₂j，…，C_n+D_nj}。抽头系数W1或W2的序列和FFT模块301输出的序列进行相乘，得到序列{E₀+F₀j，E₁+F₁j，E₂+F₂j，…，E_n+F_nj}。例如，A₀+B₀j和C₀+D₀j进行相乘，得到A₀*C₀+A₀*D₀j+B₀*C₀j-B₀*D₀，即为E₀+F₀j；A₁+B₁j和C₁+D₁j进行相乘，得到A₁*C₁+A₁*D₁j+B₁*C₁j-B₁*D₁，即为E₁+F₁j，…，A_n+B_nj和C_n+D_nj进行相乘，得到A_n*C_n+A_n*D_nj+B_n*C_nj-B_n*D_n，即为E_n+F_nj。抽头系数W1、W2可以为不同的序列，为了方便描述，采用了相同的序列符号来描述。

IFFT模块303，将乘法器W1 302输出频域信号{E₀+F₀j，E₁+F₁j，E₂+F₂j，…，E_n+F_nj}转换为时域信号Y₁+jY₂，或者将乘法器W2 302输出频域信号{E₀+F₀j，E₁+F₁j，E₂+F₂j，…，E_n+F_nj}转换为时域信号Y₃+Y₄j。时域信号Y₁+jY₂或者Y₃+Y₄j的序列包括{e₀+jf₀，e₁+jf₁，e₂+jf₂,…,e_n+jf_n}。然后将时域信号Y₁+jY₂、Y₃+Y₄j的实部和虚部分开，得到四路输出信号，Y₁、Y₂、Y₃、Y₄。Y₁+jY₂、Y₃+Y₄j可以为不同的序列，为了方便描述，采用了相同的序列符号来描述。

误差计算模块304，可以基于IFFT模块303输出的时域信号Y₁+jY₂或者Y₃+Y₄j进行误差计算，也可以基于实部和虚部分离后的时域信号Y₁、Y₂或者Y₃、Y₄进行误差计算。并将计算的误差值error反馈给乘法器W1或W2 302进行抽头系数调整。如果计算出来的误差值error为频域信号，可以直接反馈给乘法器W1或W2 302进行抽头系数调整。如果计算出来的误差值error为时域信号，则可以将误差值error转换为频域信号，再反馈给乘法器W1或W2302进行抽头系数调整。误差计算模块304可以周期性地对乘法器W1或W2进行抽头系数调整，或者当误差计算模块304计算出的误差值大于某个阈值的时候进行调整。

误差计算模块304计算的误差值error可以通过如下公式表示：error＝err_i+j·err_q，其中err_i和err_q分别为Y₁+jY₂中2路实数信号Y₁、Y₂的误差，或者是Y₃+Y₄j中2路实数信号Y₃、Y₄的误差。误差值error指的是真实信号与理想信号之间的误差。误差计算模块304可以采用盲计算方式，也可以采用带训练序列方式。例如，以Y₁+jY₂的误差计算为例进行说明：

采用CMA算法：err_i＝(|Y₁|^2-R1)·Y₁，err_q＝(|Y₂|^2-R2)·Y₂，其中R1、R2分别为Y₁、Y₂每路信号的平均模值；

采用MMA算法：err_i＝(|Y₁|^2-R1m)·Y₁，err_q＝(|Y₂|^2-R2m)·Y₂，其中R1m、R2m分别为Y₁、Y₂每路信号对应的多模值；

采用LMS算法：err_i＝Y₁-De(Y₁)，err_q＝Y2-De(Y₂)，其中De(Y₁)、De(Y₂)分别为Y₁、Y₂每路信号的判决值或对应的训练序列值。

乘法器W1或W2 302接收到误差计算模块304产生的误差值error，可以根据如下公式进行抽头系数调整：

W′＝W-mu*error*conj(Xin)

W′可以为调整之后的抽头系数W1或W2，W可以为调整之前的抽头系数W1或W2。mu为调整步长，可以根据需求设置。Xin为乘法器W1或W2输入的信号，conj(Xin)为对Xin进行共轭运算。其中，Xin为缓存的输入信号，与计算误差值error采用的时域信号Y₁+jY₂或者Y₃+Y₄j为同一时刻对应的信号。例如，Xin为A₀+jB₀，则计算误差值error采用时域信号e₀+jf₀。

乘法器W1的抽头系数可以基于其处理的时域信号Y₁+jY₂进行调整，和另外一路时域信号Y₃+Y₄j无关，同理，乘法器W2的抽头系数可以基于其处理的时域信号Y₃+Y₄j进行调整，和另外一路时域信号Y₁+jY₂无关。通过抽头系数的动态调整，可以获得更好的频域均衡效果，有效地补偿ISI带来的信号质量劣化。

本发明实施例的技术方案，可以将任意两路数字电信号(实数信号)合并为一路复数信号，即每两路信号对应一个FDEQ，所需FDEQ的数量为TDEQ的一半，降低了由于TDEQ的抽头个数过大引入的功耗和占用的资源，降低了系统的复杂度。

本发明实施例的均衡器可以应用于任意多路传输信号的通信系统中，即可以包括至少两路传输信号，可以为偶数路，也可以为奇数路。当传输信号的数量为N路时，且N为偶数，均衡器可以包含N/2个FDEQ。当传输信号的数量为N路时，且N为奇数，均衡器可以包含(N-1)/2个FDEQ。

图3所示的均衡器为偶数路(4路)传输信号的例子，将偶数路信号两两合并为一路信号，则均衡器包含两个FDEQ。均衡器应用于两路传输信号的通信系统时，则均衡器包含图3中的其中一个FDEQ。其他偶数路的情况类似，不再赘述。

图5为本发明实施例提供的一种均衡器的逻辑结构示意图。图5所示的均衡器为奇数路传输信号的例子，可以将任意两路信号X1、X2合并为一路信号，执行如图3所示的FFT、抽头系数相乘、IFFT等频域均衡处理，剩下一路X3单独进行时域或频域均衡处理。对于X1、X2的频域均衡，可以参照图3对应的实施例的描述。对于X3，可以采用如图1所示的TDEQ实现时域均衡。X3如果采用频域均衡，则X3的实数序列直接输入FFT模块501，在频域上与乘法器W2 502的抽头系数相乘，经过IFFT模块503后转换为时域信号，直接输出。也就是说，对于单路信号，不需要进行合并和分离，直接进行频域均衡。

图6为本发明实施例提供的一种光接收机的逻辑结构示意图。如图6所示，光接收机600包括PD 601、ADC 602和数字信号处理(digital signal processing，DSP)603。PD601和PD 204类似，将接收到的光信号转换为电信号。ADC 602和ADC 205类似，将模拟电信号转换为数字电信号。在PD 601和ADC 602之间，还可以包括放大器(图中未示出)。放大器为电放大器，可以通过跨阻放大器(trans-impedance amplifier，TIA)和自动增益控制(automatic gain control，AGC)实现，用于将PD 601输出电信号的电平调整到ADC 602的工作范围内。DSP 603中可以包含均衡器，如图2中的均衡器206、图3中的均衡器300、图5中的均衡器500等，用于接收经过ADC 602的数字电信号，并对数字电信号进行均衡处理。此外，DSP 603还可以包括时钟恢复、序列检测等功能。均衡器除了基于DSP实现，还可用于基于专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)等实现。均衡器的具体功能可以参见前面的实施例，此处不再赘述。

本发明实施例中，当TDEQ需要的抽头个数较大时，采用FDEQ进行均衡处理复杂度比TDEQ要低。以4路200G的传输信号为例，时域均衡需要4个独立的TDEQ进行时域卷积操作，频域均衡器需要2个FDEQ进行频域相乘操作。TDEQ和FDEQ的复杂度可以通过所需的乘法器或加法器的数量来对比：

4个TDEQ的乘法器数量:N*L*4

2个FDEQ的乘法器数量:2(N+Olp)*log2(N+Olp)*2+2N*log2(N)*2+(N)*4*2

4个TDEQ的加法器数量:Nx(L-1)x4

2个FDEQ的加法器数量:2(N+Olp)xlog2(N+Olp)x2+2Nxlog2(N)x2+(N+Olp)x2x2

其中，N为数据块长度,L为TDEQ最佳抽头个数，Olp为FDEQ中FFT的overlap长度。在计算复杂度的时候，TDEQ和抽头个数和FDEQ的overlap长度是等效的。

图7为本发明实施例提供FDEQ的复杂度分析示意图。如图7所示，设N＝400,Olp＝L。图中斜率较大的实线表示4个TDEQ所需的乘法器数量和L或overlap的关系，斜率较大的虚线表示4个TDEQ所需的加法器数量和L或overlap的关系。图中斜率较小的实线表示2个FDEQ所需的乘法器数量和L或overlap的关系，斜率较小的虚线表示2个FDEQ所需的加法器数量和L或overlap的关系。可以看出，当抽头个数L或overlap大于等于20时，2个FDEQ复杂度低于4个TDEQ复杂度。由于800G系统的器件带宽严重受限，TDEQ所需抽头个数是远大于20的。

图8为本发明实施例提供的FDEQ的性能分析示意图。例如，图8对4路112GB-PAM4信号进行仿真，对比了采用4路独立的TDEQ和2路FDEQ的均衡效果。如图8所示，其中两根曲线为未采用最大似然序列估计(maximum likelihood sequence estimation，MLSE)的条件下4个TDEQ和2个FDEQ的误码率(bit error rate，BER)随接收光功率(received opticalpower，ROP)的变化曲线，两根曲线大致重合。另外两根曲线为采用MLSE的条件下4个TDEQ和2个FDEQ的BER随ROP的变化曲线，两根曲线大致重合。可见，FDEQ和TDEQ达到的性能大致相同，但系统复杂度上FDEQ比TDEQ要低很多。

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。当使用软件实现时，可以全部或部分地以程序产品的形式实现。所述程序产品包括一个或多个指令。在光接收机上加载和执行所述程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。光接收机可以是光模块，具备光接收功能，还可以同时具备光发送和接收功能。所述指令可以存储在可读存储介质中，或者从一个设备的可读存储介质向另一个设备的可读存储介质传输。所述可读存储介质可以是光收发机机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种频域均衡的方法，应用于强度调制和直接检测系统，其特征在于，所述方法包括：

获取第一复数信号，所述第一复数信号为时域信号，所述第一复数信号基于两路相互独立的数字电信号获得，所述两路相互独立的数字电信号从具有随机的偏振态或者具有随机的相位的两路光信号中获得；

将所述第一复数信号转换为频域信号，并将频域上的第一复数信号和抽头系数相乘，得到第二复数信号，所述抽头系数用于对所述频域上的第一复数信号进行信号补偿；

将所述第二复数信号转换为时域信号，并将时域上的第二复数信号分离为两路实数信号，并输出所述两路实数信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一复数信号包括实部和虚部，所述实部来源于所述两路相互独立的数字电信号的其中一路，所述虚部来源于所述两路相互独立的数字电信号的另一路。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收至少两路数字电信号，从所述至少两路数字电信号中任意选择所述两路相互独立的数字电信号。

4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述时域上的第二复数信号或所述两路实数信号获得误差值，所述误差值用于对所述抽头系数进行调整。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

基于所述误差值和所述频域上的第一复数信号对所述抽头系数进行调整。

6.一种均衡器，应用于强度调制和直接检测系统，其特征在于，所述均衡器包括：

时频转换模块，用于获取第一复数信号，将第一复数信号转换为频域信号，所述第一复数信号为时域信号，所述第一复数信号基于两路相互独立的数字电信号获得，所述两路相互独立的数字电信号从具有随机的偏振态或者具有随机的相位的两路光信号中获得；

乘法器，用于将频域上的第一复数信号和抽头系数相乘，得到第二复数信号，所述抽头系数用于对所述频域上的第一复数信号进行信号补偿；

频时转换模块，用于将所述第二复数信号转换为时域信号，并将时域上的第二复数信号分离为两路实数信号，并输出所述两路实数信号。

7.如权利要求6所述的均衡器，其特征在于，所述第一复数信号包括实部和虚部，所述实部来源于所述两路相互独立的数字电信号的其中一路，所述虚部来源于所述两路相互独立的数字电信号的另一路。

8.如权利要求6或7所述的均衡器，其特征在于，所述均衡器还用于：

接收至少两路数字电信号，从所述至少两路数字电信号中选择所述两路相互独立的数字电信号。

9.如权利要求6-8任一所述的均衡器，其特征在于，所述均衡器还包括：

误差计算模块，用于基于所述时域上的第二复数信号或所述两路实数信号获得误差值，所述误差值用于对所述抽头系数进行调整。

10.如权利要求9所述的均衡器，其特征在于，所述乘法器，用于：

基于所述误差值和所述频域上的第一复数信号对所述抽头系数进行调整。

11.一种光接收机，其特征在于，所述光接收机包括光电探测器、模数转换器和数字信号处理器，

所述光电探测器，用于接收光信号，将所述光信号转换为模拟电信号；

所述模数转换器，用于将所述模拟电信号转换为数字电信号，所述数字信号包括所述两路相互独立的数字电信号；

所述数字信号处理器，用于执行如权利要求1-5任一所述的方法。

12.一种光通信系统，其特征在于，所述光通信系统包括光发射机和如权利要求11所述的光接收机。

13.一种可读存储介质，包括指令，当其在光接收机上运行时，使得光接收机执行如权利要求1-5任意一项所述的方法。

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