實(shí)施例涉及一種用于光信號(hào)的接收器的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序，更特別地但不排他地，涉及光接收器中的采樣率適配。

背景技術(shù)：

這一章節(jié)介紹了可能有助于促進(jìn)對(duì)(多項(xiàng))本發(fā)明的更好理解的多個(gè)方面。因此，這一章節(jié)的陳述將鑒于此來(lái)閱讀并且將不被理解為關(guān)于什么在現(xiàn)有技術(shù)中或什么不在現(xiàn)有技術(shù)中的承認(rèn)。

常規(guī)的通信系統(tǒng)大多包括主干部分和接入部分。例如，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)可以包括：無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)部分，其建立并控制無(wú)線接入；以及核心網(wǎng)(CN)，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的其他網(wǎng)絡(luò)和其他用戶(hù)通過(guò)其被連接。分組數(shù)據(jù)或分組交換通信網(wǎng)絡(luò)的另一示例是在萬(wàn)維網(wǎng)(WWW)的服務(wù)器和路由器之間所建立的通信網(wǎng)絡(luò)。隨著數(shù)據(jù)需求的穩(wěn)定增長(zhǎng)，接口和網(wǎng)絡(luò)被改進(jìn)以應(yīng)對(duì)增加的負(fù)載。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的有線連接，使用光纖的光數(shù)據(jù)傳輸被用來(lái)增強(qiáng)這樣的接口之間的鏈路容量。

在通信系統(tǒng)(諸如使用光數(shù)據(jù)傳輸、無(wú)線、有線或電力線通信的系統(tǒng))中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值可以借助于光傳輸信號(hào)被傳輸。光傳輸信號(hào)通過(guò)根據(jù)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)值并且依據(jù)相應(yīng)的相移鍵控(PSK)調(diào)制或正交幅度調(diào)制(QAM)方法的星座圖來(lái)調(diào)制擁有載波頻率的光載波信號(hào)的相位和/或振幅而被生成。突出的示例為二相相移鍵控(BPSK)、四相相移鍵控(QPSK)、16QAM、64QAM等。

在光接收器中，諸如例如模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、濾波器結(jié)構(gòu)(例如，蝴蝶均衡器)等之類(lèi)的組件遵循被應(yīng)用以將光電(OE)轉(zhuǎn)換的信號(hào)數(shù)字化的采樣率。例如，每符號(hào)2個(gè)樣本的采樣率可以被用于這些組件。一般而言，采樣率越高，相應(yīng)處理組件的工作頻率越高并且這些相應(yīng)組件的功耗越高。

文獻(xiàn)US 2011/0236025 A1描述了一種用于優(yōu)化接收器系統(tǒng)的ADC的采樣率與模擬抗混疊濾波器的帶寬之間的相互作用的裝置和方法。所描述的技術(shù)能夠被用來(lái)通過(guò)優(yōu)化接收器系統(tǒng)中所包括的光濾波器和電濾波器的帶寬而緩解對(duì)于以分?jǐn)?shù)采樣率工作的接收器系統(tǒng)的混疊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在以下概述中可能進(jìn)行了一些簡(jiǎn)化，其意圖為突出并介紹各種示例性實(shí)施例的一些方面，但是這樣的簡(jiǎn)化不意圖為限制本發(fā)明的范圍。稍后章節(jié)中將跟隨有優(yōu)選的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，其足以允許本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員制造并使用發(fā)明性概念。

各種實(shí)施例提供了一種用于光收發(fā)器的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序。實(shí)施例可以使用改進(jìn)的接收器處理來(lái)允許更高效的光傳輸概念。這可以通過(guò)對(duì)樣本的重采樣來(lái)實(shí)現(xiàn)，以使得不同的采樣率能夠被用于光接收器的信號(hào)處理鏈中的不同組件。

實(shí)施例提供了一種用于光信號(hào)的接收器的裝置。該裝置可操作為輸入第一采樣率的光信號(hào)的數(shù)字化樣本。該裝置進(jìn)一步可操作為基于多個(gè)濾波器系數(shù)對(duì)數(shù)字化樣本濾波以獲得第二采樣率的光信號(hào)的經(jīng)濾波的樣本。第二采樣率不同于第一采樣率。該裝置進(jìn)一步可操作為輸出第二采樣率的光信號(hào)的經(jīng)濾波的樣本。實(shí)施例可以使能對(duì)處理需求的采樣率適配，并且可以與此一起使能處理組件的功耗對(duì)處理需求的適配。例如，輸出采樣率可以對(duì)應(yīng)于每符號(hào)一個(gè)樣本。在一些實(shí)施例中，第二采樣率低于第一采樣率。在一些實(shí)施例中，第一采樣率與第二速率的比率可以不同于整數(shù)，其可以對(duì)應(yīng)于有理數(shù)或?qū)崝?shù)，諸如1和2之間的數(shù)字。

實(shí)施例因此可以使能降低光接收器的信號(hào)處理鏈中的采樣率、處理容量和功耗。

在一些實(shí)施例中，該裝置可以可操作為自適應(yīng)地更新濾波器系數(shù)。實(shí)施例可以使能基于自適應(yīng)濾波的重采樣，這可以自適應(yīng)地更新濾波器系數(shù)，以便維持處理鏈中的延遲、相位或頻率關(guān)系、均衡、干擾或誤差減小、或者任何其他信號(hào)性質(zhì)。例如，該裝置可以可操作為基于恒模算法或多模算法自適應(yīng)地更新濾波器系數(shù)。在一些實(shí)施例中，這樣的算法可以被應(yīng)用以自適應(yīng)地更新濾波器系數(shù)，以用于均衡、偏振解復(fù)用、偏振模式色散(PMD)補(bǔ)償、殘余色散補(bǔ)償、或重定時(shí)。該裝置可以可操作為基于恒模算法或多模算法對(duì)濾波器系數(shù)初始化，并且然后不應(yīng)用更新算法或者隨后應(yīng)用其他更新算法。

在一些實(shí)施例中，該裝置可以可操作為基于光信號(hào)的多個(gè)偏振和/或模式來(lái)輸入具有第一采樣率的數(shù)字化樣本的多個(gè)并行流。也就是說(shuō)，輸入樣本可以表示光信號(hào)的多種模式和/或多種偏振。該裝置可以進(jìn)一步可操作為使用多個(gè)濾波器系數(shù)來(lái)解復(fù)用光信號(hào)的不同偏振和/或模式的經(jīng)濾波的樣本。因此，實(shí)施例可以使能在組合式濾波器結(jié)構(gòu)中的重采樣以及偏振或模式解復(fù)用。

在一些實(shí)施例中，該裝置可以進(jìn)一步包括自適應(yīng)濾波器，其可以可操作為對(duì)第一采樣率的數(shù)字化樣本濾波。該裝置可以可操作為將自適應(yīng)濾波器的系數(shù)的更新基于自適應(yīng)濾波器的輸出樣本的一部分。該裝置可以進(jìn)一步包括可操作為選擇樣本的抽取器，這些樣本被用于將自適應(yīng)濾波器的系數(shù)更新作為光信號(hào)的經(jīng)濾波的樣本中的樣本。該裝置可以進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)內(nèi)插器，其與后續(xù)的抽取器組合可操作為確定光信號(hào)的經(jīng)濾波的樣本中的其他樣本。一些實(shí)施例可以利用為了在第一采樣率處的自適應(yīng)濾波器更新所選擇的樣本與為了經(jīng)濾波的光輸出信號(hào)所選擇的樣本之間的協(xié)同作用(synergy)，因?yàn)檫@樣的選擇被同步或者基于相同的樣本。換句話說(shuō)，在一些實(shí)施例中，從具有第一采樣率的樣本流中選擇的樣本(它們被選擇用于自適應(yīng)濾波器更新)可以被使用作為具有第二采樣率的輸出樣本流中的樣本。

例如，該裝置可以可操作為使用多個(gè)并行濾波器的結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)字化樣本濾波。多個(gè)并行濾波器中的每個(gè)濾波器可以可操作為輸出經(jīng)濾波的樣本。多個(gè)并行濾波器之一的樣本輸出速率可以低于第二采樣率。實(shí)施例因此可以使能并行化以用于操作具有降低的采樣率的并行濾波器結(jié)構(gòu)。

在另外的實(shí)施例中，多個(gè)并行濾波器中的兩個(gè)濾波器的兩個(gè)經(jīng)濾波的輸出樣本可以通過(guò)延遲被時(shí)間位移。該延遲基于第一和第二采樣率之間的關(guān)系。實(shí)施例可以使能對(duì)重采樣的輸出樣本的定時(shí)適配。多個(gè)并行濾波器可以可操作為處理光信號(hào)的后續(xù)數(shù)字化樣本的塊或群組。多個(gè)并行濾波器中的兩個(gè)濾波器中的第一濾波器可以對(duì)應(yīng)于參考濾波器，參考濾波器輸出具有第二采樣率的后續(xù)經(jīng)濾波的樣本的塊中的第一經(jīng)濾波的樣本。后續(xù)經(jīng)濾波的樣本的塊可以對(duì)應(yīng)于光信號(hào)的后續(xù)數(shù)字化樣本的輸入塊。多個(gè)并行濾波器中的兩個(gè)濾波器中的第二濾波器對(duì)應(yīng)于輸出第二經(jīng)濾波的樣本的濾波器，第二經(jīng)濾波的樣本是后續(xù)經(jīng)濾波的樣本的塊中的第一經(jīng)濾波的樣本之后的k_interp個(gè)樣本。該延遲相對(duì)于來(lái)自光信號(hào)的后續(xù)數(shù)字化樣本的塊的最早輸入樣本的定時(shí)而被確定，其由多個(gè)并行濾波器中的第二濾波器使用。所述定時(shí)可以通過(guò)下式被延遲：

d_interp(k_interp)＝(k_interp)/resampling_rate-round((k_interp)/resampling_rate)，其中d_interp對(duì)應(yīng)于最早輸入樣本的定時(shí)與第二經(jīng)濾波的樣本的輸出之間的延遲。重采樣率對(duì)應(yīng)于第一和第二采樣率的比率。實(shí)施例可以利用被適配于第一和第二采樣率的定時(shí)來(lái)提供第二采樣率的經(jīng)濾波的輸出樣本。

此外，在一些實(shí)施例中，由多個(gè)并行濾波器中的第二濾波器使用的后續(xù)數(shù)字化樣本的塊中的最早輸入樣本的位置t_in可以對(duì)應(yīng)于：t_in＝round((t_out-1)/resampling_rate)，其中t_out對(duì)應(yīng)于后續(xù)經(jīng)濾波的樣本的塊中的第二經(jīng)濾波的樣本的位置。實(shí)施例可以將濾波器結(jié)構(gòu)適配以使得來(lái)自光信號(hào)的經(jīng)濾波輸入樣本基于重采樣率而被考慮，和/或適配于濾波器結(jié)構(gòu)中的個(gè)體濾波器中所考慮的抽頭數(shù)目或?yàn)V波器系數(shù)。

在實(shí)施例中，該裝置可以可操作為使用一個(gè)或多個(gè)蝴蝶濾波器結(jié)構(gòu)對(duì)光信號(hào)的數(shù)字化樣本濾波。該裝置可以可操作為使用一個(gè)或多個(gè)有限脈沖響應(yīng)濾波器結(jié)構(gòu)對(duì)光信號(hào)的數(shù)字化樣本濾波。實(shí)施例可以使能用于光信號(hào)的數(shù)字化樣本的高效濾波器結(jié)構(gòu)。此外，該裝置可以可操作為使數(shù)字化樣本同步于第一采樣率的光信號(hào)的符號(hào)流。該裝置可以可操作為在第一采樣率的數(shù)字化樣本內(nèi)基于時(shí)鐘恢復(fù)使數(shù)字化樣本同步。

在一些實(shí)施例中，該裝置可以可操作為減少第一采樣率的光信號(hào)的數(shù)字化樣本中的色散，和/或該裝置可以可操作為將經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)數(shù)字化以獲得第一采樣率的數(shù)字化樣本。實(shí)施例可以針對(duì)光信號(hào)的基帶處理提供高效的概念。

實(shí)施例提供了一種用于光信號(hào)的接收器的方法。該方法包括：輸入第一采樣率的光信號(hào)的數(shù)字化樣本。該方法進(jìn)一步包括：基于多個(gè)濾波器系數(shù)對(duì)數(shù)字化樣本濾波以獲得第二采樣率的光信號(hào)的經(jīng)濾波的樣本。第二采樣率不同于第一采樣率。該方法進(jìn)一步包括：輸出第二采樣率的光信號(hào)的經(jīng)濾波的樣本。

實(shí)施例進(jìn)一步提供了一種具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)或處理器上被執(zhí)行時(shí)，該程序代碼用于執(zhí)行上文所描述的方法中的一種或多種方法。另外的實(shí)施例是一種存儲(chǔ)指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，這些指令當(dāng)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)使得該計(jì)算機(jī)實(shí)施本文所描述的方法之一。

附圖說(shuō)明

將通過(guò)僅為示例的方式并且參考附圖而使用裝置或方法或計(jì)算機(jī)程序或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的以下非限制性實(shí)施例來(lái)描述一些其他特征或方面，在附圖中：

圖1圖示了用于接收器的裝置的實(shí)施例的框圖；

圖2示出了用于光信號(hào)的接收器的實(shí)施例的框圖；

圖3示出了用于光信號(hào)的接收器的另一實(shí)施例的框圖；

圖4圖示了實(shí)施例的處理示例；

圖5示出了一種實(shí)施例中的濾波器結(jié)構(gòu)的示例；

圖6圖示了一種實(shí)施例中的在時(shí)域中利用自適應(yīng)濾波器的處理示例；

圖7圖示了一種實(shí)施例中的在頻域中利用自適應(yīng)濾波器的處理示例；

圖8圖示了一種實(shí)施例中的在時(shí)域中利用自適應(yīng)濾波器的另一處理示例；

圖9圖示了一種實(shí)施例中的濾波器結(jié)構(gòu)的另一示例；

圖10描繪了一種實(shí)施例中的濾波器結(jié)構(gòu)的另一示例；

圖11示出了用于光信號(hào)的接收器的另一實(shí)施例的框圖；

圖12圖示了重采樣率的可能值的表格；

圖13圖示了Q因數(shù)相對(duì)光信噪比的仿真結(jié)果；以及

圖14示出了用于光信號(hào)的接收器的方法的實(shí)施例的框圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考其中圖示了一些示例實(shí)施例的附圖來(lái)更完全地描述各種示例實(shí)施例。在附圖中，線條的粗細(xì)、層或區(qū)域可以為了清楚而被放大。

因此，雖然示例實(shí)施例能夠有各種修改和替換形式，但是它們的實(shí)施例在附圖中通過(guò)示例的方式被示出并且將在本文中被詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，不存在將示例實(shí)施例限制于所公開(kāi)的特定形式的意圖，而是相反地，示例實(shí)施例將覆蓋落入本發(fā)明范圍之內(nèi)的所有修改、等價(jià)物和替換物。相似的標(biāo)號(hào)貫穿附圖的描述指代類(lèi)似的元素。

如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“或”是指非排他的“或”，除非另有指示(例如，“或其他”或者“或替換地”)。此外，如本文所使用的，被用來(lái)描述元件之間的關(guān)系的詞語(yǔ)應(yīng)當(dāng)寬泛地被解釋為包括直接關(guān)系或者存在中間元件，除非另有指示。例如，當(dāng)元件被稱(chēng)作“連接”或“耦合”到另一元件時(shí)，該元件可以直接連接到或耦合到另一元件或者可能存在中間元件。相對(duì)照地，當(dāng)元件被稱(chēng)作“直接連接”或“直接耦合”到另一元件時(shí)，沒(méi)有中間元件存在。類(lèi)似地，諸如“之間”、“鄰近”等之類(lèi)的詞語(yǔ)應(yīng)當(dāng)以相似方式被解釋。

本文所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述特定實(shí)施例的目的，并且不意圖是對(duì)示例實(shí)施例的限制。如本文所使用的，單數(shù)形式的“一”、“一種”和“該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另有指示。將進(jìn)一步理解，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包括了”、“包括有”或“包括著”，當(dāng)在本文中被使用時(shí)，指定所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件或組件的存在，但是不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件或它們的群組的存在或添加。

除非另有定義，本文所使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與示例實(shí)施例所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。將進(jìn)一步理解，例如，常用詞典中所定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域的上下文中的含義相一致的含義，并且將不在理想化或過(guò)于正式的意義上被解釋?zhuān)潜疚拿鞔_地如此定義。

在下文中，將描述用于光接收器的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序的一些實(shí)施例。圖1圖示了用于接收器100的裝置10的實(shí)施例的框圖。換句話說(shuō)，裝置10可以被適配于接收器100或者在接收器100中可操作；它可以由接收器100來(lái)操作或者被包括在接收器100中。實(shí)施例還可以提供包括裝置10的接收器100。圖1進(jìn)一步示出了包括裝置10的接收器100的實(shí)施例(虛線)。

裝置10可操作為輸入第一采樣率的光信號(hào)的數(shù)字化樣本。裝置10進(jìn)一步可操作為基于多個(gè)濾波器系數(shù)對(duì)數(shù)字化樣本濾波以獲得第二采樣率的光信號(hào)的經(jīng)濾波的樣本。第二采樣率不同于第一采樣率。裝置10進(jìn)一步可操作為輸出第二采樣率的光信號(hào)的經(jīng)濾波的樣本。在實(shí)施例中，裝置10可以被實(shí)施為一個(gè)或多個(gè)處理單元、一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備、一個(gè)或多個(gè)處理模塊、任何用于處理的部件(means)，等等。在一些實(shí)施例中，裝置10可以對(duì)應(yīng)于數(shù)字處理部件，例如處理器。換句話說(shuō)，裝置10可以被實(shí)施為在相應(yīng)適配的可編程硬件上執(zhí)行的軟件。在其他實(shí)施例中，裝置10可以對(duì)應(yīng)于處理硬件，被適配為執(zhí)行本文所描述的處理。在一些實(shí)施例中，裝置10可以對(duì)應(yīng)于處理器、控制器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)等。

接收器100可以包括如隨后將詳細(xì)描述的另外的組件。將注意到，接收器100可以被實(shí)施為數(shù)字處理部件，具有不同的處理模塊，諸如軟件模塊。例如，這樣的處理部件(諸如相干接收器100中的DSP)中所包括的算法之一可以是通過(guò)恒模算法(CMA)更新的自適應(yīng)蝴蝶均衡器。

圖1進(jìn)一步圖示了可選的濾波器結(jié)構(gòu)12，其可以對(duì)應(yīng)于這樣的使用CMA的蝴蝶均衡器。在實(shí)施例中，濾波器結(jié)構(gòu)12可以提供多種特征，諸如均衡、偏振解復(fù)用、偏振模式色散(PMD)補(bǔ)償、殘余色散補(bǔ)償和/或重定時(shí)。在下文中，假設(shè)這樣的算法對(duì)具有高于符號(hào)率的采樣頻率的輸入信號(hào)進(jìn)行操作，高于符號(hào)率例如等于兩倍的符號(hào)率，其也可以被表達(dá)為每符號(hào)兩個(gè)樣本(2Sps)。實(shí)施例可以使能每符號(hào)的樣本數(shù)目的減少，而進(jìn)一步允許接收器100的功耗上的降低，例如，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)部分中和在色散補(bǔ)償(CD comp)部分中。一些實(shí)施例因此可以例如操作在1.5Sps。實(shí)施例因此可以提供裝置10來(lái)重采樣符號(hào)率，這還可以包括CMA以用于每符號(hào)減少的樣本。

圖2圖示了一種實(shí)施例中的光接收器100，其將被用來(lái)說(shuō)明光接收器100的處理鏈中的至少一些可能的組件。在圖2的組件之下，以Sps來(lái)提供對(duì)應(yīng)的采樣率。圖2示出了包括裝置10的接收器100。在當(dāng)前的實(shí)施例中，假設(shè)接收器100和裝置10接收電信號(hào)，該電信號(hào)對(duì)應(yīng)于光信號(hào)的模擬基帶表示。如本領(lǐng)域中已知的，光接收器100可以包括另外的組件，諸如光元件，例如光電二極管或光電晶體管，用以接收光信號(hào)并且將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。此外，接收器100、裝置10可以分別包括另外的組件，諸如放大器，例如低噪聲放大器(LNA)；或者濾波器電路，例如帶通濾波器；混頻器或下變頻器等。如圖2中所示出的，模擬電信號(hào)被提供給一個(gè)或多個(gè)ADC 14，一個(gè)或多個(gè)ADC14將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)。換句話說(shuō)，在圖2中所示出的實(shí)施例中，裝置10包括ADC 14，也就是說(shuō)，裝置10可操作為將經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)數(shù)字化以獲得第一采樣率的數(shù)字化樣本。

在當(dāng)前的實(shí)施例中，第一采樣率被假設(shè)為2Sps。如圖2中進(jìn)一步示出的，存在兩個(gè)信號(hào)處理分支，一個(gè)處于頂部并且一個(gè)處于底部。一般而言，可以使用多個(gè)分支來(lái)處理光信號(hào)的不同模式或偏振。換句話說(shuō)，裝置10可以可操作為基于光信號(hào)的多種偏振和/或多種模式來(lái)輸入具有第一采樣率的數(shù)字化樣本的多個(gè)并行流。在一些實(shí)施例中，裝置10可以進(jìn)一步可操作為使用將在隨后詳述的多個(gè)濾波器系數(shù)來(lái)解復(fù)用光信號(hào)的不同偏振和/或不同模式的樣本。如圖2中所示出的，數(shù)字化樣本以第一采樣率被提供給兩個(gè)色散補(bǔ)償單元16a和16b，它們耦合至ADC 14。換句話說(shuō)，這兩個(gè)色散補(bǔ)償單元16a和16b可以對(duì)應(yīng)于濾波器電路或?yàn)V波器組件，它們補(bǔ)償可能在光信號(hào)中所出現(xiàn)的色散，該色散例如由通過(guò)光纖(諸如單?；蚨嗄９饫w)的通信所引起。

如圖2中所示出的，兩個(gè)單元16a和16b操作在第一采樣率。經(jīng)補(bǔ)償?shù)臄?shù)字樣本然后也以第一采樣率被提供給時(shí)鐘恢復(fù)單元18，時(shí)鐘恢復(fù)單元18從數(shù)字樣本恢復(fù)時(shí)鐘頻率并且被耦合至單元16a和16b。在當(dāng)前的實(shí)施例中，假設(shè)時(shí)鐘恢復(fù)18恢復(fù)數(shù)字化樣本的載波頻率。在一些實(shí)施例中，這樣的載波頻率可能是確切的，但是數(shù)字化樣本的相位對(duì)準(zhǔn)以及光信號(hào)中的實(shí)際符號(hào)可能還未實(shí)現(xiàn)。這樣的同步可以例如借助于由濾波器引入的分?jǐn)?shù)延遲而在時(shí)鐘恢復(fù)塊18中或在后續(xù)的CMA塊12中被實(shí)現(xiàn)。在耦合至?xí)r鐘恢復(fù)18的后續(xù)CMA塊12中，重采樣可以從第一采樣率至第二采樣率(在當(dāng)前的實(shí)施例中從2Sps至1Sps)發(fā)生。如隨后將進(jìn)一步描述的，CMA 12可以包括一個(gè)或多個(gè)濾波器結(jié)構(gòu)，用以執(zhí)行多種功能或處理特征。在重采樣至第二采樣率之后，在每個(gè)分支中存在耦合至CMA 12的塊20a和20b，它們執(zhí)行載波頻率估計(jì)和校正(CFE)和載波相位估計(jì)和校正(CPE)。這些處理塊可以操作在第二采樣頻率(1Sps)并且可以執(zhí)行載波和相位估計(jì)以及載波和相位補(bǔ)償或校正。例如，偏移校正可以被執(zhí)行。

如上文已經(jīng)提到的，圖2中所描述的組件中的一些組件可以借助于DSP和對(duì)應(yīng)的軟件模塊而被實(shí)施。CMA濾波器結(jié)構(gòu)12可以包括用以將采樣率從第一采樣率降低至第二采樣率的部件。在當(dāng)前的實(shí)施例中，第二采樣率低于第一采樣率。在另外的實(shí)施例中，第一采樣率與第二采樣率的比率不同于整數(shù)。換句話說(shuō)，不同于當(dāng)前實(shí)施例中的比率2Sps/1Sps＝2，這種比率可以不是整數(shù)，而是對(duì)應(yīng)于實(shí)數(shù)或有理數(shù)，例如1.5Sps/1Sps＝1.5。

在實(shí)施例中，CMA塊12可以包括蝴蝶濾波器的集合，例如，基于單個(gè)4-有限脈沖響應(yīng)(FIR)的擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)CMA的蝴蝶濾波器組。CMA 12可以進(jìn)一步包括能夠基于CMA的獨(dú)立自適應(yīng)更新功能的集合。CMA 12可以進(jìn)一步包括用于樣本的塊的濾波器的正確初始化的元件以便避免災(zāi)變事件。也就是說(shuō)，裝置10可以可操作為自適應(yīng)地更新CMA 12中所應(yīng)用的濾波器系數(shù)。例如，濾波器系數(shù)可以基于恒?；蚨嗄Ｋ惴?諸如CMA、MMA等)被更新。此外，至少在一些實(shí)施例中，裝置10可以可操作為基于CMA或MMA來(lái)初始化濾波器系數(shù)。隨后，將解釋這些元件可以如何被操作以便使能CMA塊的處理特征，CMA塊可以對(duì)具有任意樣本速率的輸入信號(hào)進(jìn)行操作。例如，濾波器更新可以通過(guò)針對(duì)8/16或64QAM樣本的MMA被完成。

圖3示出了用于光信號(hào)的接收器100的實(shí)施例的框圖。在圖3的實(shí)施例中，操作在1.5Sps的ADC/DSP使用降低SPS的CMA 12并且從1.5Sps下采樣至1Sps。圖3的實(shí)施例示出了與圖2的實(shí)施例類(lèi)似的組件，除了第一采樣率為1.5Sps并且第二采樣率為1Sps。關(guān)于組件的特征或功能，參考圖2的描述。在圖3中所描繪的實(shí)施例中，輸入信號(hào)包括作為第一采樣率的1.5Sps的樣本。在可能的實(shí)施方式中，DSP將操作在1.5Sps。在該情況下，ADC 14以1.5Sps來(lái)采樣，并且色散補(bǔ)償16a、16b與降低SPS的CMA 12之間的其他組件或DSP塊也操作在第一采樣率1.5Sps。這些塊(例如，色散補(bǔ)償塊16a、16b和時(shí)鐘恢復(fù)18)的在1.5Sps的實(shí)施方式能夠被考慮為是圖2中針對(duì)2Sps的采樣率所描述的內(nèi)容的變化。濾波器結(jié)構(gòu)12或降低SPS的CMA 12在當(dāng)前的實(shí)施例中執(zhí)行重采樣。它的輸入信號(hào)處于1.5Sps的第一采樣率，并且輸出信號(hào)處于1Sps的第二采樣率。在一些實(shí)施例中，裝置10的降低SPS的CMA 12可以執(zhí)行另外的信號(hào)處理或信號(hào)操作，諸如光信號(hào)的多個(gè)偏振的偏振解復(fù)用、均衡、重定時(shí)和下采樣。這些操作可以立刻被執(zhí)行或者與重采樣依次被執(zhí)行。

圖4圖示了如圖3中所示出的實(shí)施例的處理示例。圖4在頂部示出了時(shí)間線，針對(duì)其圖示了奇數(shù)輸出樣本(情況1)和偶數(shù)輸出樣本(情況2)。由方形標(biāo)記描繪的符號(hào)表示處于1Sps的第二采樣率的光信號(hào)的經(jīng)濾波的樣本。在方形標(biāo)記之下存在一系列的菱形標(biāo)記，其表示處于1.5Sps的第一采樣率的光信號(hào)的數(shù)字化樣本。圖4圖示了輸入樣本(菱形)與輸出符號(hào)(方形)之間的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的簡(jiǎn)化表示。此外，假設(shè)就時(shí)鐘恢復(fù)18和分?jǐn)?shù)延遲而言已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了某種同步。輸出符號(hào)可以被考慮為是兩個(gè)不同集合(偶數(shù)和奇數(shù))的一部分。奇數(shù)輸出符號(hào)是與輸入樣本對(duì)準(zhǔn)的那些輸出符號(hào)。偶數(shù)輸出符號(hào)是落在圖4頂部的兩個(gè)輸入樣本之間的中間的那些輸出符號(hào)。為了簡(jiǎn)單的原因，如果忽略對(duì)于偏振解復(fù)用均衡和重定時(shí)的需求，則偶數(shù)輸出符號(hào)可能要求0.5個(gè)符號(hào)持續(xù)期的分?jǐn)?shù)延遲(被歸一化到輸入信號(hào)的采樣率，即1.5Sps的第一采樣率)。

在這種意義上，能夠想到奇數(shù)和偶數(shù)輸出符號(hào)都傳遞通過(guò)分?jǐn)?shù)延遲濾波器，分?jǐn)?shù)延遲濾波器為了簡(jiǎn)單的緣故而能夠基于截?cái)鄐inc-函數(shù)。這些sinc-函數(shù)針對(duì)情況1(奇數(shù))和情況2(偶數(shù))輸出符號(hào)被描繪在圖4的底部。用于奇數(shù)輸出符號(hào)的濾波器將是以整數(shù)值采樣的sinc，它們?cè)诔藅＝0之外的任何地方都為0。用于奇數(shù)輸出符號(hào)的濾波器因此也可以被考慮為是簡(jiǎn)單的Dirac脈沖或delta函數(shù)。對(duì)于偶數(shù)輸出的符號(hào)(情況2)，輸出符號(hào)在圖4中所描繪的示例中可以在t＝-3.5,-2.5,-1.5,-0.5,0.5,1.5,2.5,3.5處被采樣。

換句話說(shuō)，圖4示出了針對(duì)偶數(shù)符號(hào)和奇數(shù)符號(hào)的兩種可能情況的表示。在情況1中，奇數(shù)符號(hào)與輸入信號(hào)中的對(duì)應(yīng)樣本時(shí)間對(duì)準(zhǔn)，并且在情況2中，偶數(shù)樣本處于輸入信號(hào)的兩個(gè)樣本之間的中間。針對(duì)符號(hào)的偶數(shù)集合和奇數(shù)集合使用具有適當(dāng)值的定時(shí)內(nèi)插器可以提供由輸出符號(hào)的偶數(shù)集合和奇數(shù)集合都要求的重定時(shí)功能。如圖4中所圖示的，可以針對(duì)奇數(shù)符號(hào)和偶數(shù)符號(hào)使用不同的濾波函數(shù)。例如，如后續(xù)的附圖中所圖示的，在用于奇數(shù)符號(hào)的蝴蝶結(jié)構(gòu)中可以使用四個(gè)FIR濾波器，并且在用于偶數(shù)輸出符號(hào)的蝴蝶結(jié)構(gòu)中可以使用四個(gè)不同的FIR濾波器。

圖5示出了一種實(shí)施例中的濾波器結(jié)構(gòu)12的示例。在圖5中所描繪的實(shí)施例中，對(duì)具有第一采樣率的數(shù)字化樣本的多個(gè)并行輸入流濾波，第一采樣率可以基于光信號(hào)的多種偏振和/或多種模式。對(duì)應(yīng)地，該實(shí)施例提供了多個(gè)輸出經(jīng)濾波數(shù)字化樣本。如圖5中進(jìn)一步示出的，具有濾波器結(jié)構(gòu)12的裝置10可操作為使用用于奇數(shù)輸出樣本的多個(gè)并行濾波器22a、22b、22c、22d(傳遞函數(shù)h_CMA)以及用于偶數(shù)輸出經(jīng)濾波的樣本的多個(gè)并行濾波器24a、24b、24c、24d(傳遞函數(shù)H_內(nèi)插*h_CMA)的結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)字化樣本進(jìn)行濾波。如圖5中所描繪的實(shí)施例中所示出的濾波器為并行FIR結(jié)構(gòu)。

多個(gè)并行濾波器22a-d和24a-d中的每個(gè)濾波器可操作為基于傳入的輸入樣本來(lái)輸出經(jīng)濾波的樣本。例如，如圖5中所示出的，濾波器2a基于輸入樣本1、2、3、4和5確定輸出樣本3，濾波器24d基于輸入樣本11、12、13、14和15確定輸出樣本10，等等。此外，從針對(duì)相應(yīng)濾波器22a-d和24a-d的輸入樣本的編號(hào)能夠看出，兩個(gè)連續(xù)的奇數(shù)或偶數(shù)濾波器22a-d和24a-d之間存在1.5×2個(gè)樣本的位移。換句話說(shuō)，在圖5中，示出了并行因數(shù)8以及五抽頭CMA。多個(gè)并行濾波器22a-d、24a-d之一的樣本輸出速率低于第二采樣率，因?yàn)樗鼈兊妮敵霰唤M合并且所有濾波器的整體輸出速率那么可以對(duì)應(yīng)于第二采樣率。

在當(dāng)前的實(shí)施例中，因此假設(shè)第一采樣率對(duì)應(yīng)于1.5Sps并且第二采樣率對(duì)應(yīng)于1Sps。換句話說(shuō)，針對(duì)每2個(gè)輸出樣本存在3個(gè)輸入樣本。如果進(jìn)一步假設(shè)輸出樣本3在時(shí)間上與符號(hào)3對(duì)準(zhǔn)或同步，則能夠進(jìn)一步假設(shè)符號(hào)5、7和9對(duì)應(yīng)地與樣本6、9和12對(duì)準(zhǔn)，如圖5右側(cè)的表格中所給出。此外，使用內(nèi)插來(lái)確定偶數(shù)樣本，這由傳遞函數(shù)H_內(nèi)插所指示，其與對(duì)應(yīng)的濾波器傳遞函數(shù)h_CMA卷積。偶數(shù)輸出樣本基于內(nèi)插和濾波，如在圖5的右手側(cè)的表格的下部所指示。例如，輸出符號(hào)4基于輸入樣本4和5；輸出符號(hào)10基于輸入樣本13和14，等等。圖5進(jìn)一步圖示了轉(zhuǎn)移函數(shù)的計(jì)算模塊25，其在當(dāng)前的實(shí)施例中基于恒模算法。

在以下實(shí)施例中，裝置10、降低SPS的CMA模塊12分別進(jìn)一步包括自適應(yīng)濾波器12a、12b，其可操作為對(duì)第一采樣率的數(shù)字化樣本濾波。圖6圖示了一種實(shí)施例中的在時(shí)域中利用自適應(yīng)濾波器12a、12b的處理示例。自適應(yīng)濾波器12a、12b包括相關(guān)器12a和16抽頭濾波器12b，其將自適應(yīng)濾波器12a、b的系數(shù)的更新基于自適應(yīng)濾波器12a、b的輸出樣本的分?jǐn)?shù)。應(yīng)當(dāng)注意，使用16抽頭的濾波器12b的尺寸為示例尺寸，在其他實(shí)施例中可以使用不同的抽頭數(shù)目。在圖6中所描繪的實(shí)施例中，1.5Sps在自適應(yīng)濾波器的輸出處被假設(shè)有后續(xù)的下采樣至1Sps。如圖6中所示出的，裝置10進(jìn)一步包括下采樣器，其具有內(nèi)插器(6抽頭)12c和兩個(gè)抽取器12d和12e。應(yīng)當(dāng)注意，6抽頭的尺寸僅是示例值并且在其他實(shí)施例中可以使用其他尺寸或不同的抽頭數(shù)目。例如，8抽頭內(nèi)插器可能具有更高的準(zhǔn)確性，其針對(duì)更高階調(diào)制(諸如16QAM、64QAM)可能更好。抽取器12e可操作為選擇被用于對(duì)自適應(yīng)濾波器12a、b的系數(shù)進(jìn)行更新的樣本以作為光信號(hào)的經(jīng)濾波的樣本中的樣本。裝置10包括內(nèi)插器12c，其與后續(xù)的抽取器12d組合(串聯(lián))，并且它們可操作為確定光信號(hào)的經(jīng)濾波的樣本中的其他樣本。換句話說(shuō)，圖6中所示出的組件可以說(shuō)明一種實(shí)施例中的用于降低的采樣率操作的操作模式。

如圖6中所示出的，模塊12可以(是降低采樣率的CMA)被劃分為兩個(gè)部分，自適應(yīng)濾波器12a、b以及下采樣器12c、d、e。第一部分12a、b操作在第一采樣率(例如1.5Sps)并且負(fù)責(zé)所有的濾波部分，例如均衡、偏振解復(fù)用、PMD補(bǔ)償?shù)?。第二部?2c、d、e是將采樣率從第一采樣率(例如1.5Sps)改變?yōu)榈诙蓸勇?通常為1Sps)的下采樣器。

自適應(yīng)濾波器12a、b的更新通過(guò)使用對(duì)應(yīng)于符號(hào)中心的樣本被完成。在圖6中所示出的實(shí)施例中的1.5Sps操作的情況下，這對(duì)應(yīng)于輸入樣本的三分之一。這些樣本(或它們的一部分)被用來(lái)更新自適應(yīng)濾波器12a、b。通過(guò)使用這些樣本來(lái)更新自適應(yīng)濾波器12a、b，由自適應(yīng)濾波器計(jì)算的樣本的三分之一與一半的符號(hào)自動(dòng)地時(shí)間對(duì)準(zhǔn)(當(dāng)自適應(yīng)濾波器12a、b已經(jīng)成功收斂時(shí))。換句話說(shuō)，輸入樣本中每第三樣本具有等于符號(hào)中心的采樣時(shí)刻，更精切地，是等于每第二符號(hào)中心。例如，使用快速傅里葉變換(FFT)和逆向FFT(iFFT)來(lái)降低DSP復(fù)雜度，自適應(yīng)濾波器12a、b能夠在時(shí)域中或在頻域中被實(shí)現(xiàn)。

圖7圖示了另一實(shí)施例中的在頻域中利用自適應(yīng)濾波器12a、b的處理示例。圖7示出了用以將輸入樣本變換至頻域的16抽頭FFT12f。應(yīng)當(dāng)注意，圖7將16抽頭FFT指示為一種實(shí)施例中的示例尺寸。在另外的實(shí)施例中，F(xiàn)FT大小可以大得多，例如大3至8倍。例如，可以使用標(biāo)準(zhǔn)的“重疊且保存方法”。具有64抽頭的FFT可以被計(jì)算以應(yīng)用16抽頭濾波器。因此，針對(duì)每個(gè)FFT可以正確計(jì)算64-16+1個(gè)樣本。下一或后續(xù)FFT然后可以再次計(jì)算64個(gè)樣本，具有64-16+1個(gè)樣本的樣本位移。換句話說(shuō)，16抽頭FFT可以指示16抽頭為等效“濾波器大小”，其中實(shí)際的濾波器或FFT大小可能不同。FFT大小可能顯著大于目標(biāo)濾波器大小以便在計(jì)算上是有效的。有關(guān)FFT的尺寸設(shè)定以及“重疊且保存方法”的更多細(xì)節(jié)能夠在J.C.Geyer等人的“Efficient Frequency Domain Chromatic Dispersion Compensation in a Coherent Polmux QPSK-Receiver”，Optical Fiber Communication(OFC)，collocated National Fiber Optic Engineers Conference(NFOEC)，2010Conference on(OFC/NFOEC)中找到。

濾波器12b在頻域中操作并且它的輸出樣本然后由16抽頭iFFT12g變換回到時(shí)域中。相關(guān)器12a在時(shí)域中操作，并且經(jīng)更新的濾波器系數(shù)在濾波器12b中被使用之前由16抽頭FFT 12h變換至頻域。如針對(duì)圖6中所示出的時(shí)域?qū)嵤├忉尩模琲FFT 12g的每第三輸出樣本被假設(shè)與偶數(shù)符號(hào)時(shí)間對(duì)準(zhǔn)。圖7進(jìn)一步圖示了抽取器12d和12e以及如上文針對(duì)圖6所討論的6抽頭內(nèi)插器12c。6抽頭內(nèi)插器12c被用來(lái)計(jì)算奇數(shù)符號(hào)。在一些實(shí)施例中，處理容量或乘法可以被節(jié)省，因?yàn)樘幱?.5Sps的輸出樣本中僅三分之一可能需要被計(jì)算并且可以考慮0.5個(gè)樣本的樣本位移。

如圖6和圖7的實(shí)施例所示出的，抽取器12d和12e處的輸出樣本對(duì)應(yīng)于“偶數(shù)符號(hào)”并且能夠直接被后面的DSP塊所使用。為了計(jì)算其他符號(hào)，需要內(nèi)插器。內(nèi)插器的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，計(jì)算準(zhǔn)確性可以越好。能夠使用6或8抽頭內(nèi)插器以充分的準(zhǔn)確性計(jì)算新樣本，新樣本應(yīng)當(dāng)以與第一采樣率持續(xù)期的一半相對(duì)應(yīng)的持續(xù)期而位移。出自三個(gè)新計(jì)算的樣本中的一個(gè)樣本對(duì)應(yīng)于奇數(shù)符號(hào)，它們?nèi)缓蠼Y(jié)合偶數(shù)符號(hào)一起被轉(zhuǎn)發(fā)至下一DSP塊。能夠注意到，樣本內(nèi)插和抽取可以高效地同時(shí)完成，例如，僅計(jì)算對(duì)應(yīng)于奇數(shù)符號(hào)的右側(cè)樣本。

圖8圖示了一種實(shí)施例中的在時(shí)域中利用自適應(yīng)濾波器的另一處理示例。圖8中所描繪的實(shí)施例包括與之前附圖中所圖示的實(shí)施例類(lèi)似的組件。在圖8中，假設(shè)第一采樣率為4/3Sps并且第二采樣率為1Sps。下采樣器因此包括附加的6抽頭內(nèi)插器12h和附加的抽取器12i。如之前所描述的，如隨后將借助于圖12進(jìn)一步詳述的，類(lèi)似技術(shù)可以被應(yīng)用到各種采樣率。在每符號(hào)4/3個(gè)樣本的情況下，出自由自適應(yīng)濾波器12a、b所計(jì)算的4個(gè)符號(hào)中的一個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)于符號(hào)或者具有等于符號(hào)中心的采樣時(shí)刻。這些樣本(或者它們的一部分)被用于自適應(yīng)濾波器更新。三分之一的符號(hào)因此能夠利用樣本抽取12e直接從自適應(yīng)濾波器12a、b被提取。其他三分之二由兩個(gè)分離的內(nèi)插器12c、12h來(lái)計(jì)算。

換句話說(shuō)，實(shí)施例示出了裝置10可以可操作為使用由操作在第一采樣率的自適應(yīng)濾波器1a、b所組成的結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)字化樣本濾波，并且使用分?jǐn)?shù)的輸出樣本(1/p)來(lái)更新自適應(yīng)濾波器12a、12b。裝置10可以進(jìn)一步包括下采樣器，其由選擇被用于濾波器更新的樣本的一個(gè)或多個(gè)抽取器12c、12h所組成。下采樣器可以進(jìn)一步包括取決于第一和第二采樣率的比率而由內(nèi)插器12c、12h和抽取器12d、12i所組成的一個(gè)或若干個(gè)(q-1)塊(12c+12d，12h+12i)。

圖9示出了一種實(shí)施例中的濾波器結(jié)構(gòu)12的示例。在圖9中所描繪的實(shí)施例中，數(shù)字化樣本的具有第一采樣率的多個(gè)輸入并行流X₁、X₂被濾波，第一采樣率可以基于光信號(hào)的多種偏振和/或多種模式。對(duì)應(yīng)地，多個(gè)輸出經(jīng)濾波數(shù)字化樣本Y₁、Y₂由該實(shí)施例所提供。如圖9中進(jìn)一步示出的，具有濾波器結(jié)構(gòu)12的裝置10可操作為使用針對(duì)奇數(shù)輸出樣本的多個(gè)并行濾波器22a、22b、22c、22d(傳遞函數(shù)H_ODD,11、H_ODD,12、H_ODD,21、H_ODD,22)和針對(duì)偶數(shù)輸出經(jīng)濾波的樣本的多個(gè)并行濾波器24a、24b、24c、24d(傳遞函數(shù)H_EVEN,11，H_EVEN,12,H_EVEN,21，H_EVEN,22)的結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)字化樣本進(jìn)行濾波。如圖9中所描繪的實(shí)施例中所示出的濾波器為已知的蝴蝶FIR結(jié)構(gòu)。多個(gè)并行濾波器22a-d和24a-d中的每個(gè)濾波器可操作為輸出經(jīng)濾波的樣本。多個(gè)并行濾波器22a-d、24a-d之一的樣本輸出速率低于第二采樣率，因?yàn)樗鼈兊妮敵霰唤M合并且所有濾波器的整體輸出那么可以對(duì)應(yīng)于第二采樣率。在當(dāng)前的結(jié)構(gòu)中，濾波器22a和22c的輸出由加法器26a所指示的被組合以提供經(jīng)濾波的奇數(shù)輸出樣本Y₁。對(duì)應(yīng)地，濾波器22b和22d的輸出由加法器26b組合以提供用于Y₂的經(jīng)濾波的奇數(shù)輸出樣本。在偶數(shù)側(cè)，濾波器24a和24c的輸出由加法器26c組合以提供Y₁，濾波器24b和24d的輸出由加法器26d組合以提供偶數(shù)的經(jīng)濾波的輸出樣本Y₂。例如，能夠假設(shè)Y₁和Y₂對(duì)應(yīng)于光信號(hào)的針對(duì)不同偏振的兩個(gè)經(jīng)濾波的輸出。如能夠看到的，上方四個(gè)分支提供了奇數(shù)輸出樣本并且下方四個(gè)分支提供了偶數(shù)輸出樣本。換句話說(shuō)，在這一實(shí)施例中，濾波器結(jié)構(gòu)可以操作在第二采樣率的一半，因?yàn)闉V波器可以對(duì)奇數(shù)輸出樣本或偶數(shù)輸出樣本提供貢獻(xiàn)。

如圖9中所示出的，奇數(shù)輸出樣本和偶數(shù)輸出樣本由不同的蝴蝶濾波器22a-d和24a-d所生成。可以注意到，濾波器22a-22d、24a-24d可以被實(shí)施在實(shí)時(shí)DSP中，實(shí)時(shí)DSP可以在并行架構(gòu)中利用降低的時(shí)鐘進(jìn)行工作。在這樣的情況下，可能分別存在FIR濾波器22a-22d、24a-24d中的每個(gè)FIR濾波器的若干副本。例如，可能存在按照并行性可能要求的多至H₁₁個(gè)濾波器(參見(jiàn)圖9中的22a和24a)。不同的濾波器可以對(duì)屬于相同的并行數(shù)據(jù)塊的不同樣本進(jìn)行操作。為了簡(jiǎn)單的緣故，可以考慮這種結(jié)構(gòu)的部分表示，其中僅考慮一個(gè)輸入流并且僅考慮一個(gè)輸出流。這種簡(jiǎn)化可以對(duì)應(yīng)于僅單個(gè)偏振被操作的情況。在這種情況下，蝴蝶結(jié)構(gòu)中的四個(gè)FIR濾波器的整個(gè)集合可以減少到稱(chēng)為H_ODD(22a-22d)或H_EVEN(24a-24d)的單個(gè)元件。

圖10圖示了一種實(shí)施例中的濾波器結(jié)構(gòu)12的另一示例。圖10示出了濾波器22a、22b、22c、22d、24a、24b、24c、24d，如它們已經(jīng)關(guān)于圖9被解釋的。此外，圖10圖示了多個(gè)輸入樣本30和多個(gè)輸出樣本32。此外，圖10描繪了哪些輸入樣本在哪個(gè)濾波器中被考慮。這通過(guò)在每個(gè)分支中給出編號(hào)為34a-d和36a-d的輸入樣本來(lái)完成。也就是說(shuō)，濾波器22a對(duì)輸入樣本34a進(jìn)行操作(在輸入樣本的塊30中具有時(shí)序位置1、2、3、4、5)，濾波器22b對(duì)輸入樣本34b進(jìn)行操作(在輸入樣本的塊30中具有時(shí)序位置4、5、6、7、8)，等等。濾波器24a基于輸入樣本36a進(jìn)行操作(在輸入樣本的塊30中具有時(shí)序位置2、3、4、5、6)，濾波器24b基于輸入樣本36b進(jìn)行操作(在輸入樣本的塊30中具有時(shí)序位置5、6、7、8、9)，等等。圖10的分支中直接給出的編號(hào)32對(duì)應(yīng)于經(jīng)濾波的輸出樣本的流內(nèi)的后續(xù)輸出符號(hào)的時(shí)序。例如，濾波器22a輸出了輸出樣本編號(hào)3，濾波器24a輸出了經(jīng)濾波的輸出樣本編號(hào)4，濾波器22b輸出了輸出經(jīng)濾波的樣本編號(hào)5，等等。

圖10圖示了這樣的濾波器結(jié)構(gòu)12的并行性的示例。此外，圖10中所示出的示例假設(shè)五抽頭FIR濾波器，所以在每個(gè)并行分支中考慮五個(gè)輸入樣本，其具有并行性8，所以每輸入塊或者每時(shí)鐘時(shí)間生成八個(gè)輸出符號(hào)。在其他實(shí)施例中，具有更多抽頭或更少抽頭的濾波器可以按類(lèi)似的方式被使用。圖10的濾波器結(jié)構(gòu)12可以被實(shí)施在DSP上。塊H_ODD或H_EVEN中的每個(gè)塊包含四個(gè)五抽頭FIR濾波器(22a-d，24a-d)以用于生成對(duì)應(yīng)的輸出。如上文已經(jīng)提到的，輸入中和輸出中的第二偏振的存在為了簡(jiǎn)單的緣故而被忽略。在圖10中所示出的示例中，輸入信號(hào)被假設(shè)處于1.5Sps的第一采樣率，其然后被用來(lái)通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的蝴蝶濾波器系列22a-d和24a-d而生成處于1Sps的第二采樣率的經(jīng)濾波的輸出符號(hào)或樣本。實(shí)施例提供了一種方法，用于結(jié)構(gòu)12使用的偶數(shù)濾波器和奇數(shù)濾波器的正確且一致的更新。在一些實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于多個(gè)濾波器系數(shù)的濾波器函數(shù)H_ODD可以通過(guò)CMA來(lái)更新，其可以?xún)H在奇數(shù)符號(hào)上被執(zhí)行。

其他濾波器系數(shù)H_EVEN可以通過(guò)H_ODD濾波器的分?jǐn)?shù)延遲被計(jì)算。這樣的濾波器的實(shí)施方式顯示了良好的性能。然而，可能存在小的懲罰，例如通常低于0.5dB，其可能關(guān)聯(lián)于分?jǐn)?shù)內(nèi)插器，其對(duì)于大的信噪比(SNR)是可見(jiàn)的。在一些實(shí)施例中，奇數(shù)濾波器22a-22d H_ODD可以通過(guò)僅在奇數(shù)符號(hào)上的CMA來(lái)更新。偶數(shù)濾波器H_EVEN然后可以通過(guò)第一階段(例如被稱(chēng)作收斂階段)中的奇數(shù)濾波器22a-22d H_ODD的分?jǐn)?shù)延遲來(lái)計(jì)算。在收斂階段之后，偶數(shù)濾波器22a-22d H_EVEN可以通過(guò)僅在偶數(shù)符號(hào)上執(zhí)行的另一CMA來(lái)計(jì)算。后一種選擇關(guān)于相同數(shù)據(jù)的2Sps處理可能根本不存在懲罰。如圖4中所例示的，對(duì)于分?jǐn)?shù)內(nèi)插器的典型情況可以是截?cái)鄐inc-函數(shù)、拉格朗日內(nèi)插器、或加窗截?cái)鄐inc-函數(shù)，如Lanczos分?jǐn)?shù)延遲?？梢宰⒁獾?，由于DSP中所要求的可能遠(yuǎn)高于二的并行性，DSP復(fù)雜度可能不會(huì)通過(guò)使用奇數(shù)濾波器和偶數(shù)濾波器而增加。例如，該并行性針對(duì)100G的相干應(yīng)答器可能處于32和256之間。

圖11圖示了用于光信號(hào)的接收器100的另一實(shí)施例的框圖。在圖11中所示出的實(shí)施例中，圖示了使用下采樣器和低通濾波器(LPF)38a和38b的用于ADC 14DSP的不同方案。如由圖11中的相應(yīng)組件之下給出的采樣率所指示的，采樣率由下采樣器和LFP 38a和38b從2Sps減小至1.5Sps。圖11中所示出的其他組件具有如上文所描述的類(lèi)似功能。在圖11中所示出的實(shí)施例中，ADC 14可以仍然操作在2Sps而DSP操作在1.5Sps，這通過(guò)包括反混疊LPF的初始下采樣器38a、38b而成為可能。圖11描繪了具有濾波器結(jié)構(gòu)12的替換方案，其如上文所描述的降低了采樣率。

如上文所描述的實(shí)施例所示出的，裝置10可以可操作為使用一個(gè)或多個(gè)蝴蝶濾波器對(duì)光信號(hào)的數(shù)字化樣本濾波。裝置10可以可操作為使用一個(gè)或多個(gè)FIR濾波器結(jié)構(gòu)對(duì)光信號(hào)的數(shù)字化樣本濾波，其中在其他實(shí)施例中也可以使用無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器。此外，裝置10可以可操作為使數(shù)字化樣本同步于第一采用率的光信號(hào)的符號(hào)流。這通過(guò)上文的如下實(shí)施例來(lái)說(shuō)明，在該實(shí)施例中，輸出流的奇數(shù)符號(hào)已經(jīng)與輸入流的符號(hào)對(duì)齊。關(guān)于偶數(shù)樣本也存在某種同步，因?yàn)樗鼈兲幱谳斎肓骱蜕鲜鍪纠膬蓚€(gè)樣本之間。在實(shí)施例中，裝置10可以可操作為在第一采樣率的數(shù)字化樣本內(nèi)基于時(shí)鐘恢復(fù)18使數(shù)字化樣本同步。

換句話說(shuō)，時(shí)鐘恢復(fù)18或所恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)可以被用來(lái)提供用于同步的基礎(chǔ)，其中分?jǐn)?shù)延遲或相位校正可以由濾波器結(jié)構(gòu)或降低SPS的CMA 12來(lái)執(zhí)行。此外，裝置10可以可操作為減少第一采樣率的光信號(hào)的數(shù)字化樣本中的色散，例如，如上文使用色散補(bǔ)償塊16a和16b所解釋的。在圖11中所描繪的最后實(shí)施例中，實(shí)際上存在三種采樣率。初始采樣率為2Sps，之后為1.5Sps的第一采樣率。這樣的下采樣通過(guò)下采樣器38a和38b來(lái)實(shí)現(xiàn)。色散補(bǔ)償16a和16b然后將可操作在第一采樣率上，第一采樣率已經(jīng)從初始采樣率被下采樣。此外，裝置10可以可操作為例如借助于如上文所描述的ADC 14來(lái)數(shù)字化經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)，以獲得第一采樣率的數(shù)字化樣本。在一些實(shí)施例中，裝置10可以進(jìn)一步包括下采樣器38a、38b，以基于初始采樣率的數(shù)字樣本來(lái)獲得第一采樣率的數(shù)字化樣本。

在以下實(shí)施例中，將考慮具有任意采樣率的更為一般的情況。例如，在輸入信號(hào)中的每符號(hào)考慮X個(gè)樣本。換句話說(shuō)，輸入信號(hào)在每輸出符號(hào)包括X個(gè)樣本。例如，有關(guān)X的分?jǐn)?shù)延遲可以按分?jǐn)?shù)數(shù)目X＝p/q被轉(zhuǎn)化。圖12圖示了光信號(hào)的輸入信號(hào)或數(shù)字化樣本的采樣率相對(duì)p/q比率的可能數(shù)值的示例表格。比率p/q可以為重采樣方法的實(shí)施例的實(shí)施提供關(guān)鍵信息。更簡(jiǎn)單地說(shuō)，針對(duì)每q個(gè)輸出符號(hào)或樣本存在p個(gè)輸入樣本。這一陳述可以表達(dá)濾波器結(jié)構(gòu)12中對(duì)于q個(gè)不同蝴蝶結(jié)構(gòu)的需求。每個(gè)蝴蝶結(jié)構(gòu)可以由內(nèi)插器或由獨(dú)立CMA在基于一個(gè)或多個(gè)內(nèi)插器的收斂階段之后進(jìn)行更新。內(nèi)插器的數(shù)目可以為q-1，因?yàn)榈谝恍械臑V波器可以利用CMA被更新。

在一種實(shí)施例中，關(guān)于每個(gè)蝴蝶結(jié)構(gòu)需要哪些輸入樣本具有清楚的規(guī)則可能是有用的，尤其是在結(jié)構(gòu)的數(shù)目為大時(shí)。此外，實(shí)施例可以使能針對(duì)每個(gè)內(nèi)插器提供正確的分?jǐn)?shù)延遲，并且可以考慮到參考濾波器是第一蝴蝶結(jié)構(gòu)中的濾波器。換句話說(shuō)，在實(shí)施例中可能存在多個(gè)并行濾波器12中的兩個(gè)濾波器的至少兩個(gè)經(jīng)濾波輸出樣本，并且多個(gè)并行濾波器中的這兩個(gè)濾波器的這兩個(gè)經(jīng)濾波輸出樣本可以通過(guò)延遲而被時(shí)間位移。該延遲可以基于第一和第二采樣率之間的關(guān)系，例如，p/q。在一些實(shí)施例中，多個(gè)并行濾波器22a-22d、24a-24d可操作為處理光信號(hào)的后續(xù)數(shù)字化樣本的塊，其在圖10中由十六個(gè)輸入樣本30所圖示。在圖10中的實(shí)施例中，濾波器22a-d的輸出是輸出樣本的塊32。圖10已經(jīng)圖示了針對(duì)十六個(gè)輸入樣本存在八個(gè)輸出樣本并且因此p/q＝2。在這一實(shí)施例中，多個(gè)并行濾波器22a-d、24a-d可操作為處理光信號(hào)的后續(xù)數(shù)字化樣本的塊30。多個(gè)并行濾波器22a-d、24a-d中的兩個(gè)濾波器中的第一濾波器22a、24a對(duì)應(yīng)于參考濾波器，參考濾波器輸出后續(xù)經(jīng)濾波的樣本32的塊中的第一經(jīng)濾波的樣本，后續(xù)經(jīng)濾波的樣本32的塊具有第二采樣率并且對(duì)應(yīng)于光信號(hào)30的后續(xù)數(shù)字化樣本的塊。

多個(gè)并行濾波器22a-d、24a-d中的兩個(gè)濾波器的第二濾波器22b-d對(duì)應(yīng)于輸出第二經(jīng)濾波的樣本的濾波器。假設(shè)第二經(jīng)濾波的樣本為在后續(xù)經(jīng)濾波的樣本的塊32中的第一經(jīng)濾波的樣本之后的k_interp個(gè)樣本。延遲相對(duì)于來(lái)自光信號(hào)的后續(xù)數(shù)字化樣本的塊30的最早輸入樣本34a-d、36a-d的定時(shí)而被確定，其被多個(gè)并行濾波器22a-d、24a-d中的第二濾波器22b-d、24b-d所使用。該定時(shí)通過(guò)下式被延遲：d_interp(k_interp)＝(k_interp)/resampling_rate-round((k_interp)/resampling_rate)，其中d_interp對(duì)應(yīng)于最早輸入樣本34a-d、36a-d的定時(shí)與第二經(jīng)濾波的樣本的輸出之間的延遲。重采樣率對(duì)應(yīng)于第一和第二采樣率的比率。在一般情況中，d_interp(k_interp)可以對(duì)應(yīng)于如下的延遲，該延遲被歸一化為在輸出處于1Sps的情況下針對(duì)重采樣率為q/p的第k_interp個(gè)分?jǐn)?shù)延遲內(nèi)插器的輸入采樣率。

針對(duì)濾波器22a-d、24a-d的每個(gè)集合的輸入樣本可以通過(guò)下式來(lái)確定：

t_in＝round((t_out-1)/resampling_rate)。

換句話說(shuō)，由多個(gè)并行濾波器22a-d、24a-d中的第二濾波器22b-d、24b-d所使用的后續(xù)數(shù)字樣本的塊30中的最早輸入樣本34a-d、36a-d的位置t_in可以對(duì)應(yīng)于上述等式，t_out可以對(duì)應(yīng)于后續(xù)經(jīng)濾波的樣本的塊32中的第二經(jīng)濾波的樣本的位置。換句話說(shuō)，t_out可以是輸出符號(hào)的索引并且t_in可以是第一輸入樣本的索引。那么，在每個(gè)濾波器22a-d、24a-d中可能存在與相應(yīng)濾波器22a-d、24a-d中存在的抽頭一樣多的樣本。在一些實(shí)施例中，t_out＝k_interp+1。

例如，在1.6Sps輸入信號(hào)(p＝8；q＝5)中的七抽頭濾波器中，每個(gè)濾波器中存在輸入樣本：

q＝0：

0 1 2 3 4 5 6(沒(méi)有內(nèi)插器，這是參考情況)

q＝1：

2 3 4 5 6 7 8(具有分?jǐn)?shù)延遲d＝-0.4的內(nèi)插器)

q＝2：

3 4 5 6 7 8 9(具有分?jǐn)?shù)延遲d＝+0.2的內(nèi)插器)

q＝3：

5 6 7 8 9 10 11(具有分?jǐn)?shù)延遲d＝-0.2的內(nèi)插器)

q＝4：

6 7 8 9 10 11 12(具有分?jǐn)?shù)延遲d＝+0.4的內(nèi)插器)

q＝0(下一并行的行)：

8 9 10 11 12 13 14(沒(méi)有內(nèi)插器，這是參考情況)

應(yīng)當(dāng)注意，在實(shí)施例中，CMA算法可以被用來(lái)基于具體的誤差函數(shù)更新濾波器系數(shù)，該誤差函數(shù)可以具有低復(fù)雜度。例如，可以使用誤差ε＝M-abs(Y)²，其中M是恒定模數(shù)，通常M＝1，并且Y是蝴蝶濾波器的給定輸出上的輸出符號(hào)。上文所提出的實(shí)施例甚至可以被應(yīng)用到CMA的變化，它們可以是具有不同誤差函數(shù)的已知算法。存在如多模算法(MMA)的算法，其可以在誤差函數(shù)中使用針對(duì)Y的閾值并且將Y關(guān)聯(lián)到給定區(qū)域。那么，對(duì)于每個(gè)區(qū)域k，可以存在針對(duì)恒定模數(shù)M_k的具體值。

在下文中，將借助于圖13來(lái)呈現(xiàn)與基于28GBd PDM-8QAM信號(hào)的實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)的一系列波形的一些處理結(jié)果。圖13示出了仿真結(jié)果，這些仿真結(jié)果顯示了以dB為單位的q²因數(shù)相對(duì)于以dB/0.1nm為單位的光信噪比(OSNR)。q²因數(shù)被考慮為是用于光數(shù)據(jù)檢測(cè)中的眼開(kāi)(eye-opening)的測(cè)度。如圖13中所示出的，在2Sps處獲得的仿真結(jié)果由菱形標(biāo)記指示，并且在1.5Sps處獲得的仿真結(jié)果由方形標(biāo)記指示。為了獲得圖13中所示出的結(jié)果，已經(jīng)利用2M字節(jié)數(shù)據(jù)處理了大約140個(gè)波形，每個(gè)處于不同的信噪比。已經(jīng)利用MMA算法處理了每符號(hào)兩個(gè)樣本，并且然后遵循上文實(shí)施例而利用MMA的降低采樣率的版本處理了每符號(hào)1.5個(gè)樣本。如從圖13能夠看到的，在1.5Sps和2Sps處獲得的結(jié)果幾乎相同。

實(shí)施例可以準(zhǔn)許利用降低的采樣率進(jìn)行操作以便降低例如ADC14以及色散補(bǔ)償濾波器16a和16b的功耗。在將采樣率從2降低到1Sps時(shí)可以實(shí)現(xiàn)25％的范圍中的功率降低。例如，按每秒65G樣本，ADC、DSP和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)可以被用于43GBaud的信號(hào)而替代要求86G樣本/秒。這可以導(dǎo)致對(duì)于電子器件的降低的功耗和更合理的規(guī)范。隨著許多操作在不同的“每符號(hào)比特”速率的新調(diào)制格式被引入，對(duì)于更高波特率的需求被證明正當(dāng)可以是簡(jiǎn)單的。實(shí)施例可以在容量/范圍方面提供獨(dú)有的益處，并且可以具有經(jīng)適配的符號(hào)率以便匹配于客戶(hù)端比特率(其經(jīng)?？梢员还潭ㄔ?00或400Gb/s)。

圖14示出了用于光信號(hào)的接收器100的方法的實(shí)施例的框圖。該方法包括：輸入52第一采樣率的光信號(hào)的數(shù)字化樣本。該方法進(jìn)一步包括：基于多個(gè)濾波器系數(shù)對(duì)數(shù)字化樣本濾波54以獲得第二采樣率的光信號(hào)的經(jīng)濾波的樣本。第二采樣率不同于第一采樣率。該方法進(jìn)一步包括：輸出56第二采樣率的光信號(hào)的經(jīng)濾波的樣本。

另外的實(shí)施例是一種存儲(chǔ)指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，這些指令當(dāng)被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)使得計(jì)算機(jī)實(shí)施本文所描述的方法之一。其他實(shí)施例是具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，在該計(jì)算機(jī)程序或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在處理器、計(jì)算機(jī)、或可編程硬件上被執(zhí)行時(shí)，該程序代碼用于執(zhí)行上文所描述的方法中的任一種。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)容易認(rèn)識(shí)到，上文所描述的各種方法的步驟能夠由經(jīng)編程的計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行。在本文中，一些實(shí)施例還意圖覆蓋程序存儲(chǔ)設(shè)備，例如數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，其是機(jī)器或計(jì)算機(jī)可讀的并且編碼機(jī)器可執(zhí)行或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令程序，其中所述指令執(zhí)行本文所描述的方法的步驟中的一些或全部步驟。程序存儲(chǔ)設(shè)備例如可以是數(shù)字存儲(chǔ)器；磁性存儲(chǔ)介質(zhì)，諸如磁盤(pán)和磁帶；硬盤(pán)；或者光可讀數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。實(shí)施例還意圖覆蓋被編程為執(zhí)行本文所描述的方法的所述步驟的計(jì)算機(jī)、或者被編程為執(zhí)行上文所描述的方法的所述步驟的(現(xiàn)場(chǎng))可編程邏輯陣列((F)PLA)或者(現(xiàn)場(chǎng))可編程門(mén)陣列((F)PGA)。

本描述和附圖僅說(shuō)明了本發(fā)明的原理。將因此意識(shí)到，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)出各種布置，它們雖然未在本文明確描述或示出，但是卻體現(xiàn)了本發(fā)明的原理并且被包括在它的精神和范圍之內(nèi)。此外，本文所記載的所有示例原則上明確地意圖僅用于教導(dǎo)的目的，以幫助讀者理解本發(fā)明的原理以及由(多位)發(fā)明人為促進(jìn)本領(lǐng)域所貢獻(xiàn)的概念，并且將被解釋為不限制于這樣具體記載的示例和條件。此外，本文中記載本發(fā)明的原理、方面和實(shí)施例以及其具體示例的所有陳述意圖涵蓋其等價(jià)物。

被標(biāo)示為“用于……的部件”(執(zhí)行某種功能)的功能塊應(yīng)該被理解為如下的功能模塊，它們包括分別被適配用于執(zhí)行或被適配為執(zhí)行某種功能的電路。因此，“用于某事的部件”也可以被理解為“被適配或適合用于某事的部件”。被適配用于執(zhí)行某種功能的部件因此不暗示這樣的部件必然(在給定時(shí)刻)正執(zhí)行所述功能。

附圖中所示出的各種元件(包括被標(biāo)記為“部件”、“用于處理的部件”等的任何功能塊)的功能可以通過(guò)使用諸如“處理器”等的專(zhuān)用硬件以及能夠執(zhí)行軟件的硬件關(guān)聯(lián)于適當(dāng)軟件來(lái)提供。此外，本文中被描述為“部件”的任何實(shí)體可以對(duì)應(yīng)于或者被實(shí)施為“一個(gè)或多個(gè)模塊”、“一個(gè)或多個(gè)設(shè)備”、“一個(gè)或多個(gè)單元”等。當(dāng)由處理器提供時(shí)，功能可以由單個(gè)專(zhuān)用處理器、由單個(gè)共享處理器、或者由多個(gè)個(gè)體處理器(其中的一些可以被共享)來(lái)提供。此外，術(shù)語(yǔ)“處理器”或“控制器”的明確使用不應(yīng)當(dāng)被解釋為排他地指代能夠執(zhí)行軟件的硬件，并且可以隱含地不帶限制地包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)硬件、網(wǎng)絡(luò)處理器、專(zhuān)用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、用于存儲(chǔ)軟件的只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM)、以及非易失性存儲(chǔ)裝置。還可以包括其他常規(guī)或定制的硬件。它們的功能可以通過(guò)程序邏輯的操作、通過(guò)專(zhuān)用邏輯、通過(guò)程序控制和專(zhuān)用邏輯的交互、或者甚至手動(dòng)地被執(zhí)行，特定技術(shù)是由實(shí)施者在從情境更具體地理解時(shí)可選擇的。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，本文的任何框圖表示體現(xiàn)本發(fā)明原理的說(shuō)明性電路的概念視圖。類(lèi)似地，將意識(shí)到，任何流程圖表、流程圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、偽代碼等表示基本上可以表示在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中并且因此由計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行的各種過(guò)程，而不論是否明確示出了這樣的計(jì)算機(jī)或處理器。

將進(jìn)一步注意到，說(shuō)明書(shū)中或權(quán)利要求中所公開(kāi)的方法可以由設(shè)備來(lái)實(shí)施，該設(shè)備具有用于執(zhí)行這些方法中的相應(yīng)步驟中的每個(gè)步驟的部件。