一种信号处理方法、装置及光纤传输系统

摘要

本发明实施例提供一种信号处理方法、装置及光纤传输系统，涉及光通信领域，能够在不改变现有光收发机结构的基础上，提高光纤传输系统的传输速率。该信号处理方法包括：光发射机获取第一数字信号，其中，第一数字信号为一维双极性数字信号；光发射机对第一数字信号频谱压缩和过滤，生成第二数字信号；光发射机对第二数字信号频移，其中，频移后的第二数字信号的频谱中心位置位于频率为零处。

权利要求

1.一种信号处理方法，其特征在于，包括：

光发射机获取第一数字信号，其中，所述第一数字信号为一维双极性数字信号；

所述光发射机对所述第一数字信号频谱压缩和过滤，生成第二数字信号；

所述光发射机对所述第二数字信号频移，其中，频移后的所述第二数字信号的频谱中心位置位于频率为零处。

2.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，所述光发射机获取第一数字信号，具体包括：所述光发射机获取随机序列，并将所述随机序列映射生成所述第一数字信号。

3.根据权利要求1或2所述的信号处理方法，其特征在于，所述光发射机对所述第一数字信号频谱压缩和过滤，生成第二数字信号，具体包括：所述光发射机对所述第一数字信号频谱压缩，生成第三数字信号，其中，所述第三数字信号的频谱宽度小于所述第一数字信号的频谱宽度；

所述光发射机对所述第三数字信号过滤，生成所述第二数字信号，其中，所述第二数字信号为所述第三数字信号中的正频谱部分或者负频谱部分。

4.根据权利要求1-2中任意一项所述的信号处理方法，其特征在于，在所述光发射机对所述第二数字信号频移后，所述方法还包括：所述光发射机对所述第二数字信号重采样，并向光接收机发送重采样后的所述第二数字信号。

5.根据权利要求3所述的信号处理方法，其特征在于，在所述光发射机对所述第二数字信号频移后，所述方法还包括：所述光发射机对所述第二数字信号重采样，并向光接收机发送重采样后的所述第二数字信号。

6.根据权利要求1-2、5中任意一项所述的信号处理方法，其特征在于，所述第二数字信号的频谱还包括载波。

7.根据权利要求3所述的信号处理方法，其特征在于，所述第二数字信号的频谱还包括载波。

8.根据权利要求4所述的信号处理方法，其特征在于，所述第二数字信号的频谱还包括载波。

9.一种信号处理方法，其特征在于，包括：

光接收机对第二数字信号频移复位，其中，频移复位后的所述第二数字信号的一个频谱边缘位于频率为零处；

所述光接收机对频移复位后的所述第二数字信号恢复，生成第一数字信号，其中，所述第一数字信号为一维双极性数字信号。

10.根据权利要求9所述的信号处理方法，其特征在于，所述光接收机对频移复位后的所述第二数字信号恢复，生成第一数字信号，具体包括：所述光接收机对频移复位后的所述第二数字信号过滤恢复，生成第三数字信号，其中，所述第二数字信号为所述第三数字信号中的正频谱部分或者负频谱部分；

所述光接收机对所述第三数字信号频谱压缩恢复，生成所述第一数字信号，其中，所述第三数字信号的频谱宽度小于所述第一数字信号的频谱宽度。

11.根据权利要求9或10所述的信号处理方法，其特征在于，在光接收机对第二数字信号频移复位前，所述方法还包括：所述光接收机接收光发射机发送的所述第二数字信号，并对所述第二数字信号重采样。

12.根据权利要求9-10中任意一项所述的信号处理方法，其特征在于，所述第二数字信号的频谱还包括载波。

13.根据权利要求11所述的信号处理方法，其特征在于，所述第二数字信号的频谱还包括载波。

14.一种光发射机，其特征在于，所述光发射机包括处理器；

所述处理器，用于获取第一数字信号，其中，所述第一数字信号为一维双极性数字信号；对所述第一数字信号频谱压缩和过滤，生成第二数字信号；并对所述第二数字信号频移，其中，频移后的所述第二数字信号的频谱中心位置位于频率为零处。

15.根据权利要求14所述的光发射机，其特征在于，

所述处理器，具体用于获取随机序列，并将所述随机序列映射生成所述第一数字信号。

16.根据权利要求14或15所述的光发射机，其特征在于，所述处理器，具体用于对所述第一数字信号频谱压缩，生成第三数字信号，其中，所述第三数字信号的频谱宽度小于所述第一数字信号的频谱宽度；以及对所述第三数字信号过滤，生成所述第二数字信号，其中，所述第二数字信号为所述第三数字信号中的正频谱部分或者负频谱部分。

17.根据权利要求14-15中任意一项所述的光发射机，其特征在于，所述光发射机还包括发送器；

所述处理器，还用于在所述处理器对所述第二数字信号频移后，对所述第二数字信号重采样；

所述发送器，用于在所述处理器对所述第二数字信号重采样后，向光接收机发送重采样后的所述第二数字信号。

18.根据权利要求16所述的光发射机，其特征在于，所述光发射机还包括发送器；

所述处理器，还用于在所述处理器对所述第二数字信号频移后，对所述第二数字信号重采样；

所述发送器，用于在所述处理器对所述第二数字信号重采样后，向光接收机发送重采样后的所述第二数字信号。

19.根据权利要求14-15、18中任意一项所述的光发射机，其特征在于，所述第二数字信号的频谱上还包括载波。

20.根据权利要求16所述的光发射机，其特征在于，所述第二数字信号的频谱上还包括载波。

21.根据权利要求17所述的光发射机，其特征在于，所述第二数字信号的频谱上还包括载波。

22.一种光接收机，其特征在于，所述光接收机包括处理器；

所述处理器，用于对第二数字信号频移复位，其中，频移复位后的所述第二数字信号的一个频谱边缘位于频率为零处；以及对频移复位后的所述第二数字信号恢复，生成第一数字信号，其中，所述第一数字信号为一维双极性数字信号。

23.根据权利要求22所述的光接收机，其特征在于，

所述处理器，具体用于对频移复位后的所述第二数字信号过滤恢复，生成第三数字信号，其中，所述第二数字信号为所述第三数字信号中的正频谱部分或者负频谱部分；并对所述第三数字信号频谱压缩恢复，生成所述第一数字信号，其中，所述第三数字信号的频谱宽度小于所述第一数字信号的频谱宽度。

24.根据权利要求22或23所述的光接收机，其特征在于，所述光接收机还包括接收器；

所述接收器，用于在所述处理器对第二数字信号频移复位前，接收光发射机发送的所述第二数字信号；

所述处理器，还用于在所述接收器接收光发射机发送的所述第二数字信号后，对所述第二数字信号重采样。

25.根据权利要求22-23中任意一项所述的光接收机，其特征在于，所述第二数字信号的频谱还包括载波。

26.根据权利要求24所述的光接收机，其特征在于，所述第二数字信号的频谱还包括载波。

27.一种光纤传输系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求14-21中任意一项所述的光发射机，以及至少一个如权利要求22-26中任意一项所述的光接收机。

说明书

一种信号处理方法、装置及光纤传输系统

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及光通信领域，尤其涉及一种信号处理方法、装置及光纤传输系统。

背景技术

[0002] 随着终端设备对网络流量的需求越来越大，光纤传输系统对传输带宽和传输速率的要求也越来越高。光纤传输系统是一种光纤作为主要传输介质的传输系统，具有传输速度高、传输距离长等特点。

[0003] 现有的光纤传输系统通常由多个光收发机组成，每个光收发机内均包括用于发送光信号的光发射机和用于接收光信号的光接收机。现有的光纤传输系统的传输速率通常为100千兆比特每秒(Gbps)，而光纤传输系统的传输速率的提高受限于光收发机的技术发展。
例如，若要使光纤传输系统的传输速率达到400Gbps，需要相应的提高光发射机中的数字模拟转换器(Digital to Analog Converter，DAC)的采样率，而现有的高采样率的DAC的造价过高，导致具有高传输速率的光纤传输系统的实现代价较大。

发明内容

[0004] 本发明的实施例提供一种信号处理方法、装置及光纤传输系统，能够在不改变现有光收发机结构的基础上，提高光纤传输系统的传输速率。

[0005] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

[0006] 第一方面，本发明实施例提供一种信号处理方法，该信号处理方法包括：首先，光发射机获取第一数字信号(该第一数字信号属于一维双极性数字信号)；其次，光发射机对第一数字信号频谱压缩和过滤，生成第二数字信号；最后，光发射机对第二数字信号频移，频移后的第二数字信号的频谱中心位置位于频率为零处。

[0007] 可见，由于光发射机能够对第一数字信号频谱压缩和过滤，生成第二数字信号，使得第二数字信号的频谱宽度与第一数字信号的频谱宽度相比缩小了。然而，对数字信号频谱压缩时，数字信号的频谱宽度与光发射机中的脉冲成型数字滤波器的滚降因子的取值有关，且仅经过频谱压缩生成的数字信号的频谱宽度大致为压缩前的数字信号的频谱宽度的一半，仍然无法满足光纤传输系统的高传输速率。因此，光发射机还会对第二数字信号频移，使得频移后的第二数字信号的频谱宽度进一步缩小。因此，降低了光发射机在发送第二数字信号时对DAC的采样率和带宽的要求，如此能够在不改变现有光收发机结构的基础上，提高光纤传输系统的传输速率。

[0008] 进一步地，光发射机获取第一数字信号的方法具体可以包括：光发射机获取随机序列，并将随机序列映射生成第一数字信号。

[0009] 可选的，第一数字信号满足X＝±(kn+1)，其中，k为任意取值的常量，n∈0，1，2，3，...，n为大于或者等于0的整数。

[0010] 进一步地，光发射机对第一数字信号频谱压缩和过滤，生成第二数字信号的方法具体可以包括：首先，光发射机对第一数字信号频谱压缩，生成第三数字信号，其中，第三数字信号的频谱宽度小于第一数字信号的频谱宽度；随后，光发射机对第三数字信号过滤，生成第二数字信号，其中，第二数字信号为第三数字信号中的正频谱部分或者负频谱部分。

[0011] 进一步地，在光发射机对第二数字信号频移后，该方法还包括：光发射机对第二数字信号重采样，以适配DAC的采样率，并向光接收机发送重采样后的第二数字信号，以使得对端的光接收机接收第二数字信号。

[0012] 进一步地，第二数字信号的频谱还包括载波，以使得对端的光接收机根据载波，对第二数字信号检测。

[0013] 可选的，光发射机能够在第二数字信号的频谱上添加载波。

[0014] 第二方面，本发明实施例提供一种信号处理方法，该信号处理方法包括：首先，光接收机对第二数字信号频移复位，其中，频移复位后的第二数字信号的一个频谱边缘位于频率为零处；随后，光接收机对频移复位后的第二数字信号恢复，生成第一数字信号，其中，第一数字信号为一维双极性数字信号。

[0015] 可见，由于光接收机能够对第二数字信号频移复位，并对频移复位后的第二数字信号恢复，生成第一数字信号。使得频谱宽度较小的第二数字信号恢复成了频谱宽度较大的第一数字信号。因此，降低了光接收机在接收第二数字信号时对模拟数字转换器(Analog to Digital Converter，ADC)的采样率和带宽的要求，在不改变现有光收发机结构的基础上，提高光纤传输系统的传输速率。

[0016] 进一步地，光接收机对频移复位后的第二数字信号恢复，生成第一数字信号的方法具体可以包括：首先，光接收机对频移复位后的第二数字信号过滤恢复，生成第三数字信号，其中，第二数字信号为第三数字信号中的正频谱部分或者负频谱部分；随后，光接收机对第三数字信号频谱压缩恢复，生成第一数字信号，其中，第三数字信号的频谱宽度小于第一数字信号的频谱宽度。

[0017] 进一步地，在光接收机对第二数字信号频移复位前，该方法还包括：光接收机接收光发射机发送的第二数字信号，并对第二数字信号重采样，以适配ADC的采样率和DSP的处理速率。

[0018] 进一步地，第二数字信号的频谱还包括载波，以使得光接收机根据载波，对第二数字信号检测。

[0019] 第三方面，本发明实施例提供一种光发射机，该光发射机包括处理器。具体的，处理器用于获取第一数字信号，其中，第一数字信号为一维双极性数字信号；对第一数字信号频谱压缩和过滤，生成第二数字信号；并对第二数字信号频移，其中，频移后的第二数字信号的频谱中心位置位于频率为零处。

[0020] 可见，由于光发射机能够对第一数字信号频谱压缩和过滤，生成第二数字信号，使得第二数字信号的频谱宽度与第一数字信号的频谱宽度相比缩小了。然而，对数字信号频谱压缩时，数字信号的频谱宽度与光发射机中的脉冲成型数字滤波器的滚降因子的取值有关，且仅经过频谱压缩生成的数字信号的频谱宽度大致为压缩前的数字信号的频谱宽度的一半，仍然无法满足光纤传输系统的高传输速率。因此，光发射机还会对第二数字信号频移，使得频移后的第二数字信号的频谱宽度进一步缩小。因此，降低了光发射机在发送第二数字信号时对DAC的采样率和带宽的要求，如此能够在不改变现有光收发机结构的基础上，提高光纤传输系统的传输速率。

[0021] 进一步地，处理器具体用于获取随机序列，并将随机序列映射生成第一数字信号。

[0022] 可选的，第一数字信号满足X＝±(kn+1)，其中，k为任意取值的常量，n∈0，1，2，3，...，n为大于或者等于0的整数。

[0023] 进一步地，处理器具体用于对第一数字信号频谱压缩，生成第三数字信号，其中，第三数字信号的频谱宽度小于第一数字信号的频谱宽度；以及对第三数字信号过滤，生成第二数字信号，其中，第二数字信号为第三数字信号中的正频谱部分或者负频谱部分。

[0024] 进一步地，光发射机还包括发送器。具体的，处理器还用于在处理器对第二数字信号频移后，对第二数字信号重采样；发送器用于在处理器对第二数字信号重采样后，向光接收机发送重采样后的第二数字信号，以使得对端的光接收机接收第二数字信号。

[0025] 进一步地，第二数字信号的频谱上还包括载波，以使得对端的光接收机根据载波，对第二数字信号检测。

[0026] 第四方面，本发明实施例还提供一种光接收机，该光接收机包括处理器。具体的，处理器用于对第二数字信号频移复位，其中，频移复位后的第二数字信号的一个频谱边缘位于频率为零处；以及对频移复位后的第二数字信号恢复，生成第一数字信号，其中，第一数字信号为一维双极性数字信号。

[0027] 可见，由于光接收机能够对第二数字信号频移复位，并对频移复位后的第二数字信号恢复，生成第一数字信号。使得频谱宽度较小的第二数字信号恢复成了频谱宽度较大的第一数字信号。因此，降低了光接收机在接收第二数字信号时对ADC的采样率和带宽的要求，在不改变现有光收发机结构的基础上，提高光纤传输系统的传输速率。

[0028] 进一步地，处理器具体用于对频移复位后的第二数字信号过滤恢复，生成第三数字信号，其中，第二数字信号为第三数字信号中的正频谱部分或者负频谱部分；并对第三数字信号频谱压缩恢复，生成第一数字信号，其中，第三数字信号的频谱宽度小于第一数字信号的频谱宽度。

[0029] 进一步地，光接收机还包括接收器。具体的，接收器用于在处理器对第二数字信号频移复位前，接收光发射机发送的第二数字信号；处理器，还用于在接收器接收光发射机发送的第二数字信号后，对第二数字信号重采样。

[0030] 进一步地，第二数字信号的频谱还包括载波，以使得光接收机根据载波，对第二数字信号检测。

[0031] 第五方面，本发明实施例提供一种光收发机，该光收发机包括具有上述第三方面任一特征的光发射机，以及具有上述第四方面任一特征的光接收机。

[0032] 第六方面，本发明实施例还提供一种光纤传输系统，该光纤传输系统包括至少一个具有上述第三方面任一特征的光发射机，以及至少一个具有上述第四方面任一特征的光接收机；或者包括至少一个具有上述第五方面任一特征的光收发机。

[0033] 在本申请中，上述光接收机、光发射机和光收发机的名字对设备或功能模块本身不构成限定，在实际实现中，这些结构可以以其他名称出现。只要各个结构的功能和本申请类似，属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内。

[0034] 本申请第二方面至第六方面及其各种实现方式的具体描述，可以参考第一方面及其各种实现方式中的详细描述；并且，第二方面至第六方面及其各种实现方式的有益效果，可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析，此处不再赘述。

附图说明

[0035] 图1为本发明实施例提供的一种光纤传输系统的系统架构图；

[0036] 图2为本发明实施例提供的一种光发射机的结构示意图；

[0037] 图3为本发明实施例提供的一种光接收机的结构示意图；

[0038] 图4为本发明实施例提供的一种信号处理方法的流程示意图一；

[0039] 图5为本发明实施例提供的一种信号处理方法的流程示意图二；

[0040] 图6为本发明实施例提供的一种光发射机对第一数字信号处理的流程示意图；

[0041] 图7为本发明实施例提供的一种信号处理方法的流程示意图三；

[0042] 图8为本发明实施例提供的一种光接收机对第二数字信号处理的流程示意图；

[0043] 图9为本发明实施例提供的一种信号处理方法的流程示意图四；

[0044] 图10为本发明实施例提供的一种光发射机的结构示意图一；

[0045] 图11为本发明实施例提供的一种光发射机的结构示意图二；

[0046] 图12为本发明实施例提供的一种光接收机的结构示意图一；

[0047] 图13为本发明实施例提供的一种光接收机的结构示意图二。

具体实施方式

[0048] 以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统、设备、技术之类的具体细节，以便透切理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明实施例。在其它情况中，省略对众所周知的装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明实施例的描述。

[0049] 其中，本发明实施例中术语“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。

[0050] 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。

[0051] 为了方便理解本发明实施例，首先在此介绍本发明实施例中会引入的相关要素。

[0052] 本发明实施例提供的信号处理方法可以应用于各种光纤传输系统中。图1示出了一种光纤传输系统的系统架构图，其中，该光纤传输系统可以包括M个光发送机和N个光接收机，如图1所示，将M个光发送机分别标注为光发送机1、光发送机2、光发送机3、...、光发送机M，将N个光接收机分别标注为光接收机1、光接收机2、光接收机3、...、光接收机N。光发送机与光接收机通过交换网络相连，每个光发送机可以向多个光接收机发送信号。

[0053] 然而，现有的光纤传输系统的传输速率通常为100Gbps，而光纤传输系统的传输速率的提高受限于光收发机的技术发展。例如，若要使光纤传输系统的传输速率达到400Gbps，采用16种符号的正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)调制格式，需要光收发机的符号率达到60千兆赫兹(GHz)；而64种符号的QAM调制格式对光收发机的线性度要求很高，导致高传输速率的光纤传输系统的实现代价较大。

[0054] 本发明实施例提供一种信号处理方法，通过对数字信号处理，缩小数字信号的频谱宽度。如此，降低了光发射机在发送数字信号时对DAC的采样率和带宽的要求，在不改变现有光收发机结构的基础上，提高光纤传输系统的传输速率。

[0055] 下面将详细介绍本发明实施例涉及的设备结构。可以理解的是，一个光收发机由光发射机和光接收机组成，或者由具有光发射机功能的模块和具有光接收机功能的模块组成。

[0056] 图2示出了一种光发射机的结构示意图。该光发射机包括数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)发送芯片、与DPS发送芯片分别相连的DAC(其中，DAC的个数可以为两个或者四个，图2是以四个DAC与DPS发送芯片相连为例说明的)、与四个DAC相连的调制器。其中，DSP发送芯片是一种数字信号处理运算的微处理器，其主要作用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。当光发射机发送数字信号时，首先N个随机序列进入光发射机内，DSP发送芯片对随机序列映射，生成M个数字信号，其中，M小于或者等于N。数字信号采用二进制启闭键控(On-Off Keying，OOK)或者脉冲振幅调制(Pulse Amplitude Modulation，PAM)等强度调制方式调制。随后再对各个数字信号做奈奎斯特(Nyquist)滤波整形。经过滤波后的各个数字信号利用单边带调制和频率上变频移动到指定的频率通道位置，最后所有数字信号相加得到合成调制信号。合成调制信号包括XI，XQ，YI和YQ四路信号，分别用于驱动光发射机的双偏振同相正交(Dual-polarization In-phase Quadrature，DP-IQ)调制器)的X偏振支路I路调制器，X偏振支路Q路调制器，Y偏振支路I路调制器和Y偏振支路Q路调制器。合成调制信号经过色散预补偿和预加重后，通过光发射机的DAC转换成模拟信号进入DP-IQ调制器，生成独立的光信号。

[0057] 图3示出了一种光接收机的结构示意图。该光接收机包括本地振荡器LO、与LO相连的集成相干接收机(IntegrationCoherent Receiver，ICR)，与ICR相连的ADC，与ADC相连的DSP接收芯片。光接收机的ICR收到光信号后，结合LO完成相干检测和光电转换，得到K路模拟信号后送入光接收机的ADC完成模数转换得到K路数字信号，并在光接收机的DSP接收芯片内对K路数字信号接收处理：首先色散补偿处理，之后偏振解复用处理，得到合成后的双路输出信号，再对每路输出信号信号均衡和解码处理，恢复出具有原始数字信号特征的数字信号。

[0058] 需要说明的是，本发明实施例中提到的光收发机可以是相干光收发机，也可以是非相干光收发机，本发明对此不作具体限制。同时，本发明下述实施例描述的信号处理方法是以一个数字信号为例说明的。

[0059] 图4为本发明实施例提供的一种信号处理方法的流程示意图，该信号处理方法可以应用在各种光纤传输系统中。

[0060] 参见图4，该信号处理方法包括：

[0061] S101、光发射机获取第一数字信号，其中，第一数字信号为一维双极性数字信号。

[0062] 具体的，参见图5，步骤S101可以包括步骤S101a：

[0063] S101a、光发射机获取随机序列，并将随机序列映射生成第一数字信号。

[0064] 具体的，光发射机将随机序列映射生成第一数字信号的方式可以采用现有的各种映射方式，本发明实施例对此不作具体限制。

[0065] 可选的，第一数字信号X满足X＝±(kn+1)，其中，k为任意取值的常量，n∈0，1，2，3，...。

[0066] 示例性的，参见图6，为光发射机对第一数字信号处理的流程示意图，以第一数字信号为4电平-二进制相移键控-振幅相移键控(4-Binary Phase Shift Keying-Amplitude Phase Shift Keying，4-BPSK-APSK)信号为例，n取0和1。假设k＝2，则第一数字信号为[-3，-1，1，3]。第一数字信号的频谱宽度为128GHz。

[0067] S102、光发射机对第一数字信号频谱压缩和过滤，生成第二数字信号。

[0068] 具体的，参见图5，步骤S102可以包括步骤S102a和S102b：

[0069] S102a、光发射机对第一数字信号频谱压缩，生成第三数字信号，其中，第三数字信号的频谱宽度小于第一数字信号的频谱宽度。

[0070] 示例性的，参见图6，光发射机首先对该第一数字信号频谱压缩，具体的，光发射机可以采用Nyquist等脉冲成型数字滤波器对第一数字信号频谱压缩，生成第三数字信号，若采用Nyquist等脉冲成型数字滤波器对第一数字信号频谱压缩，则第三数字信号的频谱宽度接近第一数字信号的频谱宽度的一半。即第三数字信号的频谱宽度约为64GHz。

[0071] 需要说明的是，由于光发射机可以采用不同的脉冲成型数字滤波器对第一数字信号频谱压缩，每个脉冲成型数字滤波器的滚降因子不同，而经过频谱压缩后的第三数字信号的频谱宽度与脉冲成型数字滤波器的滚降因子的取值相关，因此，第三数字信号的频谱宽度在实际应用时不限制降低为第一数字信号的频谱宽度的一半。其中，滚降因子＝(数字信号的实际带宽-数字信号的理想带宽)/数字信号的理想带宽。

[0072] S102b、光发射机对第三数字信号过滤，生成第二数字信号，其中，第二数字信号为第三数字信号中的正频谱部分或者负频谱部分。

[0073] 示例性的，参见图6，第三数字信号经过光发射机中的带通滤波器过滤后，滤掉了第三数字信号中的负频谱部分，即第三数字信号中剩余的正频谱部分即为光发射机生成的第二数字信号。由于第三数字信号的正频谱部分和负频谱部分共轭对称，因此，在滤掉了第三数字信号中的负频谱部分后，第三数字信号的有效频谱信息(有效频谱信息存在于正频谱部分和负频谱部分)并没有损失，光接收机可以在之后的信号处理中通过匹配滤波的方式恢复第三数字信号原有的全部频谱信息。

[0074] S103、光发射机对第二数字信号频移，其中，频移后的第二数字信号的频谱中心位置位于频率为零处。

[0075] 示例性的，参见图6，在光发射机对第三数字信号过滤，生成第二数字信号后，为了进一步降低第二数字信号的频谱宽度，光发射机对第二数字信号频移，使得频移后的第二数字信号的频谱中心位置位于频率为零处。具体的，图6所示的第二数字信号为第三数字信号的正频谱部分，因此，光发射机需要对第二数字信号向左(图6中箭头所示的方向)频移，频移后的第二数字信号的频谱宽度为32GHz。

[0076] 可以理解的是，第二数字信号的频移方向与步骤S102b有关，若步骤S102b过滤掉了第三数字信号的正频谱部分，则第二数字信号的频移方向为正频谱方向；若步骤S102b过滤掉了第三数字信号的负频谱部分，则第二数字信号的频移方向为负频谱方向。

[0077] S104、光发射机对第二数字信号重采样，并向光接收机发送重采样后的第二数字信号。

[0078] 光发射机在发送第二数字信号前，光发射机还可以对第二数字信号重采样，以匹配光发射机中DAC的采样速率。由于第二数字信号的频谱带宽与第一数字信号的频谱带宽相比已经显著降低，所以对DAC采样速率的要求也可以降低。通过上述操作，实际上减小了对DAC采样率和带宽的要求，从而能够在不改变现有光收发机结构的基础上，提高光纤传输系统的传输速率。

[0079] 需要说明的是，本发明实施例中提到的重采样可以包括上采样、下采样等多种对数字信号采样的方法，本发明实施例对此不作具体限制。

[0080] 可选的，参见图6，第二数字信号的频谱还包括载波，以使得光接收机根据载波，对第二数字信号检测。

[0081] 具体的，第二数字信号的频谱中包括的载波可以是原本就存在于第二数字信号的频谱中的，也可以是由光发射机的DSP添加在第二数字信号的频谱中的，本发明实施例对此不作具体限制。

[0082] 需要说明的是，载波可以位于第二数字信号的频谱的左侧或者右侧，用于直接检测光纤传输系统中与有效信号拍频，实现PAM信号的直接检测。

[0083] S105、光接收机接收光发射机发送的第二数字信号，并对第二数字信号重采样。

[0084] 与步骤S104相对应的步骤。光接收机对第二数字信号重采样，以适配ADC的采样率和DSP的处理速率。

[0085] 可选的，参见图7，在步骤S105执行之后，本发明实施例提供的信号处理方法还可以包括S106和S107：

[0086] S106、光接收机对第二数字信号频移复位，其中，频移复位后的第二数字信号的一个频谱边缘位于频率为零处。

[0087] 示例性的，参见图8，为光接收机对第二数字信号处理的流程示意图，光接收机对第二数字信号频移复位，使得频移复位后的第二数字信号的一个频谱边缘位于频率为零处。具体的，由于图8所示的第二数字信号为上述第三数字信号的正频谱部分，因此，光发射机需要对第二数字信号向右(图8中箭头所示的方向)频移，频移后的第二数字信号的频谱宽度为64GHz。

[0088] 可以理解的是，第二数字信号的频移复位方向与步骤S102b有关，若步骤S102b过滤掉了第三数字信号的正频谱部分，第二数字信号的频移方向为正频谱方向，则第二数字信号的频移复位方向为负频谱方向；若步骤S102b过滤掉了第三数字信号的负频谱部分，第二数字信号的频移方向为负频谱方向，则第二数字信号的频移复位方向为正频谱方向。

[0089] S107、光接收机对频移复位后的第二数字信号恢复，生成第一数字信号，其中，第一数字信号为一维双极性数字信号。

[0090] 具体的，参见图9，步骤S107可以包括S107a和S107b：

[0091] S107a、光接收机对频移复位后的第二数字信号过滤恢复，生成第三数字信号，其中，第二数字信号为第三数字信号中的正频谱部分或者负频谱部分。

[0092] 示例性的，参见图8，光接收机对频移复位后的第二数字信号过滤恢复，生成第三数字信号。由于第三数字信号的正频谱部分和负频谱部分共轭对称，因此，光接收机可以利用第二数字信号，通过匹配滤波的方式恢复第三数字信号的全部频谱信息。

[0093] S107b、光接收机对第三数字信号频谱压缩恢复，生成第一数字信号，其中，第三数字信号的频谱宽度小于第一数字信号的频谱宽度。

[0094] 示例性的，参见图8，光接收机对第三数字信号频谱压缩恢复，生成第一数字信号。即第一数字信号的频谱宽度为128GHz。

[0095] 需要说明的是，光发送机对第一数字信号经过一系列处理(如频谱压缩、过滤和频移等)后，生成第二数字信号发送至光接收机，光接收机在理想情况下对其进行恢复时可以恢复出原始的数字信号。然而，在实际应用中，光接收机对其进行恢复时会由于噪声、传输损失等因素，可能无法完整地恢复出原始的数字信号，此时只需保证恢复出的第一数字信号具有原始数字信号的特征即可。

[0096] 本发明实施例提供一种信号处理方法，通过光发射机获取第一数字信号，其中，第一数字信号为一维双极性数字信号；光发射机对第一数字信号频谱压缩和过滤，生成第二数字信号；光发射机对第二数字信号频移，其中，频移后的第二数字信号的频谱中心位置位于频率为零处。基于上述实施例的描述，由于光发射机能够对第一数字信号频谱压缩和过滤，生成第二数字信号，使得第二数字信号的频谱宽度与第一数字信号的频谱宽度相比缩小了。然而，对数字信号频谱压缩时，数字信号的频谱宽度与光发射机中的脉冲成型数字滤波器的滚降因子的取值有关，且仅经过频谱压缩生成的数字信号的频谱宽度大致为压缩前的数字信号的频谱宽度的一半，仍然无法满足光纤传输系统的高传输速率。因此，光发射机还会对第二数字信号频移，使得频移后的第二数字信号的频谱宽度进一步缩小。因此，降低了光发射机在发送第二数字信号时对DAC的采样率和带宽的要求，如此能够在不改变现有光收发机结构的基础上，提高光纤传输系统的传输速率。

[0097] 本发明实施例提供一种DSP发射芯片，该DSP发射芯片可以集成在光发射机中。光发射机用于执行上述信号处理方法中的光发射机所执行的步骤。本发明实施例提供的光发射机可以包括相应步骤所对应的模块。

[0098] 本发明实施例可以根据上述方法示例对光发射机功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个功能模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

[0099] 在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，图10示出了上述实施例中所涉及的光发射机的一种可能的结构示意图。如图10所示，光发射机包括处理模块10和发送模块11。处理模块10用于支持该光发射机执行图4、图5、图7和图9中的S101-S104；发送模块11用于支持该光发射机执行图4、图5、图7和图9中的S104。其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。

[0100] 在采用集成的单元的情况下，图11示出了上述实施例中所涉及的光发射机的一种可能的结构示意图。如图11所示，该光发射机包括处理器20和发送器21。发送器21用于支持该光发射机与其他设备的通信，例如，发送器21用于支持该光发射机执行图4、图5、图7和图9中的S104。处理器20用于对该光发射机的动作控制管理，例如，处理器20用于支持该光发射机执行图4、图5、图7和图9中的S101-S104，和/或用于本文所描述的技术的其它过程。

[0101] 其中，处理器20可以是处理器或控制器，例如可以是中央处理器(英文：Central Processing Unit，CPU)，数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，DSP)。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。发送器21可以是收发电路或通信接口等。

[0102] 此外，本发明实施例提供的光发射机还可以包括存储器，该存储器可以是只读存储器(英文：Read-only Memory，ROM)，或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(英文：Random Access Memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(英文：Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由光发射机存取的任何其他介质，但不限于此。

[0103] 进一步地，存储器可以是独立存在，也可以和处理器20集成在一起，本发明对此不作具体限制。

[0104] 本发明实施例提供一种DSP接收芯片，该DSP接收芯片可以集成在光接收机中。光接收机用于执行上述信号处理方法中的光接收机所执行的步骤。本发明实施例提供的光接收机可以包括相应步骤所对应的模块。

[0105] 本发明实施例可以根据上述方法示例对光接收机功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个功能模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

[0106] 在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，图12示出了上述实施例中所涉及的光接收机的一种可能的结构示意图。如图12所示，光接收机包括处理模块30和接收模块31。处理模块30用于支持该光接收机执行图4、图5、图7和图9中的S105-S107；接收模块31用于支持该光接收机执行图4、图5、图7和图9中的S105。其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。

[0107] 在采用集成的单元的情况下，图13示出了上述实施例中所涉及的光接收机的一种可能的结构示意图。如图13所示，该光接收机包括处理器40和接收器41。接收器41用于支持该光接收机与其他设备的通信，例如，接收器41用于支持该光接收机执行图4、图5、图7和图9中的S105。处理器40用于对该光接收机的动作控制管理，例如，处理器40用于支持该光接收机执行图4、图5、图7和图9中的S105-S107，和/或用于本文所描述的技术的其它过程。

[0108] 其中，处理器40可以是处理器或控制器，例如可以是CPU，DSP。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。接收器41可以是收发电路或通信接口等。

[0109] 此外，本发明实施例提供的光接收机还可以包括存储器，该存储器可以是ROM，或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是EEPROM、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由光接收机存取的任何其他介质，但不限于此。

[0110] 进一步地，存储器可以是独立存在，也可以和处理器40集成在一起，本发明对此不作具体限制。

[0111] 本发明实施例提供一种光收发机，该光收发机包括具有上述任一特征的光发射机，以及具有上述任一特征的光接收机。需要说明的是，当一个光发射机和一个光接收机集成在一个光收发机中时，光发射机应该向不与自身集成在一个光收发机中的光接收机发送第二数字信号。并且，当一个光发射机和一个光接收机集成在一个光收发机中时，光发射机的发送器和光接收机的接收器可以集成在一个通信接口中。

[0112] 本发明实施例还提供一种光纤传输系统，该光纤传输系统包括至少一个具有上述任一特征的光发射机，以及至少一个具有上述任一特征的光接收机；或者包括至少一个具有上述任一特征的光收发机。

[0113] 通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分举例说明，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，即将装置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。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0114] 在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。

[0115] 例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统。

[0116] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

[0117] 基于这样的理解，本发明实施例的技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来。该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。存储介质例如为：通用串行总线闪存盘(英文：Universal Serial Bus flash disk，U盘)、移动硬盘、ROM、RAM、数字信号处理芯片、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0118] 显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例各种改动和变型而不脱离本发明的范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求的范围之内，则本发明实施例也意图包含这些改动和变型在内。