光模块、预失真滤波器系数计算方法及系统

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光模块、预失真滤波器系数计算方法及系统。

背景技术

随着云计算、移动互联网、视频等新型业务和应用模式发展，光通信技术的发展进步变的愈加重要。而在光通信技术中，光模块是实现光电信号相互转换的工具，是光通信设备中的关键器件之一，并且随着光通信技术发展的需求光模块的传输速率不断提高。

众所周知，随着传输距离增加，光信号的强度将逐渐衰减，进而为保证能够信号传输质量就需要控制传输距离。如广泛用于光通信的O波段光信号，在传输过程中损耗大，为满足其传输距离的需求，通常通过提高电信号的功率以增强调制后光信号的功率。但是当增强电信号的功率时，将会引起调制器带来复杂的电信号非线性损伤，造成误码增加。虽然可以在接收端对接收数据进行非线性补偿，但会增加信号处理时间和传输延迟，另外由于传输信道噪声的引入，补偿效果不理想。

通常为减少非线性损伤造成的误码率，可进行非线性预失真，即基于非线性响应的经验函数进行反变换以进行非线性预失真，但目前基于非线性响应的经验函数进行反变换以进行非线性预失真主要是针对特定的非线性损伤。然而在电信号传输速率高于信道带宽引起码间串扰时，通过增强电信号的功率会引起调制器带来复杂的电信号非线性损伤，并且该电信号非线性损伤是不确定非线性损伤，因此如何针对不确定或无需确定的非线性损伤进行预失真，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种光模块、预失真滤波器系数计算方法及系统，用于缓解提升信号功率和速率时引起的信号损伤。

第一方面，本申请提供的一种预失真滤波器系数计算方法，包括：

用于滤波器的预失真系数计算，所述滤波器用于光模块，所述方法包括：

基于被配置为当前预失真滤波器系数的第一滤波器对原始数据进行预失真处理获得预失真处理数据；

根据所述预失真处理数据调制产生光信号并输出所述光信号至光信号接收端，所述光信号接收端接收所述光信号并经转换获得接收数据；

将所述接收数据经第二滤波器滤波处理获得滤波处理数据；

比较所述预失真处理数据与所述滤波处理数据；

若所述预失真处理数据与所述滤波处理数据之间的差值大于预设值，训练更新所述第一滤波器的预失真滤波器系数，使所述预失真处理数据与所述滤波处理数据之间的差值小于或等于预设值；

若所述预失真处理数据与所述滤波处理数据之间的差值小于或等于预设值，获取对应的当前预失真滤波器系数。

第二方面，本申请提供的一种预失真滤波器系数计算系统，用于实现第一方面中预失真滤波器系数的计算，所述系统包括：

第一滤波器，输入端用于输入原始数据，用于将原始数据的预失真处理获得预失真处理数据；

数模转换器，连接所述第一滤波器的输出端，将经所述第一滤波器获得预失真处理数据从离散信号转换为模拟信号；

电放大器，连接所述数模转换器的输出端，用于放大所述模拟信号；

调制器，输入端连接所述放大器的输出端，基于所述模拟信号产生光信号；

光信号接收端，输入端通过光纤连接所述调制器的输出端，接收所述光信号并转换为电信号以获得接收数据；

第二滤波器，用于滤波处理所述接收数据获得滤波处理数据；

预失真滤波器系数训练模块，第一输入端连接所述第一滤波器的输出端，第二输入端连接所述第二滤波器的输出端，基于所述预失真处理数据和所述滤波处理数据训练更新所述滤波器的预失真滤波器系数。

第三方面，本申请提供的一种光模块，包括：

电路板；

光发射组件，与所述电路板电连接，用于发射光信号；

其中，所述电路板上设置有DSP芯片，所述DSP芯片中包括滤波器，所述滤波器电连接所述光发射组件，所述滤波器的预失真系数通过第一方面所述预失真滤波器系数计算方法计算获得或通过第二方面所述预失真滤波器系数计算系统计算获得；

基于所述预失真系数，所述滤波器预失真处理用于驱动所述光发射组件发射光信号的电信号，以补偿所述光发射组件调制生成光信号时产生的损伤。

本申请提供的光模块、预失真滤波器系数计算方法及系统，为了降低因为提高电信号功率导致调制生成光信号时产生非线性损伤造成的误码率，数字信号处理芯片中设置滤波器，通过滤波器对驱动所述光发射组件发射光信号的电信号先进行预失真处理，即预先进行电信号补偿，以补偿提升电信号功率和速率时引起的调制信号时产生的损伤。因此本申请提供的光模块，通过滤波器预失真处理用于驱动光发射组件发射光信号的电信号，能够预先补偿光发射组件调制生成光信号时产生的损伤，进而能够缓解提升信号功率和速率时引起的信号损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据一些实施例的一种光通信系统的连接关系图；

图2为根据一些实施例的一种光网络终端的结构图；

图3为根据一些实施例的一种光模块的结构图；

图4为根据一些实施例的一种光模块的分解图；

图5为根据一些实施例提供的一种光模块的内部结构示意图；

图6为根据一些实施例的一种预失真滤波器系数计算系统的基本结构示意图；

图7为根据一些实施例提供的一种预失真滤波器系数计算方法的流程示意图；

图8为根据一些实施例提供的另一种预失真滤波器系数计算系统的基本结构示意图；

图9为根据一些实施例提供的一种数据星座原始图；

图10为根据一些实施例提供的一种接收端接收到的数据星座图；

图11为根据一些实施例提供的一种均衡处理后的数据星座图；

图12为根据一些实施例提供的一种经第二滤波器处理后的数据星座图；

图13为根据一些实施例提供的一种发端预失真处理后的数据星座图；

图14为根据一些实施例提供的一种收端均衡处理后的数据星座图；

图15为根据一些实施例提供的一种远距离传输发端预失真处理后的数据星座图；

图16为根据一些实施例提供的一种收端接收到的数据星座图；

图17为图16均衡处理后的数据星座图；

图18为无非线性预失真时，均衡处理后的数据星座图(左图)和非线性补偿之后的数据星座图(右图)；

图19为无非线性预失真时，降低输出功率情况下均衡后的数据星座图(左图)和非线性补偿之后的数据星座图(右图)；

图20为降低信号输出功率时，经发端非线性预失真(预失真滤波器系数更新)和收端均衡处理后的数据星座图；

图21为降低信号输出功率时，经发端非线性预失真和收端均衡处理后的数据星座图；

图22为信道功率的衰减系数为0.6时，无非线性预失真时，均衡处理和非线性补偿之后的数据星座图(左图)和有非线性预失真时，均衡处理后的数据星座图(右图)；

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括(comprise)”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括(comprises)”和现在分词形式“包括(comprising)”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一个实施例(one embodiment)”、“一些实施例(some embodiments)”、“示例性实施例(exemplary embodiments)”、“示例(example)”、“特定示例(specific example)”或“一些示例(some examples)”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。

光纤通信技术领域，光纤或光波导等信息传输设备传输的信号是光信号，而计算机等信息处理设备能够识别和处理的信号是电信号，因此需要使用光模块实现上述光信号与电信号的相互转换。

图1为根据一些实施例的一种光通信系统的连接关系图。如图1所示，远端服务器1000通过光纤101、光模块200、光网络终端100及网线103，与本地信息处理设备2000之间建立了双向光通信系统。

光纤101的一端连接远端服务器1000，另一端通过光模块200与光网络终端100连接。网线103的一端连接本地信息处理设备2000，另一端连接光网络终端100。

本地信息处理设备2000与远端服务器1000的连接由光纤101与网线103完成；而光纤101与网线103之间的连接由光模块200和光网络终端100完成。

光模块200中，光口被配置为与光纤101连接，从而使得光模块200与光纤101建立双向的光信号连接；电口被配置为接入光网络终端100中，从而使得光模块200与光网络终端100建立双向的电信号连接。光模块200实现光信号与电信号的相互转换，从而使得光纤101与光网络终端100之间建立连接。

光网络终端100上设置光模块接口102和网线接口104。光模块接口102被配置为接入光模块200，从而使得光网络终端100与光模块200建立双向的电信号连接；网线接口104被配置为接入网线103，从而使得光网络终端100与网线103建立双向的电信号连接。光模块200与网线103之间通过光网络终端100建立连接。光模块200的上位机除光网络终端100之外还可以包括光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)等。

图2为根据一些实施例的一种光网络终端的结构图，如图2所示，光网络终端100中还包括设置于壳体内的PCB电路板105，设置在PCB电路板105的表面的笼子106，以及设置在笼子106内部的电连接器。电连接器被配置为接入光模块200的电口；散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。

光模块200插入光网络终端100的笼子106中，由笼子106固定光模块200，光模块200产生的热量传导给笼子106，然后通过散热器107进行扩散。光模块200插入笼子106中后，光模块200的电口与笼子106内部的电连接器连接，从而光模块200与光网络终端100建立双向的电信号连接。

图3为根据一些实施例提供的一种光模块的结构图，图4为根据一些实施例提供的一种光模块的分解图。如图3和图4所示，光模块200包括壳体、设置于壳体中的电路板300。

壳体包括上壳体201和下壳体202，上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口204和205的上述壳体；壳体的外轮廓一般呈现方形体。

两个开口204和205的连线所在方向可以与光模块200的长度方向一致，也可以与光模块200的长度方向不一致。其中，开口204为电口，电路板300的金手指从电口204伸出，插入上位机中；开口205为光口，配置为接入外部的光纤101，以使光纤101连接光模块200的内部。

采用上壳体201、下壳体202结合的装配方式，便于将电路板300等器件安装到壳体中，由上壳体201、下壳体202可以对这些器件形成封装保护。在一些实施例中，上壳体201及下壳体202一般采用金属材料制成，利于实现电磁屏蔽以及散热。

在一些实施例中，光模块200还包括位于其壳体外壁的解锁部件203。当光模块200插入上位机的笼子里，由解锁部件203的卡合部件将光模块200卡合在上位机的笼子里；拉动解锁部件203时，解锁部件203的卡合部件随之移动，进而改变卡合部件与上位机的连接关系，以解除光模块200与上位机的卡合。

电路板300包括电路走线、电子元件及芯片，通过电路走线将电子元件和芯片按照电路设计连接在一起。

电路板300一般为硬性电路板，硬性电路板由于其相对坚硬的材质，还可以实现承载作用，如硬性电路板可以平稳的承载芯片；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中。

电路板300还包括形成在其端部表面的金手指，金手指由相互独立的多个引脚组成。电路板300插入笼子106中，由金手指与笼子106内的电连接器导通连接。金手指被配置为与上位机建立电连接，以实现供电、接地、I2C信号传递、数据信号传递等。当然，部分光模块中也会将柔性电路板与电路板300配合使用。

在本申请实施例中，光模块200中还包括光纤连接器400，光纤连接器400设置在光口205，光纤连接器400用于实现外部光纤与光口的光连接，进而光收发组件产生的光信号通过光纤连接器400传输至外部光纤，外部光纤输出的光信号通过光纤连接器400传输至光收发组件。

在本申请实施例中，电路板300上还设置光收发组件500，光收发组件500与电路板300电连接，用于产生光信号以及接收外部光纤输出的光信号。在本申请实施例中，光收发组件500通过光纤带连接光纤连接器400，光收发组件500产生的光信号通过光纤带传输至光纤连接器400，外部光纤输出的光信号通过光纤连接器400传输至光纤带、再经光纤带传输至光收发组件500。在本申请一些实施例中，电路板300上设置一个光收发组件或两个光收发组件500，当然本申请实施例中不局限于一个或两个光收发组件500，在空间允许的条件下还可以设置两个以上的光收发组件500。

图5为根据一些实施例提供的一种光模块的内部结构示意图，图5展示出了本申请实施例提供的一种光收发组件与电路板300的装配关系。如图5所示，本申请实施例提供的光收发组件500设置在电路板300的靠近中部的位置，当然本申请实施例中光收发组件500的装配位置不局限于此，还可以根据需要进行调整。

如图5所示，本申请一些实施例提供的光收发组件500包括基座510、光源520、硅光芯片530和次电路板540；基座510设置在电路板300上，基座510的顶部用于承载光源520和硅光芯片530；光源520设置在硅光芯片530的一侧，次电路板540的端部设置开槽，次电路板540通过开槽配合设置在硅光芯片530的另一侧；次电路板540位于电路板300的上方，次电路板540的底部贴合电连接电路板300、顶部用于承载数字信号处理芯片550等器件以及打线连接硅光芯片530等。在本实施例中，光源520设置在硅光芯片530远离电路板300上金手指的一侧，即硅光芯片530靠近光口的一侧。光源520用于产生不携带信号的光并传输至硅光芯片530，数字信号处理芯片550向硅光芯片530输入高频电信号，硅光芯片530接收不携带信号的光并根据高频电信号调制以输出携带信号的光，该携带信号的光通过光纤带传输至光纤连接器400；外部光纤传输的光信号通过光纤连接器400传输至光模块内部的光纤带，通过该光纤带传输至硅光芯片530，硅光芯片530接收该光信号并转换为电信号。在本申请一些实施例中，硅光芯片530中包括马赫曾德尔调制器(Mach-zehnder Modulator，MZM)，用于实现硅光芯片530调制生成光信号；硅光芯片530输出和接收的光信号包括但不局限于O波段光信号。当然本申请实施例中的光收发组件500的形态不局限于图5所示的结构。

在本申请一些实施例中，通过提高电信号的功率以增强经硅光芯片530调制产生光信号的功率，以达到提高光模块所产生光信号的传输距离的目的。进一步，为了降低因为提高电信号功率导致硅光芯片530调制生成光信号时产生非线性损伤造成的误码率，数字信号处理芯片550中包括滤波器，通过滤波器对待传输至硅光芯片530的高频电信号进行预失真，例如非线性预失真，经过滤波器预失真后的高频电信号再传输至硅光芯片530以经硅光芯片530调制生成光信号。示例地，滤波器可采用Volterra滤波器。

进一步，为保证滤波器的预失真效果，本申请实施例中还提供了一种预失真滤波器系数计算方法，用以保证滤波器能够基于更合适的滤波器系数进行电信号调制处理前的预失真处理。为实现预失真滤波器系数计算方法对滤波器系数的计算，本申请实施例中还提供了一种预失真滤波器系数计算系统。

图6为根据一些实施例提供的一种预失真滤波器系数计算系统的基本结构示意图。如图6所示的预失真滤波器系数计算系统，包括第一滤波器、调制器、光信号接收端、第二滤波器和预失真滤波器系数训练模块，第一滤波器的输出端连接调制器的电信号输入端且第一滤波器的输出端还连接预失真滤波器系数训练模块的第一输入端，调制器的光信号输出端通过光纤连接光信号接收端的光信号输入端，光信号接收端的电信号输出端连接预失真滤波器系数训练模块的第二输入端。图7为根据一些实施例提供的一种预失真滤波器系数计算方法的流程示意图。

结合图6所示的预失真滤波器系数计算系统，对本申请实施例提供的一种预失真滤波器系数计算方法进行详细描述。如图7所示，本申请实施例提供的预失真滤波器系数计算方法包括：

S100：基于被配置为当前预失真滤波器系数的第一滤波器对原始数据进行预失真处理获得预失真处理数据。

第一滤波器接收输入的原始数据，并基于被配置的当前预失真滤波器系数对该原始数据进行预失真处理获得预失真处理数据。原始数据可为离散数据，如离散数字信号数据等；当原始数据为离散数字信号数据时，在将预失真处理数据传输至调制器之前需要进行数模转换，即将数字信号转换为模拟信号，最后将转换为模拟信号的预失真处理数据发送至调制器，使调制器能够根据该预失真处理数据产生光信号。在一些实施例中，原始数据可由波形发生器产生；预失真处理为非线性预失真。通常为保证训练更新预失真滤波器系数效率和有效性，原始数据的数据长度大于或等于1000。

在本申请一些实施例中，第一滤波器可选用基于Volterra级数的Volterra滤波器。当对原始数据进行预失真处理获得预失真处理数据时，对原始数据的同相分量I和正交分量Q分别用Volterra滤波器进行预处理。

S200：根据所述预失真处理数据调制产生光信号并输出所述光信号至光信号接收端，所述光信号接收端接收所述光信号并经转换获得接收数据。

调制器根据接收到的预失真处理数据调制产生光信号并将该产生的光信号输出，输出的光信号通过光纤传输至光信号接收端，光信号接收端接收光信号并将光信号转换为电信号以获得接收数据。在一些实施例中，光信号接收端包括光接收机，光接收机和调制器可参考本申请实施例提供的光模块中的硅光芯片等用于实现发射光信号和接收光信号器件。

在本申请一些实施例中，光接收机接收光信号将光信号转换为模拟信号形式的电信号，因此在光信号接收端通常需要将该模拟信号转换为数字信号，以获得接收数据。

S300：将所述接收数据经第二滤波器滤波处理获得滤波处理数据。

通过光接收机接收并转换获得的接收数据再经第二滤波器滤波处理，使获得的接收数据能够与原始数据能够经过相同或相近的处理过程，进而保证训练预失真滤波器系数的有效性。在一些实施例中，第二滤波器的滤波器系数与第一滤波器的当前预失真滤波器系数相同。

S400：比较所述预失真处理数据与所述滤波处理数据。

预失真滤波器系数训练模块接收经滤波器预失真处理后获得的预失真处理数据以及经过光信号接收端接收、转换获得的滤波处理数据，比较预失真处理数据和滤波处理数据，以通过比较预失真处理数据和滤波处理数据确定出使预失真处理数据和滤波处理数据相接近时对应的滤波器预失真系数，即通过比较预失真处理数据和滤波处理数据更新第一滤波器的预失真滤波器系数，以确定出使滤波处理数据逼近预失真处理数据的预失真滤波器系数。示例地，比较预失真处理数据和滤波处理数据通常是计算预失真处理数据与滤波处理数据之间的差值；若预失真处理数据与滤波处理数据之间的差值大于预设值，执行步骤S500；若预失真处理数据与接收数据之间的差值小于或等于预设值执行步骤S600，通过预设值控制接收数据与预失真处理数据的相接近程度。在本申请一些实施例中，预设值可根据滤波器预失真补偿精度要求进行选择。

S500：若所述预失真处理数据与所述滤波处理数据之间的差值大于预设值，训练更新所述第一滤波器的预失真滤波器系数，使所述预失真处理数据与所述滤波处理数据之间的差值小于或等于预设值。

S600：若所述预失真处理数据与所述滤波处理数据之间的差值小于或等于预设值，获取对应的当前预失真滤波器系数。

通过执行步骤S500或步骤S600，确定出使接收数据与预失真处理数据满足预接近程度时对应的预失真滤波器系数，根据确定出的预失真滤波器系数更新光模块中滤波器的预失真滤波器系数。因此本申请实施例提供的预失真滤波器系数计算系统以及预失真滤波器系数计算方法，能够便于实现确定出使滤波器预失真效果较佳的预失真滤波器系数，进而使当通过提高电信号功率、速率提升光信号的传输距离和传输数据量时调制器产生的非线性损伤预先被补偿。

在本申请一些实施例中，光信号接收端接收光信号并经转换获得接收数据，具体为：光信号接收端将接收到的电信号转换为第一电信号，将第一电信号先经过模数转换再经信道均衡处理获得接收数据。信道均衡处理便于进行电信号——光信号——电信号在各器件与各器件接口之间传输过程中产生损伤的补偿，以降低传输过程中产生的损伤对计算预失真滤波器系数的影响。信道均衡处理可以采用递归最小二乘法算法(Recursive leastsquare，RLS)等现有处理方法。

在本申请一些实施例中，光信号接收端接收光信号并经转换获得接收数据，具体为：光信号接收端将接收到的电信号转换为第一电信号，将第一电信号先经过模数转换后，依次经过频偏补偿、信道均衡和相偏补偿处理，最后获得接收数据。频偏补偿用于补偿信号的频偏，相偏补偿用于补偿信号的相偏。在光信号接收端中通常也会有激光器产生光用来对接收到的光信号进行相干解调，但在光信号接收端中产生的光信号的频率和相位与发送端产生的光信号的频率和相位不能完全一致，即有所偏差；当有偏差时，将会对接收到的信号产生损伤，造成接收信号的误码率增加。如此本实施例中，通过相应的频偏补偿和相偏补偿更加便于进行电信号——光信号——电信号在各器件与各器件接口之间传输过程中产生损伤的补偿，以降低传输过程中产生的损伤对计算预失真滤波器系数的影响。

为保证信道均衡处理的效果，可预先训练更新信道均衡处理模型，预先训练更新信道均衡处理模型时数据长度大于1000，通常用于预先训练更新信道均衡处理模型的数据不用于训练更新滤波器的预失真滤波器系数。

在本申请一些实施例中，根据预失真处理数据调制产生光信号，具体为：将预失真处理离散数据先经过数模转换获得预失真电信号，然后通过放大器进行预失真电信号放大处理，再使调制器基于放大后的预失真电信号调制产生并输出光信号。

在本申请一些实施例中，第一滤波器和第二滤波器采用Volterra滤波器，进而当训练更新预失真滤波器系数时，对预失真处理数据与滤波处理数据的同相分量和正交分量分别进行Volterra滤波处理，并对同相分量和正交分量的Volterra滤波器分别进行更新。并且控制Volterra滤波器的级数p和记忆长度m，其中，1≤p≤5,1≤m≤10。当增大输出信号的功率时，产生的非线性损伤会越强，进而会提高Volterra的级数去补偿对应的更强的非线性损伤，如此本申请实施例通过控制Volterra滤波器的级数p和记忆长度m，便于实现在不同电信号输出功率时训练更新预失真滤波器系数的有效性。示例地，第一滤波器的系数或者核函数是RLS算法中的滤波器系数，分别连续的m个经第二滤波器滤波处理的码元在1到p不同级数下的取值和m个码元之间在1到p不同级数下的交叉乘积是RLS算法中滤波器的输入，发端的预失真离散数据作为RLS算法中的滤波器的目标输出。应用RLS算法对第一滤波器的系数和第二滤波器的系数进行更新。在第一次更新过程中，第一滤波器的系数的初始值为0。在后续的更新过程中，第一滤波器系数的初始值为上一次更新的结果。

本申请实施例中具体采用的Volterra滤波器数学模型如下：

其中，p代表滤波器的级数，m代表滤波器的记忆长度。n代表第n个码元。I(n)和Q(n)分别代表第n个码元的同相分量I和正交Q分量。h

进一步，在本申请实施例中，还可以通过在不同的信号功率与速率时调整Volterra滤波器中的级数p和记忆长度m，进行训练更新滤波器的预失真滤波器系数以找到最佳的信号功率、速率与接收到的信号质量的平衡点，进而在光模块具体使用时结合其具体的传输距离要求、信号功率和速率等条件选择更为合适的预失真滤波器系数。

在本申请一些实施例中，为控制训练更新预失真滤波器系数计算量，训练更新预失真滤波器系数时，训练更新预失真滤波器系数的次数不大于5，记录训练更新失真滤波器系数对应的预失真处理数据与滤波处理数据之间的差值；若无法使预失真处理数据与滤波处理数据之间的差值小于或等于预设值，选择预失真处理数据与滤波处理数据之间差值的绝对值最小时对应的预失真滤波器系数。

基于上述实施例提供的预失真滤波器系数计算方法，本申请还提供了另一种预失真滤波器系数计算系统。图8为根据一些实施例提供的另一种预失真滤波器系数计算系统的基本结构示意图。如图8所示，本实施例提供的预失真滤波器系数计算系统还包括数模转换器、电放大器、模数转换器、频偏补偿器、信道均衡器和相偏补偿器。

第一滤波器的输出端连接数模转换器的输入端，数模转换器的输出端连接电放大器的输入端，电放大器的输出端连接调制器的电信号输入端；光接收机的电信号输出端连接模数转换器的输入端，模数转换器的输出端连接频偏补偿器的输入端，频偏补偿器的输出端连接信道均衡器的输入端，信道均衡器的输出端连接相偏补偿的输入端，相偏补偿的输出端连接第二滤波器的输入端，第二滤波器的输出端连接预失真滤波器系数训练模块的第二输入端。失真处理数据在传输至调制器前，预失真处理数据先传输至数模转换器，经数模转换器将离散预失真处理数据转化为模拟预失真电信号，然后通过电放大器进行预失真电信号放大处理。光接收机转换输出的第一电信号先传输至模数转换器，经模数转换器模数转换后经过频偏补偿，信道均衡和相偏补偿获得接收数据以传输至第二滤波器，经第二滤波器滤波处理后传输至预失真滤波器系数训练模块。

在以下内容为结合具体实例对Volterrra滤波器系数的训练更新与应用于数据的预失真进行了介绍。在发端产生的一组1万个64QAM的数据向量，64QAM数据星座图展示如图9。通常当数据传输速率大于传输信道的带宽时，会引起数据的码间串扰；然后数据经过调制器产生非线性损伤；再经过一段光纤到达光信号接收端，也将引入相位噪声和信道噪声，这里假设信道信噪比(signal to noise ratio，SNR)为35dB，光接收机接收到的数据将如图10。将光接收机接收到的数据进行RLS信道均衡处理后的数据星座图如图11，其误码率(Bit error Ratio，BER)为4.5e-3。选择一部分数据进行训练更新滤波器的滤波器系数，并将训练后的Volterra滤波器作用于余下的数据中，得到数据星座图如图12，其中的BER为0。将训练后的滤波器的系数用于发端的第一滤波器中进行数据预失真处理，其星座图如13。在接收端进行RLS信道均衡处理后得的星座图如图14，可以看见相对于图11有明显的改进，且BER为0。

再次训练更新Volterra滤波器的预失真滤波器系数，此时的目标输出为发端预失真的数据(见图13)，将此时的Volterra滤波器用到发端再次进行预失真。此过程进行多次后发现第一次得到的Volterra滤波器用于非线性预失真时效果最好，并将这一次的Volterra滤波器用作在远距离传输时发端的非线性预失真处理。

考虑模拟在远距离传输时的场景，在发端进行非线性预失真的数据的星座图如图15，假设信道噪声的功率为0.1，由于在远距离传输时，信号功率衰减的系数为0.8，此时的SNR为25dB，收端得到的数据的星座图如图16所示。经过RLS信道均衡处理后的数据的星座图展示如图17中，BER为6e-3。在不进行非线性预失真的情况时，接收到的数据分别进行均衡处理和Volterra非线性补偿后的星座图展示如图18，其BER分别为2e-2和1e-2，传输效果明显差于有非线性预失真的情况(图17)。为了减小非线性损伤，将发射端的数据输出功率降低0.6，此时接收到的数据数据进行RLS信道均衡处理和Volterra非线性补偿后的星座图展示如图19，其BER分别为1.4e-2和9.6e-3。其效果虽然好于没有在发端降低输出功率(图18)，但由于减小输出功率，信号的SNR也降低到24dB，其效果还是差于有非线性预失真的情况(图17)。现在将发端数据的输出功率降低0.6后，重新训练更新Volterra滤波器的预失真滤波器系数用后于发端数据的预失真，在背靠背传输中接收到的信号经过RLS信道均衡后的数据星座图展示如图20，其BER为0，效果好于在没有将发端的输出数据功率降低时(图14)。

现在将此更新的Volterra滤波器用于发端的数据预失真处理，并且降低信号的输出功率为之前的60％，信号经过同样的条件的信道传输后，在接收端经过RLS信道均衡后的数据星座图展示如图21，其BER为5e-3，效果稍优于没有降低发端输出功率的情况(图17)，虽然此时的SNR降低到24dB。

现在假设信道噪声的功率还是0.1，但由于在更远距离传输时，信号功率衰减的系数降低到0.6。另外还是将发端的数据功率降低0.6(经比较此时最优)，现在的SNR为23dB。没有进行非线性预失真的数据在收端进行RLS均衡和Volterra非线性补偿之后的数据星座图展示如图22的左图，BER为1.5e-2,在非线性预失真情况下RLS均衡后的数据星座图展示如图22的右图，BER为9e-3。结合上述附图，非线性预失真的提升数据质量效果明显可见。另外发现，当信道衰减比较大时，例如信道衰减系数为0.5，在使用非线性预失真时，可以不用降低信号输出功率从而维持较高的SNR、降低恢复数据的BER。

因此本申请实施例提供的预失真滤波器系数计算系统和预失真滤波器系数计算方法，使能够获得较为精准的滤波器系数用于光模块中，使光模块能够对调制前的电信号进行预失真处理，以补偿调制过程中的信号损伤。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。