[发明专利]滤波设备和用于提供滤波设备的方法

说明书

背景技术

本发明与滤波设备相关，特别地，与光学通信系统中的有限脉冲响应(Finite Impulse Response，FIR)等相关。 

依照惯例，FIR滤波器的相邻抽头(gap)之间具有固定时延或时延。就这一点而言，图1显示了FIR滤波器100，其配置为过滤输入信号s(t)，用于提供已滤波的输出信号r(t)。FIR滤波器100具有多个抽头110-116，各自的滤波系数分别为w0-w6。并且，FIR滤波器100具有多个延时单元121-126，其中，延时单元121-126具有相应的固定时延T。抽头110-116的输出由添加器条目130添加，用于提供滤波输出信号r(t)。 

所有时延T的总和定义了FIR滤波器100的脉冲响应时间。为了均衡起见，滤波脉冲响应时间应大于或等于信道记忆时间。否则，信道损伤可能无法完全得到补偿。 

这种常规FIR滤波器也称为横向(transversal)滤波器，在相邻抽头之间部署所述的等间距的时间延迟或延迟T，以便滤波后的输出结果为r(t)＝w_Ms(t-MT)+w_M-1s(t-(M-1)T)+...+w₁s(t-T)+w₀s(t)。 

公式中使用了滤波信号r(t)、输入信号s(t)、滤波系数或抽头权重w_i，i∈{0，1，...，M}和抽头延迟T。通常情况下，延迟T通常也称为抽头延迟T，指的是符号持续时间T_S。在光学通信系统中，部署了抽头延迟T＝T_S/2，涉及到与波特率(Baudrate)相关的双重过取样(two-fold over-sampling)。抽头间距具有更佳分辨率的过取样的优势，可由T.Duthel等针对光学发射系统来进行验证。“将具有T间距的均衡器与降低了复杂度的相干接收器一起使用时，损 伤公差为111Gbit/s POLMUX-RZ-DQPSK”，2007年9月16至20日举行的欧洲光学通信会议，文件Mo.1.3.2。 

为了降低实施复杂度，应尽可能减少抽头的总数，例如，总数为九个间距可实现4T的FIR滤波器脉冲响应持续时间。可能存在信道存储器超过FIR滤波器的脉冲响应时间的情况，例如：通过更大的不同群组延迟(DGD)。要涵盖这样的情况，必需增加滤波器脉冲响应时间。 

对此，可在以下文献中找到上述条件的理论基础：Simon Haykin的2002年Prentice Hall的“自适应滤波器”第四版的“背景和预览”一章的第四节“线性滤波器结构”以及2002年Wiley的Nevio Benvenuto and Giovanni Cherubini中的“通信系统及其应用程序的算法”的1.3-1.4章节。 

此外，在给定常数数量的抽头的情况下，还可以应用间距2T＝Ts，其具有延长的滤波器脉冲响应，但如上所述，其在光学系统中会具有主要的滤波补偿(penalty)。此处，文档US 5,838,740A描述了间距为T＝Ts/2的FIR抽头(tap)，其仅能覆盖一半的滤波器脉冲持续时间。 

发明内容

本发明要实现的一个目标是在滤波器脉冲持续时间长和分辨率高之间提供一个变通方法。在本发明中，此目标可通过具有不同延迟的混合滤波结构来实现。因此，根据某些实施情况，可在一个滤波设计中采用多个延迟或抽头延迟。通过在相邻的抽头之间包含或排除延迟单元，可以将此延迟结构创建为自适应的，以便调节信道存储器的结构，也可以将延迟结构设计为静态的，以便满足特定条件。 

信道存储器可使信号脉冲在多个符号插槽上传播，以便与相邻的脉冲相干涉。特别地，与脉冲中心相比，脉冲的边缘可仅包含极少的脉冲能量。这样，靠近脉冲边缘的信息将低于脉冲中心。均衡器中的FIR滤波器可尝试提供反向信道脉冲响应，以便反转脉冲的传播，并且在均衡化之后，获取到未失真的脉冲。FIR滤波器抽头之间的短期延迟，涉及到高取样率，可提供更佳的分辨 率，与长期延迟相比，具有增强的反向信道脉冲表示。因此，当抽头延迟降低后，可要求更大总数的抽头以覆盖特定脉冲持续时间，特别是在具有过取样的系统中。相反，FIR滤波器之间的长期延迟，涉及到低取样率，基于抽头数量进行比较时，可导致长的滤波脉冲延长时间，从而可补偿更长的信道脉冲响应。