本發(fā)明涉及的是一種短距光通信領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種可以應(yīng)用于100-gbps光脈沖幅度調(diào)制(pam4)為的幅度域及時(shí)間域均衡算法。

背景技術(shù)：

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)(digitalsignalprocessing，dsp)為在短距離光互連中有著廣泛的應(yīng)用。隨著數(shù)據(jù)中心和超級(jí)計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，針對高速的光互連技術(shù)研究和工程開發(fā)也面臨著極大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。其中在收發(fā)端中運(yùn)用的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)能極大地改善信號(hào)質(zhì)量，優(yōu)化鏈路傳輸特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種用于多模多電平調(diào)制短距光通信系統(tǒng)幅度域及時(shí)間域均衡方法，適用于基于垂直腔面發(fā)射激光器(verticalcavitysurfaceemittinglaser,vcsel)的高速pam4傳輸系統(tǒng)，采用幅度域及時(shí)間域均衡技術(shù)來對信號(hào)進(jìn)行處理，通過接收端反饋回來的信息在發(fā)送端調(diào)整pam4的電平幅度值。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明采用850nm的vcsel調(diào)制器將pam4電信號(hào)調(diào)制到850nm后通過多模光纖傳輸，并將接收端解調(diào)出的信號(hào)反饋給帶有幅度域及時(shí)間域均衡器的發(fā)送端，該均衡器從幅度域及時(shí)間域來調(diào)整發(fā)送端的信號(hào)幅度以及時(shí)延，從而使得在接收端接收到的信號(hào)眼圖能夠分布均勻且歪斜程度得到補(bǔ)償以改善通信質(zhì)量。

所述的幅度域及時(shí)間域均衡器，包括幅度域均衡器和時(shí)間域均衡器，其中：幅度域均衡器通過計(jì)算眼圖的噪聲的不均勻分布來計(jì)算出發(fā)送端的pam4信號(hào)幅度電平分布，具體為：h1:h2:h3＝(n1+n2):(n2+n3):(n3+n4)，其中h1、h2和h3為發(fā)送端的眼高值，n1、n2、n3、n4為不同電平上的噪聲大小的值；時(shí)間域均衡器采用fir延時(shí)濾波器校正眼圖的時(shí)延。

本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)上述方法的系統(tǒng)，包括：vcsel調(diào)制器以及分別與之相連的載波發(fā)生端和pam4信號(hào)發(fā)生端、設(shè)置于vcsel調(diào)制器輸出端的用于傳輸調(diào)制信號(hào)的多模光纖以及帶有光電探測器的信號(hào)接收端。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過在發(fā)送端應(yīng)用幅度域及時(shí)間域均衡算法，使得vcsel在不同溫度情況下都能夠保證傳輸質(zhì)量，并能夠在傳輸一定距離的多模光纖后降低誤碼率。本發(fā)明在基于vcsel調(diào)制的多模光纖傳輸系統(tǒng)算法研究中有很大的進(jìn)步。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的時(shí)間域及時(shí)間域均衡結(jié)構(gòu)原理圖；

圖中：(a)為時(shí)間域均衡的結(jié)構(gòu)原理圖、(b)為幅度域均衡的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2為本發(fā)明的幅度域及時(shí)間域均衡流程圖；

圖3為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例中眼圖示意圖；

圖中：(a)為溫度為20℃時(shí)，不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的眼圖示意圖、(b)為溫度為40℃時(shí)，不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的眼圖示意圖、(c)為溫度為60℃時(shí)，不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的眼圖示意圖；

圖5為實(shí)施例中浴盆曲線情況示意圖；

圖中：(a)為溫度為20℃時(shí)，不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的浴盆曲線情況、(b)為溫度為40℃時(shí)，不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的浴盆曲線情況、(c)為溫度為60℃時(shí)，不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的浴盆曲線情況；

圖6為實(shí)施例中誤碼率對比曲線示意圖；

圖中：(a)為溫度為20℃時(shí)，在背靠背、傳輸50m多模光纖、傳輸70m多模光纖時(shí)不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的誤碼率對比曲線、(b)為溫度為40℃時(shí)，在背靠背、傳輸50m多模光纖、傳輸70m多模光纖時(shí)不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的誤碼率對比曲線、(c)為溫度為60℃時(shí)，在背靠背、傳輸50m多模光纖、傳輸70m多模光纖時(shí)不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的誤碼率對比曲線。

具體實(shí)施方式

如圖3所示，本實(shí)施例包括：依次相連的數(shù)字pam-4調(diào)制器、幅度均衡器(ae)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)、垂直腔面發(fā)射激光器(vcsel)構(gòu)成的發(fā)送端、多模光纖(mmf)以及相位檢測器(pd)、放大器和與之相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)構(gòu)成的接收端，其中：數(shù)字pam-4調(diào)制器接收兩電平的信號(hào)并進(jìn)行串并變換處理，ae接收pam-4信號(hào)并進(jìn)行幅度的調(diào)整處理，dac接收數(shù)字pam-4信號(hào)并進(jìn)行數(shù)字模擬處理，vcsel接收電信號(hào)并進(jìn)行電光調(diào)制，mmf作為傳輸媒介用于傳輸光信號(hào)，pd接收光pam04信號(hào)并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換處理，放大器接收電pam-4信號(hào)并進(jìn)行放大處理，adc接收放大后的信號(hào)并進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換處理。

如圖2所示，本實(shí)施例涉及上述系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，先通過加fir濾波器補(bǔ)償時(shí)延問題，接著統(tǒng)計(jì)出不同電平的噪聲強(qiáng)度，根據(jù)噪聲強(qiáng)度值去計(jì)算出發(fā)送端預(yù)補(bǔ)償?shù)难鄹摺?/p>

所述方法具體包括以下步驟：

步驟1)fir延時(shí)過程，即：對adc輸出的信號(hào)進(jìn)行幅度域的等分，不同幅度的信號(hào)通過不同的fir濾波器，等分的幅度信號(hào)所通過的fir濾波器具有延時(shí)差，該fir的時(shí)間差是通過adc輸出的信號(hào)的眼睛歪斜程度進(jìn)行調(diào)整的。

步驟2)噪聲強(qiáng)度計(jì)算，即：對adc輸出的信號(hào)在電腦上進(jìn)行插值擬合，統(tǒng)計(jì)插值之后的pam-4信號(hào)的四個(gè)電平的厚度，即表征噪聲強(qiáng)度。

步驟3)發(fā)送高預(yù)補(bǔ)償?shù)膒am4眼高計(jì)算，即：根據(jù)四個(gè)電平的厚度比值：h1：h2：h3：h4，得到所需眼高比值：(h1+h2):(h2+h3):(h3+h4)。

如圖3所示，所述的pam4信號(hào)傳輸系統(tǒng)包括：數(shù)字pam4信號(hào)、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、vcsel調(diào)制器、多模光纖、光電探測器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中：數(shù)字pam4信號(hào)由vpi模塊直接產(chǎn)生、數(shù)字存儲(chǔ)示波器用于對接收信號(hào)進(jìn)行采樣和存儲(chǔ)。

所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的采樣率為50gsa/s、帶寬設(shè)置為40ghz。

所述的vcsel調(diào)制器工作波長為850nm、帶寬為40ghz。

所述的光電探測器有效帶寬是40ghz，響應(yīng)度是0.7a/w。

如圖4所示，為本實(shí)施例通過以上技術(shù)得到的pam4信號(hào)眼圖，圖中：(a)為溫度為20℃時(shí)，不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的眼圖示意圖、(b)為溫度為40℃時(shí)，不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的眼圖示意圖、(c)為溫度為60℃時(shí)，不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的眼圖示意圖。

如圖5所示，本實(shí)施例通過以上技術(shù)得到的pam4信號(hào)的浴盆曲線，圖中：(a)為溫度為20℃時(shí)，不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的浴盆曲線情況、(b)為溫度為40℃時(shí)，不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的浴盆曲線情況、(c)為溫度為60℃時(shí)，不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的浴盆曲線情況。

如圖6所示，為100-gbpspam4系統(tǒng)傳輸?shù)恼`碼率曲線，圖中：(a)為溫度為20℃時(shí)，在背靠背、傳輸50m多模光纖、傳輸70m多模光纖時(shí)不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的誤碼率對比曲線、(b)為溫度為40℃時(shí)，在背靠背、傳輸50m多模光纖、傳輸70m多模光纖時(shí)不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的誤碼率對比曲線、(c)為溫度為60℃時(shí)，在背靠背、傳輸50m多模光纖、傳輸70m多模光纖時(shí)不用均衡、僅用時(shí)間域均衡、同時(shí)用幅度域及時(shí)間域均衡算法的誤碼率對比曲線。如圖可見在溫度為20℃和40℃時(shí)，通過使用均衡算法，100gbpspam4信號(hào)經(jīng)過光纖傳輸后功耗分別可以降低0.9db和2.5db。在背靠背的情況，隨著溫度的升高，其誤碼率降低的情況更加明顯。

上述具體實(shí)施可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明原理和宗旨的前提下以不同的方式對其進(jìn)行局部調(diào)整，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)且不由上述具體實(shí)施所限，在其范圍內(nèi)的各個(gè)實(shí)現(xiàn)方案均受本發(fā)明之約束。