本實(shí)用新型涉及的是一種光通信領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種用于80Gbps光脈沖幅度調(diào)制(PAM4)的低算法復(fù)雜度維納濾波系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)(Digitalsignalprocessing，DSP)在短距離光互連應(yīng)用中有著很大的優(yōu)勢(shì)。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(duì)高速的光互連技術(shù)的研究和工程開發(fā)也面臨著極大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。其中收發(fā)器中運(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。

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，HenningBülow等在“Electronicdispersioncompensation.”(《Journaloflightwavetechnology》，2008，26(1)：158‐167)中討論了現(xiàn)有的可用于光通信系統(tǒng)中的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，包括前向均衡，判決反饋均衡，最大似然估計(jì)等。另一方面，基于最小均方根值優(yōu)化方法的判決引導(dǎo)的最小均方根值算法(Leastmeansquareanddisciondirection)也被運(yùn)用光通信系統(tǒng)中"40Gb/sCAP32systemwithDD‐LMSequalizerforshortreachopticaltransmissions."(《PhotonicsTe chnologyLetters》，2013∶2346‐2349)。但是LMS‐DD算法存在一些缺陷，包括優(yōu)化過程復(fù)雜，濾波效果不穩(wěn)定等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種用于高速光脈沖幅度調(diào)制的維納濾波系統(tǒng)，適用于高速PAM4傳輸平臺(tái)，采用維納濾波器技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，相比LMS算法具有處理速度快的優(yōu)勢(shì)，在接收光功率為3dBm時(shí)，能在相同實(shí)驗(yàn)條件下降低PAM4信號(hào)一個(gè)量級(jí)的誤碼率。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型涉及一種用于高速光脈沖幅度調(diào)制的維納濾波系統(tǒng)，包括：馬赫曾德爾調(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、用于傳輸調(diào)制信號(hào)的單模光纖以及帶有光電探測(cè)器的信號(hào)接收端。

所述的載波發(fā)生端為工作波長(zhǎng)為1.5微米處的連續(xù)光光源。

所述的信號(hào)接收端由光電探測(cè)器和用于插值重構(gòu)、重采樣以及維納濾波的檢測(cè)裝置組成。

優(yōu)選地，所述的維納濾波系統(tǒng)進(jìn)一步包括偏振控制器，該偏振控制器設(shè)置于馬赫曾德爾調(diào)制器和單模光纖之間。

優(yōu)選地，所述的維納濾波系統(tǒng)進(jìn)一步包括線性放大器，該線性放大器設(shè)置于PAM4信號(hào)發(fā)生端和單模光纖之間。

優(yōu)選地，所述的維納濾波系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行采樣和存儲(chǔ)的數(shù)字存儲(chǔ)示波器，該數(shù)字存儲(chǔ)示波器設(shè)置于光電探測(cè)器和檢測(cè)裝置之間。

優(yōu)選地，所述的檢測(cè)裝置與PAM4信號(hào)發(fā)生端相連。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型在1.5微米的傳輸波段上實(shí)現(xiàn)了PAM4信號(hào)80Gbps的總傳輸容量，以及9公里的總傳輸距離，相比最小均方根值濾波算法，具有處理速度快，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型所用維納濾波器原理圖；

圖2為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：連續(xù)光光源1、偏振控制器2、馬赫曾德爾調(diào)制器3、任意信號(hào)發(fā)生器4、線性放大器5、標(biāo)準(zhǔn)單模光纖6、光電探測(cè)器7、數(shù)字存儲(chǔ)示波器8、直流偏置9、檢測(cè)裝置10；

圖3為PAM4傳輸系統(tǒng)得到的信號(hào)眼圖；

圖中：(a)為電PAM4信號(hào)的眼圖，(b)為光背靠背PAM4信號(hào)的眼圖，(c)為5公里傳輸后的PAM4信號(hào)眼圖，(d)為9公里傳輸后的PAM4信號(hào)眼圖；

圖4為系統(tǒng)得到的PAM4頻譜圖；

圖中：(a)為采集下來的PAM4信號(hào)頻譜圖，(b)為理想的PAM4信號(hào)的頻譜圖，(c)為經(jīng)過LMS‐DD處理后的PAM4信號(hào)的頻譜圖，(d)為經(jīng)過LMS‐DD處理后的PAM4信號(hào)的頻譜圖；

圖5為本實(shí)用新型所用的維納濾波器與最小均方根值濾波的對(duì)比圖；

圖中：(a)為濾波器長(zhǎng)度與誤碼率的關(guān)系，(b)為軟件運(yùn)行時(shí)間與誤碼率的關(guān)系，如圖可見相同誤碼率情況下，維納濾波器處理速度優(yōu)于LMS‐DD。

圖6為PAM4系統(tǒng)傳輸?shù)恼`碼率曲線。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)施例包括：采樣過程、自相關(guān)矩陣求解過程、互相關(guān)矩陣求解過程、濾波器抽頭系數(shù)求解過程。

所述的采樣過程的采樣率必須大于信號(hào)速率的兩倍；其中濾波器抽頭系數(shù)求解過程使用了矩陣求逆和矩陣相乘計(jì)算。

如圖2所示，所述的維納濾波系統(tǒng)包括：連續(xù)的光光源1、用于控制連續(xù)光的偏振態(tài)的偏振控制器2、馬赫曾德爾調(diào)制器3、用于產(chǎn)生高速的電PAM4信號(hào)的任意信號(hào)發(fā)生器4、用于放大信號(hào)幅度來驅(qū)動(dòng)馬赫曾德爾調(diào)制器3的線性放大器5、標(biāo)準(zhǔn)單模光纖6、光電探測(cè)器7和用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行采樣和存儲(chǔ)的數(shù)字存儲(chǔ)示波器8。

所述的連續(xù)光光源1最大輸出功率為20dBm，工作波長(zhǎng)在1.5微米處。

所述的馬赫曾德爾調(diào)制器3的有效帶寬是17GHz，消光比是25dB。

所述的任意波形發(fā)生器4作為PAM4信號(hào)發(fā)生端，其有效帶寬是25GHz，最大采樣率是64GSa/s，本實(shí)施例中采用的采樣率為40GSa/s。

所述的光電探測(cè)器7有效帶寬是25GHz，響應(yīng)度是0.8A/W。

所述的數(shù)字存儲(chǔ)示波器8有效帶寬是59GHz，采樣率是160GSa/s。

本實(shí)施例通過以上技術(shù)得到的PAM4信號(hào)眼圖如圖3所示，圖中：(a)為電PAM4信號(hào)的眼圖，(b)為光背靠背PAM4信號(hào)的眼圖，(c)為5公里傳輸后的PAM4信號(hào)眼圖，(d)為9公里傳輸后的PAM4信號(hào)眼圖；

本實(shí)施例通過以上技術(shù)得到的PAM4信號(hào)頻譜圖，以及本實(shí)施例采用的維納濾波技術(shù)，得到的信號(hào)頻譜，如圖4所示，圖中：(a)為采集下來的PAM4信號(hào)頻譜圖，(b)為理想的PAM4信號(hào)的頻譜圖，(c)為經(jīng)過LMS‐DD處理后的PAM4信號(hào)的頻譜圖，(d)為經(jīng)過LMS‐DD處理后的PAM4信號(hào)的頻譜圖；

如圖5所示，圖中：(a)為濾波器長(zhǎng)度與誤碼率的關(guān)系，(b)為軟件運(yùn)行時(shí)間與誤碼率的關(guān)系，如圖可見相同誤碼率情況下，維納濾波器處理速度優(yōu)于LMS‐DD。

如圖6所示，為PAM4系統(tǒng)傳輸?shù)恼`碼率曲線，如圖可見通過使用維納濾波器，80Gbps PAM4信號(hào)經(jīng)過9km光纖傳輸后誤碼率低于前向糾錯(cuò)的下限。

上述具體實(shí)施可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本實(shí)用新型原理和宗旨的前提下以不同的方式對(duì)其進(jìn)行局部調(diào)整，本實(shí)用新型的保護(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)方案均受本實(shí)用新型之約束。