帯域幅と分散の制約に対応する低複雑度ISI再構成検出に基づく高速IM-DD光インターコネクト

科学分野:

• 光通信
• 信号処理

背景:

• 強度変調・直接検出（IM-DD）は、コストと単純さから短距離光インターコネクトの標準です。
• 分散やトランシーバーの制約を含む帯域幅制限は、100 Gbaudを超えるシンボルレートでIM-DDシステムに課題をもたらします。
• 最大尤度系列検出（MLSD）は、障害を軽減できますが、実用には計算が複雑です。

研究 の 目的:

• 帯域幅制限のあるIM-DDシステム向けの低複雑度検出スキームを提案すること。
• 干渉間符号間干渉（ISI）を緩和し、等化によって増強された着色ノイズを抑制すること。
• 次世代光インターコネクトに対する複雑なMLSDの実際的な代替案を提供すること。

主な方法:

• 新しい干渉間符号間干渉再構成（ISI-R）検出アルゴリズムを開発しました。
• 8回未満の反復でシンボル判定にISI-Rを実装しました。
• 高ビットレート伝送のために128-GSa/s DACサンプリングレートを使用して、スキームを実験的に検証しました。

主要な成果:

• 152-Gbaud オンオフキーイング（OOK）、112-Gbaud 4レベルパルス振幅変調（PAM-4）、および92-Gbaud PAM-6信号の2km標準単一モードファイバーでの伝送を実証しました。
• ISI-R検出により、ビット誤り率（BER）性能が向上しました。
• MLSDと比較してPAM-4信号の乗算数が88%削減され、計算効率が強調されました。

結論:

• 提案されたISI-R検出は、帯域幅制限のあるIM-DDシステムにおいてISIを効果的に緩和し、BERを改善します。
• ISI-Rは、MLSDと比較して計算複雑性が大幅に削減されます。
• このスキームは、将来の高速光インターコネクトにとって、電力効率が高く実用的なソリューションとなります。