针对 24.576-Gbit/s 光学 PAM4 信号传输与基于 MLP 的数字预扭曲的FPGA 实现
Sheng Hu1, Tianqi Zheng1, Chengzhen Bian1
1State Key Laboratory of Integrated Chips and Systems, Fudan University, Shanghai 200433, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|December 17, 2024
概括
本研究介绍了一种多层感知子 (MLP),用于光通信系统中的数字预变形 (DPD). 这种MLP-DPD方法有效地弥补了非线性,使得光纤链路上的高速数据传输成为可能.
科学领域:
- 光学通信是指光学通信.
- 数字信号处理 数字信号处理
- 机器学习应用 机器学习应用
背景情况:
- 查找表 (LUT) 算法是强度调制/直接检测 (IM/DD) 系统中预扭曲的标准.
- LUT面临储存限制,限制图案长度和非线性补偿的有效性.
- 多层感知子 (MLP) 通过预测错误并使用最小的计算资源生成预先扭曲的信号来提供解决方案.
研究的目的:
- 实施和评估基于感知子的多层数字预变形 (MLP-DPD) 方案,用于短距离光通信.
- 证明MLP-DPD在克服传统LUT算法的存储限制方面的可行性.
- 在实时系统中,以有效的非线性补偿实现高速数据传输.
主要方法:
- 在现场可编程网关阵列 (FPGA) 上实现了一个MLP-DPD方案.
- 一个14.7456 GBaud预扭曲的脉冲振幅调制4级 (PAM4) 信号被生成并通过20公里的标准单模光纤 (SSMF) 传输.
- 接收器的信号处理使用了并行恒定模块算法 (PCMA).
主要成果:
- 该系统实现了比特错误率 (BER),低于软决策前错误纠正 (SD-FEC) 的2.4 × 10-2值.
- 成功实现了 24.576 Gbit/s 的净传输位率.
- 在有限的计算资源下,MLP-DPD方法证明了有效的非线性补偿.
结论:
- 在高速光通信系统中,MLP-DPD是一种可行且有效的非线性补偿技术.
- 这种方法克服了传统LUT的存储限制,从而提高了性能.
- 在FPGA上的实现展示了MLP-DPD在实时光学系统中的实际应用.
