强激光与粒子束
2024, 36(4): 043021
1 中国地质大学 机械与电子信息学院，武汉 430074
2 中国信息通信科技集团有限公司 光纤通信技术和网络全国重点实验室，武汉 430074
【目的】高速无源光接入网络中存在光纤色散、非线性损伤和带宽限制等问题，导致传统强度调制和直接检测技术的功率预算损失较高，难以满足高速无源光接入网络的要求。
【方法】为了更好地提升强度调制和直接检测光接入系统的速率和性能，文章在Volterra判决反馈均衡器（VDFE）的基础上，研究了基于递推最小二乘估计（RLS）算法的VDFE-RLS信道均衡方法。该均衡器采用RLS算法对其中的抽头系数进行更新。该均衡器包含了一、二、三阶Volterra级数，其中一阶Volterra级数对线性损伤进行补偿，二阶和三阶Volterra级数能够对非线性损伤进行补偿。文章将该均衡器应用于经过20 km传输后的单波长为200 Gbit/s的O波段强度调制和直接检测技术的下行光接入系统中。
【结果】实验结果表明，RLS算法相比传统的最小均方（LMS）算法在均衡器中表现出来的性能更好。此外，VDFE-RLS可以实现>29 dB的功率预算。VDFE-RLS相比于传统的基于Volterra的前馈均衡器（VFFE），当VDFE-RLS和VFFE-RLS均衡器长度相同时，可以实现2.2 dB功率预算的提升。当VDFE-RLS的均衡器长度为VFFE-RLS的一半时，前者相比后者仍可以提升0.5 dB的功率预算。
【结论】文章所述系统相比其他传统系统在能够缩短均衡器长度的同时，能提高系统的功率预算，还能最终恢复出准确度较高的信号。
Volterra判决反馈均衡器 递推最小二乘估计 Volterra级数 自适应滤波算法 VDFE RLS Volterra series adaptive filtering algorithms 光通信研究
2024, 50(1): 23013601
强激光与粒子束
2024, 36(1): 013003
大连理工大学信息与通信工程学院，辽宁 大连 116024
提出一种低复杂度、低功耗且便于硬件移植、可应用于水下无线光通信（UWOC）系统的基于链表和线性表的稀疏Volterra（3l-sVolterra）算法，它通过结合链表与线性表的新数据结构来存储Volterra算法中的所有参数，有效降低了Volterra算法更新参数所需的片上资源消耗，同时能对参与运算的非线性项进行稀疏处理，便于移植到小型硬件系统中。随后，在C6748芯片上实现了所提出的算法，并搭建了基于绿光LED的UWOC系统，对设计的数字信号处理（DSP）系统和UWOC系统进行了性能测试。结果表明，与无稀疏操作的Volterra算法相比，所提算法能在保留相近非线性补偿能力的同时，将资源消耗降低30%，在5 m长水箱信道UWOC系统中实现了20 Mbit/s的通信速率。
光通信 非线性均衡算法 数字信号处理 链表与线性表 非线性项稀疏处理
1 北京邮电大学电子工程学院，信息光子学与光通信国家重点实验室，天地互联与融合北京市重点实验室，北京 100876
2 北京安科慧生科技有限公司，北京 101102
针对模分复用系统中由于模式耦合引入的信道串扰（XT）的问题，提出一种基于信号相关峰提取的XT相关比测量方法，并将XT相关系数应用于多进多出恒模盲均衡算法（CPR-MIMO-CMA）中以提升信道均衡效果。搭建了少模光纤传输的实验平台，利用CPR-MIMO-CMA对接收端数据进行处理，研究结果表明，在满足前向纠错（FEC）为3.8×10-3的门限下，所提出的CPR-MIMO-CMA在LP01、LP11、LP21三模信道中比传统CMA分别具有1.3 dB、0.9 dB、1.0 dB的性能增益，并且3个模式下的平均收敛时间减少约50%。
光通信 模分复用 模间串扰 信号相关峰 模式均衡
红外与激光工程
2024, 53(1): 20230504
中北大学信息与通信工程学院山西省光电信息与仪器工程技术研究中心，山西 太原 030051
等效时间采样是高速光波形测试及质量评估领域的重要技术，其利用较低的实际采样率换取较高的带宽与垂直分辨率，导致测量具有随机、不连续等特征信号时，无法使用滤波、均值等方法进行均衡处理。为此，提出一种基于递归神经网络的等效时间采样信号均衡方法，通过训练递归网络模型建立等效时间均衡器，通过对光数字通信及激光雷达波形的等效时间采样信号进行处理验证该方法。结果表明：与输入波形相比，表征光通信质量的眼图相关参数，如眼高、眼宽、抖动得到明显提升，对于线性调频激光雷达信号改善了其波形幅值频谱响应，解决了等效时间采样信号的均衡处理难题。
等效时间采样 均衡器 递归神经网络 眼图 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0506010
上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室，特种光纤与先进通信国际合作联合实验室，上海 200444
为了利用模分复用（MDM）和超奈奎斯特（FTN）传输技术提高无源光网络（PON）的传输容量和频谱效率，同时也为了保证系统具有良好的误码率性能，本文提出了基于矩阵分解预编码和MIMO预均衡器的联合损伤补偿方法，用于消除超奈奎斯特模分复用无源光网络（FTN-MDM-PON）中存在的MDM信道损伤和FTN传输损伤。对于矩阵分解预编码技术，本文采用奇异值分解（SVD）预编码、带功率预分配的奇异值分解（SVD PA）预编码和Cholesky分解（Chol）预编码方式，分别将它们与MIMO预均衡器结合后对比三种联合方案降低FTN-MDM-PON系统误码率的效果。仿真实验结果表明：采用SVD PA预编码、Chol预编码与MIMO预均衡器结合的联合损伤补偿方法时，FTN-MDM-PON系统中的4个线偏振（LP）模式的FTN信号经过5 km少模光纤（FMF）传输后，接收端误码率能够低于7%硬判决-前向纠错（HD-FEC）门限3.8×10-3。其中，Chol预编码与MIMO预均衡器结合的联合补偿方案降低误码率的效果最优，相比于表现较优的SVD PA预编码结合MIMO预均衡器方案，接收光灵敏度提升了1 dB~3 dB。
光通信 无源光网络 模分复用 多输入多输出 超奈奎斯特 预编码 预均衡
提出了一种基于神经网络的多输入多输出（MIMO）均衡器，并在大容量模分-波分复用通信系统中进行了实验验证。该系统基于6模掺铒光纤放大器实现了16通道波分复用双极化48 Gbaud 16阶正交振幅调制（16QAM），在LP01、LP02、LP11a、LP11b、LP21a、LP21b六种模式上传输了100 km少模光纤（FMF）。为降低非线性的影响，在接收端数字信号处理中，采用基于多标签技术的MIMO神经网络均衡器，能够显著提升系统性能。实验结果表明，经100 km的FMF传输，MIMO神经网络均衡器的强大性能使得系统的比特误码率能满足15% 软判决前项纠错阈值要求。
光纤光学 光纤通信 模分复用 波分复用 神经网络均衡
武汉大学 物理科学与技术学院, 武汉 430072
为了解决传统连续时间线性均衡器(CTLE)均衡能力较差的问题, 提出了一种基于40 nm 互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的25 Gb/s新型CTLE电路, 该电路采用并联电感峰化、负电容零点补偿和输出缓冲技术。介绍了并联电感峰化及无源器件对CTLE频率特性的影响, 最后对新型CTLE电路进行了仿真。仿真结果表明: 在数据传输速率为25 Gb/s时, 该CTLE电路均衡后的-3 dB带宽从8.5 GHz拓展到21.3 GHz; 输出信号眼图的差分电压峰峰值为410 mV, 功耗为8.62 mW; 整体电路版图面积为667μm×717μm, 具备功耗低和面积小的特点。
高速光通信 连续时间线性均衡器 电感峰化 负电容补偿 互补金属氧化物半导体 high speed optical communication, continuous time
