高效降低光通信低频噪声的新方法
2025-02-06 20:21
No.1337156157063831552
技术概要
PDF全文
本技术属于光通信技术领域,旨在提供一种有效降低低频噪声的新方法。该方法首先将原始业务信号转换为数字信号,形成数字信号序列。随后,通过根升余弦滤波器对上采样信号进行处理,以减少低频噪声对光通信系统的影响。
背景技术
随着物联网、云计算、远程手术等多样化的多媒体和数据服务的引入,以及5G通信网络的快速发展,导致全球网络数据流量的爆炸式增长。数据流量的爆炸式增长自然而然地对数据中心光互连提出了重大挑战。强度调制直接检测(IMDD,Intensity ModulationDirect Detection)由于其低成本、低功耗、配置简单、可靠性高等优点,广泛应用于数据中心光互连等高速短距光互连场景;此外,脉冲幅度调制(PAM,Pulse AmplitudeModulation)格式已被研究运用于提高强度调制直接检测(IMDD,Intensity ModulationDirect Detection)系统的传输容量。然而,基于脉冲幅度调制的IMDD传输系统对于多径干扰带来的损伤一直是不可忽视的;其中,多径干扰是由于光信号在经过污染的光纤连接器时多次反射引起,且多径干扰产生的噪声属于低频噪声(MHz级别)。 近年来,对于缓解IMDD传输系统中的多径干扰带来的低频噪声,在发送端和接收端都提出了各种解决方案,例如: 由于多径干扰的噪声属于低频噪声,低频噪声的范围属于兆赫兹级别,常规的数字信号处理(DSP)端数字滤波器需要上千抽头来实现,导致DSP功耗过高,为此,Y. J. Wen、Y. Cui and Y. Bai在文献“Mitigation of optical multipath interference impactfor directly detected PAMn system”中提出在光电探测器(PD)后加入一个模拟高通滤波器(一阶RC模拟高通滤波器,即用一个电阻和一个电容组成),省去了复杂的DSP滤波算法,降低了DSP功耗;但是,由于多径干扰噪声和信号的低频部分重叠,当用高通滤波器直接滤除低频部分,会导致原始业务信号的低频也被滤除;N. Cheng在文献“OpticalMultipath Interference Mitigation for PAM4 Transmission Using Line Coding andHigh-pass Filtering”中为了缓解高通滤波方案带来的信号损伤,提出在发送端采用直流平衡编码;直流平衡编码是将信号序列分块,通过编码使得每个块的直流为零;在频谱上看,直流平衡编码后,信号的零频分量没了,信号的低频部分能量被转移到其他频谱范围;这样,原始业务信号的低频部分和多径干扰产生的低频噪声的重叠部分变小,降低了高通滤波带来的损伤。 C. Huang等人在文献“Optical Multipath Interference Mitigation forHigh-Speed PAM4 IMDD Transmission System”中提出了两种滤波算法:算法一,通过滑动窗口滤波移除低频噪声带来的幅度偏移;算法二,通过滑动窗口使用判决值重建多径干扰噪声并减去,利用算法缓解IMDD传输系统中的多径干扰带来的低频噪声。 综上所述,现有技术中存在的缺陷如下: (1)在光电探测器后加入一个模拟滤波器的方案,引入了额外器件,提高了器件成本,改变了现有架构;此外,单独使用高通滤波器的方案,滤除多径干扰带来的低频噪声的同时,会对原始业务信号造成不可忽视的损伤; (2)在发送端采用直流平衡编码,增加了发送端和接收端DSP的复杂度; (3)滤波算法中滑动窗口的大小选取往往为几百或几千,算法复杂度高,且需要决策值和优化加权因子,对于随机变化的噪声灵活性差。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
刘宁  陈浩
技术所属: 苏州大学
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