面向高速PAM4有线收发机的自适应和低复杂度最大似然序列检测器

高速串行收发机是中央处理器、网卡和交换机等高性能芯片的关键部件.判决反馈均衡器(decision feedback equalization,DFE)是高速串行收发机的主要判决电路.针对传统DFE在高码间干扰(intersymbol interference,ISI)信道下的高误码率制约串行收发机速率提升的问题,提出一种面向4电平调制(4 pulse amplitude modulation,PAM4)串行收发机的自适应、低复杂度的减状态序列检测器(adaptive reduced-state sequence detector,ARSSD).ARSSD基于最大似然序列检测结构降低检测误码率;结合Viterbi算法和分区算法降低运算复杂度;采用基于迫零算法的ISI参数获取方式实现检测器参数的自适应更新.所提结构最终完成了行为仿真、电路设计以及系统验证.基于模拟前端芯片和现场可编程门阵列电路的实验结果表明,与传统DFE相比,当12~64 Gbps PAM4信号经过−8~−18 dB@16 GHz衰减信道时,32×4路并行ARSSD检测误码率降低2个数量级,与行为仿真结果一致.

O波段硅基二氧化硅密集波分复用AWG设计及制备

O波段波分复用器是数据中心高速互连关键器件,采用相对折射率差为0.75%的硅基二氧化硅光波导材料,设计并制备了O波段48通道平顶型密集波分复用阵列波导光栅芯片,采用金属合金架固定阵列波导光栅芯片,金属螺杆随温度变化收缩或伸张,可补偿阵列波导光栅芯片响应谱波长随温度产生的飘移,实现-5℃到65℃温度范围内响应谱稳定输出,采用非归零和4电平信号两种调制方式进行高速信号传输。测试结果表明,封装后的阵列波导光栅的插入损耗在-5.31~-6.59 dB之间,通道间隔0.676 nm,1 dB、3 dB带宽分别为0.41 nm、0.55 nm,相邻串扰、非相邻串扰分别为29.4 dB、29.2 dB,偏振相关损耗小于0.67 dB,-5℃到65℃变温下中心波长漂移由7 pm/℃减小到0.6 pm/℃,26.56 Gbps非归零及53.12 Gbps 4电平信号调制传输眼图消光比分别大于5.5 dB和3.6 dB。

基于PAM4制的高速垂直腔面发射激光器研究进展

短距离光互联技术在云计算、5G通信、物联网技术等方面有重要的商业应用价值。基于高速垂直腔面发射激光器(Vertical-cavity surface-emitting laser,VCSEL)与多模光纤组成链路、采用直接调制检测、并使用如四电平脉冲幅度调制(Four-level pulse amplitude modulation,PAM4)等的高阶调制模式是现阶段短距离光互联链路方案的首选。本文首先介绍了短距离光互联应用的研究现状;第二部分介绍了VCSEL的发展、结构以及动态参数;第三部分介绍了PAM4调制方法及伴随使用的各种电子技术(均衡,前向纠错,脉冲整形);第四部分介绍了提高单链路速率的波分复用(Wavelength division multiplexing,WDM)技术;最后对以高速VCSEL、多模光纤、直接调制检测、PAM4调制以及波分复用技术的短距离光互联方案应用前景做了总结和展望。

无中继光纤传输系统PAM4信号传输性能研究

直接检测脉冲幅度调制(PAM)是实现大容量、长距离、低成本无中继光传输的理想方式之一。针对分布式拉曼无中继光纤传输系统,研究了112Gbit/s(2×56Gbit/s)和224Gbit/s(4×56Gbit/s)PAM4信号的传输性能。系统仿真结果表明,在前后向拉曼泵浦功率分别为400mW和800mW情况下,对应7%FEC阈值时系统的无中继标准单模光纤距离最长可达255km;在245km标准单模光纤无中继链路传输系统中,系统对应7%FEC阈值时的入纤功率动态范围超过4dB。

高速1550 nm垂直腔面发射激光器研究进展

垂直腔面发射激光器(VCSEL)具有生产成本低、调制速率高等优点,在光通信领域占有重要地位。随着数据需求量的飞速增长,在长距离信息传输中,具有低损耗的1550 nm波长的VCSEL引起了研究人员的兴趣。本文首先介绍了1550 nm VCSEL的结构,然后讨论了其带宽限制因素以及相应的改进方法,接着从NRZ(不归零)调制和PAM4(四电平脉冲幅度)调制两方面对近年来高速1550 nm VCSEL的研究进展进行了综述,最后展望了高速1550 nm VCSEL在未来光通信领域的发展和应用。

基于mini-LED的光无线通信实验平台建设

为提升学生在通信系统方面的实践动手能力,设计开发了基于mini-LED的光无线通信实验平台,开展数字光信号调制、传输和解调的实践教学。该平台以mini-LED作为通信光源,包括自由空间和水下两种传输信道环境,在收发端以离线数字信号处理方式进行信道均衡和信号恢复。基于该实验平台,通过参与实验搭建、信道调试与数据分析,可帮助学生理解通信概念与理论,加强学生解决通信系统实际问题的能力,提升学生对光无线通信的系统设计与仿真实践能力。