基于单边带调制技术的数据中心光互连性能分析
发布时间：2021-10-23 23:52
面向数据中心短距光互连传输的强度调制与直接检测（intensity modulation and direct detection, IM-DD）技术,在光纤低损耗窗口C波段传输时,色散效应将引入严重的频率选择性功率衰退问题。从IM-DD系统色散损伤理论分析入手,阐述了利用单边带（single side band, SSB）调制技术实现高色散鲁棒性传输的机理,并对系统设计的关键问题进行了讨论与综述,包括4种SSB信号的生成方式、2类信号调制格式和2种提取SSB信号线性映射项的数字信号处理（digital signal processing, DSP）算法。通过搭建SSB系统仿真分析平台,对信号生成方式、调制格式、DSP算法进行了对比与评价。通过对SSB调制光互连传输系统的理论与技术研究分析、关键参数讨论,将为实际高色散鲁棒性短距光互连系统的设计和评估提供指导。
【文章来源】：重庆邮电大学学报(自然科学版). 2020,32(05)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
IM-DD系统构示意图
可见此时,光域信道损伤信息并非线性映射到电域,IM-DD信道频域响应包络为余弦函数。图2给出了第1个深度衰落频率点随传输距离L变化的曲线,其中的插图为由(3)式计算得到的信道传递函数随频率 f(f= ω 2π ) 与传输距离L变化的3维曲线图。对低成本的IM-DD光传输系统,C波段的色散会引入严重的频率选择性功率衰退损伤。在经过80 km标准单模光纤C波段传输后,功率衰落信道可用带宽仅7 GHz左右,色散受限问题成为了新一代光模块实现目标速率与覆盖距离的主要瓶颈。2 基于SSB调制的光互连系统
(5)式中,r(t)=s(t)ej2πΔft?h(t)。由(5)式可知,第1项是直流项,可以很容易地滤除;第2项为信号的准线性映射项,需要进一步被恢复;第3项为二阶非线性SSBI项。这里,Δf决定了SSBI与信号频谱是否存在交叠。假定基带信号s(t)的频谱是[-B/2,B/2],当Δf=1.5B时,在频谱[-B,B] 形成一个保护间隔,使得SSBI完全落到保护间隔内,此时信号和SSBI的频谱没有交叠,则不受SSBI的影响,如图3a。由于该方案会牺牲一半有效带宽,将进一步激化速率提升与器件成本之间的矛盾。因此,研究者们更偏向于采用无保护间隔的SSB调制方式,以提高光电器件带宽的利用率,如图3b。然而,SSB调制方式所需要的线性映射信号项将与二阶非线性SSBI干扰项混叠在一起,引入了基于频谱重叠的SSBI消除问题,由(5)式可知,SSBI对线性信号项的干扰强弱还与载波A的大小直接相关。因此,载波与信号功率比(carrier-to-signal power ratio, CSPR)成为了SSB系统中至关重要的一个参数,对于CSPR的控制与信号产生方式相关,而系统对CSPR的需求又与信号调制格式、SSBI消除算法密切相关。下面,本文将从信号生成方式、信号调制格式、信号处理算法3个方面进行分析与介绍。
【参考文献】：
期刊论文
[1]数据中心光通信技术[J]. 谢崇进. 电信科学. 2016(05)
本文编号：3454163
【文章来源】：重庆邮电大学学报(自然科学版). 2020,32(05)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
IM-DD系统构示意图
可见此时,光域信道损伤信息并非线性映射到电域,IM-DD信道频域响应包络为余弦函数。图2给出了第1个深度衰落频率点随传输距离L变化的曲线,其中的插图为由(3)式计算得到的信道传递函数随频率 f(f= ω 2π ) 与传输距离L变化的3维曲线图。对低成本的IM-DD光传输系统,C波段的色散会引入严重的频率选择性功率衰退损伤。在经过80 km标准单模光纤C波段传输后,功率衰落信道可用带宽仅7 GHz左右,色散受限问题成为了新一代光模块实现目标速率与覆盖距离的主要瓶颈。2 基于SSB调制的光互连系统
(5)式中,r(t)=s(t)ej2πΔft?h(t)。由(5)式可知,第1项是直流项,可以很容易地滤除;第2项为信号的准线性映射项,需要进一步被恢复;第3项为二阶非线性SSBI项。这里,Δf决定了SSBI与信号频谱是否存在交叠。假定基带信号s(t)的频谱是[-B/2,B/2],当Δf=1.5B时,在频谱[-B,B] 形成一个保护间隔,使得SSBI完全落到保护间隔内,此时信号和SSBI的频谱没有交叠,则不受SSBI的影响,如图3a。由于该方案会牺牲一半有效带宽,将进一步激化速率提升与器件成本之间的矛盾。因此,研究者们更偏向于采用无保护间隔的SSB调制方式,以提高光电器件带宽的利用率,如图3b。然而,SSB调制方式所需要的线性映射信号项将与二阶非线性SSBI干扰项混叠在一起,引入了基于频谱重叠的SSBI消除问题,由(5)式可知,SSBI对线性信号项的干扰强弱还与载波A的大小直接相关。因此,载波与信号功率比(carrier-to-signal power ratio, CSPR)成为了SSB系统中至关重要的一个参数,对于CSPR的控制与信号产生方式相关,而系统对CSPR的需求又与信号调制格式、SSBI消除算法密切相关。下面,本文将从信号生成方式、信号调制格式、信号处理算法3个方面进行分析与介绍。
【参考文献】：
期刊论文
[1]数据中心光通信技术[J]. 谢崇进. 电信科学. 2016(05)
本文编号：3454163
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