Como usar o DSP na comunicação óptica coerente？

O nascimento do transporte coerente transformou as redes de transporte óptico, e sua introdução de processadores eletrônicos de sinais digitais (DSP) tornou-se um fator chave para aumentar a capacidade das redes MAN e WDM de longa distância.

No passado, enquanto os ganhos de capacidade de comprimento de onda dependiam da evolução da velocidade de fontes de luz, moduladores e detectores, o DSP e a codificação de modulação complexa associada que eles implementam tornaram-se o principal fator para aumentar a capacidade da rede.

Com velocidades de transmissão óptica atingindo mais de 400 Gbit / s por onda, a crescente importância do DSP coerente abre a possibilidade de mudanças significativas para os fornecedores ópticos e o cenário da indústria.

O que é DSP? Princípio e Composição

DSP é a tecnologia de processamento de sinal digital, chip DSP refere-se ao chip que pode implementar a tecnologia de processamento de sinal digital, é um microprocessador rápido e poderoso, único na medida em que pode processar informações instantaneamente. A estrutura interna de Harvard do chip DSP com programa e dados separados, com um multiplicador de hardware especial, pode ser usada para implementar rapidamente uma variedade de algoritmos de processamento de sinal digital. No contexto da era digital de hoje, o DSP tornou-se um dispositivo fundamental para comunicação, computadores, eletrônicos de consumo e outros campos.

Princípio do módulo DSP

O módulo DSP processa os dois sinais elétricos de polarização obtidos da saída do receptor coerente e completa a recuperação do sinal original após o processamento dos módulos funcionais conforme mostrado abaixo. A principal tarefa do DSP é amostrar o sinal analógico, quantizá-lo, converter o sinal analógico em um sinal digital, remover a dispersão cromática e a dispersão do modo de polarização no link de fibra óptica, completar a frequência da portadora offestimativa de conjunto, recuperação de fase de portadora e outras funções, DSP e análise de arquitetura analógica completa.

Diagrama de Blocos Funcionais do Módulo DSP

Composição do Módulo DSP

Sincronização do relógio e módulo ADC

Os relógios digitais geralmente são recuperados usando filtros de interpolação, pois o relógio de símbolo (T) e o relógio de amostragem ADC (Ts) são independentes um do outro, de modo que o relógio do símbolo de transmissão (T) e o relógio de amostragem do receptor ajustado (Ti ), é necessário modular o momento de amostragem do símbolo do receptor.

O uso de filtros de interpolação como algoritmo principal é uma recuperação mais madura da tecnologia de relógio digital, a fim de fazer com que a saída do receptor digital seja o modelo de adoção correto (sincronizado com o símbolo do relógio), ou seja, ajustar o momento de amostragem do receptor, geralmente usando algoritmo de sincronização de relógio de símbolo de estrutura de malha aberta.

Módulo de demultiplexação de equalização e polarização

Para lidar com a interferência entre os sinais polarizados e as não-idealidades do canal, é necessário aplicar técnicas de desmultiplexação de polarização e equalização para o processamento do sinal. Primeiro, a função de desmultiplexação de polarização é implementada usando filtros estruturados, que são projetados para neutralizar a interferência entre sinais polarizados, que é causada por um certo grau de deflexão gerada pelos sinais polarizados individuais durante a transmissão. Além disso, a técnica de equalização adaptativa é projetada para lidar com danos que ocorrem durante a transmissão do link de fibra óptica devido a características de canal não ideais e danos lineares causados ​​principalmente pela dispersão do modo de polarização de primeira ordem e fibra.

Frequência offdefinir o módulo de estimativa e recuperação de fase

Para demodular corretamente o sinal recebido, a frequência offa estimativa definida do sinal da portadora precisa ser feita. A principal razão é que o sinal recebido terá um afastamento de frequência da fonte de oscilação local no receptor óptico coerente devido à ausência de controle de feedback do sinal de oscilação local, de modo que o método de frequência offa estimativa de conjunto deve ser implementada no receptor.

Por que a tecnologia DSP é usada para comunicação óptica coerente?

A combinação de detecção coerente e tecnologia DSP permite sincronização de fase de portadora e rastreamento de polarização no domínio elétrico, eliminando dois grandes obstáculos à recepção coerente tradicional; receptores coerentes baseados em DSP possuem estrutura simples e transparência de hardware, que podem compensar diversos danos de transmissão no domínio elétrico, simplificar enlaces de transmissão e reduzir custos de transmissão; e suporta modulação de raios M e multiplexação de polarização para alcançar uma transmissão de alta eficiência espectral.

Quais são as desvantagens de usar a tecnologia DSP e como resolvê-las?

Como o DSP introduz DAC/ADC e algoritmos, seu consumo de energia deve ser maior do que os chips CDR tradicionais baseados em tecnologia analógica. Este é um grande desafio tanto para o módulo quanto para o design térmico dos painéis de comutação futuros. Portanto, seu gerenciamento de energia e técnicas de projeto de baixa potência também se tornaram um tópico importante da pesquisa atual. Na operação real, o sistema fica ocioso ou com carga baixa durante uma parte significativa do tempo de operação, e a energia extra consumida pelo sistema durante esses períodos de tempo pode ser evitada por medidas de projeto de baixa potência.

O principal ponto de entrada do projeto de baixo consumo de energia é alcançar a operação de baixo consumo de energia do sistema, ajustando razoavelmente o desempenho do sistema de acordo com a carga real da operação do sistema, sob a premissa de garantir a conclusão das tarefas de processamento conforme necessário. . Para atingir este objetivo, é necessário implementar um mecanismo de operação confiável de baixo desempenho no sistema, monitorar efetivamente cada componente do sistema e adotar uma estratégia razoável para gerenciar o consumo de energia do sistema.