Comment utiliser DSP dans une communication optique cohérente ?

La naissance du transport cohérent a transformé les réseaux de transport optiques, et son introduction de processeurs de signaux numériques électroniques (DSP) est devenue un moteur clé pour augmenter la capacité des réseaux MAN et WDM longue distance.

Dans le passé, alors que les gains de capacité en longueur d'onde dépendaient de l'évolution de la vitesse des sources lumineuses, des modulateurs et des détecteurs, le DSP et le codage de modulation complexe associé qu'ils mettent en œuvre sont devenus le principal moteur de l'augmentation de la capacité du réseau.

Avec des vitesses de transmission optique dépassant 400 Gbit / s par vague, l'importance croissante du DSP cohérent ouvre la possibilité d'un changement significatif pour les fournisseurs d'optique et le paysage de l'industrie.

Qu'est-ce que le DSP ? Principe et Composition

DSP est une technologie de traitement du signal numérique, la puce DSP fait référence à la puce qui peut mettre en œuvre la technologie de traitement du signal numérique, est un microprocesseur rapide et puissant, unique en ce qu'il peut traiter instantanément les informations. La structure Harvard interne de la puce DSP avec un programme et des données séparés, avec un multiplicateur matériel spécial, peut être utilisée pour implémenter rapidement une variété d'algorithmes de traitement du signal numérique. Dans le contexte de l'ère numérique d'aujourd'hui, le DSP est devenu un dispositif fondamental pour la communication, les ordinateurs, l'électronique grand public et d'autres domaines.

Principe du module DSP

Le module DSP traite les deux signaux électriques de polarisation obtenus à partir de la sortie du récepteur cohérent et complète la récupération du signal d'origine après le traitement des modules fonctionnels comme indiqué ci-dessous. La tâche principale du DSP est d'échantillonner le signal analogique, de le quantifier, de convertir le signal analogique en signal numérique, de supprimer la dispersion chromatique et la dispersion du mode de polarisation dans la liaison à fibre optique, de compléter l'estimation du décalage de fréquence porteuse, la récupération de phase porteuse et d'autres fonctions, DSP et analyse complète de l'architecture analogique.

Schéma fonctionnel du module DSP

Composition du module DSP

Synchronisation d'horloge et module ADC

Les horloges numériques sont généralement récupérées à l'aide de filtres d'interpolation, car l'horloge de symbole (T) et l'horloge d'échantillonnage ADC (Ts) sont indépendantes l'une de l'autre, donc afin de rendre l'horloge de symbole d'émission (T) et l'horloge d'échantillonnage de récepteur ajustée (Ti ) synchronisation, il est nécessaire de moduler le moment d'échantillonnage des symboles du récepteur.

L'utilisation de filtres d'interpolation comme algorithme principal est une récupération plus mature de la technologie d'horloge numérique, afin de faire en sorte que le récepteur numérique produise le modèle d'adoption correct (synchronisé avec l'horloge de symbole), c'est-à-dire ajuster le moment d'échantillonnage du récepteur, généralement en utilisant un algorithme de synchronisation d'horloge de symbole de structure en boucle ouverte.

Module d'égalisation et de démultiplexage de polarisation

Afin de traiter les interférences entre les signaux polarisés et les non-idéalités du canal, il est nécessaire d'appliquer des techniques de démultiplexage de polarisation et d'égalisation pour le traitement du signal. Premièrement, la fonction de démultiplexage de polarisation est mise en œuvre à l'aide de filtres structurés, qui sont conçus pour contrer l'interférence entre les signaux polarisés, qui est causée par un certain degré de déviation généré par les signaux polarisés individuels pendant la transmission. De plus, la technique d'égalisation adaptative est conçue pour traiter les dommages qui se produisent pendant la transmission de la liaison par fibre optique en raison de caractéristiques de canal non idéales, et les dommages linéaires principalement causés par la dispersion du mode de polarisation de premier ordre et la fibre.

Module d'estimation du décalage de fréquence et de récupération de phase

Afin de démoduler correctement le signal reçu, il est nécessaire d'estimer le décalage de fréquence du signal porteur. La principale raison est que le signal reçu aura une fréquence éloignée de la source d'oscillation locale dans le récepteur optique cohérent en raison de l'absence de contrôle de rétroaction du signal d'oscillation locale, de sorte que la méthode d'estimation du décalage de fréquence doit être mise en œuvre dans le récepteur.

Pourquoi la technologie DSP est-elle utilisée pour une communication optique cohérente ?

La combinaison de la détection cohérente et de la technologie DSP permet la synchronisation de la phase de la porteuse et le suivi de la polarisation dans le domaine électrique, supprimant deux obstacles majeurs à la réception cohérente traditionnelle ; les récepteurs cohérents basés sur DSP ont une structure simple et une transparence matérielle, qui peuvent compenser divers dommages de transmission dans le domaine électrique, simplifier les liaisons de transmission et réduire les coûts de transmission ; et prend en charge la modulation des rayons M et le multiplexage de polarisation pour obtenir une transmission à haute efficacité spectrale.

Quels sont les inconvénients de l'utilisation de la technologie DSP et comment les résoudre ?

Étant donné que le DSP introduit le DAC/ADC et les algorithmes, sa consommation électrique doit être supérieure à celle des puces CDR traditionnelles basées sur la technologie analogique. Il s'agit d'un énorme défi pour la conception thermique du module et des futurs panneaux de commutation. Par conséquent, ses techniques de gestion de l'alimentation et de conception à faible consommation d'énergie sont également devenues un sujet brûlant de la recherche actuelle. En fonctionnement réel, le système est inactif ou à faible charge pendant une partie importante du temps de fonctionnement, et l'énergie supplémentaire consommée par le système pendant ces périodes de temps peut être évitée par des mesures de conception à faible puissance.

Le principal point d'entrée de la conception à faible puissance est d'obtenir un fonctionnement à faible puissance du système en ajustant raisonnablement les performances du système en fonction de la charge réelle de fonctionnement du système, dans le but d'assurer l'achèvement des tâches de traitement selon les besoins. . Pour atteindre cet objectif, il est nécessaire de mettre en œuvre un mécanisme de fonctionnement fiable à faible performance dans le système, de surveiller efficacement chaque composant du système et d'adopter une stratégie raisonnable pour gérer la consommation d'énergie du système.