数据中心光互连系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种数据中心光互连系统及方法，所述非线性差分预编码模块对输入的原始信号进行非线性差分预编码，获得电平数量增加的预编码信号；所述广义汤姆林森

【技术实现步骤摘要】
数据中心光互连系统及方法


[0001]本专利技术涉及数据通信
，尤其是指一种数据中心光互连系统及方法。

技术介绍

[0002]随着通信技术的快速发展，虚拟现实(Virtual Reality,VR)、云计算、云存储、物联网等新技术层次不穷。数据中心内部和数据中心之间的数据流量急剧增长，增加了对超高速短距离光纤通信的需求。在高速短距离光纤链路中，结构简单、低成本的强度调制/直接检测脉冲幅度调制系统备受青睐。然而，尽管高阶PAM信号可以提升系统通信容量，但系统对高电平信号的损伤严重恶化了系统误码率(biterror ratio,BER)性能，因此，相比于PAM
‑
6和PAM
‑
8信号，PAM
‑
4信号更适合于实际应用。
[0003]此外，由于光电器件的带宽限制，通信系统速率难以满足日益增长的容量需求。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中光电器件的带宽限制，通信系统速率难以满足日益增长的容量需求的技术缺陷。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种数据中心光互连系统，包括：
[0006]非线性差分预编码模块，所述非线性差分预编码模块对输入的原始信号进行非线性差分预编码，获得电平数量增加的预编码信号；
[0007]广义汤姆林森
‑
哈拉西马预编码模块，所述广义汤姆林森
‑
哈拉西马预编码模块中的THP为单抽头的简化模型，所述广义汤姆林森
‑
哈拉西马预编码模块对所述电平数量增加的预编码信号进行预均衡，获得分散分布的预均衡信号；
[0008]超奈奎斯特模块，所述超奈奎斯特模块对所述分散分布的预均衡信号进行高频截断滤波，获得离散信号；
[0009]信号传输模块，所述信号传输模块将所述离散信号由发射端传输至接收端；
[0010]前馈均衡器,所述前馈均衡器对离散信号进行强均衡以获得电平分层的信号，并按照GTHP解码表对电平分层信号进行解码，获得解码后的信号；
[0011]简化2D星座失真模块，所述简化2D星座失真模块对解码后的信号进行处理以重塑星座，根据时间交错方法获得还原的信号；其中，所述简化2D星座失真模块舍弃需要反馈决策信号参与计算的噪声参数，保留调幅参数；
[0012]其中，所述非线性差分预编码模块、广义汤姆林森
‑
哈拉西马预编码模块和超奈奎斯特模块设置在发射端，所述前馈均衡器和简化2D星座失真模块设置在接收端。
[0013]作为优选的，所述非线性差分预编码模块的编码方式包括：
[0014][0015]其中，u
n
是第n个PAM
‑
m符号，u
n
∈{0,1，
…
，m
‑
1}，是第n个预编码符号，v
n
是第n个编码符号，v
n
∈{0,1,
…
,M
‑
1}，参数α是截止系数，取值在0到1之间，m和M分别为编码前PAM
‑
m符号和编码后PAM
‑
M符号的电平级数，Floor(
·
)是向下取整函数；
[0016]传递函数的功率谱密度：
[0017][0018]作为优选的，所述广义汤姆林森
‑
哈拉西马预编码模块依据查找表进行非线性变换，包括：
[0019]所述查找表的输出s
n
由当前x
n
和u
n
值决定，其中，u
n
是x
n
与输出反馈信号的和，x
n
为输入的PAM
‑
M序列；
[0020]将查找表的输出s
n
与u
n
相加以折叠超量程信号。
[0021]作为优选的，所述简化2D星座失真模块基于以下方法进行数据处理：
[0022]使用预定义的二维函数F(x,y)计算每个二维星座点的空间相对偏移量以用于后续的星座塑形：
[0023][0024]其中，N是二维中星座点的数量，在PAM
‑
M信号中N＝2
M
，A表示每个二维高斯分布的振幅，μ
xi
和μ
yi
是第i个星座点的实部和虚部，σ
x2
和σ
y2
分别是噪声分布沿实轴和虚轴的方差，θ
i
是接收信号的第一个簇相对于IQ平面实轴的倾角，用近似；
[0025]舍弃需要反馈决策信号参与计算的噪声参数，保留调幅参数A，获得简化后的公式：
[0026][0027]2D星座失真后的输出R
’
[n]：
[0028]R'[n]＝R[n]‑
F(x
n
,y
n
)+F(x
n
,y
n
)
·
j
[0029]根据时间交错方法还原出原始的PAM
‑
M信号。
[0030]作为优选的，还包括：
[0031]误码率计算模块，所述误码率计算模块将获得的还原信号与原始信号比较，获得误码率。
[0032]作为优选的，所述发射端和接收端皆设置有离线数字信号处理模块。
[0033]作为优选的，所述信号传输模块包括光纤信道。
[0034]作为优选的，所述系统为基于部分响应THP高速数据PAM
‑
4的数据中心光互连系统。
[0035]本专利技术公开了一种光互连方法，基于上述的数据中心光互连系统实现。
[0036]作为优选的，所述非线性差分预编码模块的输入信号为PAM
‑
4数据，所述非线性差分预编码模块的输出信号为PAM
‑
6数据。
[0037]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0038]1、在发射端，本专利技术一方面利用GTHP调整符号电平间隔灵活对抗码间干扰；另一方面，利用非线性差分编码对抗低带宽带器件的高频衰落，同时保持尽可能少的电平数增加，对抗带宽受限系统的非线性损伤。
[0039]2、在接收端，均衡后常用去噪模块减轻有色噪声的增强，然而，常用的去噪模块DD
‑
FTN结构复杂，不适用于低成本的短距离带宽受限系统，因此，本专利技术利用简化的2D星座失真来减轻彩色噪声的影响，算法简单，不需要复杂的非线性均衡即可达到理想的效果。
附图说明
[0040]图1为本专利技术的数据中心光互连系统的结构示意图；
[0041]图2为THP结构框图，其中，(a)为THP结构框图，(b)为单抽头简化THP框图；
[0042]图3中(a)为NLDC
‑
GTHP PAM
‑
4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据中心光互连系统，其特征在于，包括：非线性差分预编码模块，所述非线性差分预编码模块对输入的原始信号进行非线性差分预编码，获得电平数量增加的预编码信号；广义汤姆林森
‑
哈拉西马预编码模块，所述广义汤姆林森
‑
哈拉西马预编码模块中的THP为单抽头的简化模型，所述广义汤姆林森
‑
哈拉西马预编码模块对所述电平数量增加的预编码信号进行预均衡，获得分散分布的预均衡信号；超奈奎斯特模块，所述超奈奎斯特模块对所述分散分布的预均衡信号进行高频截断滤波，获得离散信号；信号传输模块，所述信号传输模块将所述离散信号由发射端传输至接收端；前馈均衡器,所述前馈均衡器对离散信号进行强均衡以获得电平分层的信号，并按照GTHP解码表对电平分层信号进行解码，获得解码后的信号；简化2D星座失真模块，所述简化2D星座失真模块对解码后的信号进行处理以重塑星座，根据时间交错方法获得还原的信号；其中，所述简化2D星座失真模块舍弃需要反馈决策信号参与计算的噪声参数，保留调幅参数；其中，所述非线性差分预编码模块、广义汤姆林森
‑
哈拉西马预编码模块和超奈奎斯特模块设置在发射端，所述前馈均衡器和简化2D星座失真模块设置在接收端。2.根据权利要求1所述的数据中心光互连系统，其特征在于，所述非线性差分预编码模块的编码方式包括：块的编码方式包括：u
n
＝mod(v
n
,m)其中，u
n
是第n个PAM
‑
m符号，u
n
∈{0,1，
…
，m
‑
1}，是第n个预编码符号，v
n
是第n个编码符号，v
n
∈{0,1,
…
,M
‑
1}，参数α是截止系数，取值在0到1之间，m和M分别为编码前PAM
‑
m符号和编码后PAM
‑
M符号的电平级数，Floor(
·
)是向下取整函数；传递函数的功率谱密度：3.根据权利要求1所述的数据中心光互连系统，其特征在于，所述广义汤姆林森
‑
哈拉西马预编码模块依据查找表进行非线性变换，包括：所述查找表的输出s
n
由当前x
n
和u
n

【专利技术属性】
技术研发人员：高明义，柯俊驰，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：