超100Gbps速率相干光接收机数字去损伤并行处理技术的研究

单波超100Gbps相干光传输系统是未来高速光通信系统的重要发展方向，其相干接收数字去损伤算法的并行处理是目前迫切需要解决的关键问题。本项目主要研究内容包括:(1)研究并提出时钟同步、自适应色散均衡与偏振解复用、频偏估计和相位恢复的并行处理机制与算法；(2)研究各功能算法之间的相互影响与制约规律，提出它们联合并行处理机制和算法并进行系统性能整体优化；(3) 建立超100Gbps偏振复用高阶调制相干接收数字去损伤传输系统的仿真平台和112Gbps PM-QPSK相干光传输实验系统。通过以上创新性理论研究和科学实验工作，拟在数字去损伤机理、各功能算法相互作用和影响规律、联合并行处理算法和系统仿真与实验等方面实现创新和技术突破，显著降低对DSP/FPGA芯片处理速度的要求，突破电子器件处理速度瓶颈对实现超100Gbps速率信号处理的限制，为超100Gbps相干光传输技术实际应用提供核心技术基础。

项目组针对未来超100Gbps相干光传输系统所面临的DSP算法芯片处理速度高、电路规模大和信道损伤复杂等技术挑战，深入开展了超100Gbps相干光接收机数字去损伤并行处理机制和算法的研究，取得了如下主要研究进展。. 1、针对未来长途骨干传输网中单波长信道1.2 Tbps PM-(D)QPSK Nyquist-WDM相干光传输系统DSP算法方面的关键技术难题，提出了反馈式全数字时钟同步并行处理算法和基于间隔样值滤波与利用累积误差更新抽头系数的自适应并行色散均衡-偏振解复用算法，DSP算法芯片时钟频率要求较串行处理可降低2个数量级；提出了基于分组的预判决并行频偏估计算法，仿真表明芯片时钟频率可降低84%，复杂度可降低67%；提出了基于分组的V-V载波相位恢复并行处理方法，仿真表明芯片时钟频率可降低96%；提出了全数字时钟同步和VCO时钟同步与自适应均衡-偏振解复用联合并行处理机制与算法，芯片时钟频率要求较串行处理可降低2个数量级。成功进行了112Gbps PM-(D)QPSK相干光传输1240km离线实验，验证了全数字时钟同步与自适应均衡偏振解复用联合并行处理等DSP算法/机制的有效性。. 2、针对未来骨干传输网和城域核心网中单波长信道480Gbps 相干光OFDM传输系统DSP算法方面的关键技术难题，提出了CO-OFDM系统接收机高速数据并行处理方法,仿真表明芯片时钟频率要求可降低2个数量级；提出了基于差分预编码的色散补偿算法，仿真表明计算复杂度可降低50%；提出了利用功率串扰系数作为补偿权重的CO-OFDM系统非线性损伤补偿方法，仿真表明计算复杂度可降低57%;提出了基于正交分组-相位旋转的提高非线性容忍度方法，仿真表明计算复杂度可降低87%。. 3、针对城域传送网中更具低成本优势的100Gbps直接检测OFDM光纤传输系统的关键技术难题，提出了基于光纤布拉格光栅实现VSB和接收端采用迭代算法抑制SSII损伤的VSB-IMDD OOFDM光纤传输系统方案，并离线传输实验验证了方案有效性；提出了基于预畸变的抑制SSBI算法，仿真表明112Gbps 16QAM-DD-OFDM系统接收机灵敏度可改善4dB。. 基于以上创新研究成果，在国内外学术会议、学术刊物上发表了SCI/EI检索学术论文共25 篇，并申请了7项国家发明专利。本项目共培养研究生18名。