文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文
基于FPGA的光纤通信系统偏振模色散自适应均衡器的设计
姓名:齐亮
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:刘剑飞
2011-03
河北工业大学硕士学位论文
基于 FPGA 的光纤通信系统偏振模色散自适应均衡器的设计
摘要
随着光纤通信系统的扩容,偏振模色散(PMD)成为超长距离光传输系统的重要障碍。
PMD 电域补偿技术成本低,能够有效地消除由 PMD 引起的码间干扰,还能减小光纤非线
性造成的影响,降低对光发射机与接收机性能的要求。现代 FPGA 芯片大多集成了支持高
速乘累加(MAC)运算的 DSP 模块且 I/O 接口较多,可快速实现并行 DSP 算法。特别是
一些高端芯片集成了可接收高速以太网信号的吉比特 I/O,因此,可用 FPGA 来实现 PMD
电域均衡器。
本文对 LE、DFE 和 MLSE 三种均衡器的性能进行了对比,选择 MLSE 均衡器来均衡
10Gbit/s 的 IM/DD 系统中的 PMD 信号。分析了 MLSE 均衡器的原理、结构及光纤信道特
性,用直方图估计法作为信道估计方法,将估计结果转化为分支度量,然后用维特比译码
器进行译码,译码结果作为均衡器的输出。
由于光纤通信系统速率较高,为适应 FPGA 处理速度的要求,本文将 10Gbit/s 的 IM/DD
系统中受 PMD 影响的信号进行 80 路并行处理,即将所需的 FPGA 最大频率降至 125MHz。
并利用流水线技术将传统的 MLSE 均衡器改进成并行输入、并行输出的结构,以其适应并
行系统的要求。MLSE 均衡器在 Altera®Stratix II GX 系列 EP2SGX130GF1508C3 芯片上实
现,利用 Modelsim 软件进行仿真。仿真结果表明,所设计的均衡器性能稳定,均衡后的
眼图张开高度和 Q 因数明显好于均衡前。
关键词:PMD,电域均衡,MLSE,信道估计,FPGA
i
基于 FPGA 的光纤通信系统偏振模色散自适应均衡器的设计
DESIGN OF ADAPTIVE EQUALIZER BASED ON FPGA FOR
PMD IN OPTICAL MUNICATION SYSTEM
ABSTRACT
With the development of optical munication systems which are large-capacity ,the
polarization mode dispersion(PMD)is a big limitation for long-distance optical fiber transmission
technology in electrical domain can eliminate the inter-sysmbol
interference caused by PMD with low-cost,and reduce the effect of the fiber non-linear,it can
compensate adaptively. Modern FPGA families provide more I/O port and DSP arithmetic
support with fast-carry chains that are used to implement multiply-accumulates (MACs) at high
the DSP arithmetic in Parallel processing systems can be implement fastly on
,some advanced chip provide the gigabit I/O which is used to receive signal of
at high speed,as a result,it can be used to implement PMD electrical equalizer.
In this article,MLSE equalizer is selected for pentation in 10Gbit/s IM/DD system
by parision among LE、DFE and MLSE. His