With the explosion of data traffic triggered by 5G/6G and Generative artificial intelligence, coherent optical communication is moving towards higher baud rates and more complex modulation formats. This leads to a significant increase in the computational complexity and power consumption of digital signal processing (DSP) at the transmitter and receiver ends, especially in the chromatic dispersion(CD) Compensation and low roll-off shaping filter modules. We propose a joint shaping filtering and CD compensation (JFS-CD) algorithm. This algorithm moves the CD compensation to the transmitter side and utilizes the characteristics of discrete fourier transform and the spectral features of shaping filtering for integrated processing. Aiming at the high peak-to-average power ratio (PAPR) problem caused by chromatic dispersion pre-compensation, we propose a low-complexity square boundary clipping algorithm(SBC). Simulation results show that, under the premise of maintaining unchanged performance, JFS-CD can reduce the real multiplication complexity by about 46%. Meanwhile, benefiting from the suppression of the effects of system nonlinearity and receiver IQ imbalance, the joint JFS-CD and SBC scheme improves the Q-factor by about 0.3 dB in experiments compared to the traditional post-chromatic dispersion compensation scheme. This research provides a highly potential transmitter DSP solution for next-generation low-power and high-performance data center interconnects (DCI).


翻译:随着5G/6G与生成式人工智能引发的数据流量激增,相干光通信正朝着更高波特率和更复杂调制格式的方向发展。这导致发射端与接收端数字信号处理(DSP)的计算复杂度和功耗显著增加,尤其在色散(CD)补偿与低滚降成形滤波器模块中。我们提出了一种联合成形滤波与色散补偿算法(JFS-CD)。该算法将色散补偿移至发射端,并利用离散傅里叶变换特性及成形滤波的频谱特征进行一体化处理。针对色散预补偿导致的高峰均功率比(PAPR)问题,我们提出了一种低复杂度方边界削波算法(SBC)。仿真结果表明,在保持性能不变的前提下,JFS-CD可将实数乘法复杂度降低约46%。同时,受益于对系统非线性效应及接收端IQ不平衡的抑制,联合JFS-CD与SBC方案在实验中相较于传统后色散补偿方案,Q因子提升了约0.3 dB。该研究为下一代低功耗、高性能数据中心互连(DCI)提供了一种极具潜力的发射端DSP解决方案。

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