面向C波段直检PAM-4链路的色散预补偿与估计方法研究

《IEEE Photonics Journal》：Optimized Chromatic Dispersion Precompensation for Direct-Detection Data Center Interconnects

　　**摘要：**色散（CD）管理是C波段直检（DD）数据中心互连中的核心挑战，该互连使用标准单模光纤和高符号速率PAM-4信号。发送端电子预补偿尤其具有吸引力，因为它保持了直检架构的低复杂度特性，同时避免了额外的光补偿硬件。此外，与自相干方案相比，预补偿方案消除了对额外载波的需求，而额外载波通常对功率预算是不利的。然而，其有效性取决于预补偿滤波器的合理选择以及对累积色散的准确了解。本文通过引入均衡滤波器设计和色散估计过程两方面的贡献来解决色散预补偿问题。我们提出了一种基于查找表（LUT）的时域（TD）均衡方法，其中有限脉冲响应（FIR）系数使用最小均方（LMS）算法离线优化。将其性能与采用解析计算系数的频域（FD）和时域方法进行对比。在色散估计方面，我们研究了接收信号功率波形自相关（ACSPW）方法及其色散偏移版本在直检互连中的应用，这些方法最初是为相干系统设计的。我们在文献[1]的基础上进行了额外的参数扫描和实验分析。数值和实验结果表明，所提出的基于LMS的预失真能够达到与频域预补偿相当的性能，同时所需的抽头数更少。结果进一步表明，传统ACSPW方法在足够高的累积色散下能提供准确估计，而色散偏移技术在低色散区域显著提高了估计的鲁棒性。50 GBd PAM-4直检链路中的仿真和实验验证确认了所提出技术的可行性。