[发明专利]基于智能全光判决的均衡解调器及其解调方法

说明书

一种基于智能全光判决的均衡解调器及其解调方法，均衡解调器包括光采样时钟源、被采样信号源、光子采样门、第1光分路器、第2光分路器、光信号延时模块、光信号延迟模块阵列、智能阈值判决模块、全光的比较模块阵列和光耦合器。本发明能完成以强度调制的通信信号在光域中实现信号的采样、处理和智能解调，极大的提升了信号的处理速度，为未来通信的光基站的理念奠定了基础。

技术领域

本发明涉及光子信息处理技术，特别是一种基于智能全光判决的均衡解调器及其解调方法。

背景技术

随着第五代移动通信(5G)技术进入商用化阶段，产业界对下一代移动通信技术研发工作日趋重视。与5G通信相比，在更高速率、更大带宽、更低延时和更低功耗的需求驱动下，未来移动通信在数据、智能、安全性等多个维度朝着功能更加完善、性能更加强大的方向发展。目前下一代移动通信技术研究仍处于探索起步阶段，技术路线尚不明确，关键指标和应用场景还未有统一的定义，但是业界普遍认为下一代移动通信系统包含如下几个特征：利用太赫兹通信作为关键底层的新型频谱技术，软硬件的AI技术的深度结合，大带宽与全频谱的相互协作，采用新型的多址和编码技术，“空-天-陆-海”的全维度的网络和大容量的基带处理技术等。然而，上述愿景的实现还需要各项关键技术取得重大突破来支撑。

未来移动通信系统可利用的工作带宽将向着几GHz甚至几十GHz的超高带宽方向发展。如果基站仍采用原有的以电器件为主要硬件架构的设计方案，那么随着工作带宽的提升，系统的数据流将变得非常巨大，对基带平台的数模转换的要求，物理层的处理技术和后端数字信号处理都给硬件设计和器件技术带来巨大压力。由于通信方式的无缝融合与高移动性的需求，下一代移动通信技术将对超宽带信号的传输、处理等提出了更严苛的要求。目前，电子集成电路的摩尔定律即将终结，并行处理架构面临受阿姆达尔定律控制的吞吐量限制问题。探索后摩尔时代的数据处理新技术已是大势所趋。现今光纤传输技术在核心网中得到重要应用。光纤通信本身具有大带宽、高并行等优势，同时光子智能技术也在不断发展。为了面对未来通信超高速、大带宽、低延时和低功耗的需求，开发基于光子技术和人工智能的“光基站”的理念势在必行。

通信信道均衡可分为频域均衡技术和时域均衡技术，频域均衡技术利用OFDM技术进行子载波复用，节省带宽资源。然而，OFDM存在峰均比过高，对系统载波频移和相位噪声过于敏感的问题。此外，还可以利用SC-FDM在时域中进行判决，该方法存在对偏差敏感、定时同步要求高和难以复用的特点。时域均衡是通过增加滤波器的抽头系数来实现信道均衡，然而现实中不存在无限长的抽头，此外时域均衡的复杂度相较频域均衡更复杂。现有的信号解调方式需要经历电光、光电多次转换，信号带宽越高，采样、量化所需的系统带宽越大，处理速度越慢，因此如何尽可能减少电光、光电转换，提升信道均衡稳定性，简化系统结构，是当前工作的重难点。

发明内容

本发明的目的在于针对未来移动通信系统的发展需求以及现有技术的不足，提出一种基于智能全光判决的均衡解调器及其解调方法。该方法基于光子学技术和人工智能技术，将通信中以强度调制如PAM-N类型的信号作为被采样信号，在光域中同时实现对光信号的采样和智能阈值比较，以此实现对PAM-N类型强度调制的宽带光信号的高速全光解调，同时还对信号的线性敏感度进行均衡处理，简化原有数字域上进行DSP处理的过程，极大提升信号处理速度。该系统有望为下一代更高速率、更大带宽、更低延迟和更低功耗的未来通信系统提供有效的技术方案。

本发明的技术方案如下：

一种基于智能全光判决的均衡解调器，其特点在于，包括光采样时钟源、被采样信号源、光子采样门、第1光分路器、第2光分路器、光信号延时模块、光信号延迟模块阵列、智能阈值判决模块、全光的比较模块阵列和光耦合器，所述的智能阈值判决模块包括竞争层模块、信号驱动模块、信号产生模块、学习链路模块阵列、切换模块阵列、延时放大模块阵列和阈值输出模块；