一种基于多输入多输出技术的片上板间光互连传输系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种信号传输系统，尤其是涉及一种基于多输入多输出技术的片上板 间光互连传输系统。
【背景技术】
[0002] 随着大规模集成电路的发展，传统的电互连方式逐渐显现出带宽低、时延高、能耗 高、抗干扰性差等方面的缺点。而光互连由于其带宽高、低延时、低能耗、串扰小等特点，在 未来通信系统的应用具有很大潜力。目前，片上和板上多核系统的快速发展，对互连传输能 力提出了更高的要求，进一步扩展光互连的传输容量具有重要意义。
[0003] 将模分复用、波分复用或平板波导自由传输等技术应用在片上板间光互连中，可 以有效的增加单条波导的传输容量，满足多核系统对传输带宽的要求。在理想情况下，基于 模分复用或波分复用的传输系统，在同一波导传输的不同的信号互不干扰。然而，由于实际 中器件工艺的限制，不同信号之间总是存在着一定的串扰，影响了传输质量。而多路光信号 在平板波导中自由传输时，信号之间的串扰更是无法避免。因此本发明所提出的传输系统 需要引入多输入多输出信号处理技术对多路信号进行处理，消除信号之间的串扰。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种基于多输入多输出技术的片上板间光互连传输系统， 其所实现的互连传输容量的增加和器件制作工艺要求的降低，使得片上或者板间光互连传 输具有更大现实意义和应用前景。
[0005] 本发明采用的技术方案是：
[0006] 本发明包括信号调制器、电光转换器、光信号传输模块、光电转换器、多输入多输 出信号处理模块和信号解调器；片上或者板间的信号发送节点发出的信号分别依次经过各 自的信号调制器和电光转换器后输入到光信号传输模块，光信号传输模块的各路输出信号 分别经光电转换器连接到多输入多输出信号处理模块进行信号均衡处理，多输入多输出信 号处理模块的各路输出信号分别经各自的信号解调器连接到对应的信号接收节点，光信号 传输模块中光信号的传输采用模分复用-解复用结构、波分复用-解复用结构或者平板波 导。
[0007] 所述的多输入多输出信号处理模块采用基于训练序列的均衡方法或者盲均衡方 法对输入的信号进行均衡处理。
[0008] 所述的信号发送节点和信号接收节点的数量为任意大于等于2的整数。
[0009]所述的信号调制器的信号调制方式为开关键控、相移键控或者正交幅度调制。
[0010] 本发明的有益效果是：
[0011] 本发明充分利用波分复用、模分复用或平板波导自由传输等复用技术，在单条波 导中传输多路光信号，大大增加了单条波导的传输容量。针对单条波导传输多路信号不可 避免的信号串扰问题，在电域对多路信号进行统一的多输入多输出信号处理，消除多路信 号之间的串扰，使得信号的传输质量得到保证。同时，由于多输入多输出信号处理技术的引 入，可以弥补器件工艺水准不足所带来的串扰较高的问题，降低了对器件工艺的要求，使得 多路复用传输技术更具可行性。综上，本发明可广泛用于实现高速片上板间光互连传输系 统。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明系统结构示意图。
[0013] 图2是实施例不同调制方式下误码率与光信噪比的关系图。
[0014] 图3是实施例中不同光信噪比下误码率与串扰的关系图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0016] 如图1所不，本发明包括信号调制器、电光转换器、光信号传输模块、光电转换器、 多输入多输出信号处理模块和信号解调器；片上或者板间的信号发送节点发出的信号分别 依次经过各自的信号调制器和电光转换器后输入到光信号传输模块，光信号传输模块的各 路输出信号分别经光电转换器连接到多输入多输出信号处理模块进行信号均衡处理，多输 入多输出信号处理模块的各路输出信号分别经各自的信号解调器连接到对应的信号接收 节点，光信号传输模块中光信号的传输采用模分复用-解复用结构、波分复用-解复用结构 或者平板波导，即传输方式采用模分复用传输、波分复用传输或者平板波导自由传输。
[0017] 如图1所示，本发明信号从多个发送节点发出，经过复用传输后被相应的接收节 点接收，传输过程中在电域对信号进行处理，以实现单条波导大容量传输。多个信号发送节 点发出的信号经过调制和电光转换后进入光信号传输模块，然后各路信号分别经过光电转 换后进入多输入多输出信号处理模块进行处理，最后经过信号解调到达相应的信号接收节 点。
[0018] 多输入多输出信号处理模块采用基于训练序列的均衡方法或者盲均衡方法对输 入的信号进行均衡处理。
[0019] 信号发送节点和信号接收节点的数量为任意大于等于2的整数。
[0020] 信号调制器的信号调制方式为开关键控（OOK)、相移键控（MPSK)或者正交幅度调 制（MQAM)〇
[0021] 本发明的具体实施过程如下：
[0022] 1)首先对N个信号发射节点发出的信号进行调制，信号的调制方式可以是开关键 控、相移键控或者正交幅度调制，这里N为大于等于2的整数。
[0023] 2)调制后的信号进行电光转换。若光信号传输使用波分复用，贝1」有N个光源；若 光信号传输使用模分复用或者平板波导自由传输，则只使用一个光源。
[0024] 3) N路光信号进入同一个光信号传输模块。若光信号传输使用模分复用，则光信号 依次经过模分复用器、传输波导和模分解复用器；若光信号传输使用波分复用，则光信号依 次经过波分复用器、传输波导和波分解复用器。若光信号传输使用平板波导自由传输，则光 信号经过平板波导。
[0025] 4)N路光信号分别经过光电转换后变为电信号，其中光电转换利用光探测器实现。
[0026] 5)光电转换后的所有信号统一进入多输入多输出信号处理模块中，信号处理模块 使用基于训练训练的均衡方法对信号进行处理。
[0027] 6)经过多输入多输出信号处理模块处理的信号又分为N路，分别被对应的信号接 收节点所接收。
[0028] 其中，5)所使用的信号处理方法如下：
[0029] 多路光信号在单条波导中的传输可以用传输矩阵H表不，为了进行多输入多输出 信号处理，首先需要对传输矩阵H进行估计。
[0030] 传输矩阵H使用LS(最小二乘）信道估计法进行估计，LS信道估计法需要最小化 代价函数J(H):
[0031] J(H) = | |yT_xTH| |2 =(yT-xTH)H (yT_xTH)
[0032] 令代价函数关于H的偏导数为0,即
【主权项】
1. 一种基于多输入多输出技术的片上板间光互连传输系统，其特征在于：包括信号调 制器、电光转换器、光信号传输模块、光电转换器、多输入多输出信号处理模块和信号解调 器；片上或者板间的信号发送节点发出的信号分别依次经过各自的信号调制器和电光转换 器后输入到光信号传输模块，光信号传输模块的各路输出信号分别经光电转换器连接到多 输入多输出信号处理模块进行信号均衡处理，多输入多输出信号处理模块的各路输出信号 分别经各自的信号解调器连接到对应的信号接收节点，光信号传输模块中光信号的传输采 用模分复用-解复用结构、波分复用-解复用结构或者平板波导。
2. 根据权利要求1所述的一种基于多输入多输出技术的片上板间光互连传输系统， 其特征在于：所述的多输入多输出信号处理模块采用基于训练序列的均衡方法或者盲均衡 方法对输入的信号进行均衡处理。
3. 根据权利要求1所述的一种基于多输入多输出技术的片上板间光互连传输系统， 其特征在于：所述的信号发送节点和信号接收节点的数量为任意大于等于2的整数。
4. 根据权利要求1所述的一种基于多输入多输出技术的片上板间光互连传输系统， 其特征在于：所述的信号调制器的信号调制方式为开关键控、相移键控或者正交幅度调制。
【专利摘要】本发明公开了一种基于多输入多输出技术的片上板间光互连传输系统。片上或者板间的信号发送节点发出的信号分别依次经过各自的信号调制器和电光转换器后输入到光信号传输模块，光信号传输模块的各路输出信号分别经光电转换器连接到多输入多输出信号处理模块进行信号均衡处理，多输入多输出信号处理模块的各路输出信号分别经各自的信号解调器连接到对应的信号接收节点，光信号传输模块中光信号的传输采用模分复用-解复用结构、波分复用-解复用结构或者平板波导。本发明有效提高了片上或者板间互连节点之间的传输容量，同时降低了器件制作的工艺要求，保证了传输质量，使得片上或板间光互连的性能和可靠性得到提高，拓展了其应用前景。
【IPC分类】H04J14-04, G06F13-38, H04J14-02
【公开号】CN104615561
【申请号】CN201410844296
【发明人】黄毅, 王曰海, 魏超, 马骧, 江晓清, 李宇波, 杨建义
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月30日