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随着光纤传输速率和传输距离的不断提高,由偏振膜色散(PMD)等引起的码间干扰(ISI)成为限制光纤通信技术发展的重要因素之一。因此,如何有效地减少PMD 等效应的影响成为现代光纤通信系统的研究热点。与光域补偿技术相比,电域色散补偿技术具有结构简单、成本低廉和良好的自适应性等优点,并且能够补偿其它效应引起的码间干扰,具有广阔的应用前景。
文章介绍了电均衡技术和粒子群优化(PSO)算法的基本理论,并且在此基础上,重点研究了将PSO算法作为均衡算法应用于判决反馈均衡器结构,从而达到理想的信道补偿效果。此外,将本设计进行硬件化实现,同样具有重要的意义。本文主要工作如下:
(1)介绍了偏振膜色散补偿和均衡技术的基本理论,在此基础上分析了几种常用的均衡结构和均衡算法,并对FPGA的设计方法和流程进行了简要的描述。
(2)深入研究了PSO算法的基本理论。将PSO算法、最小均方(LMS)算法和递归最小二乘(RLS)算法应用于系统辨识模型进行仿真比较,结果表明PSO算法具有较快的收敛速度和较高的精度。
(3)设计将PSO算法作为均衡算法,并依据此自适应均衡器的要求和FPGA的硬件实现特点进行模块划分与电路结构设计,其中将PSO算法模块按功能划分为计算适应度值、ram存储、更新和比较4个部分。本文选用Active-HDL 6.1软件作为仿真平台,VHDL语言编写源代码进行描述,并对各个模块的功能仿真结果进行分析。
(4)在QuartusII8.1环境下进行综合、布局布线、时序分析等步骤,并选用Altera公司Cyclone系列的EP1C12F256C8芯片实现。测试结果表明本设计实现了基于PSO算法的自适应均衡器,且在资源占用和速度方面达到了较好的平衡,达到了预期的设计目的。