光纤通信中相干接收机的DSP算法设计及其GPU实现

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由于光纤通信对于传输速率以及传输距离的要求不断提高,传统的强度调制/直接检测方式已经无法满足这些需求。取而代之的是数字相干光通信技术,具有灵敏度高,波长选择性好,频带资源利用率高等优点。另外,由于模数转换器速率的提高,能对模拟信号进行高速采样使其成为数字信号,使得数字信号处理(Digital SignalProcessing,DSP)技术应用于对光纤传输损伤的补偿成为可能,带来系统成本的大大降低。因此基于DSP技术的相干光通信系统逐渐成为了研究热点。对高速率的光通信系统进行数字信号处理,不可避免的需要具有超强计算能力的处理器。而GPU正是这样一种能够提供超强计算能力的处理器,GPU通用计算技术的发展,使得利用GPU进行超大规模的计算成为可能,因此提出了将GPU用于光通信信号处理,这样能够极大地提高处理速度,满足高速率光通信的需求。针对接收机中的DSP算法进行了深入研究,设计出了完整的数字信号处理流程结构,并且使用了适合并行化计算的算法,将其与GPU的特点相结合,能够充分利用到GPU的强大并行计算能力。利用GPU实现了以上算法,对接收机进行了仿真,仿真结果表明所设计的DSP处理过程具有良好的解码性能,能够很好的对信号在光纤中收到的损伤进行均衡,并能恢复出传输符号良好的原始星座图。并与CPU中实现的相同算法进行了对比,结果表明GPU相比于CPU,极大地提高了DSP处理速度,缩短了处理时间,能够带来明显的性能提升。
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