PAM4信号产生与检测的仿真分析与实现开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究目的及意义

随着大数据、云计算和物联网时代的到来，流量需求的急剧增长，光器件带宽提升越来越困难，迫切需要采用复杂调制方式。目前在不归零码（nrz）调制方式升级方案中，4级脉幅调制（pam4）是最被看好的高阶调制方式，它将支持光互联向更高速率迈进。无线通信进入了5g时代，相比4g时代，承载网流量将有2~3个数量级的提升，在未来5g承载高速光模块中将广泛地采用pam4技术。

多年来，nrz调制一直是非相干光通信的主要技术，但随着速率的提升，如200g/400g，nrz调制在色散影响、光电转换带宽和成本上遇到了较大的的困难。

2. 研究的基本内容与方案

本设计的基本内容为研究学习四阶脉幅(PAM4)信号的基本概念，对PAM4信号的产生与检测进行深入研究，并给出具体的测试方案与仿真结果。

目标即是设计并仿真产生与检测PAM4信号。计划对PAM4系统的通信传输模型及其具体模块进行详细的研究分析，特别是发射模块和接受判决模块。针对PAM4信号的编码调制过程和解调判决过程给出理论分析与推导，解释系统的各部分组成的功能和意义，拟对原始二进制信号进行预编码，采用格雷编码的方式，格雷编码这种二进制编码方式的核心特点是，相邻的两个值的二进制表示只有1bit不同，PAM4码型每个symbol代表两个bit，增加通信速率同时增加了接收端的信号幅度判断难度，增加误判率。PAM4信号到达接收端，接收端根据三个参考判决电平去判断接收到的是四个幅值中的哪一个，由于信号的衰减、变形、抖动，有可能会造成误判，相邻两个电平之间是最容易误判的，而如果使用格雷编码，即使相邻两个电平误判，造成的误码也只有1bit。所以在编码方式上，如果使用格雷编码，有利于减少误码数量，再结合纠错编码可以提高通信可靠性。拟采用软件(Matlab等)仿真的形式进行模拟分析，最后重点针对信号传输过程中的高斯白噪声，码间串扰，预编码等对误码率BER和眼图（眼高，眼宽）等性能指标的影响，及接受检测技术(如硬判决，直接检测，最大似然序列估计MLSE，决策反馈均衡器DFE，线形反馈均衡器FFE)的对比选择和在仿真中存在的问题做详细的研究分析。此外，收集和整理相关文献资料，进行认真研读和提炼精化，吸收他们好的解决方案灵感，也是完成毕业设计必不可少的措施。

3. 研究计划与安排

（1）第1－第3周搜集资料，撰写开题报告；

（2）第4－第5周论文开题；

（3）第6－第12周撰写论文初稿；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]陈雷,宋耕,肖刚,佘丽,王志刚,张武平,胡毅.400gbit/spam4cfp8光收发模块技术研究[j].光通信研究.2018(02)[2]赵文玉,张海懿.400gbit/s技术及应用探讨[j].现代电信科技.2014(09)

[3] 刘群,杜慧琴,吴香林.短距光传输系统中基于pam4调制的带限接收技术[j].电信科学,2018(03)

[4] 李兆玺,黄红艳,黄国勇,高威,孙立悦,陈黎.多电平编码数字音频传输系统的设计与实现[j].实验室研究与探索,2019(08)