Cet article présente une technique de compensation de fond adaptative conçue pour traiter les déficiences analogiques dans les convertisseurs analogiques-numériques entrelacés en fréquence. L'entrelacement des fréquences a été proposé comme solution au goulot d'étranglement de la bande passante des convertisseurs de données dans les récepteurs de communication numérique à haut débit, y compris ceux déployés dans les systèmes de transmission optique cohérente. La technique proposée combine un égaliseur adaptatif à entrées multiples et sorties multiples avec l'algorithme de rétropropagation bien établi couramment utilisé dans l'apprentissage automatique. Contrairement aux propositions précédentes, le nouvel algorithme (i) compense les déficiences linéaires dans le frontal analogique du récepteur (par exemple, les mésappariements des réponses en fréquence des amplificateurs de poursuite et de maintien et de transimpédance, les biais temporels, le déséquilibre en quadrature dans les porteuses électriques, etc.), et (ii) maximise le rapport signal sur bruit au point de décision du récepteur sans nécessiter d'estimation des paramètres du canal. Le schéma de compensation de fond proposé est étudié de manière approfondie dans un récepteur optique cohérent à double polarisation avec 16-QAM fonctionnant à ~200 GBd (c.-à-d. ~ 1,6 Tbps). Les résultats numériques montrent l'excellente performance et la grande robustesse du nouvel algorithme de compensation d'arrière-plan. Ces caractéristiques, combinées à sa faible complexité de mise en œuvre, ouvriront la voie au déploiement d'émetteurs-récepteurs commerciaux avec des largeurs de bande de 100 GHz et au-delà.

Este documento presenta una técnica de compensación de fondo adaptativa diseñada para abordar las deficiencias analógicas en los convertidores de analógico a digital intercalados en frecuencia. El intercalado de frecuencia se ha propuesto como una solución al cuello de botella de ancho de banda de los convertidores de datos en receptores de comunicación digital de alta velocidad, incluidos los desplegados en sistemas de transmisión óptica coherente. La técnica propuesta combina un ecualizador adaptativo de múltiples entradas y múltiples salidas con el algoritmo de retropropagación bien establecido comúnmente utilizado en el aprendizaje automático. A diferencia de las propuestas anteriores, el nuevo algoritmo (i) compensa las deficiencias lineales en el extremo frontal analógico del receptor (por ejemplo, desajustes de las respuestas de frecuencia del amplificador de seguimiento y retención y transimpedancia, sesgos de tiempo, desequilibrio de cuadratura en las portadoras eléctricas, etc.), y (ii) maximiza la relación señal-ruido en el punto de decisión del receptor sin requerir la estimación de los parámetros del canal. El esquema de compensación de fondo propuesto se investiga a fondo en un receptor óptico coherente de doble polarización con 16-QAM que funciona a ~200 GBd (es decir, ~ 1,6 Tbps). Los resultados numéricos muestran el excelente rendimiento y la alta robustez del nuevo algoritmo de compensación de fondo. Estas características, combinadas con su baja complejidad de implementación, allanarán el camino para el despliegue de transceptores comerciales con anchos de banda de 100 GHz y más.

This paper presents an adaptive background compensation technique designed to address analog impairments in frequency-interleaved analog-to-digital converters . Frequency interleaving has been proposed as a solution to the bandwidth bottleneck of data converters in high-speed digital communication receivers, including those deployed in coherent optical transmission systems. The proposed technique combines an adaptive multiple-input multiple-output equalizer with the well-established backpropagation algorithm commonly utilized in machine learning. Unlike previous proposals, the new algorithm ( i ) compensates the linear impairments in the analog-front-end of the receiver (e.g., mismatches of track-and-hold and trans-impedance amplifier frequency responses, time skews, quadrature imbalance in electrical carriers, etc.), and ( ii ) maximizes the signal-to-noise ratio at the decision point of the receiver without requiring estimation of the channel parameters. The proposed background compensation scheme is thoroughly investigated in a dual-polarization coherent optical receiver with 16-QAM operating at ~200 GBd (i.e., ~1.6 Tbps). Numerical results show the excellent performance and high robustness of the new background compensation algorithm. These features, combined with its low implementation complexity, will pave the way for the deployment of commercial transceivers with bandwidths of 100 GHz and beyond.

تقدم هذه الورقة تقنية تعويض الخلفية التكيفية المصممة لمعالجة الإعاقات التناظرية في المحولات التناظرية إلى الرقمية المعشقة بالتردد. تم اقتراح تداخل التردد كحل لاختناق عرض النطاق الترددي لمحولات البيانات في أجهزة استقبال الاتصالات الرقمية عالية السرعة، بما في ذلك تلك المنشورة في أنظمة الإرسال البصري المتماسكة. تجمع التقنية المقترحة بين المعادل التكيفي متعدد المدخلات ومتعدد المخرجات مع خوارزمية الانتشار الخلفي الراسخة المستخدمة بشكل شائع في التعلم الآلي. على عكس المقترحات السابقة، فإن الخوارزمية الجديدة (1) تعوض العاهات الخطية في الطرف الأمامي التناظري لجهاز الاستقبال (على سبيل المثال، عدم تطابق استجابات تردد مضخم التتبع والإمساك والمعاوقة العابرة، وانحرافات الوقت، واختلال التوازن التربيعي في الناقلات الكهربائية، وما إلى ذلك)، و (2) تزيد من نسبة الإشارة إلى الضوضاء عند نقطة قرار جهاز الاستقبال دون الحاجة إلى تقدير معلمات القناة. يتم التحقيق بدقة في مخطط تعويض الخلفية المقترح في جهاز استقبال بصري متماسك ثنائي الاستقطاب مع 16 QAM يعمل عند ~200 GBd (أي ~ 1.6 تيرابايت في الثانية). تُظهر النتائج العددية الأداء الممتاز والمتانة العالية لخوارزمية تعويض الخلفية الجديدة. ستمهد هذه الميزات، جنبًا إلى جنب مع تعقيد التنفيذ المنخفض، الطريق لنشر أجهزة الإرسال والاستقبال التجارية ذات عرض النطاق الترددي 100 جيجاهرتز وما بعده.