Viterbi-Entzerrer für optische 40 Gbit/s Systeme

In optischen Weitverkehrs-Übertragungsnetzen liegt die Bitrate bei aktuell 10 Gbit/s pro Wellenlängenkanal (Stand 2005). Da Breitbandanschlüsse mit immer höherer Bitrate auch bei Privathaushalten Einzug halten, muss die Bitrate im Kernnetz ebenfalls erhöht werden, um den Anforderungen neuer Anwendungen wie z.B. IPTV gerecht zu werden. In der nächsten Generation wird die Bitrate 40 Gbit/s pro Kanal betragen. Bei diesen hohen Datenraten stellen Intersymbolinterferenzen auf Grund von chromatischer Dispersion und Polarisations-Moden-Dispersion auf Glasfaserleitungen ein großes Problem dar.

Als eine Lösung für dieses Problem eignet sich ein elektronischer Entzerrer nach dem Maximum-Likelihood-Sequence-Estimation- (MLSE-) Verfahren, bei dem Entscheidungen durch Minimierung der Fehlerquadratsumme über eine bestimmte Blocklänge aus aufeinanderfolgenden Symbolen getroffen werden (Softdecision). Zur Umsetzung des MLSE-Verfahrens kommt der Viterbi-Algorithmus zum Einsatz.
Der Viterbi-Algorithmus besteht aus vielen Additionen und Vergleichen (Add-Compare-Select- (ACS-) Operationen), die selbst in aktuellen CMOS-Technologien nicht bei diesen hohen Datenraten durchgeführt werden können, weshalb der Viterbi-Algorithmus parallelisiert werden muss.
Das Ziel des am INT entworfenen Viterbi-Entzerrers ist es, eine Bitfehlerrate von 1·10^-3 bei mit 3 bit quantisierten Eingangsdaten aus dem vorgeschalteten Analog/Digital-Umsetzer zu erreichen.
Der Viterbi-Entzerrer-Chip wurde im Rahmen einer Forschungskooperation mit Alcatel-Lucent in einer 90 nm CMOS-Technologie umgesetzt und erfolgreich vermessen.