光学前向纠错编码方法和装置
知识产权简介
本发明提供了一种光学矩阵运算结构和基于该结构实现的基于矩阵乘法的光学前向纠错编码方法及装置，包含窄带激光器、射频信号发生器、电光强度调制器、模式分束器、模式解复用器和光电探测器。本发明通过电光强度调制器实现待处理信号电光转换，利用模式分束器改变不同模式光信号功率进而加载权重矩阵元素值。不同模式的输出信号通过模式解复用器分离，随后并行传送到不同的光电探测器，光电探测器将信号重新映射到电域进行后处理，完成矩阵-向量乘法计算。本发明集成度高、可扩展性好、耗能低，能够方便地加载权重，具备实现高速率计算的潜能。本发明不仅能够应用于前向纠错编码，而且能够应用于其他需要矩阵计算的场景。
转化前景
本申请属于光电技术和光集成器件技术领域；本申请提供的技术方案是一种光学矩阵运算结构及光学前向纠错编码装置，包括以下步骤：步骤S1:窄带激光器输出光信号和射频信号发生器输出电信号进入电光强度调制器，携带待处理向量的电信号被 调制到光信号上；步骤S2:根据矩阵元素值，改变模式分束器中的移相器相位，调节 不同模式光信号功率比进行传输；步骤S3:输出模式信号经过模式解复用器分解为多个单模式光信号，光信号进入光电探测器转化为电信号；步骤S4:电信号经过处理后得到计算结果。实现了基于光信号的模式维度的新型前向纠错编码器，该编码器基于光电硬件平台，减少了信号状态转换次数和需要的电子存储器件，支持光信号同态传输和传算融合技术效果，进而有效降低计算过程中的功率损耗和额外处理时延。 性能指标方面，随着自动驾驶、人工智能、云计算等数据驱动型应用的蓬勃发展，各领域都迫切需要更高计算速率和更高信息准确度的处理系统。然而集成电路性能上限受制于摩尔定律，无法持续地提升电路密度；其次，更高密度的电子器件分布将导致电磁干扰增强，引起损耗增加、散热需求急剧上升等一系列问题。本申请主要基于片上集成器件，可采用成熟工艺便捷地制备，性能稳定；装置尺寸小、密度高，易于大规模集成；允许用户通过改变不同模式光信号之间的功率比设置权重值，操作简单，具备较好的可控性和灵活性。 应用本申请后的产品具有的技术优势为：利用光的模式物理维度，不需要系统频带等额外资源，对系统的整体性能影响较小；通过利用光信号大带宽等技术特征，可实现低误差和高速率等潜在技术效果。 从具体生产实际考虑，本申请的一种光学矩阵运算结构及光学前向纠错编码装置，集成度高、可扩展性好、耗能低，能够方便地加载权重，具备实现高速率计算的潜能，不仅能够应用于前向纠错编码，而且能够应用于其他需要矩阵计算的场景。