高速大容量數(shù)字相干光傳輸關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、隨著交互式游戲、高清點播電視、視頻會議、遠程教育等高帶寬網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的日益普及，人們對光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量提出了更高的要求。數(shù)字相干光傳輸，采用相干檢測及數(shù)字信號處理，一方面使得高階調(diào)制格式及多維復(fù)用技術(shù)在單模光纖傳輸中的應(yīng)用成為可能，極大地提升了系統(tǒng)的頻譜效率及單纖傳輸容量；另一方面也為光纖鏈路中色散、偏振模色散、非線性效應(yīng)等傳輸損傷的靈活補償提供了新的選擇，保證了高速光傳輸信號的傳輸質(zhì)量。因此，數(shù)字相干光傳輸技術(shù)成為下一代高速大容量光

2、纖傳輸系統(tǒng)的必然選擇。本文圍繞高速大容量數(shù)字相干光傳輸，針對先進調(diào)制碼型、多維復(fù)用及數(shù)字相干檢測等關(guān)鍵技術(shù)展開了深入的研究，主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新性研究成果如下：
　?。?）提出了一種基于CMA-MIMO均衡的Nyquist-WDM傳輸技術(shù)，解決了傳統(tǒng)LMS-MIMO均衡法應(yīng)用于Nyquist-WDM傳輸系統(tǒng)中對相位噪聲敏感的問題。研究結(jié)果證明，CMA-MIMO均衡算法支持線寬20 MHz以上的光頻梳光源在Nyquist-WDM數(shù)字相

3、干光傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用。同時，MIMO均衡技術(shù)能有效地消除 Nyquist-WDM系統(tǒng)中相鄰信道頻譜重疊引起的信道間干擾（ICI）。因此，仿真中對3?224 Gbps DP-QPSK Nyquist-WDM信號，采用CMA-MIMO均衡算法能獲取4.48 bit/s/Hz的頻譜效率而不引起信號傳輸質(zhì)量的明顯下降。Nyquist-WDM系統(tǒng)中16QAM信號相較于QPSK信號更容易受ICI及碼間干擾（ISI）影響，我們提出采用LMS-MIMO

4、反饋均衡技術(shù)，進一步實驗驗證了3?160 Gbps雙載波DP-16QAM Nyquist-WDM信號在640 km單模光纖中的傳輸，獲得了6.4 bit/s/Hz的頻譜效率。
　?。?）研究了基于最大似然序列檢測的 Nyquist-WDM傳輸技術(shù)，通過對基于歸零（RZ）、載波抑制歸零（CSRZ）和非歸零（NRZ）脈沖調(diào)制的Nyquist-WDM信號進行傳輸性能分析，證明了在 Nyquist-WDM傳輸系統(tǒng)中，通過在最大似然檢測之前

5、引入雙二進制（duobinary）響應(yīng)數(shù)字濾波器，能有效地抑制相鄰信道頻譜重疊引起的ICI影響以及降低最大似然檢測的運算復(fù)雜度。仿真結(jié)果還表明，在背靠背的情況下，無論采用NRZ、CSRZ還是RZ脈沖調(diào)制，Nyquist-WDM信號傳輸?shù)男阅芏蓟鞠嗨?，而在長距離單模光纖鏈路的情況下，RZ和CSRZ脈沖調(diào)制具有更好的抗非線性效應(yīng)能力，傳輸后信號Q質(zhì)量因子更高。
　?。?）基于一種具有大模式差分群延時的新型少模光纖，提出一種級聯(lián)MIM

6、O延時均衡方法，有效地消除模分復(fù)用傳輸系統(tǒng)中模分復(fù)用器和解復(fù)用器的耦合串?dāng)_。采用制備的少模光纖，對傳輸速率為80 Gbps的QPSK兩模復(fù)用系統(tǒng)進行仿真，結(jié)果證明，相比于普通MIMO均衡，級聯(lián)MIMO延時均衡能獲得1.7 dB的Q質(zhì)量因子提升。因此采用級聯(lián)MIMO延時均衡技術(shù)能有效地消除基于少模光纖的模分復(fù)用信號間串?dāng)_。
　?。?）提出了一種快速盲色散估計的方法，在數(shù)字相干接收機中通過對相干檢測后的信號做數(shù)字頻譜疊加，能對長距離光

7、纖鏈路的累積色散值進行快速、準(zhǔn)確地估計。理論研究證明該色散估計方法既能有效地兼容于 RZ/CSRZ/NRZ脈沖調(diào)制的DP-QPSK及DP-16QAM信號，也能兼容于采用升余弦濾波器濾波的Nyquist-WDM傳輸信號。實驗結(jié)果表明只需4096個采樣點，就能在數(shù)字相干接收機中實現(xiàn)7?112 Gbps DP-QPSK信號在0-105 ps/nm范圍內(nèi)的累積色散的估計，由于色散估計誤差值引起的殘留色散能通過低復(fù)雜度的數(shù)字偏振解復(fù)用模塊進行完全