相干光通信與多通道均衡的超級(jí)通道傳輸研究.pdf

1、針對(duì)未來超100G相干光通信系統(tǒng)面臨的繼續(xù)提高譜效率的需要，業(yè)界提出了Superchannel（中文可譯為“超級(jí)通道”）這一新概念。Superchannel與傳統(tǒng)波分復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）的主要區(qū)別為各載波信號(hào)頻譜緊密相連，甚至相互交疊，故減少了用于保護(hù)間隔的頻譜浪費(fèi)，而如何減少各載波信號(hào)間干擾（Inter Carrier Interference，ICI）為其關(guān)鍵技術(shù)。Supe

2、rchannel可由多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，且各有優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)最被業(yè)界看好的基于Nyquist-WDM的Superchannel技術(shù)在各載波緊鄰時(shí)并沒完全消除ICI，且激光器在整個(gè)使用壽命期間的頻漂可能加大ICI等問題，本論文提出了基于多通道均衡（Multi Channel Equalization，MCE）的Superchannel傳輸技術(shù)，即利用來自相鄰?fù)ǖ篱g信息通過線性均衡消除ICI。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對(duì)“簡(jiǎn)單地用線性均衡

3、消除各個(gè)信號(hào)通道間的串?dāng)_（ICI）是否可能”這個(gè)基本問題，通過理論推導(dǎo)證明，“盡管ICI是載波與所調(diào)制信號(hào)乘積的疊加，但當(dāng)各個(gè)通道解調(diào)所用的本征光頻率間距為碼元速率時(shí)，各個(gè)解調(diào)信號(hào)間的串?dāng)_將為調(diào)制信號(hào)本身的線性疊加，ICI將呈現(xiàn)線性沖激響應(yīng)的特點(diǎn)”。此分析為使用線性均衡器消除ICI提供了合法性根據(jù)。我們還進(jìn)一步證明了，在發(fā)端使用自由振蕩激光光源時(shí)，ICI仍將呈現(xiàn)線性沖激響應(yīng)的特點(diǎn)，多通道線性均衡仍然有效。⑵針對(duì)如何將多通道均衡與色散補(bǔ)償

4、結(jié)合使用的問題，通過理論分析揭示了在進(jìn)行經(jīng)典色散補(bǔ)償后，各個(gè)解調(diào)通道的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)生了錯(cuò)開效應(yīng)，只需要對(duì)色散補(bǔ)償后的結(jié)果做簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)移位處理，多通道均衡可以與經(jīng)典的色散補(bǔ)償技術(shù)結(jié)合使用。而之前佐治亞理工的研究者認(rèn)為需采取復(fù)雜的聯(lián)合色散補(bǔ)償技術(shù)。在多通道均衡方面的研究成果還包括：給出了采用多通道均衡技術(shù)的DSP整體架構(gòu)；通過數(shù)學(xué)仿真，驗(yàn)證了我們的理論研究結(jié)論，仿真結(jié)果還表明，在各載波間距接近到碼元速率的情況下，在OSNR（0.1nm）等于30

5、或20dB時(shí)，使用多通道均衡技術(shù)的Q值高于理想的Nyquist整形技術(shù)2.36 dB或1dB。⑶針對(duì)低速相干光通信的載波恢復(fù)歧義解問題，對(duì)無線領(lǐng)域已有的雙重差分檢測(cè)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了適用于相干光通信的二階差分編解碼的解決方案，在解決載波恢復(fù)歧義解問題的同時(shí)，避免了雙重差分檢測(cè)帶來的OSNR代價(jià)。⑷針對(duì)BPSK系統(tǒng)與偏振開關(guān)-QPSK（Polarization Switched Quadri Phase Shift Keying，PS-QP

6、SK）系統(tǒng)無法使用經(jīng)典恒模算法（Constant Modulus Algorithm, CMA）的問題，提出了受控旋轉(zhuǎn)BPSK技術(shù)（Manipulated rotating BPSK, MR-BPSK）與受控旋轉(zhuǎn)PS-QPSK技術(shù)，并提出收發(fā)端控制序列同步的方法。我們成功地用FPGA實(shí)現(xiàn)了MR-BPSK。⑸提出并實(shí)施了載波恢復(fù)只處理角度信號(hào)的實(shí)時(shí)信號(hào)處理算法，在一片F(xiàn)PGA完成了全部10G bit/s的信號(hào)處理。⑹建立了基于偏振復(fù)用QP

7、SK的5G和10G相干光通信系統(tǒng)以及基于偏振復(fù)用BPSK調(diào)制方式（Polarization Division Multiplexing Binary Phase Shift Key，PDM-BPSK）的2.5G相干光通信系統(tǒng)；我們將2.5Gbit/s BPSK技術(shù)轉(zhuǎn)讓給光迅公司并轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，其試驗(yàn)機(jī)通過了長(zhǎng)期穩(wěn)定性測(cè)試，在同樣光路條件下的超長(zhǎng)跨距試驗(yàn)中，使用損耗為0.2dB/km的G.652光纖，傳輸距離比傳統(tǒng)直調(diào)直檢設(shè)備提高25～30