相干光通信與多通道均衡的超級通道傳輸研究.pdf

1、針對未來超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)別為各載波信號頻譜緊密相連，甚至相互交疊，故減少了用于保護間隔的頻譜浪費，而如何減少各載波信號間干擾（Inter Carrier Interference，ICI）為其關(guān)鍵技術(shù)。Supe

2、rchannel可由多種技術(shù)實現(xiàn)，且各有優(yōu)缺點。針對最被業(yè)界看好的基于Nyquist-WDM的Superchannel技術(shù)在各載波緊鄰時并沒完全消除ICI，且激光器在整個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“簡單地用線性均衡

3、消除各個信號通道間的串擾（ICI）是否可能”這個基本問題，通過理論推導(dǎo)證明，“盡管ICI是載波與所調(diào)制信號乘積的疊加，但當各個通道解調(diào)所用的本征光頻率間距為碼元速率時，各個解調(diào)信號間的串擾將為調(diào)制信號本身的線性疊加，ICI將呈現(xiàn)線性沖激響應(yīng)的特點”。此分析為使用線性均衡器消除ICI提供了合法性根據(jù)。我們還進一步證明了，在發(fā)端使用自由振蕩激光光源時，ICI仍將呈現(xiàn)線性沖激響應(yīng)的特點，多通道線性均衡仍然有效。⑵針對如何將多通道均衡與色散補償

4、結(jié)合使用的問題，通過理論分析揭示了在進行經(jīng)典色散補償后，各個解調(diào)通道的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)生了錯開效應(yīng)，只需要對色散補償后的結(jié)果做簡單數(shù)據(jù)移位處理，多通道均衡可以與經(jīng)典的色散補償技術(shù)結(jié)合使用。而之前佐治亞理工的研究者認為需采取復(fù)雜的聯(lián)合色散補償技術(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，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針對低速相干光通信的載波恢復(fù)歧義解問題，對無線領(lǐng)域已有的雙重差分檢測進行改進，設(shè)計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，避免了雙重差分檢測帶來的OSNR代價。⑷針對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實現(xiàn)了MR-BPSK。⑸提出并實施了載波恢復(fù)只處理角度信號的實時信號處理算法，在一片F(xiàn)PGA完成了全部10G bit/s的信號處理。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，其試驗機通過了長期穩(wěn)定性測試，在同樣光路條件下的超長跨距試驗中，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