超高速超大容量光傳輸系統(tǒng)與高譜效率研究.pdf

1、波分復(fù)用(WDM)是長(zhǎng)途干線傳輸和城域光網(wǎng)的主要技術(shù)，全球每年建網(wǎng)超過100億美元，為不斷提升譜效率，目前單纖系統(tǒng)商用波長(zhǎng)復(fù)用數(shù)已突破100，前沿實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)波長(zhǎng)數(shù)已突破1000，但仍難以滿足互聯(lián)網(wǎng)帶寬增長(zhǎng)需求。尋求突破性技術(shù)獲得更高譜效率系統(tǒng)已成為國(guó)際重大需求，為此，本論文主要圍繞超高速超大容量光傳輸系統(tǒng)與高譜效率進(jìn)行探索和研究，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和技術(shù)貢獻(xiàn)如下：
　　1）針對(duì)正交頻分復(fù)用（OFDM）調(diào)制技術(shù)存在抗色散及信道估計(jì)時(shí)引入的額外

2、開銷、固有的高峰均比引起的非線性效應(yīng)、邊模抑制比低造成電信噪比低等問題，提出了基于正交頻分復(fù)用/光偏置幅度相位調(diào)制技術(shù)方案（OFDM/OQAM），結(jié)合128QAM高階調(diào)制格式，完成了9.6GHz頻譜帶寬內(nèi)103Gb/s240km標(biāo)準(zhǔn)單模光纖光傳輸系統(tǒng)，凈譜效率達(dá)10.73 bit/s/Hz。該方案信號(hào)頻譜旁瓣抑制比(>35dB)明顯高于常規(guī) OFDM（～15dB），提升了調(diào)制信號(hào)的電信噪比，信號(hào)傳輸時(shí)也無符號(hào)間干擾(ISI)和載波間干擾

3、（ICI）的影響，減少頻帶保護(hù)間隔，且無需采用循環(huán)前綴（CP）對(duì)系統(tǒng)色散進(jìn)行補(bǔ)償，系統(tǒng)的譜效率得到了明顯提升。
　　2）針對(duì)信號(hào)調(diào)制階數(shù)越高對(duì)系統(tǒng)激光器線寬要求越高，引入的信道非線性效應(yīng)也越明顯等問題，提出了高階調(diào)制格式結(jié)合多頻帶 OFDM（OBM-OFDM）并引入降低非線性效應(yīng)的離散傅里葉變換擴(kuò)展OFDM（DFT-S OFDM）技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)，結(jié)合多載波光產(chǎn)生技術(shù)和超密集波分復(fù)用技術(shù)，開展了超大容量系統(tǒng)研究，完成了100.3-T

4、b/s(375×267.27-Gb/s) DFT-S OFDM128-QAM信號(hào) C+L波段80km SSMF超大容量光傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)凈譜效率達(dá)到10.69 bit/s/Hz。該研究成果獲選“2014年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞”（本人是主要核心成員之一）
　　3）針對(duì)模式復(fù)用引入的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性及損傷的多樣化，提出一種超大容量模式復(fù)用光傳輸系統(tǒng)架構(gòu)，在C+L波段上完成了3個(gè)模式，每個(gè)模式375個(gè)25GHz間隔信道，單信道凈荷速率1

5、78Gb/s，共200Tb/s的超大容量1 km少模光纖超大容量光傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)凈譜效率達(dá)到21.375bit/s/Hz。該架構(gòu)采用高階調(diào)制格式結(jié)合OBM-OFDM并引入降低非線性效應(yīng)的DFT-S OFDM技術(shù)，結(jié)合6×6多進(jìn)多出（MIMO）數(shù)字信號(hào)處理算法，通過模式復(fù)用系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)譜效率的大幅提升。
　　4）針對(duì)模式復(fù)用中存在模式串?dāng)_及模式色散等復(fù)雜信道環(huán)境，需要大量DSP運(yùn)算和開銷去做信道均衡導(dǎo)致系統(tǒng)譜效率降低的問題