2020年11月JLT光通信論文評析

2020-12-24 光纖在線

特邀編輯：邵宇豐，王安蓉，胡欽政，王壯，楊傑，伊林芳，田青，楊琪銘，於妮

12/22/2020，光纖在線訊，2020年11月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括光纖通信系統、自由空間光通信、可見光通信、相干光通信、調製技術等。筆者將逐一評析。

1.  光纖通信系統

     加拿大麥吉爾大學的Xue-yang Li等研究人員設計了一種使用高功率單邊帶發射機（HPSSBT）的C-band無放大器直接檢測（DD）系統，該系統由數模轉換器（DAC）、馬赫曾德爾調製器（MZM）、集成跨阻放大器（PD + TIA）的單端光電二極體、模數轉換器（ADC）組成，如圖1所示。研究人員分析了光電流再生直流分量、驅動電壓和發射功率等關鍵參數對系統性能的影響，並研究了非線性補償和信號間拍頻幹擾（SSBI）抑制對靈敏度的影響。研究結果表明，在低於3.8×的硬判決前向糾錯（HD-FEC）閾值下，能支持PAM-4信號經由40km和60km單模光纖（SMF）分別以155.14 Gb/s和104.67 Gb/s的速率進行傳輸。研究人員還採用概率整形後的多子載波（PS-MSC）信號在40公裡SMF上實現176.1 Gb/s速率的傳輸[1]。

圖1採用高功率單邊帶發射機的傳輸系統

2.  自由空間光通信

     福建工業大學的Xu-Hong Huang等研究人員設計了一種新型雙向自由光通信系統（FSO），如圖2所示。該系統採用了相位調製（PM）和遠程注入鎖定分布式反饋雷射二極體（DFB-LD）方案；在最佳注入鎖定的情況下，DFB-LD適合進行雙工收發操作。注入鎖定的DFB-LD不僅可以作為帶有光探測功能的 PM-to-IM轉換器，還可以作為上行光載波生成設備。研究結果表明，在600米自由空間鏈路範圍內該系統可獲得清晰的PAM4 / NRZ信號接收眼圖，並支持下行相位調製25Gb/s PAM4信號和上行強度調製25Gb/s NRZ基帶信號的雙向FSO通信過程[2]。

圖2新型雙向自由光通信系統（FSO）系統

3.  可見光通信

西北工業大學的Jie Lian等研究人員設計了一種多用戶可見光通信系統，如圖3所示。 研究人員將正交頻分多址（OFDMA）技術用於多用戶VLC系統中，並使用相鄰子載波作為一個通信集合來支持每個用戶收發信號，用戶終端以較低的採樣率進行操作，並應用快速傅立葉變換（FFT）過程來解調信號。研究人員在考慮峰值功率約束的同時，通過最大化用戶的最小吞吐量來優化每個用戶終端的調製指數，並針對不同場景和系統參數分析了房間中的子載波復用狀態；研究人員還研究了不同LED光束寬度下的子載波復用概率。研究結果表明，該方案的平均傳輸速率達到了未使用子載波復用OFDM傳輸方案的兩倍[3]。

圖3 多用戶可見光通信系統框圖

4.  相干光通信

美國喬治亞理工學院Shuang Yao等研究人員 計了一種概率整形正交幅度調製（PS-QAM）相干光通信系統，如圖4所示。研究人員針對PS-QAM信號提出了麥克斯韋-玻爾茲曼/角距離定向（MB / ADD）分布方案，該方案將ADD分布疊加在傳統MB分布之上，同時提高了相位噪聲容限和信噪比（SNR）。研究人員發現，在相位噪聲較大情況下，與MB整形技術比較，MB / ADD整形技術在不插入導頻符號的情況下可實現較低的預前向糾錯（pre-FEC）誤碼率（BER）和較高的廣義互信息（GMI）範圍。 在採用盲相位搜索（BPS）和Viterbi-Viterbi（V＆V）算法進行載波相位估計（CPE）時，則可以提升MB / ADD分布的效率。研究人員還測試了不同整形參數情況下，MB / ADD分布在各類信道條件中的適應能力。當要求生成二維QAM分布與預期二維QAM分布之間的Kullback-Leibler（K-L）散度小於時，MB / ADD整形與MB整形具有相似複雜度[4]。

[center][b]

圖4PS-QAM相干光通信系統

5.  調製技術

韓國延世大學的Hyoung Joon Park等研究人員設計了一種新型直接檢測(DD)系統，如圖5所示；該系統使用了單Mach-Zehnder調製器的三維（3D）正交幅度調製-差分相移鍵控（QAM-DPSK）技術。其中，3D QAM-DPSK信號通過強度和相位同時調製後進行傳輸，其中QAM信號通過強度調製進行傳輸，DPSK信號通過相位調製進行傳輸。QAM信號的兩個維度（相位I和正交相位Q）和DPSK信號的一個維度，共同組成了該信號的3個維度。研究結果表明，3D QAM-DPSK信號與幅移鍵控-差分相移鍵控（ASK-DPSK）信號相比，3D QAM-DPSK的誤碼率（BER）比ASK-DPSK低了100倍，傳輸容量達到ASK-DPSK的1.5倍；通過採用3D符號映射和高階調製，還可以進一步增強3D QAM-DPSK信號的收發性能[5]。 

圖5新型直接檢測(DD)系統

參考文獻

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[5] H. J. Park, I. H. Ha, S. M. Kang, W. H. Shin, and S. K. Han, 「3D QAM-DPSK Optical Transmission Employing a Single Mach-Zehnder 

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