三分鐘了解100G相干系統(tǒng)關(guān)鍵理論

  濃縮的就是精華，之前的十分鐘科普相干光通信系列文章過(guò)于冗長(zhǎng)，這次推出個(gè)三分鐘學(xué)習(xí)版本，供大家參考。

圖1. 100G相干光傳輸系統(tǒng)示意圖

  如圖1所示，100G相干系統(tǒng)是數(shù)字相干光通信成功應(yīng)用的典范。其中包括的基本理論和主要模型有：

  雙偏矢量調(diào)制、相干探測(cè)理論：發(fā)端矢量光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)QPSK復(fù)振幅線性映射，利用偏振復(fù)用提升速率;收端偏振相位分集接收機(jī)相干檢測(cè)，還原全部光場(chǎng)并提升靈敏度，結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)補(bǔ)償鏈路損傷，同時(shí)采用硬/判FEC編解碼提高糾錯(cuò)能力;

  Nyquist采樣定理：高速DAC/ADC完成信號(hào)模擬和數(shù)字的相互變換，保證信號(hào)無(wú)失真采樣速率必須滿足關(guān)系：采樣率≥信號(hào)帶寬*2;

  波分復(fù)用理論：多波長(zhǎng)共光纖傳輸，提升單纖容量;

  受激拉曼效應(yīng)理論：多波長(zhǎng)共纖長(zhǎng)距傳輸時(shí)，短波長(zhǎng)功率向長(zhǎng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)移造成功率不平坦，基于同一原理也可以實(shí)現(xiàn)分布式Raman低噪聲放大;

  非線性香農(nóng)容量理論：光纖非線性干擾，符合高斯噪聲假設(shè)(GN)模型，系統(tǒng)總?cè)萘咳匀蛔駨南戕r(nóng)容量定理;

  鏈路OSNR滿足58公式模型：同質(zhì)跨段鏈路末端OSNR= 58+Pin-NF-Aspan-10*log10(N);

  DSP算法模型：重疊保留法頻域色散補(bǔ)償，CMA自適應(yīng)均衡， 4次方FFT算法估計(jì)頻偏，Viterbi-Viterbi算法估計(jì)相位噪聲。

  超100G系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，升級(jí)更高階的調(diào)制格式，匹配相應(yīng)的均衡和頻相偏恢復(fù)算法，甚至采用星座整形技術(shù)，如概率整形(PS)或幾何整形(GS)改善傳輸性能，靈活速率匹配不同應(yīng)用場(chǎng)景。當(dāng)然，對(duì)于更高速率的相干系統(tǒng)，器件損傷如skew，IQ imbalance，非線性特性等對(duì)傳輸性能的影響更加敏感，需要重點(diǎn)關(guān)注。