三分鐘了解100G相干系統(tǒng)關鍵理論

  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于冗長，這次推出個三分鐘學習版本，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用的典范。其中包括的基本理論和主要模型有：

  雙偏矢量調制、相干探測理論：發(fā)端矢量光調制器實現(xiàn)QPSK復振幅線性映射，利用偏振復用提升速率;收端偏振相位分集接收機相干檢測，還原全部光場并提升靈敏度，結合數(shù)字信號處理(DSP)技術補償鏈路損傷，同時采用硬/判FEC編解碼提高糾錯能力;

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

  波分復用理論：多波長共光纖傳輸，提升單纖容量;

  受激拉曼效應理論：多波長共纖長距傳輸時，短波長功率向長波長轉移造成功率不平坦，基于同一原理也可以實現(xiàn)分布式Raman低噪聲放大;

  非線性香農容量理論：光纖非線性干擾，符合高斯噪聲假設(GN)模型，系統(tǒng)總容量仍然遵從香農容量定理;

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

  DSP算法模型：重疊保留法頻域色散補償，CMA自適應均衡， 4次方FFT算法估計頻偏，Viterbi-Viterbi算法估計相位噪聲。

  超100G系統(tǒng)在此基礎上，升級更高階的調制格式，匹配相應的均衡和頻相偏恢復算法，甚至采用星座整形技術，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用場景。當然，對于更高速率的相干系統(tǒng)，器件損傷如skew，IQ imbalance，非線性特性等對傳輸性能的影響更加敏感，需要重點關注。