强度调制／直接检测（IM／DD）光纤通信系统的色散限制

本文讨论了光纤色散对ＩＭ／ＤＤ光纤通信系统再生中继距离的限制，导出了适用于各种眼图恶化量、归一化脉宽和光源线宽展宽因子，且便于工程计算的Ｂ２Ｌ表达式。通过与其它理论的比较、计算机仿真研究和对实际系统实验数据的分析，说明了该公式所得结论的正确性以及其它结果的限制条件。

适合于强度调制/直接检测式大气激光通信的空时网格码

空时网格码具有编码增益与频谱利用率高的特点,针对强度调制直接检测(Intensity modulation/direct detection,IM/DD)方式,提出了一种适合于大气激光通信的空时网格编码方案。该方案运用快速傅里叶逆变换(IFFT)的对称性以及加直流分量的方法解决了空时网格编码信号无法直接用于IM/DD链路传输MPSK信号的问题。之后,通过蒙特卡洛方法分析了该方案在不同大气闪烁条件下的误码性能,并对调制阶数和天线数对系统误码性能的影响进行了分析。结果表明:所提方案能够有效抵御大气湍流所产生的闪烁效应,其性能随天线数的增加而得到明显的改善,并且在强湍流条件下表现出了更好的性能。

光强度调制-直接检测系统的频域均衡技术研究

研究了单载波光IM-DD(强度调制-直接检测)系统的频域均衡方案,通过分析时域与频域单载波信号ISI(码间干扰)的关系,提出一种通过时域截取的方法减弱噪声影响的均衡器抽头更新方式,并通过仿真对截取位置和符号个数的选取进行了优化。仿真结果表明,10Gbit/s NRZ-OOK(非归零码-开关键控)信号经过100km传输后,相对于传统时域均衡方案,频域均衡方案所需要的光信噪比需求可降低约2dB。

用于带限DML-IMDD系统中的深度神经网络均衡器简化方案

为提升基于带限光电器件及直接调制激光器(DML)的强度调制直接检测(IMDD)系统性能,解决传统均衡器计算复杂度过高的问题,提出深度神经网络(DNN)均衡器简化方案。首先,利用自适应动量估计(Adam)算法更新DNN的权重系数,优化了传统梯度下降算法的迭代速度和收敛性能;然后,在此基础上引入丢弃层和剪切操作以降低DNN的高计算复杂度,减少网络结构的冗余连接,并避免过拟合现象的产生。最后,在80 Gb/s带限DML-IMDD仿真系统中验证了DNN均衡器简化方案的有效性和可行性。

IMDD-OFDM系统的低开支、高准确度信道估计方法

提出一种应用于强度调制直接检测光正交频分复用(IMDD-OFDM)传输系统的低开支、高准确度的信道估计算法.该算法充分考虑系统噪声特性,利用梳状导频插入结构,结合符号间平均与子载波间频域线性插值的思想,在低开支导频条件下实现较高的估计准确度.仿真和理论推导结果表明:与传统平均算法和直接线性插值算法相比,基于梳状导频先平均后线性插值的算法估计出来的信道特性更能接近实际信道的.实验结果表明:在误码率为3.8×10^(-3)处,本文所提出的算法仅使用0.78%导频开支即可与使用20%导频开支的平均算法获得相同的接收灵敏度;同时,与传统估计算法相比,该算法与导频开支无关,能较好抗系统中的高斯噪声,获得与真实信道较为接近的估计性能.

基于IM／DD—OFDM的多模光纤通信系统研究与仿真

正交频分复用（OFDM）具有频谱利用率高和抗色散的优点，将其应用于光通信系统中能大大提高光通信的传输性能。本文利用Matlab和Optisystem光学仿真软件对基于强度调制／直接检测一光正交频分复用（IM／DD—OFDM）的多模光纤通信系统进行了仿真和性能分析，仿真结果表明了该系统在10Gbps的信号速率下传输距离可达1200m，误码率小于1e－3的情况下最高传输速率可达40Gbps，能够很好的适用于短距离以太网和最后一公里通信。

一种用于IMDD光系统的低复杂度非线性均衡器

色散导致的信号相位变化经平方律检测后转化为非线性损伤,限制了C波段强度调制直接检测(IMDD)光系统性能。传统Volterra非线性均衡器(VNLE)可以补偿此类非线性损伤,但实现复杂度极高,不适合低成本、短距离传输系统。Neighbor-grouped Volterra非线性均衡器(NG-VNLE)通过简并具有相同系数的Volterra项从而大幅降低了实现复杂度,但简并操作也使得Volterra非线性项之间的差异被忽略,均衡性能有所下降。提出了一种用于IMDD光系统的低复杂度非线性均衡器,通过引入基于绝对值的非线性项,补偿了被忽略的Volterra项之间的差异;基于直调激光器(DML)的IMDD光系统的107 Gb/s四电平脉冲幅度调制(PAM4)C波段传输,测试了新提出的非线性均衡器性能,实验结果表明其性能与传统VNLE相近,且实现复杂度降低了28%。

背对背IIMDD OOFDM系统的仿真研究及分析

光正交频分复用技术具有高频谱利用率、强色散容忍性和灵活的扩展性等优势,已广泛应用于无源光网络(PON)、光载射频通信系统(ROF)及长途骨干网光纤通信系统等领域。从理论上研究了背对背光正交频分复用(OOFDM)系统,结合强度调制直接检测(IMDD),通过仿真验证了正交频分复用(OFDM)PON系统的传输性能,为实际系统设计和实用推广提供了重要参考。

基于带宽受限的100 GPON先进调制格式比较

随着云业务、视频业务和移动互联业务的快速发展,5G光接入网对于传输容量的需求日益迫切。接入网段日益增长的带宽需求不仅要求更高的传输速度,还需要保持较低的系统成本。但是成熟的商用低成本光电器件的带宽通常是有限的,当传输速率很高时,带宽明显小于信号的波特率。考虑到低成本光学器件的有限带宽,采用具有高频谱效率的先进调制格式,如PAM,CAP以及DMT是很有潜力的选择。主要针对光接入网器件带宽受限的问题,在带宽受限的100 G无源光网络中,仿真对比了三种先进调制格式的性能,分析了三种调制格式传输20 km SSMF后的接收灵敏度和功率预算,还讨论了他们的热噪声性能和抗色散性能。

基于联合时钟恢复和均衡技术的光互连信号处理方法

在数据中心光互连系统中,针对时钟恢复模块和均衡模块相互依赖而导致两模块先决条件冲突的问题,提出了联合均衡和定时恢复反馈环路的数字信号处理方案。该方案针对PAM4信号特征,采用了改进的Gardner反馈式全数字时钟同步算法,以降低时钟恢复误差、提高收敛性能;在均衡模块,提出并采用了一种基于T/2分数间隔的改进级联多模盲均衡算法,以减小均衡稳态误差、改善信号均衡效果。仿真结果表明,该联合方案能够降低系统误码率,在满足硬判决前向纠错阈值下,40 km传输后的接收机灵敏度为-16 dBm,相较于级联方案提升了至少3 dBm。同时,联合方式的抗抽样时钟偏移(SCO)的能力更强,最大能容忍的SCO提高约200个时钟偏移量,说明本方案可以有效补偿线性损伤和时钟误差。

短距光传输系统中基于PAM4调制的带限接收技术

针对强度调制和直接检测(IM-DD)短距光传输系统中,由于光器件带宽受限特性,导致接收端检测到的PAM4信号存在较大符号间干扰(inter symbol interference,ISI),给出了一种基于判决反馈均衡器(DFE)级联超奈奎斯特速率(FTN)传输的带宽受限下的补偿方案,并在不同的带宽受限场景下进行了仿真验证。仿真结果表明,该带宽受限补偿方案能够有效地恢复接收到的PAM4信号,在误码率低于10-3时,有1 d B左右的性能收益。

基于IM-DD的无线光信道容量分析

无线光信道通常采用强度调制-直接检测(IM-DD)方式传输信息。然而,在基于IM-DD的无线光信道容量分析中,现有信道容量的相关结果在有限信噪比范围内存在估计精确度较低的问题。为了解决这一问题,考虑了受到平均光强约束的无线光信道中的非负输入信号。通过利用信道容量的双重表达式,并选择有效的辅助输出分布,推导出了新的信道容量上界。同时,结合离散分布信息熵的性质和最大熵原理,推导出了新的信道容量下界。仿真结果表明,在中、高信噪比范围内,得到了对信道容量上界的精准估计,且高信噪比下渐近最优。在中、低信噪比范围内,得到了对信道容量下界的精准估计。

强度调制直接检测非正交光时域重叠复用系统

时域重叠复用是提升通信系统频谱效率和性能的有效方式,设计了基于强度调制直接检测的非正交光时域重叠复用系统,并进行实验验证。论文比较了非正交光时域重叠复用系统与同速率脉冲振幅调制系统的性能。实验结果表明,在矩形成型条件下经2重,3重,4重非正交光时域重叠复用系统调制的信号与相同比特速率的4电平,8电平,16电平脉冲振幅调制系统的信号相比,达到硬判决前向纠错门限所需的最小接收光功率分别降低了2.5 dB,4.5 dB和8.5 dB。

调制特性对WDM系统中拉曼串扰的影响

从调制统计特性对受激拉曼串扰的作用出发,给出了基于强度调制-直接检测的WDM光通信系统中拉曼串扰的概率密度分布;并从该概率密度分布特征分析了不同波长信道下的受激拉曼串扰程度,结果发现:不同波长信道下,其受激拉曼串扰程度有所不同,且在中间影响最小,而最短波长时影响最大。最后给出了各信道误码率与拉曼串扰期望值成互补误差的函数关系。

PDM-PAM4短距离光传输IM/DD系统

为实现短距离光传输系统在低成本下提升速率的目标,提出了一种基于强度调制/直接检测的偏振复用4阶脉冲幅度调制光纤传输系统.该系统结构简单,利用高效的数字信号处理算法,包括偏振态估计、混合偏振拍打噪声消除、基于最小均方误差算法的自适应多入多出技术滤波,可实现稳定可靠的均衡解复用.在Matlab和VPI软件联合仿真平台上,对224 Gbit/s PDM-PAM4系统进行了仿真验证.

限幅OFDM在光通信系统中的应用

将OFDM技术应用于光通信领域是近几年研究的热点.但由于射频信号的特点,OFDM信号不能直接应用于传统光通信系统中,最近许多文章都在讨论和提出其解决方案,基于限幅OFDM信号(Clipped optical OFDM)的多模光通信系统,就是其中之一.对输入信号进行Hermitian变换,使其实数化;通过门限电平舍去信号负项;对于限幅带来的噪声,可通过选择奇数载波传输来将其消除.限幅OFDM技术对传统光传输系统改变较小,且较基于直流偏压OFDM(DC bias OFDM),在光功率利用率上有7.98 dB提升.

一种基于射频光传输技术的同址干扰抑制方法

在无线信道系统中,同址干扰会导致接收机的接收灵敏度下降。基于微波光子技术,根据强度调制直接检测(IMDD)光链路的非线性特性,提出了一种射频同址干扰抑制方法。首先,建立了IMDD光链路输出功率的数学模型,并用数学方程描述干扰信号和有用信号的输出功率大小,通过令干扰信号输出为零时求得方程的解,获得干扰抑制的条件。然后,通过Matlab定量计算得到链路中干扰信号和有用信号的输出功率随输入干扰信号功率变化的曲线,得出干扰抑制的功率输出点,并分析了半波电压大小对干扰抑制的影响。实验结果表明:该方法的抑制比可达到-64.5 dB,且有用信号的输出功率只损失6.4 dBm,具有优异的干扰信号抑制能力。

高速IM-DD模分复用通信系统中基于神经网络的MIMO均衡技术

在低成本的强度调制-直接检测(IM-DD)光通信场景中引入基于神经网络(NN)的多输入多输出(MIMO)均衡技术,使用两个简并的LP11模式,成功演示了通过1000 m少模光纤(FMF)的高速模分复用(MDM)传输实验。借助基于NN的非线性MIMO均衡器,在没有光学放大器的情况下,实现基于30 G带宽光学器件下的2×100 Gbit/s模分复用传输,单通道速率高达100 Gbit/s。2×50 Gbit/s的四脉冲幅度调制(PAM-4)信号在7%硬决策前向纠错(HD-FEC)阈值下的灵敏度达到约-10 dBm。此外,基于数据特征工程提出了一种基于决策反馈神经网络(DFNN)的MIMO均衡结构,有效提升了均衡效果。研究方法为短距离光链路的未来发展提供了潜在的解决方案。

光OFDM在接入网中的应用及仿真分析

正交频分复用(OFDM)频谱利用率高、抗干扰性强、能够有效对抗单模光纤偏振模色散,在高速光通信系统中有很好的应用前景。利用Matlab和Optisystem,对强度调制(IM)/直接检测(DD)的单模光纤系统进行了性能仿真,结果显示在不进行色散补偿和光放大的前提下能够传输40km,满足接入网的要求。

大气激光通信强度调制技术差错性能研究

介绍19种典型强度调制方式的符号结构,推导它们在高斯信道、弱湍流信道、中强湍流信道中的误时隙率(SER)模型,并进行了数值仿真。仿真结果表明:随着信噪比不断增大,各调制方式的SER持续减小并逐渐趋于一致,当SER趋于一致时,对信噪比的要求随湍流强度的增大而增高。脉冲位置调制(PPM)在三种信道中的SER均为最小;调制阶数较小时,差分幅度PPM的SER最大,调制阶数较大时,开关键控(OOK)的SER最大。其余调制方式的SER介于OOK、PPM与差分幅度PPM之间,并随着调制阶数的增大出现分层现象。研究结果对实际激光通信系统的设计具有一定参考价值。