具有不同色散分布链路的高速CO-OFDM系统中非线性损伤的研究

由于相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统很高的峰均功率比(PAPR)以及非常近的子载波间隔,使得链路色散导致的子载波走离对光纤非线性损伤的影响更加明显。研究了不同色散分布、不同残余色散情况下,无色散补偿光纤(DCF)和有色散补偿光纤的光纤链路时CO-OFDM系统的非线性损伤以及系统性能。针对单信道40 Gb/s CO-OFDM系统,无DCF链路比完全补偿DCF链路,Q因子高5.1 dB;对于DCF链路,当残余色散从0变为到1200ps/nm时,最大Q因子提高了4dB,非线性阈值提高了4 dBm,1200ps/nm时性能几乎和无色散补偿系统相同。     

中间链路光学相位共轭补偿相干光正交频分复用系统的光纤非线性损伤

由于相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统具有很高的峰均功率比(PAPR)以及非常近的子载波间隔,使得光纤非线性损伤成为系统的决定因素。提出中间位置光学相位共轭(OPC)补偿算法补偿CO-OFDM的Kerr损伤,由于OPC两端链路对称,可以最大限度地保证满足补偿条件,具有很好的非线性补偿效果。而且无链路色散补偿和有链路色散补偿系统均适用。该算法能使单信道40 Gb/s CO-OFDM的最大Q因子提高3 dB,非线性阈值提高4 dB;波分复用(WDM)系统的最大Q因子能提高1.1 dB,非线性阈值提高1 dB。     

一种采用光学相位分集接收技术的相干光正交频分复用远端接入系统

提出了一种采用基于光学相位分集接收技术实现远程相干光正交频分复用(CO-OFDM)信号的远程光接入方案,并进行了理论研究和仿真验证。在本方案中,没有使用色散补偿光纤(DCF)或者色散补偿模块(DCM)补偿光纤信道色散导致的负面效应,原因是CO-OFDM信号能有效抵抗传输过程中色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)引起的负面效应。仿真结果表明,10Gbit/s CO-OOFDM信号在标准单模光纤(SMF-28)传输320km后,采用相位估计技术得到的OFDM电信号,其时域波形的相位抖动幅度更小;与采用光载波自提取技术接收相位调制COOFDM的方案进行比较,测试误差向量幅度(EVM)的结果表明,本文方案可以获得更好的COOFDM信号接收性能,星座图中星座点收敛更加紧凑,接收的CO-OFDM信号质量更高。     

CO-OFDM系统中利用阈值功率点改进的后向传输补偿算法

采用后向传输(BP)补偿算法补偿相干光正交频分复用(CO-OFDM)通信系统的非线性损伤是一种具有应用前景的方法。本文针对后向传输(BP)补偿算法计算复杂度高的问题,根据相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统中非线性损伤与光功率的关系,通过选取合适的阈值功率点降低BP补偿算法的高计算复杂度。仿真结果表明,提出的方法可以大大降低BP补偿算法的计算复杂度,同时克服了传统算法过补偿的缺点,系统性能也得到提升。在100Gbit/s的CO-OFDM系统中,采用衰减因子为0.2dB/km的零色散光纤,信号传输3 200km(32×100km),光信噪比(OSNR)为16dB时,在选取合适的阈值功率点后,所需的BP补偿步骤数目由传统算法N=61降低为N=13,计算复杂度仅为原来的13/61。此外,采用改进的BP补偿算法补偿之后,系统的Q因子增加了0.204dB。     

利用PDM技术实现DWDM-CO-OFDM超高速传输的研究

基于偏振模复用(PDM,polarization division multiplexing)技术,提出一种密集波分复用(DWDM)相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统。系统中,PDM在提高系统容量的同时不会降低系统性能,DWDM可以成倍的提高单个光纤的传输容量,进而使CO-OFDM信号在单个光纤中超高速传输成为可能。同时,采用限幅选择映射(SLM,selected mapping)算法以降低OOFDM系统峰均功率比(PAPR)。利用Optisystem光学仿真软件仿真表明,在发射端满足光信噪比(OS-NR)不小于18.9dB情况下,原始100Gb/s的CO-OFDM信号能够在单模光纤(SMF)中传输1 000km,且整个系统的误码率(BER)不大于10-3。采用限幅SLM算法后,单通道PAPR值降低了4.39dB,但达到10-3BER付出了0.6dB的OSNR代价。     

基于光纤差分相移键控的色散补偿方案的研究

为了研究光差分相移键控(DPSK)调制格式在光纤高速传输系统中的色散补偿, 利用色散补偿光纤(DCF)的色散补偿原理, 对40Gbit/s光纤传输系统进行色散补偿, 分析了40Gbit/s单通道光纤传输系统中3种DPSK调制格式信号的频谱特性; 仿真了3种码型的色散容忍度以及3种调制格式在考虑光纤的非线性下的色散补偿方案。结果表明, 光非归零码差分相移键控(NRZ-DPSK)信号具有最好的色散容忍度, 但其受非线性的影响比较大; 33%归零码差分相移键控(33%RZ-DPSK)信号的色散容忍度差, 但其色散补偿后的效果优于NRZ-DPSK; 而载波抑制归零码差分相移键控信号对色散和非线性效应都有较好的抑制; 3种DPSK调制格式均在对称补偿2方案中色散补偿的效果最佳。此仿真研究对光DPSK信号在光纤中的色散补偿具有参考意义。     

一种基于相位调制器的40 GHz OFDM-ROF系统实验研究

实验研究了一种基于相位调制器(PM)并级联强度调制器(IM)实现40 GHz毫米波传输正交频分复用(OFDM)信号的光纤无线通信(ROF)系统。在中心站,采用20 GHz的射频(RF)信号驱动PM,调节驱动信号的强度,使输出的信号经光纤布拉格光栅(FBG)滤除中心载波后再送入IM。2.5 Gbit/s的OFDM信号直接调制在光毫米波上,经过50 km标准的单模光纤(SSMF)传输到基站。在基站,光调制信号经光电转换器(PD)转换成电调制信号,再与RF信号混频,恢复出基带OFDM信号。实验结果表明,在无色散补偿、误码率(BER)为10-3的条件下,下行链路中2.5 Gbit/s的OFDM信号经光纤传输50 km后,其功率代价小于1 dB,而且信号的星座图依然较好。     

一种基于OPM和FBG滤波器的新型双工ROF系统

提出了一种采用光相位调制器(OPM)和光纤布 拉格光栅(FBG)滤波器实现的双向光纤无线通信(ROF)系统。在中心站,系统采用OPM和FBG滤波器产生抑制一阶边带的多边带光信号 ,而2.5Gbit/s 的下行链路信号只调制在中心光载波上同时经过光纤进行传输。在基站,未被调制的边带信 号用来重新调 制上行链路信号。建立了产生光载毫米波的理论模型,分析了光纤色散导致的相位影响,并 通过仿真实验 验证了系统的可行性。结果显示,经过60km光纤传输后,上、下行 链路信号的眼图都清晰可见,上行链 路功率代价小于0.2dB,下行链路功率代价小于1.8dB,系统具有较好的抗色散能力。     

WDM系统中的非线①性研究及仿真实验

利用分离信道的分步傅立叶法对信道间距为0.8nm的8路10 Gbit/s波分复用色散补偿系统进行仿真实验，分析了在具有级联光放大器系统中光纤色散和各种非线性效应（自相位调制SPM、交叉相位调制XPM、四波混频FWM）对系统传输的影响。仿真结果表明，在色散补偿WDM通信系统中，SPW对系统传输造成的损伤最大。并且由于非线性效应、传输损耗及噪声的综合影响，应当选取合适的系统输入功率。     

一种基于限幅的降低相干光OFDM系统非线性效应的方法

相干光正交频分复用系统(Coherent Optical-orthogonal frequency division multiplexing,简称CO-OFDM)可有效降低光纤色散效应,是近年来光传输领域研究热点之一.由于 OFDM 信号具有较高的峰均值功率比(Peak-to-average Power Ration,PAPR)和较窄的载波间隔,系统对非线性效应十分敏感,严重影响传输性能.文章介绍了一种基于信号限幅的CO-OFDM系统,通过载波选择和信号限幅,有效提高系统非线性容限,同时消除限幅噪声带来的影响.理论分析和仿真结果表明,在不需任何在线色散补偿条件下,基于限幅的CO-OFDM系统在单模光纤中传输960km,系统Q值较传统CO-OFDM系统有2dB提高,可完全消除限幅噪声影响.     

Coherent Optical OFDM Transmission Up to 1 Tb/s per Channel

Coherent optical frequency-division multiplexing (CO-OFDM) is one of the promising pathways toward future ultrahigh capacity transparent optical networks. In this paper, numerical simulation is carried out to investigate the feasibility of 1 Tb/s per channel CO-OFDM transmission. We find that, for 1 Tb/s CO-OFDM signal, the performance difference between single channel and wavelength division multiplexing (WDM) transmission is small. The maximum Q is 13.8 and 13.2 dB respectively for single channel and WDM transmission. We also investigate the CO-OFDM performance on the upgrade of 10-Gb/s to 100-Gb/s based DWDM systems with 50-GHz channel spacing to 100-Gb/s systems. It is shown that due to the high spectral efficiency and resilience to dispersion, for 100-Gb/s CO-OFDM signals, only 1.3 dB Q penalty is observed for 10 GHz laser frequency detuning. A comparison of CO-OFDM system performance under different data rate of 10.7 Gb/s, 42.8 Gb/s, 107 Gb/s and 1.07 Tb/s with and without the impact of dispersion compensation fiber is also presented. We find that the optimum fiber launch power increases almost linearly with the increase of data rate. 7 dB optimum launch power difference is observed between 107 Gb/s and 1.07 Tb/s CO-OFDM systems.      

Performance evaluation of (D)APSK modulated coherent optical OFDM system

Performance of amplitude and phase shift keying (APSK) modulated coherent optical orthogonal frequency division multiplexing (CO-OFDM) with and without differential encoding is investigated. Numerical simulations based on 40 Gbit/s single-channel and 5 ^* 40 Gbit/s wavelength division multiplexing transmission are performed, and the impacts of amplified spontaneous emission noise, laser linewidth, chromatic dispersion, and fiber nonlinearity on the system performance are analyzed. The results show that compared with conventional 16 quadrature amplitude modulation (QAM) modulated optical OFDM signal, although 16(D)APSK modulated optical OFDM signal has a lower tolerance towards amplified spontaneous emission (ASE) noise, it has a higher tolerance towards fiber nonlinearity such as self-phase modulation (SPM) and cross-phase modulation (XPM): the optimal launch power and the corresponding Q² factor of 16(D)APSK modulated OFDM signal are respectively 2 dB and 0.5 dB higher than 16QAM modulated optical OFDM signal after 640 km transmission, both in single-channel and WDM CO-OFDM systems. Although the accumulated CD decreases the peak-to-average power ratio (PAPR) during transmission, 16(D)APSK modulated OFDM signal will still remain an advantage compared with 16QAM modulated OFDM signal up to 1000 km single-channel transmission, meanwhile relaxing the needs for training symbols and pilot subcarriers and consequently increase the spectral efficiency.     

基于啁啾光纤布拉格光栅的宽谱光单边带调制方法

提出一种基于啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)的宽谱光单边带(OSSB)调制实现方法。光双边带(ODSB)调制信号经过同一CFBG两个相反方向的反射,利用偏振控制器(PC)实现两个方向偏振态的正交。这种双反射CFBG(DR-CFBG)结构可以滤出光载波与其中一个边带实现OSSB调制,同时消除了反射谱内的色散,避免了滤波引起的相位畸变。利用实验制作的线性CFBG搭建了DR-CFBG,实验数据仿真结果表明,本文方法可以实现宽谱基带信号与加载数据信息射频信号的OSSB调制,结果表明传输距离大于6km时,40Gb/s NRZ信号OSSB调制传输有明显优势;加载2.5Gb/s的NRZ信号,OSSB调制传输50km,误码率为10-9时,20GHz射频为载波的功率代价比10GHz低3dB,比40GHz低1.2dB。改进CFBG的边沿斜率可以更好地抑制边带残留,提高OSSB调制信号的传输性能。     

Novel full-duplex SSB WDM-RoF system with SLM technique for decreasing PAPR

A novel full-duplex single-sideband (SSB) wavelength division multiplexing radio over fiber (WDM-RoF) system with selected mapping (SLM) technique for decreasing peak-to-average power ratio (PAPR) is proposed in this paper. At the central office (CO), the generated SSB signal carrying 10 Gbit/s 16-ary quadrature amplitude modulation orthogonal frequency division multiplexing (16QAM-OFDM) downstream signal with SLM technique is sent to the base station, and 60 GHz SSB optical signal carrying 10 Gbit/s 16QAM-OFDM upstream signal is sent back to CO utilizing the wavelength-reuse technology. Simulation results show the proposed method for PAPR reduction can effectively improve the sensitivity of receiver, and the power penalty of the 16QAM-OFDM downlink (uplink) signal is about 2 dB (3 dB) at BER of 1×10-3 after 42 km standard single-mode fiber (SSMF) transmission.     

高速相干光正交频分复用系统实现方案研究

相干光正交频分复用系统（Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing, CO-OFDM）作为未来高速光通信的重要解决方案,是近年来光传输领域的研究热点。高速CO-OFDM系统需要较高带宽的模数/数模转换器（DAC/ADC）,目前技术水平难以达到。文章改进了正交频带复用技术（Orthogonal Band Multiplexing , OBM）的光域实现方案;结合偏振复用技术和偏振分集接收,提出了基于OBM的100Gb/s高速CO-OFDM系统;并对系统传输性能进行数字仿真。结果表明：基于OBM技术的MIMO CO-OFDM系统可有效降低对DAC/ADC的处理速度要求,在不需任何在线色散补偿和偏振控制器件条件下,通过单模光纤传输800km,系统Q值保持在13dB以上。     

一种降低相干光OFDM系统非线性效应的方法

相干光正交频分复用(Coherent optical-orthogonal frequency division multiplexing,简称CO-OFDM)可有效降低光纤色散和偏振模色散对系统的影响,是近年来光传输领域研究热点之一.但由于OFDM高的峰均值功率比(PAPR)和较窄的载波间隔(几十兆赫兹),CO-OF...