光相干调制解调研究

• 偏振复用：偏振态作为光的一个重要属性，也可以用来携带信息，
原理：利用两个相互垂直的偏振态在一条光纤中传输两列相互独 立的信号，与单偏振相比，可以使得频谱效率加倍；同其他调制技术 结合，波特率可以降低一半，使得系统的线性非线性容忍度加强， OSNR要求相对降低。 • 接收的时候：只要把两个偏振态的信号分离开来处理即可。偏振解复 用有两种方案：直接解复用和相干解复用。
的幅度和相位等所有信息都可以保存下来，因此使用了高速 ADC 的数 字信号处理单元进行载波相位估计，从而取代了 PLL 来进行相位跟踪。
方法：最大似然估计，盲相位搜 索，LMS相位噪声抑制算法等。 前提：色散效应完全在光域中补 偿，相位不考虑色散或电信道均 衡的影响。
小结
待研究问题： 1. 了解影响高速相干光纤通信系统性能的主要因素，如色散、PMD、
3. 载波恢复
原因：由于发射端光源和本地光源很难做到完全同频，同相，两端光 源的频率差和相位差会对传输信号产生附加的相位信息。而且激光 器本身会引起相位噪声。
相差 和频 差下 的信 号相 位变 化
相位噪声所引起的载波相位偏转
1.产生原因 -----------------维纳过程
2.恢复方法： 过去：接收机中光锁相环追踪载波相位。 现在：相位分集接收机中对光信号以Nyquist 速率进行抽样时，信号
相位噪声以及非线性效应等。 2. 接收端单独使用相位估计器所需要的条件进行了研究和分析。 3. 接收端联合使用电信道均衡与相位估计所能带来的性能增益。 4. 系统中的非线性效应进行了研究和分析。
PM-QPSK发射机
• 直接解复用：没有本振混频，用一个反馈回路实现信号失真补偿（暂 不考虑）
• 相干检测：得益于数字信号处理技术的发展，电域的强大功能弥补了 相干接收的缺陷。其实是把信号的幅度，相位，偏振信息转换到了电 域处理，并且在补偿色度色散，偏振模色散，非线性方面性能卓越。
PM-QPSK相干接收机
• 90°混频器输出： • 经过光电探测器：
接收机核心：算法处理模块
• 作用:补偿光信号在传输和接收中的损伤，如色散，偏振模色散，非线 性相位噪声，激光器线宽引入的相位噪声等;
用于再采样，提 取时钟
消除相位噪声， 消除LO和载波 间的频率差
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补偿偏振模色散， 进一步分离两个 偏振分量
1. 时钟恢复 随着相干接收系统接收的信号速率越来越高,现在ADC的采样率越来越不 能满足两倍信号速率的要求，比如25Gb/s的PM-QPSK信号就需要采样率
光相干调制解调研究
L/O/G/O
• 强度调制/直接检测：调制和解调容易，设备简单，成本低，但只是利 用了相干光的幅度参量，调制的方式单一,对信息的承载能力受限，无 法进行远距离传输。
• 相干光通信系统：采用单一频率的相干光做光源，用所要传输的信号 去调制光载波的频率，幅度，相位等。调制方式丰富，相干接收就是 由本振激光与传输信号混频，得到的差频信号中包含了信号光的各类 信息。
为50Gs/s的ADC,采样率不是信号速率整数倍，也需要在采用处理。
从信号中提取时钟：方 法—内插滤波，然后重 采样。
2. 色度色散补偿 色散频响：
所以：设计一个频率响应：
其中：c是光速，L是距离，D是 色散系数。
这样的线性滤波器即可补偿色散，方法：用窗函数方法设计一个有限脉 冲响应的FIR滤波器补偿色散。