特邀編輯：邵宇豐，王安蓉，胡欽政，王壯，楊杰，伊林芳，田青，楊琪銘，于妮
12/22/2020，光纖在線訊，2020年11月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括光纖通信系統(tǒng)、自由空間光通信、可見光通信、相干光通信、調(diào)制技術(shù)等。筆者將逐一評析。

1.  光纖通信系統(tǒng)

     加拿大麥吉爾大學(xué)的Xue-yang Li等研究人員設(shè)計(jì)了一種使用高功率單邊帶發(fā)射機(jī)（HPSSBT）的C-band無放大器直接檢測（DD）系統(tǒng)，該系統(tǒng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）、馬赫曾德爾調(diào)制器（MZM）、集成跨阻放大器（PD + TIA）的單端光電二極管、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）組成，如圖1所示。研究人員分析了光電流再生直流分量、驅(qū)動(dòng)電壓和發(fā)射功率等關(guān)鍵參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，并研究了非線性補(bǔ)償和信號間拍頻干擾（SSBI）抑制對靈敏度的影響。研究結(jié)果表明，在低于3.8×的硬判決前向糾錯(cuò)（HD-FEC）閾值下，能支持PAM-4信號經(jīng)由40km和60km單模光纖（SMF）分別以155.14 Gb/s和104.67 Gb/s的速率進(jìn)行傳輸。研究人員還采用概率整形后的多子載波（PS-MSC）信號在40公里SMF上實(shí)現(xiàn)176.1 Gb/s速率的傳輸[1]。

圖1采用高功率單邊帶發(fā)射機(jī)的傳輸系統(tǒng)

2.  自由空間光通信

     福建工業(yè)大學(xué)的Xu-Hong Huang等研究人員設(shè)計(jì)了一種新型雙向自由光通信系統(tǒng)（FSO），如圖2所示。該系統(tǒng)采用了相位調(diào)制（PM）和遠(yuǎn)程注入鎖定分布式反饋激光二極管（DFB-LD）方案；在最佳注入鎖定的情況下，DFB-LD適合進(jìn)行雙工收發(fā)操作。注入鎖定的DFB-LD不僅可以作為帶有光探測功能的 PM-to-IM轉(zhuǎn)換器，還可以作為上行光載波生成設(shè)備。研究結(jié)果表明，在600米自由空間鏈路范圍內(nèi)該系統(tǒng)可獲得清晰的PAM4 / NRZ信號接收眼圖，并支持下行相位調(diào)制25Gb/s PAM4信號和上行強(qiáng)度調(diào)制25Gb/s NRZ基帶信號的雙向FSO通信過程[2]。


圖2新型雙向自由光通信系統(tǒng)（FSO）系統(tǒng)
3.  可見光通信
西北工業(yè)大學(xué)的Jie Lian等研究人員設(shè)計(jì)了一種多用戶可見光通信系統(tǒng)，如圖3所示。 研究人員將正交頻分多址（OFDMA）技術(shù)用于多用戶VLC系統(tǒng)中，并使用相鄰子載波作為一個(gè)通信集合來支持每個(gè)用戶收發(fā)信號，用戶終端以較低的采樣率進(jìn)行操作，并應(yīng)用快速傅立葉變換（FFT）過程來解調(diào)信號。研究人員在考慮峰值功率約束的同時(shí)，通過最大化用戶的最小吞吐量來優(yōu)化每個(gè)用戶終端的調(diào)制指數(shù)，并針對不同場景和系統(tǒng)參數(shù)分析了房間中的子載波復(fù)用狀態(tài)；研究人員還研究了不同LED光束寬度下的子載波復(fù)用概率。研究結(jié)果表明，該方案的平均傳輸速率達(dá)到了未使用子載波復(fù)用OFDM傳輸方案的兩倍[3]。


圖3 多用戶可見光通信系統(tǒng)框圖

4.  相干光通信

美國佐治亞理工學(xué)院Shuang Yao等研究人員 計(jì)了一種概率整形正交幅度調(diào)制（PS-QAM）相干光通信系統(tǒng)，如圖4所示。研究人員針對PS-QAM信號提出了麥克斯韋-玻爾茲曼/角距離定向（MB / ADD）分布方案，該方案將ADD分布疊加在傳統(tǒng)MB分布之上，同時(shí)提高了相位噪聲容限和信噪比（SNR）。研究人員發(fā)現(xiàn)，在相位噪聲較大情況下，與MB整形技術(shù)比較，MB / ADD整形技術(shù)在不插入導(dǎo)頻符號的情況下可實(shí)現(xiàn)較低的預(yù)前向糾錯(cuò)（pre-FEC）誤碼率（BER）和較高的廣義互信息（GMI）范圍。 在采用盲相位搜索（BPS）和Viterbi-Viterbi（V＆V）算法進(jìn)行載波相位估計(jì)（CPE）時(shí)，則可以提升MB / ADD分布的效率。研究人員還測試了不同整形參數(shù)情況下，MB / ADD分布在各類信道條件中的適應(yīng)能力。當(dāng)要求生成二維QAM分布與預(yù)期二維QAM分布之間的Kullback-Leibler（K-L）散度小于時(shí)，MB / ADD整形與MB整形具有相似復(fù)雜度[4]。

[center][b]
圖4PS-QAM相干光通信系統(tǒng)

5.  調(diào)制技術(shù)

韓國延世大學(xué)的Hyoung Joon Park等研究人員設(shè)計(jì)了一種新型直接檢測(DD)系統(tǒng)，如圖5所示；該系統(tǒng)使用了單Mach-Zehnder調(diào)制器的三維（3D）正交幅度調(diào)制-差分相移鍵控（QAM-DPSK）技術(shù)。其中，3D QAM-DPSK信號通過強(qiáng)度和相位同時(shí)調(diào)制后進(jìn)行傳輸，其中QAM信號通過強(qiáng)度調(diào)制進(jìn)行傳輸，DPSK信號通過相位調(diào)制進(jìn)行傳輸。QAM信號的兩個(gè)維度（相位I和正交相位Q）和DPSK信號的一個(gè)維度，共同組成了該信號的3個(gè)維度。研究結(jié)果表明，3D QAM-DPSK信號與幅移鍵控-差分相移鍵控（ASK-DPSK）信號相比，3D QAM-DPSK的誤碼率（BER）比ASK-DPSK低了100倍，傳輸容量達(dá)到ASK-DPSK的1.5倍；通過采用3D符號映射和高階調(diào)制，還可以進(jìn)一步增強(qiáng)3D QAM-DPSK信號的收發(fā)性能[5]。 

圖5新型直接檢測(DD)系統(tǒng)

參考文獻(xiàn)

[1] X. Li, Z. Xing, M. S. Alam, M. E. Mousa-Pasandi, M. Osullivan, and D. V. Plant, “Demonstration of C-Band Amplifier-Free 100 Gb/s/λ 
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[2] X. H. Huang, C. Y. Li, H. H. Lu, C. R. Chou, H. M. Hsia, and Y. H. Chen, “A bidirectional FSO communication employing phase 
modulation scheme and remotely injection-locked DFB LD,” J. Light. Technol., vol. 38, no. 21, pp. 5883–5892, 2020, doi: 10.1109/JLT.2020.3005714.

[3] L. Zhao, K. Cai, and M. Jiang, “Multiuser Precoded MIMO Visible Light Communication Systems Enabling Spatial Dimming,” J. Light. 
Technol., vol. 38, no. 20, pp. 5624–5634, 2020, doi: 10.1109/jlt.2020.3003857.

[4] S. Yao et al., “Flexible Coherent Communication System with Adaptable SNR and Laser Phase Noise Tolerance for Probabilistically 
Shaped QAM,” J. Light. Technol., vol. 38, no. 22, pp. 6178–6186, 2020, doi: 10.1109/JLT.2020.3011076.

[5] H. J. Park, I. H. Ha, S. M. Kang, W. H. Shin, and S. K. Han, “3D QAM-DPSK Optical Transmission Employing a Single Mach-Zehnder 
Modulator and Optical Direct Detection,” J. Light. Technol., vol. 38, no. 22, pp. 6247–6256, 2020, doi: 10.1109/JLT.2020.3011681.