光纖在線特邀編輯：邵宇豐，王安蓉，龍穎，胡欽政，王壯，楊杰

    5/12/2020，光纖在線訊，2020年4月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括無線光通信技術(shù)、編碼技術(shù)、MIMO-VLC系統(tǒng)、強度調(diào)制-直接檢測和硅光子學等。筆者將逐一評析。

1.  無線光通信技術(shù)

    在5G網(wǎng)絡(luò)中，基于多芯光纖的光纖無線傳輸架構(gòu)來傳輸相控陣天線的毫米波信號具有一定的研究價值。毫米波信號經(jīng)過光實時延遲網(wǎng)絡(luò)施加的相移，能產(chǎn)生無偏斜光束；不經(jīng)過補償?shù)南嘁乒庑盘柦?jīng)過多芯光纖會由于芯間靜態(tài)偏斜導致輻射方向改變，如圖1所示。來自雅典大學的科研人員通過理論分析量化MCF偏斜效應(yīng)，分析了模擬RoF波束成形中進行MCF靜態(tài)偏斜補償?shù)挠行Х椒�，并計算了殘余未補償偏斜對頻率響應(yīng)和陣列因子的影響；實際應(yīng)用中，可以無需完全均衡傳輸路徑的長度，從而降低了功率損耗和復雜性。研究表明，無論偏斜分布如何，都可以針對均方根偏斜延遲來估計頻率響應(yīng)[1]。


圖1傳輸模型

2.  編碼技術(shù)

    丹麥科研人員設(shè)計了一種低復雜度的基于速率自適應(yīng)概率整形比特交織編碼調(diào)制技術(shù)的傳輸系統(tǒng)，并實驗評估了10信道波分復用雙極化相干傳輸系統(tǒng)中光信號的收發(fā)性能（8 GBaud /信道），如圖2所示。研究人員使用極坐標碼中的多對一星座整形來獲得極坐標碼以提供約0.55dB的整形增益，并通過改變極性碼中的信息位數(shù)來實現(xiàn)速率自適應(yīng)過程，實現(xiàn)了提供了1.7dB的整形增益。此方法可以不改變調(diào)制格式和底層信道碼并同時提升光信號收發(fā)性能，而且不需要額外硬件來實現(xiàn)速率自適應(yīng)過程，高階調(diào)制格式和波特率也可直接實現(xiàn)。與均勻極性碼應(yīng)用相比，可實現(xiàn)最大傳輸距離增加200公里[2]。


圖2實驗裝置

3.  MIMO-VLC系統(tǒng)

   在2×2 MIMO-VLC系統(tǒng)中，上海理工大學的科研人員設(shè)計了一種疊加奇數(shù)階32QAM星座圖信號的收發(fā)方案，如圖3所示。在實驗中，4QAM信號和正方形8QAM信號分別從兩個LED中發(fā)射，在接收機中進行空間多路復用后得到一個正方形32QAM信號。由于信道矩陣不滿秩，高信道相關(guān)性導致在傳統(tǒng)空間復用（SMP）系統(tǒng)中很難檢測到MIMO信號。研究人員基于疊加星座圖技術(shù)實現(xiàn)了簡單的星座圖解映射來支持MIMO-VLC系統(tǒng)中的檢測過程�？紤]LED的非線性應(yīng)用特性，采用方形8QAM星座可以降低發(fā)射端的峰均功率比(PAPR)，使接收端的最大歐幾里得度量比(MED)優(yōu)于傳統(tǒng)8QAM星座圖，并可以同時獲得復用增益和接收分集增益。研究人員在不同驅(qū)動峰峰值電壓(Vpps)和通道增益條件下對系統(tǒng)性能進行了評估。實驗表明，與傳統(tǒng)的非幾何形狀8QAM信號傳輸相比，驅(qū)動Vpp的動態(tài)范圍可以從0.3V提高到0.6V，驗證了該系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)越性[3]。



圖3系統(tǒng)框圖與實驗裝置

4.  強度調(diào)制-直接檢測

    上海交通大學的科研人員設(shè)計了一種光子模擬數(shù)模轉(zhuǎn)換器（PA-DAC），以突破強度調(diào)制和直接檢測（IM-DD）系統(tǒng)中發(fā)射機的帶寬限制，如圖4所示。通過使用該方法，可以充分利用接收機設(shè)備的帶寬，避免了高數(shù)據(jù)傳輸速率電信號中的非線性失真效應(yīng)。實驗結(jié)果表明，通過線性均衡，可以成功產(chǎn)生并檢測到120GBaud的PAM-4和PAM-6信號，且誤碼率（BER）分別低于6.25％-OH HD-FEC和20％OH SD-FEC的門限值[4]。


圖4實驗裝置與DSP處理過程

5.  硅光子學

上海交通大學的科研人員設(shè)計了一種新型集成的硅基雙并聯(lián)Mach-Zehnder調(diào)制器，如圖5所示。應(yīng)用該調(diào)制器后，成功生成了三種典型的微波脈沖，包括正弦形奈奎斯特脈沖，三角脈沖和高斯脈沖，如圖6、7、8所示；該調(diào)制器還支持以可調(diào)重復頻率進行多波長操作，所產(chǎn)生的脈沖信號的均方根誤差低于4％。研究人員演示了利用改類硅調(diào)制器生成微波脈沖的高可調(diào)性，并指出集成該類硅基芯片可以產(chǎn)生光通信和集成微波光子學系統(tǒng)中所需的脈沖序列信號[5]。



圖5實驗裝置


圖6奈奎斯特脈沖及電譜


圖7三角脈沖及電譜

圖8高斯脈沖及電譜

參考文獻：[/i]

[1].  Thomas Nikas , Evangelos Pikasis, “Compensation of Multicore Fiber Skew Effects for Radio Over Fiber mmWave 
Antenna Beamforming”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 38, no. 7, pp.1644-1650, APRIL 1, 2020.

[2].  Shajeel Iqbal , Pawel M. Kaminski ,.” Probabilistically Shaped Rate-Adaptive Polar-Coded 256-QAM WDM Optical 
Transmission System” [J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 38, no. 7, pp.1800-1808, APRIL 1, 2020.

[3].  Xinyue Guo, Nan Chi.” Superposed 32QAM Constellation Design for 2 × 2Spatial Multiplexing MIMO VLC Systems” [J], 
IEEE J. Lightw. Technol., vol. 38, no. 7, pp.1702-1711, APRIL 1, 2020.

[4].  Haiyun Xin , Deming Kong .” 120 GBaud PAM-4/PAM-6 Generation and Detection byPhotonic Aided Digital-to-Analog 
Converter and Linear Equalization” [J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 38, no. 8, pp.2226-2230, APRIL 15, 2020.

[5].  Siqi Liu , KanWu ,” Microwave Pulse Generation With a Silicon Dual-Parallel Modulator” [J], IEEE J. Lightw. Technol.,
 vol. 38, no. 8, pp.2134-2143, APRIL 15, 2020.