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

3/12/2021，光纖在線訊   2021年1月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括自由空間無線光通信、光纖通信、可見光通信、復(fù)用技術(shù)、編碼技術(shù)等。筆者將逐一評析。

1.自由空間無線光通信

中國南方科技大學(xué)的Guoqing Wang等研究人員設(shè)計了一種基于偏振調(diào)制的自由空間光無線通信系統(tǒng)（OWC），如圖1所示；該系統(tǒng)可克服電光調(diào)制器件偏置漂移帶來的負(fù)面影響，提高數(shù)據(jù)傳輸性能。研究人員采用45°傾斜光纖光柵（TFG）作為光纖內(nèi)偏振器，并采用自由空間光發(fā)射器和光束轉(zhuǎn)向器實現(xiàn)了由偏振/相位調(diào)制到強(qiáng)度調(diào)制的轉(zhuǎn)換和纖內(nèi)緊湊空間發(fā)光和自由空間光束轉(zhuǎn)向等功能（基于光波的衍射特性）。45°TFG與光纖鏈路兼容，支持高衍射效率（> 93％），能降低光纖鏈路與相關(guān)光電設(shè)備之間的耦合損耗。研究結(jié)果表明，在2.1 m自由空間內(nèi)，研究人員使用1.2 GHz帶寬的OFDM信號實現(xiàn)了4.8 Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率[1]。


圖1系統(tǒng)框圖

2.光纖通信技術(shù)

中國華僑大學(xué)的Ze Dong等研究人員設(shè)計了采用離散傅立葉變換拓展（DFT-S）離散多音（DMT）的強(qiáng)度調(diào)制/直接檢測（IM / DD）傳輸系統(tǒng)，如圖2所示。該系統(tǒng)采用低密度奇偶校驗（LDPC）編碼的概率整形16進(jìn)制正交幅度（PS-16QAM）調(diào)制方案；與經(jīng)典PS方案（例如算術(shù)分布匹配（ADM）和恒定組分分布匹配（CCDM））相比，該采用了比特加權(quán)分布匹配（BWDM）算法，具有操作簡單，執(zhí)行率高的應(yīng)用優(yōu)勢，并具有較低的計算復(fù)雜度和硬件配置復(fù)雜性。研究人員在2 km標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（SSMF）上成功傳輸了60-GBaud的 PS-16QAM信號，實現(xiàn)了0.407 dB的整形增益和0.53 dB的光接收機(jī)功率靈敏度提升[2]。 


圖2實驗裝置

3.可見光通信技術(shù)

印度理工學(xué)院的Vejandla Kishore等研究人員設(shè)計了一種新型可見光通信系統(tǒng)（VLC），如圖3所示。該系統(tǒng)采用了直流偏置廣義頻分復(fù)用（DCO-GFDM）的方案，即采用了基于塊傳輸?shù)牟ㄐ魏椭С盅�環(huán)旋轉(zhuǎn)的原型濾波器進(jìn)行脈沖整形。研究人員分析了前端發(fā)光二極管（LED）發(fā)射器和雙邊限幅下DCO-GFDM的誤碼率（BER）性能；在不同偏置條件下，針對不同的原型濾波器，研究了削波對BER性能的影響。研究人員還通過實驗驗證了使用不同類脈沖DCO-GFDM信號的實時收發(fā)性能。研究結(jié)果表明，在具有較低滾降系數(shù)Dirichlet脈沖時，DCO-GFDM信號的均方根誤差矢量幅度（RMS-EVM）和誤碼特性與DCO-OFDM信號類似，但DCO-GFDM信號在功效、頻譜效率及波形生成等方面表現(xiàn)出更優(yōu)越的應(yīng)用性能[3]。


圖3系統(tǒng)框圖

4.復(fù)用技術(shù)

中國中山大學(xué)的Dongdong Zou等研究人員設(shè)計了一種脈沖幅度調(diào)制（PAM）光通信系統(tǒng)，如圖4所示；該系統(tǒng)采用低成本強(qiáng)度調(diào)制直接檢測（IM-DD）的方案。研究人員采用多平面光轉(zhuǎn)換（MPLC）模式復(fù)用器（最大模式串?dāng)_小于-20dB）實現(xiàn)了三種線偏振模式的模分復(fù)用（MDM）過程，并在20m標(biāo)準(zhǔn)OM2多模光纖（MMF）上以2.01Tb/s（1.84tb/s凈速率）成功傳輸了PAM-6信號，接收信號的誤碼率低于硬判決前向糾錯（HD-FEC）閾值（3.8×10–3）。研究人員使用查找表（LUT）預(yù)失真和Volterra非線性均衡器（VNLE）對非線性損傷進(jìn)行了補償，與應(yīng)用線性前向均衡器（FFE）方案相比，采用LUT和VNLE技術(shù)分別提高了0.3dB和1dB的接收機(jī)靈敏度，在IM-DD-MDM系統(tǒng)中光信號的傳輸速率達(dá)到了167.5Gb/s[4]。


圖4系統(tǒng)框圖

5.編碼技術(shù)

德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的Thomas Wiegart等研究人員設(shè)計了一種新型強(qiáng)度調(diào)制直接檢測（IM/DD）光傳輸系統(tǒng)，如圖5所示。針對鏈路的概率整形問題，研究人員提出了調(diào)節(jié)調(diào)制器的有限消光比（ER）對峰值功率進(jìn)行約束的方案。在對脈沖幅度調(diào)制（PAM）信號的輸入過程進(jìn)行了分布優(yōu)化后，短距離的傳輸鏈路無需使用光放大器以及色散補償。此外，峰值功率約束條件下，信號輸入分布具有對稱性，可直接應(yīng)用概率幅度整形（PAS）技術(shù)實現(xiàn)最佳信號輸入過程。研究人員通過對背靠背（B2B）和光纖傳輸后的過程進(jìn)行了數(shù)值模擬驗證，仿真研究表明，在1bpcu的頻譜效率下（符號速率在8Gbaud和32Gbaud之間），整形后的信號傳輸速率可達(dá)到1.5Gbaud [5]。


圖5實驗設(shè)置

參考文獻(xiàn)
[1] G. Wang et al., "Stable and Highly Efficient Free-Space Optical Wireless Communication System Based on Polarization Modulation and In-Fiber Diffraction," in Journal of Lightwave Technology, vol. 39, no. 1, pp. 83-90, 1 Jan.1, 2021, doi: 10.1109/JLT.2020.3027343.

[2] Z. Dong, Y. Chen, D. Zou, X. Zhao, L. Zhou and F. Li, "DMT Transmission in Short-Reach Optical Interconnection Employing a Novel Bit-Class Probabilistic Shaping Scheme," in Journal of Lightwave Technology, vol. 39, no. 1, pp. 98-104, 1 Jan.1, 2021, doi: 10.1109/JLT.2020.3025449.

[3] V. Kishore, S. P. Valluri, V. M. Vakamulla, M. Sellathurai, A. Kumar and T. Ratnarajah, "Performance Analysis Under Double Sided Clipping and Real Time Implementation of DCO-GFDM in VLC Systems," in Journal of Lightwave Technology, vol. 39, no. 1, pp. 33-41, 1 Jan.1, 2021, doi: 10.1109/JLT.2020.3026381.

[4] D. Zou et al., "Beyond 1.6 Tb/s Net Rate PAM Signal Transmission for Rack-Rack Optical Interconnects With Mode and Wavelength Division Multiplexing," in Journal of Lightwave Technology, vol. 39, no. 2, pp. 340-346, 15 Jan.15, 2021, doi: 10.1109/JLT.2020.3029571.

[5] T. Wiegart, F. Da Ros, M. P. Yankov, F. Steiner, S. Gaiarin and R. D. Wesel, "Probabilistically Shaped 4-PAM for Short-Reach IM/DD Links With a Peak Power Constraint," in Journal of Lightwave Technology, vol. 39, no. 2, pp. 400-405, 15 Jan.15, 2021, doi: 10.1109/JLT.2020.3029371.