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2021年5月JLT光通信論文評析

光纖在線編輯部  2021-08-09 12:00:29  文章來源:本站消息  版權(quán)所有,未經(jīng)許可嚴(yán)禁轉(zhuǎn)載.

導(dǎo)讀:2021年5月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章,包括:寬帶光接入、可見光通信、光載無線通信、編碼技術(shù)、無線光通信等。

光纖在線特邀編輯:邵宇豐,王安蓉,胡欽政,王壯,楊杰,伊林芳,田青,楊琪銘,于妮

    8/09/2021,光纖在線訊,2021年5月JLT光通信論文評2021年5月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章,包括:寬帶光接入、可見光通信、光載無線通信、編碼技術(shù)、無線光通信等,筆者將逐一評析。

1.寬帶光接入技術(shù)

    華中科技大學(xué)的Jiajun Zhou等研究人員設(shè)計(jì)了一種新型相干波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON)接入系統(tǒng)(8×10 Gbit/s),如圖1所示。該系統(tǒng)方案采用了無數(shù)字信號處理(DSP)的4階脈沖幅度調(diào)制(PAM-4)技術(shù)和光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)中偏振無關(guān)相干接收技術(shù)實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)中還包括一個3×3光纖耦合器、偏振分束器(PBS)和三個單端光電二極管(PDs)。研究結(jié)果表明,使用簡化相干檢波的本振(LO)信號分集方案,可以實(shí)現(xiàn)29dB的功率裕度,與強(qiáng)度調(diào)制-直接檢測(IM-DD)方案相比,10 Gbit / s PAM-4信號在經(jīng)過25 km標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(SSMF)傳輸后,接收機(jī)靈敏度提升了6.7 dB。此外,應(yīng)用不等波長間距的PAM-4信號也提升了WDM-PON系統(tǒng)中的接收機(jī)靈敏度約1 dB[1]。



圖1新型相干波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)


2.可見光通信技術(shù)


意大利羅馬大學(xué)的Antonio Costanzo等研究人員設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)調(diào)制型可見光通信系統(tǒng),如圖2所示。該系統(tǒng)采用了軟件無線電系統(tǒng)、商用LED和光電二極管等組成。當(dāng)外部條件變化時,系統(tǒng)可以利用接收機(jī)獲取的信息狀態(tài)來動態(tài)適應(yīng)環(huán)境變化,科研人員選擇了接收機(jī)(Rx)和發(fā)射機(jī)(Tx)之間的上行鏈路作為反饋路徑,并同步下行和上行鏈路,避免信道間相互干擾。接收機(jī)根據(jù)降噪后的實(shí)測信噪比,智能選擇與誤碼率相匹配的調(diào)制方案。研究人員在接收機(jī)上實(shí)現(xiàn)了邏輯選擇,并證明了在干擾增加時自適應(yīng)系統(tǒng)的有效性[2]。



圖2自適應(yīng)調(diào)制型可見光通信系統(tǒng)


3.光載無線通信技術(shù)


瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的Ibrahim Can Sezgin等研究人員設(shè)計(jì)了應(yīng)用時分雙工分布式天線的全數(shù)字光纖無線通信系統(tǒng)(ROF),如圖3所示。系統(tǒng)在下行鏈路中使用帶通西格瑪-德爾塔調(diào)制(SDM)方案,在上行鏈路中使用全數(shù)字脈沖寬度調(diào)制(PWM)方案;遠(yuǎn)端射頻單元(RHH)將接收的射頻(RF)信號與中心單元(CU)的參考信號進(jìn)行比較,然后量化為二進(jìn)制流。射頻信號的直接量化省去了RHH對本地振蕩器和混頻器的需求。研究人員對載波頻率1~4 GHz、符號率10~100 Mb/s的信號進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)分析。研究結(jié)果表明,下行鏈路和上行鏈路中符號率100Msym/s和20 Msym/s信號的歸一化均方誤差(NMSE)值分別為-30.0 dB和-25.5dB[3]。



圖3應(yīng)用時分雙工分布式天線的全數(shù)字光纖無線通信系統(tǒng)


4.編碼技術(shù)


日本富士通九州網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司的Kiichi Sugitani等研究人員設(shè)計(jì)了適用于概率整形(PS)光通信系統(tǒng)中可用的部分多級編碼(MLC)方案,如圖4所示。研究人員設(shè)計(jì)了部分MLC和位交織編碼調(diào)制(BICM)的仿真模型,在加性高斯白噪聲信道中,實(shí)現(xiàn)了與低密度奇偶校驗(yàn)碼幾乎相同的傳輸性能;部分MLC模型功耗比BICM模型降低了38%至39%。研究人員還在數(shù)值仿真模擬中評估了非線性效應(yīng)對光纖波分復(fù)用(WDM)信道的影響。結(jié)果表明,如果不同階數(shù)概率整形正交幅度調(diào)制(PS -QAM)的信息率(IR)相同,則部分MLC和BICM的非線性容差幾乎相等;MLC可有效降低前向糾錯(FEC)功耗;與BICM相比,使用軟判決前向糾錯(SD-FEC)的平均迭代次數(shù)計(jì)算復(fù)雜度降低約38%至45%,SD-FEC的最大迭代次數(shù)計(jì)算復(fù)雜度降低約39%至42%[4]。



圖4適用于概率整形(PS)光通信系統(tǒng)中可用的部分多級編碼方案


5.無線光通信系統(tǒng)


中國臺灣陽明交通大學(xué)的Wahyu Hendra Gunawan等研究人員設(shè)計(jì)了一種新型色移鍵控正交頻分復(fù)用(LD-CSK-OFDM)無線光通信系統(tǒng)(OWC),如圖5所示。研究人員應(yīng)用了LD-CSK-OFDM的系統(tǒng)模型以及比特功率加載算法;結(jié)果表明,在一級CSK調(diào)制中,測得4、8和16-CSK信號的誤差調(diào)制矢量(EVM)值分別為2.0831%,2.6185%和3.0664%;在二級嵌入式OFDM調(diào)制的硬判決前向糾錯(HD-FEC)閾值下,紅色,綠色,藍(lán)色信道中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸速率分別為5.25 Gbit / s,6.15 Gbit / s和7.25 Gbit / s;軟判決前向糾錯(SD-FEC)閾值下,紅色,綠色,藍(lán)色信道中的信號傳輸速率分別為5.9 Gbit / s,6.6 Gbit / s和7.9 Gbit / s;在1.25 m距離傳輸中,4、8、16-CSK-OFDM信號,可實(shí)現(xiàn)24.4 Gbit / s,26.4 Gbit / s和28.4 Gbit / s的數(shù)據(jù)傳輸速率[5]。



圖5型色移鍵控正交頻分復(fù)用無線光通信系統(tǒng)


參考文獻(xiàn)


[1]      J. Zhou et al., “8 × 10 Gb / s Downstream PAM-4 Transmission for Cost-Effective Coherent WDM-PON Application,” vol. 39, no. 9,
 pp. 2837–2846, 2021.

[2]      A. Costanzo, V. Loscri, and M. Biagi, “Adaptive Modulation Control for Visible Light Communication Systems,” J. Light. Technol., 
vol. 39, no. 9, pp. 2780–2789, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3056177.

[3]      I. C. Sezgin et al., “All-Digital, Radio-Over-Fiber, Communication Link Architecture for Time-Division Duplex Distributed Antenna 
Systems,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 9, pp. 2769–2779, 2021.

[4]      K. Sugitani, Y. Koganei, H. Irie, and H. Nakashima, “Performance Evaluation of WDM Channel Transmission for Probabilistic 
Shaping with Partial Multilevel Coding,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 9, pp. 2873–2879, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3061177.

[5]      Wahyu Hendra Gunawan, “Two-Level Laser Diode Color-Shift-Keying Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing 
(LD-CSK-OFDM) for Optical Wireless Communications (OWC),” J. Light. Technol. VOL., vol. 39, no. 10, pp. 3088–3094, 2021.

 
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