6/13/2022，光纖在線訊，光線在線特約編輯：邵宇豐，王安蓉，伊林芳，楊騏銘，田青，于妮，李沖，劉栓凡，袁杰，左仁杰，李彥霖，陳鵬。

2022年5月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括：等離子體馬赫曾德爾調(diào)制器，光纖傳能，光纖前傳，可見光通信，IM/DD光傳輸系統(tǒng)以及太赫茲通信等。筆者將逐一評析。

1.等離子體馬赫曾德爾調(diào)制器
德國諾基亞貝爾實驗室的Qian Hu等研究人員對超寬帶等離子體馬赫-曾德爾調(diào)制器（MZM）在強度調(diào)制直接檢測（IM/DD）系統(tǒng)中的應(yīng)用進行了實驗探索如圖1所示。他們研究了在高符號速率（304GBd）下，兩種不同調(diào)制格式（8階脈沖幅度調(diào)制（PAM-8）和部分響應(yīng)編碼二進制（多二進制）調(diào)制）光信號的傳輸和收發(fā)性能。結(jié)果表明：當采用軟判決（SD）和硬判決（HD）級聯(lián)的前向糾錯（FEC）編碼方案時，支持363.4 Gbit/s的PAM-8信號和279.0 Gbit/s雙二進制信號經(jīng)由10 km普通單模光纖傳輸；若僅采用HD進行FEC編碼，PAM-6信號的凈比特率可達318.0 Gbit/s，多二進制信號的凈比特率則為277.1 Gbit/s[1]。



2.光纖傳能
光纖傳能（PWoF）作為采用光纖同時傳輸數(shù)據(jù)并提供電力供給的新興技術(shù)，受到研究人員的廣泛關(guān)注。日本電氣通信大學(xué)的Motoharu Matsuura對PWoF技術(shù)中使用的不同種類光纖基本特性進行了對比，并采用雙包層光纖（DCF）對系統(tǒng)性能進行了實驗研究，如圖2所示。結(jié)果表明：相較于傳統(tǒng)光纖，DCF的內(nèi)在結(jié)構(gòu)更適應(yīng)同時傳輸高速數(shù)據(jù)信號并提供電力支持，并實現(xiàn)單光纖對無線通信中的遠端天線單元（RAU）供電[2]。綜上所述，PWoF技術(shù)是融合信息和電力同時傳輸?shù)挠行�手段，在未來電信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?



3.光纖前傳
愛爾蘭都柏林城市大學(xué)的Devika Dass等研究人員設(shè)計了一種適用于大容量無線通信網(wǎng)的光纖前傳系統(tǒng)，如圖3所示。該方案采用線寬和相對強度噪聲（RIN）較低的寬調(diào)諧InP-Si3N4混合雙激光模塊（DLM），實現(xiàn)了波長動態(tài)變換及射頻載波的靈活分配。他們分析了模擬光載無線通信（A-RoF）系統(tǒng)中5G信號在不同波長（C波段）情況下的傳輸性能，信號經(jīng)過10km標準單模光纖和1m無線鏈路傳輸后，誤差向量幅度（EVM）低至5%。研究人員使用相同的DLM方案通過聚合前傳鏈路傳輸了5G和WiGig信號（毫米波載波頻率范圍為55GHz~65GHz）。實驗結(jié)果表明：5G和WiGig信號傳輸后的誤碼率（BER）分別為8.46×10-6和1.11×10-4，EVMs分別為2.4%和6.1%[3]。該方案的設(shè)計為未來光載無線接入技術(shù)的發(fā)展提供了新的參考思路。



4.可見光通信
復(fù)旦大學(xué)的Yiheng Zhao等研究人員在多輸入單輸出（MISO）可見光通信（VLC）系統(tǒng)中設(shè)計了兩種標量疊加編碼調(diào)制（S-SCM）方案（如圖4所示）：概率星座整形的脈沖幅度調(diào)制（PCS-PAM）方案和均勻正交幅度調(diào)制（QAM）的脈沖幅度調(diào)制（REG-PAM）方案。研究人員在MISO-VLC系統(tǒng)中將上述方案與二維SCM（2D-SCM）方案進行了比較分析。結(jié)果表明：采用S-SCM方案的系統(tǒng)其傳輸性能優(yōu)于采用2D-SCM方案的系統(tǒng)；在3.8×10-3前向糾錯（FEC）閾值下，采用S-SCM方案的MISO-VLC系統(tǒng)傳輸速率高達2.385Gbps[4]。上述研究方案的實現(xiàn)，將為未來可見光通信系統(tǒng)的發(fā)展提供可行選擇。



5.IM/DD光傳輸系統(tǒng)
北京郵電大學(xué)的Shuangyue Liu等研究人員設(shè)計了一種采用迭代子載波干擾（ICI）消除算法的非正交離散多音頻調(diào)制（NO-DMT）方案，可降低因帶寬壓縮過程引起的ICI影響，并提升帶限強度調(diào)制直接檢測（IM/DD）系統(tǒng)的傳輸性能。在50 Gbit/s IM/DD系統(tǒng)中，他們采用10G-class光學(xué)器件驗證了方案可行性，如圖5所示。研究結(jié)果表明：10dB帶寬約為10 GHz時，支持波長1370 nm的信號經(jīng)由20km普通單模光纖（SSMF）傳輸；由于迭代ICI消除算法對高頻失真具有一定魯棒性，誤碼率為1.0×10-2時NO-DMT系統(tǒng)中接收機靈敏度比DMT系統(tǒng)高3 dB；同時NO-DMT方案中的自適應(yīng)比特功率加載算法（ABPL）使接收機靈敏度提升6 dB左右[5]。因此，該方案在帶限IM/DD傳輸系統(tǒng)中具有潛在應(yīng)用價值。



6.太赫茲通信
韓國電子通信研究院的Hae Young Rha等研究人員為緩解太赫茲通信系統(tǒng)中，因相位噪聲和載波頻率偏移（CFO）引起的傳輸性能下降問題，設(shè)計了一種相位估計數(shù)字信號處理（DSP）算法。該算法中包含兩個相位估計過程，即在避免循環(huán)滑移的同時最小化了平均相位估計誤差，可降低誤碼率。研究人員在0.3 THz無線傳輸系統(tǒng)中對上述算法進行了研究，如圖6所示。結(jié)果表明，采用上述算法后，30 GBaud16階正交幅度調(diào)制（16-QAM）信號的誤碼率從8.8×10-3降低至3.6×10-3，并實現(xiàn)了寬范圍（-5GHz~5GHz）CFO恢復(fù)[6]。該方案的設(shè)計過程為太赫茲無線傳輸系統(tǒng)的發(fā)展提供了新思路。



參考文獻：
[1] Q. Hu et al., “Ultrahigh-Net-Bitrate 363 Gbit/s PAM-8 and 279 Gbit/s Polybinary Optical Transmission Using Plasmonic Mach-Zehnder Modulator,” J. Light. Technol., vol. 40, no. 10, pp. 3338–3346, 2022, doi: 10.1109/JLT.2022.3172246.
[2] M. Matsuura, S. Member, and I. Paper, “Power-Over-Fiber Using Double-Clad Fibers,” vol. 40, no. 10, pp. 3187–3196, 2022.
[3] D. Dass, A. Delmade, L. P. Barry, C. G. H. Roeloffzen, D. Geuzebroek, and C. Browning, “Wavelength & mm-wave flexible converged optical fronthaul with a low noise Si-based integrated dual laser source,” J. Light. Technol., vol. 40, no. 10, pp. 3307–3315, 2022, doi: 10.1109/JLT.2022.3169446.
[4] M. V. Light, “Scalar Superposed Coded Modulation in the,” vol. 40, no. 9, pp. 2703–2709, 2022.
[5] S. Liu et al., “Non-Orthogonal DMT Enabled by Iterative ICI Cancellation Algorithm for Bandwidth-Limited IM/DD Optical Systems,” J. Light. Technol., vol. 40, no. 9, pp. 2799–2806, 2022, doi: 10.1109/JLT.2022.3145104.
[6] H. Y. Rha, S. R. Moon, J. K. Lee, and S. H. Cho, “Novel Phase and CFO Estimation DSP for Photonics-Based Sub-Thz Communication,” J. Light. Technol., vol. 40, no. 9, pp. 2710–2716, 2022, doi: 10.1109/JLT.2022.3142347.