西南交通大学信息光子与通信研究中心，四川 成都 611756
针对跨洋光纤通信系统中存在严重的噪声累积和非线性效应等问题，将概率整形（PS）技术与子载波复用（SCM）技术相结合以缓解跨洋传输链路损伤，进而实现系统传输性能的提升。通过在商用VPI软件中搭建跨洋光纤传输仿真链路，对单载波和双子载波复用系统进行仿真研究。仿真结果表明，在20%的FEC阈值条件下，均匀（H=4）双子载波和PS（H=3.6，H=3.7，H=3.8）双子载波PDM-16QAM系统的传输距离相比均匀（H=4）单载波PDM-16QAM系统分别提升了2.3% （405 km）、21% （3698 km）、19.7% （3468 km）和14.5% （2549 km）。随后，搭建光纤环路传输实验平台，进一步验证所提方案的可行性。实验结果表明，在20% 的FEC阈值条件下，均匀双子载波和PS（H=3.8）双子载波PDM-16QAM系统的传输距离相比均匀单载波PDM-16QAM系统分别提升了5.6% （282 km）和46.2% （2323 km）。仿真与实验结果表明，在跨洋光纤通信系统中引入PS与SCM可有效提升系统的传输性能。
光通信 概率整形 子载波复用 非线性效应 跨洋光纤通信 光学学报
2022, 42(20): 2006001
1 西南交通大学信息光子与通信研究中心，四川 成都 611756
2 长飞光纤光缆股份有限公司光纤光缆制备技术国家重点实验室，湖北 武汉 430070
3 武汉光迅科技股份有限公司，湖北 武汉 430205
4 鹏城实验室，广东 深圳 518000
近年来网络数据流量呈现爆发式增长，光纤通信系统作为全球宽带网络的基础，已承载着90%以上的数据流量，并继续朝着多维、超大容量、超长距离等方向发展。搭建了一套模拟跨洋传输的超高容量距离积单模光纤传输系统实验平台。在发射端，根据传输信道光信噪比，采用不同信息熵产生不同传输速率的偏振复用概率整形16阶正交幅度调制光信号。光纤传输链路是由国产超低损大有效面积光纤与国产超宽带低噪声C波段掺铒光纤放大器组成。整个系统基于129个波长信道（波长范围为1529.8~1568.2 nm）进行了传输验证，得到的传输容量为28.09 Tbit/s，传输距离为12000 km，总容量距离积达到337 Pbit·s-1·km。
光通信 高速光纤通信 跨洋传输系统 波分复用 偏振复用 概率整形调制格式 光学学报
2022, 42(17): 1706003
西南交通大学信息科学与技术学院，四川 成都 610031
针对下一代光接入网，提出了一种基于功率域非正交多址的扩容无源光网络方案。传统的功率域非正交多址网络基于信道估计函数，采用串行干扰消除（SIC）算法进行解调和恢复，需要精确的信道估计，存在差错传播效应。针对该问题，提出了基于修正卷积神经网络（CNN）的信号接收方案，利用大量数据独立拟合各用户信道函数，打破了SIC解调算法中用户间的依赖链，提升了系统的传输性能和公平性。结果表明，在扩容功率域非正交多址无源光网络中，相比传统SIC解调算法，基于修正CNN的接收方案对远端用户（传输60 km）和近端用户（传输20 km）的传输性能可分别提升约0.5 dB和1.7 dB，且其公平性指数更接近1。
光通信 功率域非正交多址 卷积神经网络 串行干扰消除 扩容无源光网络 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1306006
西南交通大学 信息科学与技术学院 信息光子与通信研究中心, 成都 611756
基于信号功率非线性变换, 结合神经网络, 文章提出了一种利用深度神经网络(DNN)实现光信噪比(OSNR)监测的方法。通过对信号功率、信号2次方、4次方和8次方运算后对应的快速傅里叶变换(FFT)后的幅度获取信号与OSNR相关特征量, 并利用DNN提取相关特征量以实现OSNR监测。仿真结果表明, 针对28 Gbaud 偏振复用(PDM)正交相移键控(QPSK)、PDM-8相移键控(PSK)、PDM-8正交振幅调制(QAM)和PDM-16QAM信号相干光通信系统, 对应的背靠背OSNR监测平均标准误差分别为0.10、0.09、0.33和0.46 dB。对这4种调制格式, 在入纤功率分别为4、4、3和3 dBm, 传输距离分别为2 000、1 040、1 040和800 km单模光纤时, 获得的OSNR监测平均标准误差分别为0.43、0.34、0.66和0.79 dB。
光信噪比监控 深度神经网络 相干光通信 OSNR monitoring DNN coherent optical communication
西南交通大学信息光子与通信研究中心, 四川 成都 610031
针对偏振复用16阶正交幅度调制(16QAM)传输系统(PDM-16QAM),基于线型卡尔曼滤波器,提出了一种计算复杂度更低、线宽容忍度更高的双偏振并行载波相位恢复算法,使用两个偏振态内环和外环的符号信息对两个偏振态同时进行相位噪声估计。仿真结果表明,在传输速率为224 Gb/s传输速率下,本文算法相比于单偏振卡尔曼滤波器算法的线宽容忍度提高了7倍,由原来的400 kHz提高至2800 kHz。此外,相比于单偏振卡尔曼滤波器载波相位恢复算法,本文算法并行处理符号个数提升了4倍左右,有效提高了算法的实时性,但是复杂度有所降低。最后,在传输速率为224 Gb/s的PDM-16QAM传输实验中对本文算法进行了验证。
信号处理 载波相位恢复 卡尔曼滤波器 偏振复用
Author Affiliations
Abstract
Center for Information Photonics & Communications, School of Information Science and Technology, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China
A flexible polarization demultiplexing method based on an adaptive Kalman filter (AKF) is proposed in which the process noise covariance has been estimated adaptively. The proposed method may significantly improve the adaptive capability of an extended Kalman filter (EKF) by adaptively estimating the unknown process noise covariance. Compared to the conventional EKF, the proposed method can avoid the tedious and time consuming parameter-by-parameter tuning operations. The effectiveness of this method is confirmed experimentally in 128 Gb/s 16QAM polarization-division-multiplexing (PDM) coherent optical transmission systems. The results illustrate that our proposed AKF has a better tracking accuracy and a faster convergence (about 4 times quicker) compared to a conventional algorithm with optimal process noise covariance.
060.1660 Coherent communications Chinese Optics Letters
2018, 16(6): 060601
Author Affiliations
Abstract
1 Center for Information Photonics & Communications, School of Information Science and Technology, Southwest Jiaotong University, Chengdu 611756, China
2 College of Optics & Photonics (CREOL), University of Central Florida, Orlando, FL 32816, USA
An adaptive digital backward propagation (ADBP) algorithm is proposed and experimentally demonstrated based on the variance of the intensity noise. The proposed algorithm can self-determine the unknown nonlinear coefficient γ and the nonlinear compensation parameter ξ. Compared to the scheme based on the variance of phase noise, the proposed algorithm can avoid the repeated frequency offset compensation and carrier phase recovery. The simulation results show that the system’s performance compensated by the proposed method is comparable to conventional ADBP schemes. The performance of the proposed algorithm is simulated in 40/112 Gb/s polarization-division multiplexing (PDM)-quadrature phase-shift keying (QPSK) and 224 Gb/s PDM-16-quadrature amplitude modulation (QAM) systems and further experimentally verified in a 40 Gb/s PDM-QPSK coherent optical communication system over a 720 km single-mode fiber.
060.2300 Fiber measurements 060.2330 Fiber optics communications 060.4370 Nonlinear optics, fibers Chinese Optics Letters
2015, 13(11): 110602
西南交通大学信息光子与通信研究中心, 四川 成都 610031
针对强度调制/直接探测（IM/DD）系统，采用一种改进型光分路器结合数字信号处理（DSP）算法，实现了一种简单有效的偏振解复用方法。仿真结果表明，在2×40 Gb/s的偏振复用强度调制/直接探测(PDM-IM/DD)系统中，该方法能够较好地分离两路偏振复用信号，并且算法收敛迅速，与传统IM/DD系统相比，误码率为10-4时对应的功率灵敏度仅为-2.3 dBm。
光通信 强度调制/直接探测 偏振解复用 数字信号处理 光学学报
2014, 34(12): 1206004
西南交通大学信息光子与通信研究中心, 四川 成都 610031
针对长距离相干光纤通信系统，提出了一种超大色散(CD)监测范围的两级自适应高精度色散估计算法。该算法利用信号功率自相关波形(ACSPW)函数作为粗估计，再使用恒模误差函数（CMA）中心值搜索，得到精确色散值。仿真结果表明，新算法色散估计误差小于35 ps/nm，比传统ACSPW算法精度提高将近4倍；在参考误码率为10-2时，对比传统ACSPW算法，提出的算法功率罚改善8 dB。
光通信 相干光纤通信 自适应色散估计 自相关函数 恒模误差函数 光学学报
2014, 34(11): 1106006
西南交通大学 信息科学与技术学院 信息光子与通信研究中心，四川 成都 610031
分析了CO-OFDM (相干光正交频分复用)系统中各个子载波之间的序列相关性对系统性能的影响，并提出了使用SLM (选择映射) 法结合限幅算法来降低CO-OFDM各个子载波之间的序列相关性，抑制系统中FWM(四波混频)效应导致的损伤，以提高CO-OFDM系统性能。理论分析和仿真结果表明，该方法在误码率为10-3的情况下，与SLM法和限幅算法相比，灵敏度分别提高约1.8和3.4 dB。
相干光正交频分复用 序列相关性 四波混频 选择映射法 限幅法 CO-OFDM serial correlation FWM SLM method clipping method
