西昌学院 信息技术学院, 四川 西昌 615000
在相干光纤通信系统中, 恒模算法(CMA)是一种最为常见的抑制偏振模色散(PMD)的算法。为了进一步降低接收机数字信号处理(DSP)后的误比特率(BER), 提出了一种基于提升光纤通信系统传输速率的CMA改进措施。采用将靠近星座图坐标轴的若干个散点推向邻近区间的方法进行优化, 计算并比较了传统CMA和改进CMA的BER, 设计了相关仿真实验。仿真分析结果表明: 改进CMA使补偿的传输速率提升3.46%(BER=0);若对BER的要求为2×10-4, 则传输速率还可再提升1.33%。
光纤通信 偏振膜色散 偏振复用 正交相移键控 恒模算法 optical fiber communication, polarization film dis
光子学报
2022, 51(10): 1006006
复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室,上海 200433
光载无线通信(RoF)系统结合了光纤和无线通信的优势,具有大带宽、低损耗、灵活移动等特性,在未来超5G/6G通信网络中有广阔的发展前景。这里实现了传输速率超过100 Gbit/s的偏振复用正交相移键控(PDM-QPSK)信号在基于商用光传送网(OTN)实时处理的RoF系统中的有效传输。分别实验演示了频率为22 GHz、传输速率为125.52 Gbit/s的PDM-QPSK信号在20 km+25 km两跨光纤和频率为60 GHz、传输速率为125.52 Gbit/s的PDM-QPSK信号在20 km+25 km两跨光纤和1 cm无线链路中的传输。结果显示启用开销为15%的软判决前向纠错(SD-FEC)编码可以实现无差错传输。另外,提出在实时处理的RoF系统中采用集成的双极化马赫-曾德尔调制器(DP-MZM)进行偏振调制的新方法,RoF系统降低了系统复杂度,在未来移动数据通信网络中有很大的应用价值。
光通信 实时处理 光载无线通信 双极化马赫-曾德尔调制器 偏振复用正交相移键控 光学学报
2022, 42(15): 1506003
西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
针对水下无线光通信(UWOC) 中海水信道的衰减特性和系统自噪声对调制性能的影响, 提出了一种改进的 Gardner 定时同步算法, 建立了基于偏移正交相移键控(OQPSK) 调制的 UWOC 系统模型, 仿真分析了 OQPSK 调制系统中水质和传输距离对误码率(BER) 性能的影响规律。结果表明, 与正交振幅调制(QAM)、四相相对移相键控(QDPSK)、开关键控(OOK) 调制的系统相比, 当系统 BER 达到 10-3 时, 采用 OQPSK 调制可分别获得 2.2、4.4、6.2 dB 左右的增益。与 OOK 调制相比, 采用 OQPSK 调制可获得 2.3~8.2 m 的距离增益。在衰减较大的水下信道中, 提出的 Gardner 算法较好地改善了 OQPSK 调制信号的同步性能, 与传统算法相比, BER 明显降低, 可获得约 12.5~14.2 dB 左右的增益。
光通信 水下无线光通信系统 定时同步 偏移正交相移键控调制 Gardner 算法 optical communication underwater wireless optical communication system timing synchronization offset quadrature phase shift keying modulation Gardner algorithm
1 西安邮电大学通信与信息工程学院, 陕西 西安 710121
2 西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
提出了一种基于开关键控(OOK)调制的光载太赫兹正交相移键控(QPSK)信号产生方案。基于双平行马赫-曾德尔调制器产生了一对光学八倍频边带信号,利用两个强度调制器分别将两路独立的OOK基带信号调制到八倍频边带的两个偏振态上,对两路偏振信号进行相位和幅度调整后再进行叠加,叠加后的光信号经过功率放大和光纤传输后在终端实现了光电转换,从而生成了太赫兹QPSK信号。在VPI仿真环境下,分别验证了80,240,400 GHz信号的传输性能。结果表明,生成的一个波特率为20 GBuad、频率为400 GHz的QPSK信号通过40 km的零色散位移光纤传输后,其误码率低于前向纠错码的阈值(3.8×10 -3)。该方案具有无需预编码技术和数模转换器的特点,降低了信号处理的复杂度和系统成本。
光通信 光载无线通信 太赫兹波段 矢量信号 正交相移键控 强度调制
1 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司,广州 510623
2 武汉光迅科技股份有限公司,武汉 430074
针对偏振复用—正交相移键控(PDM-QPSK)无中继光纤传输系统中的非线性损伤问题,文章重点研究了一种基于K最邻近(KNN)聚类算法的非线性补偿技术。通过计算测试数据到所有训练数据点的距离对测试数据进行分类实现了对光纤非线性补偿。研究结果表明,在112 Gbit/s PDM-QPSK 350 km色散管理无中继光纤传输系统中,基于KNN算法的非线性补偿技术能够有效地补偿传输光纤非线性引起的损伤。特别地,在系统误码率为10-3时,经KNN算法非线性补偿后输入端信号的光功率可提升约1 dBm。
无中继光纤传输系统 偏振复用—正交相移键控 K最邻近聚类算法 非线性补偿 unrepeatered fiber transmission system PDM-QPSK KNN nonlinearity compensation
中国人民解放军陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
以保密容量为评价指标,定量分析了正交相移键控(QPSK)量子噪声随机加密(QNRC)系统的物理层安全性。分别建立了密钥和数据窃听信道模型,推导了密钥保密容量及数据保密容量的表达式,并得到了系统的最大可达安全速率。评估了关键系统参数(进制数、内部光放大器增益、介观相干态功率)对QPSK-QNRC系统密钥及数据安全性的影响,并在同一框架下与相移键控(PSK)-QNRC系统进行了比较。结果表明,关键系统参数对两个系统安全性的影响规律一致,相比PSK-QNRC系统,QPSK-QNRC系统的密钥安全性和最大可达安全速率较高,数据安全性略低,且介观功率水平较强。同时发现,PSK-QNRC系统的最大可达安全速率主要受限于密钥的安全性,而QPSK-QNRC系统的最大可达安全速率主要受限于数据的安全性。
光通信 正交相移键控 相移键控 保密容量 物理层安全 激光与光电子学进展
2020, 57(17): 170609
1 中国电子科技集团公司 第三十四研究所, 广西 桂林 541004
2 吉林工程技术师范学院 信息工程学院, 长春 130052
针对100G光传送网(OTN)设备前向纠错编码(FEC)技术标准不统一、线路侧接口互联互通困难的问题, 首先介绍了针对单一厂家设备的100G互通技术原理和缺陷, 然后提出一种兼容不同厂家100G OTN设备线路侧相干接口的设备技术。在模拟相干光(ACO)功能单元和数字信号处理(DSP)芯片之间引入模/数、数/模及数据预处理模块完成高速模/数、数/模转换功能, 通过数据预处理功能分析出信号的厂家类别信息, 进行后端DSP芯片的选择切换。实验结果表明该设备方案能够兼容不同厂家的100G OTN设备。
偏振复用正交相移键控 前向纠错 数字信号处理 数字相干光 模拟相干光 polarization multiplexing-quadrature phase shift k forward error correction digital signal processing digital coherent optics analog coherent optics
1 中国计量大学信息工程学院, 浙江省电磁波信息技术与计量检测重点实验室, 浙江杭州 310018
2 华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室, 广东广州 510641
3 深海载人装备国家重点实验室, 江苏无锡 214082
本文在涵盖了从弱湍流到强湍流的所有信道条件, 能够表征现有大多数湍流信道的 M分布模型下, 采用 QPSK调制方式研究了多跳相干 OFDM FSO系统的性能。系统在中继辅助链路的发射机和接收机之间使用 DF中继协议。考虑大气湍流、路径损耗以及瞄准误差对大气信道衰落模型的联合作用, 分别推导出系统的中断概率和误符号率的 Meijer G形式的闭合表达式。通过仿真分析了中继链路长度、中继节点数以及子载波个数等关键因素对系统的中断性能和误符号率性能的影响。本研究为中继系统的实际应用奠定了理论基础。
自由空间光通信 正交频分复用 多跳 M分布模型 正交相移键控 free space optical orthogonal frequency division multiplexing multi-hop M distribution model quadra-ture phase shift keying