三分钟了解100G相干系统关键理论

  浓缩的就是精华，之前的十分钟科普相干光通信系列文章过于冗长，这次推出个三分钟学习版本，供大家参考。

图1. 100G相干光传输系统示意图

  如图1所示，100G相干系统是数字相干光通信成功应用的典范。其中包括的基本理论和主要模型有：

  双偏矢量调制、相干探测理论：发端矢量光调制器实现QPSK复振幅线性映射，利用偏振复用提升速率;收端偏振相位分集接收机相干检测，还原全部光场并提升灵敏度，结合数字信号处理(DSP)技术补偿链路损伤，同时采用硬/判FEC编解码提高纠错能力;

  Nyquist采样定理：高速DAC/ADC完成信号模拟和数字的相互变换，保证信号无失真采样速率必须满足关系：采样率≥信号带宽*2;

  波分复用理论：多波长共光纤传输，提升单纤容量;

  受激拉曼效应理论：多波长共纤长距传输时，短波长功率向长波长转移造成功率不平坦，基于同一原理也可以实现分布式Raman低噪声放大;

  非线性香农容量理论：光纤非线性干扰，符合高斯噪声假设(GN)模型，系统总容量仍然遵从香农容量定理;

  链路OSNR满足58公式模型：同质跨段链路末端OSNR= 58+Pin-NF-Aspan-10*log10(N);

  DSP算法模型：重叠保留法频域色散补偿，CMA自适应均衡， 4次方FFT算法估计频偏，Viterbi-Viterbi算法估计相位噪声。

  超100G系统在此基础上，升级更高阶的调制格式，匹配相应的均衡和频相偏恢复算法，甚至采用星座整形技术，如概率整形(PS)或几何整形(GS)改善传输性能，灵活速率匹配不同应用场景。当然，对于更高速率的相干系统，器件损伤如skew，IQ imbalance，非线性特性等对传输性能的影响更加敏感，需要重点关注。