光纖在線(xiàn)特邀編輯：邵宇豐，王安蓉，龍穎，胡欽政，王壯，楊杰

    5/12/2020，光纖在線(xiàn)訊，2020年4月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括無(wú)線(xiàn)光通信技術(shù)、編碼技術(shù)、MIMO-VLC系統(tǒng)、強(qiáng)度調(diào)制-直接檢測(cè)和硅光子學(xué)等。筆者將逐一評(píng)析。

1.  無(wú)線(xiàn)光通信技術(shù)

    在5G網(wǎng)絡(luò)中，基于多芯光纖的光纖無(wú)線(xiàn)傳輸架構(gòu)來(lái)傳輸相控陣天線(xiàn)的毫米波信號(hào)具有一定的研究?jī)r(jià)值。毫米波信號(hào)經(jīng)過(guò)光實(shí)時(shí)延遲網(wǎng)絡(luò)施加的相移，能產(chǎn)生無(wú)偏斜光束；不經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)南嘁乒庑盘?hào)經(jīng)過(guò)多芯光纖會(huì)由于芯間靜態(tài)偏斜導(dǎo)致輻射方向改變，如圖1所示。來(lái)自雅典大學(xué)的科研人員通過(guò)理論分析量化MCF偏斜效應(yīng)，分析了模擬RoF波束成形中進(jìn)行MCF靜態(tài)偏斜補(bǔ)償?shù)挠行Х椒�，并�?jì)算了殘余未補(bǔ)償偏斜對(duì)頻率響應(yīng)和陣列因子的影響；實(shí)際應(yīng)用中，可以無(wú)需完全均衡傳輸路徑的長(zhǎng)度，從而降低了功率損耗和復(fù)雜性。研究表明，無(wú)論偏斜分布如何，都可以針對(duì)均方根偏斜延遲來(lái)估計(jì)頻率響應(yīng)[1]。


圖1傳輸模型

2.  編碼技術(shù)

    丹麥科研人員設(shè)計(jì)了一種低復(fù)雜度的基于速率自適應(yīng)概率整形比特交織編碼調(diào)制技術(shù)的傳輸系統(tǒng)，并實(shí)驗(yàn)評(píng)估了10信道波分復(fù)用雙極化相干傳輸系統(tǒng)中光信號(hào)的收發(fā)性能（8 GBaud /信道），如圖2所示。研究人員使用極坐標(biāo)碼中的多對(duì)一星座整形來(lái)獲得極坐標(biāo)碼以提供約0.55dB的整形增益，并通過(guò)改變極性碼中的信息位數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)速率自適應(yīng)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了提供了1.7dB的整形增益。此方法可以不改變調(diào)制格式和底層信道碼并同時(shí)提升光信號(hào)收發(fā)性能，而且不需要額外硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)速率自適應(yīng)過(guò)程，高階調(diào)制格式和波特率也可直接實(shí)現(xiàn)。與均勻極性碼應(yīng)用相比，可實(shí)現(xiàn)最大傳輸距離增加200公里[2]。


圖2實(shí)驗(yàn)裝置

3.  MIMO-VLC系統(tǒng)

   在2×2 MIMO-VLC系統(tǒng)中，上海理工大學(xué)的科研人員設(shè)計(jì)了一種疊加奇數(shù)階32QAM星座圖信號(hào)的收發(fā)方案，如圖3所示。在實(shí)驗(yàn)中，4QAM信號(hào)和正方形8QAM信號(hào)分別從兩個(gè)LED中發(fā)射，在接收機(jī)中進(jìn)行空間多路復(fù)用后得到一個(gè)正方形32QAM信號(hào)。由于信道矩陣不滿(mǎn)秩，高信道相關(guān)性導(dǎo)致在傳統(tǒng)空間復(fù)用（SMP）系統(tǒng)中很難檢測(cè)到MIMO信號(hào)。研究人員基于疊加星座圖技術(shù)實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的星座圖解映射來(lái)支持MIMO-VLC系統(tǒng)中的檢測(cè)過(guò)程�？紤]LED的非線(xiàn)性應(yīng)用特性，采用方形8QAM星座可以降低發(fā)射端的峰均功率比(PAPR)，使接收端的最大歐幾里得度量比(MED)優(yōu)于傳統(tǒng)8QAM星座圖，并可以同時(shí)獲得復(fù)用增益和接收分集增益。研究人員在不同驅(qū)動(dòng)峰峰值電壓(Vpps)和通道增益條件下對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了評(píng)估。實(shí)驗(yàn)表明，與傳統(tǒng)的非幾何形狀8QAM信號(hào)傳輸相比，驅(qū)動(dòng)Vpp的動(dòng)態(tài)范圍可以從0.3V提高到0.6V，驗(yàn)證了該系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)越性[3]。



圖3系統(tǒng)框圖與實(shí)驗(yàn)裝置

4.  強(qiáng)度調(diào)制-直接檢測(cè)

    上海交通大學(xué)的科研人員設(shè)計(jì)了一種光子模擬數(shù)模轉(zhuǎn)換器（PA-DAC），以突破強(qiáng)度調(diào)制和直接檢測(cè)（IM-DD）系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)的帶寬限制，如圖4所示。通過(guò)使用該方法，可以充分利用接收機(jī)設(shè)備的帶寬，避免了高數(shù)據(jù)傳輸速率電信號(hào)中的非線(xiàn)性失真效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)線(xiàn)性均衡，可以成功產(chǎn)生并檢測(cè)到120GBaud的PAM-4和PAM-6信號(hào)，且誤碼率（BER）分別低于6.25％-OH HD-FEC和20％OH SD-FEC的門(mén)限值[4]。


圖4實(shí)驗(yàn)裝置與DSP處理過(guò)程

5.  硅光子學(xué)

上海交通大學(xué)的科研人員設(shè)計(jì)了一種新型集成的硅基雙并聯(lián)Mach-Zehnder調(diào)制器，如圖5所示。應(yīng)用該調(diào)制器后，成功生成了三種典型的微波脈沖，包括正弦形奈奎斯特脈沖，三角脈沖和高斯脈沖，如圖6、7、8所示；該調(diào)制器還支持以可調(diào)重復(fù)頻率進(jìn)行多波長(zhǎng)操作，所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)的均方根誤差低于4％。研究人員演示了利用改類(lèi)硅調(diào)制器生成微波脈沖的高可調(diào)性，并指出集成該類(lèi)硅基芯片可以產(chǎn)生光通信和集成微波光子學(xué)系統(tǒng)中所需的脈沖序列信號(hào)[5]。



圖5實(shí)驗(yàn)裝置


圖6奈奎斯特脈沖及電譜


圖7三角脈沖及電譜

圖8高斯脈沖及電譜

參考文獻(xiàn)：[/i]

[1].  Thomas Nikas , Evangelos Pikasis, “Compensation of Multicore Fiber Skew Effects for Radio Over Fiber mmWave 
Antenna Beamforming”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 38, no. 7, pp.1644-1650, APRIL 1, 2020.

[2].  Shajeel Iqbal , Pawel M. Kaminski ,.” Probabilistically Shaped Rate-Adaptive Polar-Coded 256-QAM WDM Optical 
Transmission System” [J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 38, no. 7, pp.1800-1808, APRIL 1, 2020.

[3].  Xinyue Guo, Nan Chi.” Superposed 32QAM Constellation Design for 2 × 2Spatial Multiplexing MIMO VLC Systems” [J], 
IEEE J. Lightw. Technol., vol. 38, no. 7, pp.1702-1711, APRIL 1, 2020.

[4].  Haiyun Xin , Deming Kong .” 120 GBaud PAM-4/PAM-6 Generation and Detection byPhotonic Aided Digital-to-Analog 
Converter and Linear Equalization” [J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 38, no. 8, pp.2226-2230, APRIL 15, 2020.

[5].  Siqi Liu , KanWu ,” Microwave Pulse Generation With a Silicon Dual-Parallel Modulator” [J], IEEE J. Lightw. Technol.,
 vol. 38, no. 8, pp.2134-2143, APRIL 15, 2020.