[发明专利]基于色散过补偿的频域均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及一种基于单个色散补偿器件的高速信号长距离传输和频域均衡方法。

背景技术

随着互联网的普及和发展，通信数据流量逐年上涨，核心网和接入网间的连接速率急需向100Gb/s升级，带宽瓶颈转移至城域网。点到点系统容量的增加通常可以通过两种途径实现，即增加波长数量和提升单波长速率；其中，单波长速率提升就是能够支持更高的传输速率，这就要求发射和接收器件要支持较高的调制和接收速率。单波长速率提升涉及两方面技术：(1)高带宽的光电调制、光电探测器件；(2)高频谱利用率的调制格式。常见的利用窄带宽器件实现高速信号调制的方式有以下几种：

(一)采用高阶调制格式，它是通过利用高阶调制码型提高单个符号所携带的比特数量，以提高带宽利用率，降低对调制接收器件的带宽要求；

2016年，在武汉邮电技术有限公司在光纤通信会议(Optical Fiber Communication Conference)上发表了题为“Transmission of 4×28-Gb/s PAM-4 over 160-km single mode fiber using 10G-Class DML and photodiode”(基于10GHz直调激光器和光电检测器的4×25Gb/s PAM-4信号的160公里传输)的文章，文中作者演示了利用10GHz器件实现四电平幅度调制(4-PAM)格式的单波长28Gb/s信号的调制和解调。该文献提供的方案中调制器件为商用10GHz的直调激光器(DML)；由于器件带宽受限，需要在信号接收端利用离线数字信号处理(DSP)技术对信号进行均衡处理和在光纤传输中累积的色散进行补偿，而且对4-PAM信号的解调也需要通过离线DSP处理，总体技术复杂，成本较高。由于暂时没有的实时的高速DSP芯片，无法实际商用。

(二)除PAM-4外，双二进制、离散多音(DMT)调制也是常用的高阶调制方式，由于高阶调制码的带宽相比二进制码低，所以这些调制方式在窄带宽器件调制下抗色散能力更强；

2015年，K.Zhong等在Optical Express(《光学快讯杂志》)上发表了一篇题为“Experimental study of PAM-4,CAP-16,and DMT for 100 Gb/s short reach optical transmission systems”(基于PAM-4,CAP-16,and DMT的100Gb/s短距离光传输系统实验研究)的论文，文中比较了三种高阶调制格式在100Gb/s短距离传输系统中优劣和复杂度。该实验采用了3dB带宽20GHz的EML，接收机带宽30GHz,且接收信号都采用离线电域数字信号处理，总体成本过高。2015年，D.Van Veen等在IEEE Journal of Lightwave Technology(《光波技术杂志》)上发表了另一篇题为“Demonstration of 40-Gb/s TDM-PON Over 42-km With 31 dB Optical Power Budget Using an APD-Based Receiver”(基于APD接收机的31-dB功率预算和42km光纤传输的40Gb/s时分复用无源光网络系统演示)的论文，文中提出利用窄带调制器实现高速Duobinary调制，发射端通过低通滤波器将OOK转换为duobinary码型，而该方案的接收端仍需要宽带接收机；该实验演示了40-Gb/s信号在C波段的26km差分距离的光纤传输，虽然采用了啁啾系数较小的外调制方式，仍然需要使用FBG进行色散预补偿，而且对不同的传输距离需要补偿不同的色散量。

(三)采用频率均衡技术提高调制带宽，该调制方式是提高器件的调制带宽或提高器件的调制速率；