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
灵活光发射机可根据不同应用场景需求软定义信号的调制格式，从而进一步优化光信号的传输性能。本文提出了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器（MZM）和单MZM级联的灵活高阶正交幅度调制（QAM）光发射机方案，理论分析了圆形16QAM、4幅4相16QAM、圆形32QAM以及4幅8相32QAM光信号产生与自适应切换的原理与方法。在虚路径标识符（VPI）仿真环境下，分别验证了上述4种信号在5 Gbaud和10 Gbaud调制速率下的产生和传输性能。结果表明，通过灵活配置发射机的驱动信号（二进制或四进制）与直流偏置电压，可实现8/16/32QAM信号间的自由切换，同时，生成的上述4种信号经一定长度单模光纤传输后具有良好的信噪比。
光纤光学与光通信 双平行马赫-曾德尔调制器 正交幅度调制 调制格式切换 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0506003
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves (MoE), Department of Communication Science and Engineering, Fudan University, Shanghai 200433, China
2 Peng Cheng Laboratory, Shenzhen 518055, China
In this paper, we propose a 36-quadrature amplitude modulation (QAM) superposition modulation technique that is featured with uneven symbol probability by nonlinear precoding, named nonlinear coded nonuniform superposition (NCNS) QAM. Its aim is to alleviate the nonlinearity effect caused by high instantaneous power in multi-input single-output (MISO) visible light communication (VLC) system, with an uneven probabilistic-shaped constellation. The transmitter includes two LEDs to send signals independently, and the receiver uses a photo detector to receive the superposed QAM signal. The experiment results show that NCNS has a better robustness against nonlinearity than pulse amplitude modulation 4, approximately gaining a 16% increase in maximum usable peak-to-peak voltage and a 33% enlargement in dynamic range area. It is a simple but effective approach to solve the bandwidth limits related to signal power and hopefully be applied in large power VLC systems such as underwater VLC, or to improve the robustness against power fluctuation.
visible light communication light-emitting diode multi-input single-output quadrature amplitude modulation nonlinear coding spectral shaping Chinese Optics Letters
2022, 20(4): 042501
1 浙江工业大学计算机科学与技术学院, 浙江 杭州 310023
2 浙江工业大学信息工程学院, 浙江 杭州 310023
3 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
针对相干光偏移正交调幅技术的多载波滤波器组传输(CO-FBMC/OQAM)系统,提出一种基于导频的时域相位噪声补偿算法。建立一个时域相位噪声补偿模型,即相位噪声用时域扩展的离散余弦变换(DCT)近似,相位噪声包括公共相位误差(CPE)和非CPE相位噪声,它们均可通过估计DCT系数来获得。为了计算这些DCT系数,先用基于导频的扩展卡尔曼滤波(EKF)估计CPE,然后将CPE补偿后一部分判决错误概率较高的数据舍弃,仅保留余下的CPE补偿后数据进行预判决用以预估发送端数据,最后在波特率为32 GBaud的背对背CO-FBMC/OQAM系统中对所提算法进行仿真验证。结果表明,对比一种改进的盲相位搜索(M-BPS)算法,所提算法仅有0.5%~2.0%的频谱效率下降。针对64阶QAM、子载波数M=256或512的系统,所提算法的线宽延迟乘积容忍度仍远大于M-BPS算法,但其复杂度仅为M-BPS算法的1/2。
光通信 相干光通信系统 偏移正交调幅技术的多载波滤波器组 基于导频的时域相位噪声补偿 载波间干扰 离散余弦变换
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
光子辅助方法易于产生和调制宽带矢量毫米波或太赫兹信号。基于强度调制器与同相/正交（I/Q）调制器级联的相干光路结构，结合概率整形技术，在VPI和MATLAB环境下对其多波段矢量毫米波信号的产生和传输性能进行了联合仿真分析。在载波频率分别为70 GHz和130 GHz的两个波段上，针对净比特速率为32 Gbit/s的均匀16阶正交幅度调制（16QAM）格式与概率整形16QAM格式的单边带矢量毫米波信号，分析对比了两者的产生与传输性能。研究结果表明：概率整形16QAM毫米波信号的光纤传输性能均优于均匀16QAM毫米波信号，且发现在考虑光纤非线性效应时其概率整形的矢量信号具有更大的传输优势。
光通信 单边带矢量毫米波信号 概率整形 16阶正交幅度调制 非线性效应 激光与光电子学进展
2021, 58(21): 2106002
1 大连理工大学信息与通信工程学院, 辽宁 大连 116024
2 新疆大学信息科学与工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
采用Log-normal分布模拟海洋弱湍流信道,接收机采用等增益合并方式,在考虑雪崩光电二极管(APD)散粒噪声、信道衰减、几何损耗、Log-normal湍流和孔径平均因子等链路条件下,从理论上推导了水下无线光通信多输入多输出系统平均误码率和信道平均容量的上界表达式,并定量分析讨论了不同链路参数对系统平均误码率和信道平均容量的影响。数值结果表明,采用调制指数合适的正交幅度调制方式以及较大的天线数、接收孔径、发射光功率,均有助于提升系统性能。
海洋光学 弱湍流 正交幅度调制 孔径平均 平均误码率 信道平均容量 光学学报
2021, 41(19): 1901002
南京邮电大学 电子与光学工程学院，南京 210046
为抑制光传输系统的非线性效应，提出了一种改进的高阶调制格式与非线性分离技术相结合的32信道正交脉冲整形双相位共轭孪生波(QPS dual-PCTW)非线性抑制方案。利用Optisystem和Matlab联合仿真，分别搭建了16阶正交幅度调制(16QAM)和64QAM下有无QPS dual-PCTW方案的32信道非线性分离模型，通过仿真分析不同条件下的系统误码率来研究该方案对非线性效应的抑制效果。仿真结果表明：无论是否使用QPS dual-PCTW方案，四波混频(FWM)效应都对系统性能有较大程度的影响；当使用QPS dual-PCTW方案时，影响系统性能的主导因素为码间干扰。
双相位共轭孪生波 正交脉冲整形 非线性效应 四波混频噪声 正交幅度调制 dual-phase conjugate twin waves quadrature pulse shaping nonlinear effect four-wave mixing noise quadrature amplitude modulation
1 复旦大学通信科学与工程系和电磁波信息科学教育部重点实验室,上海 200433
2 复旦大学上海先进通信与数据科学研究院,上海 200433
提出了一种采用单个光调制器产生频率稳定、偏振复用的矢量毫米波信号新方案。通过将双极化马赫-曾德尔调制(DP-MZM)和偏振复用16阶正交幅度调制(PDM-16QAM)相结合,实现了PDM-16QAM信号在系统链路中的有效传输,传输速率为64 Gbit/s@28 GHz,误码率被控制在4.2×10 -2以内。系统结构简单,频谱效率高,传输速率大幅提升,在未来光载无线通信网络中具有巨大的应用价值。
光通信 偏振复用 双极化马赫-曾德尔调制器 偏振复用16阶正交幅度调制 光载无线 光学学报
2020, 40(23): 2306002
1 兰州理工大学理学院, 甘肃 兰州 730050
2 兰州理工大学计算机与通信学院, 甘肃 兰州 730050
针对交错正交幅度调制的相干光滤波器组多载波通信系统,提出了一种新型联合估计算法。该算法通过对训练序列进行特殊的设计,同时完成了时间同步与信道估计任务,有效地提高了频谱效率。首先,根据相干光滤波器组多载波系统模型,仔细推导了时域波形的共轭对称性条件。在此基础上,提出了一种时间同步方法,该方法将伪随机序列与共轭对称性结合,提高了时间同步的准确性。然后,利用双相关导频原理进行信道估计,该方法既能规避固有虚部干扰的影响,同时又能保持时域波形的共轭对称性。最后,通过搭建数值仿真平台,研究了该系统的传输性能,仿真结果表明该算法可以有效地完成对时间同步和信道响应的联合估计任务。
光通信 滤波器组多载波通信系统 交错正交幅度调制 双相关导频 时间同步 信道估计 伪随机序列 中国激光
2020, 47(11): 1106001
电子科技大学 信息与通信工程学院, 成都 611731
提出一种脉冲位置调制光标记(PPM)与正交幅度调制(QAM)净荷相结合的光标记交换系统。利用仿真对携带40Gbit/s 16QAM净荷和2.5Gbit/s 2PPM标记的系统传输特性进行验证。通过优化系统频率间隔, 得到BER=10-9时, 标记和净荷的接收灵敏度与光信噪比(OSNR)分别为-28.51dBm/13.65dB和-22.03dBm/15.02dB。经96km光纤传输后, 传输代价均未超过1.5dB。结果证明: 16QAM/2PPM光标记交换系统具备良好的传输特性。
光标记交换技术 脉冲位置调制 高速光通信 正交幅度调制 optical label switching pulse position modulation high speed optical communication quadrature amplitude modulation
1 空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
2 93575部队, 河北 承德 067000
针对复杂深空通信环境对X射线通信系统抗噪声性能的影响,提出一种基于正交振幅调制(QAM)的误码率优化模型。通过分析实际通信环境中的噪声来源,并结合现有的X射线通信链路模型,给出主要噪声来源的数学表达式;基于泊松分布模型,建立QAM方式下强度调制直接检测(IM/DD)系统中通信误码率的计算模型,并通过模拟仿真验证其有效性。仿真结果表明,该模型的误码率可降至10
-6量级,与现有的二进制启闭键控(OOK)和脉冲位置调制(PPM)方法相比,当接收到相同的光子数时,该模型所需发射的光子数更少,尤其是当通信系统处于噪声干扰强度极不稳定的环境中时,该模型更具优势。
X射线通信 正交振幅调制 功率方程 误码率 激光与光电子学进展
2019, 56(6): 063401
