1 烽火通信科技股份有限公司，武汉 430205
2 武汉飞思灵微电子技术有限公司，武汉 430205
【目的】常用的max-log-map与log-map算法相比降低了软信息计算复杂度，但对高阶正交幅度调制（QAM）资源消耗仍较大，如8QAM、16QAM概率整形（PS）和64QAM PS。
【方法】8QAM采用星座区域划分的方式，文章中，软信息采用接收符号到最近比特0与比特1中垂线的距离信息表示，利用角度旋转和区域对称性简化计算距离信息；非麦克斯韦玻尔兹曼（MB）分布的16QAM PS和64QAM PS，比特1所在区域两侧边缘之间的中心界线与区域两侧比特0之间的中心界线不再重合，对区域进行合并近似，处理两界线间区域归属，展开max-log-map算法因式简化距离差计算软信息；基于MB分布的16QAM PS和64QAM PS的软信息可由非MB分布的软信息表达式化简得到。
【结果】经上述简化后，与max-log-map算法相比，8QAM软信息计算乘法次数48次和加减法次数75次分别缩减为12和16次，解调性能仅退化约0.05 dB；MB分布的16QAM PS乘法次数192次和加减法次数260次分别缩减为2和4次，解调性能仅退化约0.05 dB；更高阶的64QAM PS资源消耗缩减程度更大，乘法次数1 152次和加减法次数1 542次分别缩减为3和6次。
【结论】文章提出了适用于8QAM、MB分布的16QAM PS、MB分布的64QAM PS、非MB分布的16QAM PS和非MB分布的64QAM PS 软信息计算方法。当概率满足MB分布时，非MB分布的软信息计算方法可转化为MB分布计算方法；当PS因子为0时，基于MB分布的表达式可转化为均匀分布软信息计算式，非MB分布、MB分布和均匀分布的软信息计算可使用同一电路统一设计，提高电路复用率，降低硬件资源消耗。
光通信 数字信号处理 正交幅度调制 对数似然比 概率整形 optical communication digital signal processing QAM log likelihood ratio PS 光通信研究
2024, 50(1): 23010301
广西大学 计算机与电子信息学院，南宁 530004
针对在光接入网中传统相干接收机存在成本高、算法处理复杂的问题，提出一种低成本的简化相干接收机(SCR)信号处理方法。发送端使用四电平脉冲幅度调制(PAM4)高阶码型进行信号调制，接收端对输出信号先后采用不平衡度补偿算法、反馈式全数字时钟恢复算法进行处理，并通过帧同步、码元判决后计算误码率。仿真及实验结果表明：所提方法在系统中有着良好性能，在输入信号光功率为-9 dBm时，系统误码率为10-4量级，低于硬判决前向纠错(HD-FEC)门限的误码率判决。
简化相干接收机 四电平脉冲幅度调制 信号处理 不平衡度补偿算法 时钟恢复算法 simplified coherent receiver, four-level pulse amp
1 厦门优迅高速芯片有限公司, 福建 厦门 361012
2 厦门市光通信电芯片设计及验证重点实验室, 福建 厦门 361012
基于90 nm SiGe BiCMOS工艺，设计了一种高速(4×112 Gbit/s)四阶脉冲幅度调制跨阻放大器电路。为了兼顾高带宽和低噪声，采用了并联反馈架构的输入级电路。提出一种新颖的基于双吉尔伯特单元的可变增益放大器结构来适应宽动态范围的输入电流。电路利用射级退化技术来提高带宽和改善线性度。芯片测试结果表明，光接收前端链路可以实现最大74 dBΩ的跨阻增益，带宽为32 GHz，输入参考噪声电流密度为5.6 pA·Hz-1/2，高至3 mA的输入电流峰峰值下总谐波失真小于5%。跨阻放大器芯片进一步集成至400G QSFP-DD模块，测试结果表明，模块性能满足400G以太网FR4标准的灵敏度和传纤距离要求。
跨阻放大器 光接收机前端 四阶脉冲幅度调制 400G以太网 transimpedance amplifier optical receiver front-end PAM-4 400G Ethernet
强激光与粒子束
2023, 35(5): 052001
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
1 武汉邮电科学研究院，武汉 430074
2 Molex有限公司，武汉 430074
现如今处于第五代移动通信技术（5G）网络发展建设的重要阶段，前传网建设中带宽需求大、光模块成本高和铺设难度大等问题亟待解决。已知四通道小型可插拔（QSFP）封装具有4个通道，而传统的QSFP28 50 Gbit/s光模块设计方案只使用了其中的两个通道。文章选用比QSFP封装更小的小型可插拔（SFP）封装制成50 Gbit/s光模块，底面积减小了40.5%，体积减小了52.2%，功耗减少了42.1%，传输相同距离光模块成本减少了73.4%。使用4阶脉冲幅度调制（PAM4）技术实现25 Gbit/s光器件传输50 Gbit/s信号，达成了单波长速率翻倍。通过对比测试，常温发射机色散眼图闭合四相（TDECQ）减小了20.5%，灵敏度提高了0.6 dB，且其余各项参数均满足电气与电子工程师协会（IEEE）802.3cd中50 GE以太网的相关要求，能够稳定进行40 km信息传输。
4阶脉冲幅度调制 发射机色散眼图闭合四相 直调激光器 外调激光器 PAM4 TDECQ directly modulated lasers external modulated laser
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Bimberg中德绿色光子学研究中心, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
4 柏林工业大学 固体物理研究所, 纳米光学中心, 德国 柏林 D-10623
5 空军装备部驻长春地区军事代表室, 吉林 长春 130033
垂直腔面发射激光器(VCSEL)具有生产成本低、调制速率高等优点, 在光通信领域占有重要地位。随着数据需求量的飞速增长, 在长距离信息传输中, 具有低损耗的1 550 nm 波长的VCSEL引起了研究人员的兴趣。本文首先介绍了1 550 nm VCSEL的结构, 然后讨论了其带宽限制因素以及相应的改进方法, 接着从NRZ(不归零)调制和PAM4(四电平脉冲幅度)调制两方面对近年来高速1 550 nm VCSEL的研究进展进行了综述, 最后展望了高速1 550 nm VCSEL在未来光通信领域的发展和应用。
高速垂直腔面发射激光器(VCSEL) 不归零调制(NRZ) 四电平脉冲幅度调制(PAM4) 1 550 nm 1 550 nm high-speed vertical cavity surface emitting laser( non-return to zero modulation(NRZ) four-level pulse amplitude modulation(PAM4)
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生院，北京 100088
光谱色散匀滑(SSD)光束的焦斑动态特性是联系激光等离子体不稳定性(LPI)和高功率激光装置性能的重要纽带。为了提升对SSD光束聚焦性能的认知，基于条纹相机的光成像系统，开展了带时间分辨的光束测试实验，获得了SSD光束的焦斑动态图像和演化规律。实验直接演示了SSD光束的焦斑动态特性，沿SSD扫动方向的焦斑图像具有典型的周期余弦扫动特征，扫动幅度、周期等特征与调制频率相关，而垂直SSD扫动方向的焦斑的时空分布则较为杂乱，不再具有典型的余弦扫动特征。另外，实验也表明，SSD光束焦斑有强烈的幅度调制，且调制具有明显的区域效应，调制的大小和SSD扫动方向以及调制频率密切相关。SSD光束焦斑的动态分布特性对光束匀滑性能的分析和优化具有重要指导意义。
激光光学 焦斑特性 光谱色散匀滑 幅度调制 动态演化 中国激光
2022, 49(11): 1105001
红外与激光工程
2021, 50(12): 20210717
1 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
2 复旦大学上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200433
3 网络通信与安全紫金山实验室, 江苏 南京 211111
4 西安邮电大学, 陕西 西安 710121
在光子辅助的W波段通信系统中,利用概率整形技术,实验验证了概率整形的八进制脉冲幅度调制(PS-PAM8)信号在太赫兹空芯光纤中的有线传输。采用包络检测的方案,在97~105 GHz的W波段上成功实现了5.75 GBaud的PS-PAM8信号在1 m空芯光纤上的传输。实验中的净传输速率可达13.63 Gbit/s, 满足2.4×10 -2的20%开销的软判决前向纠错码阈值。该实验结果证明了THz空芯光纤作为一种新型的W波段高速传输介质的潜力。
光通信 脉冲幅度调制 概率整形 光载无线 空芯光纤 光学学报
2021, 41(24): 2406003
