华中科技大学付松年课题组:超奈奎斯特高频谱效率光纤传输
2017-12-14

华中科技大学光学与电子信息学院付松年教授课题组在高速数字相干光纤传输技术领域取得了新成果。课题组提出了基于载波间串扰抑制的超奈奎斯特传输(Fast Than Nyquist, FTN)解决方案,在国际上首次完成了偏振复用16进制正交幅度(PDM-16QAM)调制格式的FTN传输实验,并打破了PDM-16QAM单模光纤传输频谱效率记录。

随着云计算、3D视频、虚拟现实等新的网络技术及应用的不断涌现,对光纤通信传输容量的需求日益增长。由于单模光纤可传输利用的频带资源有限,高频谱效率光传输成为解决容量需求的关键技术。目前,光纤通信系统普遍采用密集波分复用(DWDM)传输,减小信道间的频率间隔是提高频谱效率的有效技术。当信道间隔小于信道的波特率时,依据传统的信号接收和处理手段难以恢复出信号,需要特定的信号处理方案来抑制信道间的频谱串扰,这一传输方案被称为FTN传输。

传统的FTN传输方案基于双二进制整形技术,在发射端对每个波长信道进行窄带滤波来抑制信道间串扰。该方案仅适用于偏振复用正交相移键控(PDM-QPSK)调制格式。尽管高阶调制格式PDM-16QAM具有两倍于PDM-QPSK的频谱效率,但是其载波间串扰的容忍度却远不如PDM-QPSK,因此传统的FTN传输方案无法用于PDM-16QAM传输。

付松年教授课题组提出一种适用于PDM-16QAM调制格式的FTN传输方案,并首次完成了PDM-16QAM的FTN光纤传输实验。


 

图1 实验装置图

图2 实验场景图

实验中,接收到的信号首先通过部分响应低通滤波器来抑制高频串扰成分,所得信号再经过最大似然序列估计补偿窄带滤波带来的码间串扰。随后,对信号进行判决并依据判决结果重构出串扰成分,最后由自适应数字滤波器消除信道间串扰,在普通单模光纤中成功实现16 GBd PDM-16QAM信号以15 GHz的载波间隔传输960公里,获得7.7 b/s/Hz的频谱效率。这是目前PDM-16QAM调制格式在标准单模光纤传输中能实现的最高频谱效率。

图3 背靠背传输及960 km标准单模光纤传输结果

相关研究成果以First experimental demonstration of faster-than-Nyquist PDM-16QAM transmission over standard single mode fiber为题发表在Optics Letters [42(6), 1072-1075, (2017)]上,课题组博士生肖卓鹏为第一作者,付松年教授为通讯作者。

论文链接:https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-42-6-1072

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