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[摘要] 實(shí)時(shí)單載波相干光通信和實(shí)時(shí)相干光正交頻分復(fù)用（OFDM）通信在處理方法和處理順序上有所不同。實(shí)時(shí)相干光OFDM通信，接收端的信號處理首先在時(shí)域上進(jìn)行，在時(shí)間同步之后便進(jìn)行頻偏估計(jì)，隨后通過FFT變換之后轉(zhuǎn)換到頻域上再進(jìn)行信道估計(jì)、相位噪聲估計(jì)以及最終的信號檢測；實(shí)時(shí)單載波相干光接收端的信號處理過程在時(shí)域上進(jìn)行，首先進(jìn)行的是信道估計(jì)，隨后進(jìn)行頻偏估計(jì)。
[關(guān)鍵詞] 相干光通信系統(tǒng)；實(shí)時(shí)數(shù)字信號處理技術(shù)；單載波技術(shù)；頻域正交復(fù)用技術(shù)
相干光通信系統(tǒng)具有支持高階數(shù)字調(diào)制解調(diào)，支持偏振復(fù)用等特點(diǎn)，并在接收端引入了數(shù)字信號處理（DSP）的均衡技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高譜效率與長距離傳輸?shù)墓鈧鬏斚到y(tǒng)，因此被公認(rèn)為是100G 及以上級高速光通信系統(tǒng)的解決方案，并已成功應(yīng)用于100G 的商業(yè)系統(tǒng)中。
目前相干光通信的理論和實(shí)驗(yàn)始于20 世紀(jì)80 年代，隨著多年的算法研究與現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA 技術(shù)）的發(fā)展，相干光通信進(jìn)入實(shí)時(shí)系統(tǒng)的研究階段，利用高速率模數(shù)變換器（ADC）配合FPGA 搭建實(shí)時(shí)光相干系統(tǒng)電域處理部分是一種對其最有效率的研究方式。
2006 年，T. Pfau 首次實(shí)現(xiàn)了單載波正交相移鍵控（QPSK）實(shí)時(shí)光通信的傳輸，前向糾錯(cuò)編碼性能在63 km傳輸后達(dá)到800 Mb/s[1]；同年，A. Leven實(shí)現(xiàn)了單載波QPSK 4.4 Gb/s 實(shí)時(shí)光通信的傳輸實(shí)驗(yàn)[2]。2007 年，T. Pfau采用偏振復(fù)用方式實(shí)現(xiàn)單載波QPSK2.8 Gb/s 實(shí)時(shí)光通信傳輸[3]；A. Leven等人于同年通過使用常數(shù)模算法（CMA）以及偏振復(fù)用等方式首次實(shí)現(xiàn)10 Gb/s 級的單載波實(shí)時(shí)光通信實(shí)驗(yàn)[4]。2008 年，Sun 等人首次實(shí)現(xiàn)了40 Gb/s 單載波QPSK 的實(shí)時(shí)光傳輸實(shí)驗(yàn)[5]。相對單載波系統(tǒng)，實(shí)時(shí)正交頻分復(fù)用（OFDM）系統(tǒng)的研究相對落后，S. Chen 于2009 年實(shí)現(xiàn)首個(gè)OFDM系統(tǒng)實(shí)時(shí)光通信[6]，采用QPSK 調(diào)制和16QAM 調(diào)制的傳輸速率分別達(dá)到1.55 Gb/s 和3.1 Gb/s；同時(shí)，Q. Yang 等人實(shí)現(xiàn)了54 Gb/s 多頻段OFDM 相干光通信實(shí)驗(yàn)[7]。2009 年，F(xiàn). Buchali 提出了12.1 Gb/s 實(shí)時(shí)相干光OFDM 發(fā)送裝置[8]，并成功應(yīng)用于109 Gb/s 400 km的傳輸實(shí)驗(yàn)中。2011 年，X. Xiao 等人實(shí)現(xiàn)了10.5 Gb/s 相干光OFDM 實(shí)時(shí)發(fā)送及接收裝置[9]，N. Kaneda 等人實(shí)現(xiàn)了28.6 Gb/s 偏振復(fù)用相干光OFDM 傳輸?shù)膶?shí)時(shí)接收器[10]；T. Pfau 等人實(shí)現(xiàn)了40 Gb/s 偏振復(fù)用16QAM 內(nèi)差相干接收機(jī)[11]。圖1 給出了研究領(lǐng)域相干光實(shí)時(shí)通信單通道上傳輸速率的逐年發(fā)展情況。
圖1 相干光實(shí)時(shí)通信的發(fā)展
圖2 雙偏振相干光接收
