高效频谱高速相干OFDM系统

1、201531903011靳涛8.2 正交频带复用的OFDM8.3 111Gb/s无保护间隔的CO-OFDM传输8.4 100Gb/s CO-OFDM传输仿真8.5 高频谱效率的CO-OFDM系统把整个OFDM频谱分割成多个正交频带，并且保持这些子带之间的正交性的方法称为OBM-OFDM 子载波正交条件 fG =m f f 每个子带的子载波间隔 fG 频带保护间隔 下图是采用混合信号电路实现的OBM-OFDM 上变换的中心频率处于f1 到fN 到之间 f1 l . fb l -L,L f1是第l个OFDM子带的中心频率， fb 是子带间距U采用这种方式，DAC/ADC仅需工作在每个OFDM子带带

2、宽内，该子带大约是整个原始OFDM频谱以子带数目为比例的缩减OBM-OFDM的光学结构与电实现相同射频I/Q调制器 光I/Q调制器（90o 并行马赫-增德尔调制器）发送或接受端的射频本地振荡器 光本地振荡器 这样所有子载波的正交条件就能满足OBM-OFDM也可以通过在WDM信道上传输OFDM数据和锁定所有激光器于共同的光基准OBM-OFDM具有的优点：1.由于没有或很小的保护频带，所以可以获得高频谱效率；2.能够仅通过一次性快速傅里叶变换实现两个OFDM子带的同时解调；3更易于用抗混叠滤波器来分段，进而用低速率的DAC/ADCs进行处理；4.由于采用的是整体频谱的子带，所以需要的循环前缀长度大

3、大缩短复用5个OFDM子带产生107Gb/s的OBM-OFDM信号，每个子带上， 21.4Gb/sOFDM信号以双偏振形式传输，6406.25MHz的多频光源通过两个IM的级联的强度调制器产生多频信号尽管OBM-OFDM是一个更具经济效益的解决方案，而研究实例却涉及到昂贵的高速混合信号设计，试运行以及芯片测试。我们选择光复用来得到一个107Gb/s的OBM-OFDM来验证。双调制器装置使5个子带之间更加平缓，并且使预期的5个子带外泄露谱更少，仅中间5个有大而平坦功率的频谱被用于性能指标评价。AWG的相位锁定于10MHz的合成器上，由两个相位相差90度的马赫-增德尔调制器组成的I/Q调制器将基带

4、的OFDM信号加载到5个光频率上，实现射频到光的线性变换，I/Q调制器的输出包含5个子带的OBM-OFDM信号，每个子带以10.7Gb/s的速率加载同样的数据被称为一致加载 接收机由一个偏振光分束器，一个本地激光器，两个混频器和4个平衡接收机组成。 来自4个平衡检测器的射频信号先通过带宽为3.8GHz的抗混叠低通滤波器，这样来自其他子带的频率成分只有一小部分能通过，所以在OFDM中很容易去除111Gb/无保护间隔的CO-OFDM传输无需用FFT和循环前缀来构造OFDM信号，采用与光OFDM相同的原理，通过适当的脉冲整形，并锁定子载波于正交频率，来达到子载波频谱重叠，却不产生干扰。下图是10通道

5、111Gb/sNGI-CO-OFDM信号传输的实验装置图NGI-CO-OFDM 传输的实验结果8.2节讨论的实验，承载相同数据的5个OFDM子带被复用，产生一个OBM-OFDM信号，这涉及到关于一致加载对非线性估计过低问题，仿真配置图采用这种方式，可以仿真类似于第二节实验所发送的OFDM信号，也就是说，5个子带用相同的数据加载。1.单路最佳发射功率对于一致加载和随机加载来说分别是0dBm和 1dBm,而WDM系统的最佳发射功率对于一致加载和随机加载来说都是0dBm 说明：功率超过最优值，光纤的非线性将会使系统的性能降低。 另一方面，如果输入功率比这些最优值小，所接收信号的 光信噪比将会变小，也

6、会导致Q值降低对于单路传输，采用一致加载和随机加载的最佳发射功率之差为1dB，最佳Q值差大约为1.2dB，对于WDM，两种加载方法有同样的最佳发射功率-1dB，他们的Q值差为0.4dB说明：该仿真对于单路传输和WDM，随机加载107Gb/sOBM-OFDM 系统有更好的传输性能在每个跨度的SMF色散采用夹在两个掺饵光纤放大器之间的色散补偿模块（DCF）对于随机加载，系统使用和不使用DCF，单路传输最佳发射功率为-1dBm和1dBm，最大Q值差为3.5dB，而对于一致加载，最佳功率为0dBm和-4dBm，最大Q值差为4dB对于WDM传输的情况，随机加载在两种色散分布下最佳发射功率为-1dBm和-

7、3dBm；对于单路和WDM传输，一致加载都表现出很差的非线性，原因在于频带之间的相关性使得一致加载增大了峰值平均功率比，从而在高发射功率时使信号性能严重下降当不采用DCF传输时，会略微存在对系统性能的低估，因为一致加载增加了系统非线性。从色散补偿中分析使Q降低的因素：一、DCF非线性是使Q性能下降的一个因素二、两级放大器造成了线性噪声指数的降低光分插复用器是实现一个从波分复用传输链路中分离一个波长信道（光下路），然后在以相同的波长往光载波中插入新的信息（光上路）的功能。带级联ROADM主要由交错复用器和阻塞器构成DWDM通道通过交错复用器分成“奇通道”，“偶通道”，放宽了对波长阻塞器的通带要求，第二个交错复用器将两组通道再结合起来。如下图，有/无滤波器对中情况下，Q值随节点数目的变化曲线，经过10个级联的ROADM，Q损伤几乎为0.这是因为107Gb/sCO-OFDM信号仅占32GHz的带宽，而10个级联ROADM的1/3dB带宽为33/36.5GHz,因此，大部分信号频谱被限制在滤波器的通宽内。失谐越大，Q损伤越严重1.光OFDM的一个优势在于对高阶调制（可以有效的提高不同载频之间切换的成功率）的兼容性