光通信与网络 刘帅民

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1、光正交频分复用的非线性特性及其补偿姓名：刘帅民学号：201120195005摘要：首先文章介绍了正交频分复用（OFDM）的一些基本知识，以及它与光通信的结合，指出它们结合之后的优势与不足，其中非线性是最为严重的问题。最后，文章讲解了一些对非线性进行补偿的方法，例如DBP，OPC，EPC，RFP等。关键字：OFDM;DBP;OPC;EPC;RFPAbstract:Firstintroducedsomebasicknowledgeoftheorthogonalfrequencydivisionmultiplexing(OFD

2、M)andthecombinationofopticalcommunicationpointsouttheadvantagesandshortagesaftertheycombined.Amongthemthemostseriousproblemisnonlinearity.Finallyexplainedsomemethodsofthecompensationaboutnonlinearcharacteristics,suchasDBP,OPC,RFP,etc.Keywords:OFDM;DBP;OPC;EPC;RFP

3、一引言正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)具有高数据传输速率、高效的频谱利用率和抗多径干扰的能力。最近几年，OFDM技术已经成功地应用在移动以及固定数据传输中，例如非对称数字用户线路(AsymmetricDigitalSubscriberLine，ADSL)、数字视频广播(DVB-T和DVB-H)，以及无线局域网(WirelessLAN)等。目前，OFDM已被视为第四代移动通信最具竞争力的传输技术[1]。光载正交频分复用(O-OFDM)是将OFDM技术应

4、用于光通信网络的一种新技术，可以构造出高速率、大容量、低成本的光传输网络，而且易于信道容量的扩展。O-OFDM能够有效地对抗光通信系统中的色度色散和偏振模色散引起的符号间干扰(ISI)，而且循环前缀(CP)的引入，更进一步增强了O-OFDM通信系统的抗色散能力，降低了色散管理的复杂度，同时对提高数据传输率和系统容量也起到了重要作用[2]。另外，O-OFDM系统中的各个子信道的不同频谱相互叠加，更有效的利用了频谱资源，提高了带宽利用率[3]。除此之外，该系统实现简单，易于优化，使OFDM技术在光通信领域，尤其是40Gbit

5、/s以上的高速光通信领域具有很好的应用前景[4]。虽然O-OFDM系统的优势较为明显，但也有其不足之处，主要表现在峰值平均功率比(PAPR)较大和对相位噪声极为敏感。这些相位噪声包括光器件的相位噪声、非线性相位噪声和放大自发辐射噪声(ASE)等。造成峰均比较大的根本原因是多个相位一致的子信道相互叠加，所得到的叠加信号的瞬时功率远大于信号的平均功率[5]。二克服非线性特性的方法未来光传输网络可能会采用具有高数据传输速率和高光谱利用效率的光纤传输系统[6]。为了提升光传输网络的光谱利用率，高阶的调制格式将会被用于具有紧密间隔

6、的WDM网络中。由于先进的调制格式需要更强的信噪比，所以高数据传输速率和高光谱利用率的系统将会受到区域内和跨通道的光纤的非线性特性的限制。因此，研究先进的降低或者补偿光纤的非线性特性的技术是十分有意义的。最近，数字后向传输(DigitalBackwardPropagation，DBP)技术已经被介绍用于补偿光纤的非线性特性[7,8]。此外，光学相位共轭(OpticalPhaseConjugation，OPC)技术也已经被提议用在补偿光纤的色散和非线性特性的光纤传输系统当中[9]。尽管DBP技术因为它的灵活性以及较好的性能

7、而备受人们的青睐，但是它本身在计算复杂性方面仍然面临很大的挑战。虽然，OPC技术具有快速和很大的带宽性能，但是它涉及到完成相位共轭的复杂的非线性过程[10]。鉴于以上两种技术的缺点，最近又提出了一种电子相位共轭(ElectronicPhaseConjugation，EPC)技术，用于对光纤的非线性进行补偿[10]。除了以上两种方法用于补偿光的非线性特性的影响之外，还有许多方法用于解决这种问题，例如DSP技术[11]、RFP技术[12]、实时IQ不平衡补偿[13]等，下面将逐一进行介绍。随着DSP技术的发展，补偿非线性损伤

8、的研究正在加速发展。在采用线性相位调制格式的系统当中，非线性相位噪声由于Gordon-Mollenauer效应的影响，已经不再那么重要了。对非线性相位噪声的补偿效果已经被具有色散管理传输线的DSP技术在实验的情况下证明了[14]。由于数字补偿的原因，大量的色散可以在信号接收之后得到补偿。因此我们可以在采用交叉相位调制