引用本文:

富惠雯,朱子岳,赵梦鑫,等. 降低模分复用传输中信号串扰的预编码技术[J]. 光通信技术,2020,45(1):32-35.

降低模分复用传输中信号串扰的预编码技术

富惠雯,朱子岳,赵梦鑫,陈 健*

(上海大学 特种光纤与光接入网重点实验室,上海 200444)

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摘要:为降低点到多点短距离模分复用传输中的模式串扰,提出了一种基于系数回传的预编码方法。设计了联合控制任意波形发生器(AWG)和示波器(DSO)的控制台,以及连接500 m少模光纤(FMF)的光子灯笼强度调制直接检测(IM-DD)模分复用传输系统,并选用LP01-LP01模式信道和LP11a-LP11b模式信道进行对比实验。实验结果表明:使用该方案之后的信号误码率在1.3E-2前向纠错(FEC)(G.975.1-25%OH)门限时,LP01-LP01、LP11a-LP11b进入光子灯笼的信号发送功率分别降低了约 5 dBm、2 dBm。

关键词:光通信;模分复用;模式串扰;预编码;系数回传

中图分类号:TN915.62  文献标志码:文章编号:1002-5561(2021)01-0032-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.01.007

0 引言
       随着光通信系统容量的需求不断增长,空分复用的研究逐渐在光通信研究领域中占有重要地位。多模光纤虽然可使传输容量扩大更多倍,但其模式色散问题严重,而少模光纤(FMF)模式色散相对较小,因此基于FMF的模分复用(MDM)技术逐渐得到了该领域研究人员的广泛关注。相比被广泛应用于长距离MDM系统的相干检测,直接调制激光器在短距离传输中具有明显优势并且得以不断发展。
   2014年,贝尔实验室研制出模式选择性光子灯笼,并基于它实现了MDM传输之后,国内外研究人员基于模式选择性光灯笼进行了不断深入的研究。2017年,陈嘉轲等人结合10 km低耦合FMF利用光子灯笼的3个模式成功实现了3路4.25 Gb/s信号的有效传输。2018年,陈保峰等人结合判决反馈均衡(DFE)技术在光子灯笼MDM系统中成功实现了2路20 Gb/s的信号,且在一定误码率下保持了良好的传输。近年来,由于模式混叠和光纤内部缺陷造成的模式串扰严重影响着MDM传输的信号传输质量,相关学者对基于光子灯笼MDM传输系统的串扰抵消和均衡技术展开了一系列的研究。2018年,Guijun Hu等人提出了一种变步长无约束自适应频域最小均方(FD-LMS)算法,用于6×6 MDM系统传输中的解复用,该算法比原有的有约束和无约束的FD-LMS算法收敛速度有较大的的提升。2019年,Zhang等人通过在接收端使用导频辅助的最小二乘算法,减小了正交频分复用(OFDM)信号在MDM强度调制直接检测(IM-DD)传输中的信号串扰;陈健等人使用了数字正交滤波器结合最小二乘算法,成功减小MDM传输中的2路信号之间的信号串扰,使误码率降低2个数量级;Bishal Poudel等人利用有监督深度学习神经网络在MDM光传输系统中设计了一种新型多输入多输出(MIMO)检测器。2020年,Neng Bai等人使用光纤的LP01和2个简并的LP11模经过50 km FMF传输后采用6×6时域MIMO均衡器对传输数据进行恢复。然而,这些研究的解串扰均面临着需要在集中的接收端获取光纤信道的模式传输矩阵,才能恢复各个模式的原始传输信号的问题。由于光纤经扰动后传输矩阵会发生改变,在实际使用中必须不断地重复传输矩阵的测量和校准过程,费时、费力,这种集中在接收端设备部署的局限性影响了该技术的推广使用。为此,本文提出一种系数回传的信号预编码方法,以减小点到多点短距离MDM传输中的模式串扰。

4 结束语
       在使用基于系数回传的预编码技术的MDM传输系统中,本文选用了光子灯笼的LP01-LP01模式信道和LP11a-LP11b模式信道,在接入500 m FMF的情况下传输PAM4信号。实验结果表明:本文所提出的预编码的方法在经过500 m FMF的传输后,LP01-LP01和LP11a-LP11b信道误码率均有一定改善,误码率在低于1.3E-2 FEC(G.975.1-25%OH)门限时,比未经过预编码处理时的接收光功率均有降低。该方法具有低成本、简便灵活的特点,为解决点到多点短距离MDM传输系统中的信号串扰问题提供了一种有效的解决方案。