《基于数字信号处理的相干光通信技术》-余建军 迟楠 陈林，学习笔记---第一章

第 1 章重点内容详细解释1. 光通信系统的核心矛盾容量增长 vs 光纤瓶颈本章的主线逻辑是 容量需求驱动技术迭代。从 1978 年第一代商用 0.8μm 系统20~100Mbit/s到 2010 年单信道 100Gbit/s、总容量 10Tbit/s光通信经历了五次代际跃迁。每一代突破的本质都是解决一个瓶颈损耗瓶颈→ EDFA 光放大器90 年代带宽瓶颈→ WDM 波分复用频谱效率瓶颈→ 高阶调制格式 相干检测 DSP2. 信号劣化的两类机制必须分清类别成因典型效应补偿手段线性失真光纤传输物理特性色度色散 CD、偏振模色散 PMD色散补偿光纤 (DCF)、数字色散补偿非线性失真强光与光纤非线性折射率SPM、XPM、FWM、SRS/SBS降低入纤功率、NZDSF、Volterra/DBP特别注意FWM四波混频在 WDM 系统中三个信道频率会产生第四个新频率 f_g f_i f_j − f_k当信道间隔小、色散低时尤其严重。这就是为什么 DSF零色散位移光纤不适合 WDM—— 色散越低FWM 越严重。因此实际 WDM 系统用 NZDSF非零色散位移光纤保留少量色散来抑制 FWM。3. 直接检测 vs 相干检测的本质区别直接检测是 强度→电流 的平方律检测只保留光强信息丢失了相位和频率信息。相干检测通过本振光与信号光混频将光信号搬移到中频完整保留了振幅、频率、相位、偏振四个维度的信息这是高阶调制QPSK/QAM能够实现的物理基础。相干检测的四大优势灵敏度提升本振光功率远大于信号光输出电流 ∝ P_signal × P_LO相当于 放大 了信号电端补偿线性损伤光场线性映射到电场DSP 可以做电子色散补偿 (EDC)、PMD 补偿多阶调制支持相位 / 偏振都可携带信息偏振复用同一波长两个正交偏振方向传两路独立信号容量翻倍4. 发展趋势的关键约束ADC 带宽未来单通道 400Gbit/s~1Tbit/s 的主要瓶颈不是光器件而是电子器件带宽—— 特别是高速模数转换器 (ADC)。Nyquist WDM 技术的提出正是为了绕过这个瓶颈用强滤波压缩子载波带宽使接收机每个子载波只需探测窄带信号降低对 ADC 采样率的要求。