Page 29 - 网络电信2023年11月刊

图7 准相干接收结构

信号变为单边带信号。在合并包络信号后，色散引起的畸变 但这样会占用大量的发射机功率，且这种做法仅适用于单偏振
可以得到有效的抑制。不过，单边带滤波无法改善色散带来 调制格式，对于多偏振复用的信号，即使在发送端满足最小相
的衰减，也不能解决频带展宽导致的码间串扰(Inter-Symbol 位条件，在经过光纤传输之后偏振信号互相耦合，在接收端也
Interference,ISI）问题。因此准相干接收在色散较强的长距 不再满足最小相位条件。另一种方案是在接收端通过偏振分束
离传输场景中仍有着局限性 [24] 。 器（polarization beam splitter，PBS）将偏振信号分开后，
在这个结构中，决定准相干接收性能最重要的部分是包 用LO向两路偏振分别加入频率对准的未调制载波，以满足公式
络检波器，因此围绕用于包络检波器的研究颇为火热。包络 的条件，但加入频率对准的LO会大大增加KK接收机的复杂性。
[2]
检波器主要的性能指标有两个，一是比特率，二是频带利用 这与KK接收机想要简化相干接收结构的初衷是背道而驰的 。
率，即比特率除以载波频率。包络检波器中使用的二极管主要 除此之外，因为KK检测的是光电流的平方波形，因此接收端需
分为三种：一是肖特基二极管（Schottky Diode），二是高 要两倍于传输比特率的采样率，这也对接收机带来了额外的负
电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor， 担。KK接收技术的研究现状见表2。
HEMT），以及异质结双极晶体管（heterojunction bipolar
表2 KK 接收技术研究现状
transistors，HBT）。表1总结了现在主要的研究成果，列出了
使用的技术和性能参数。 来源 比特率（Gbps） 传输距离（km） 调制格式 偏振个数
[34] 400 160 16-QAM 2
表1 包络检波器研究成果
[35] 279 100 DMT 1
载波频率 比特率 比特率与载波频
来源 技术类型 [36] 267 300 16-QAM 1
（GHz） （Gbps） 率比值(%)
[25] 4 4 100 Schottky diode [37] 220 80 16-QAM 1
[26] 7 2.5 35.7 Schottky diode [38] 168 80 64-QAM 1
[27] 6 2.5 41.7 GaAs PHEMT [39] 112 80 4-PAM 1
[28] 101 26 25.7 InGaAs mHEMT
[29] 108 24 22.2 InGaAs mHEMT 由表2可见，KK接收技术可以适用于高阶调制格式（如
64QAM），能达到最高400Gbps的比特率。但KK的传输实验仍以
[30] 300 24 8 InP HBT
单偏振为主，双偏振的成功案例较少。
KK接收技术能够在不需要LO的情况下实现相干传输，从
2.2 KK接收技术 而显著降低了接收机的复杂性。然而，KK接收技术中与数据一
KK（Kramers-Kronig）接收技术是一种简化相干接收的技 起传输的未调制载波占用了大量的光功率，且需要更高的采样
术，其利用信号幅度与相位的Kramers-Kronig关系，可以从电 率，传输多偏振复用信号则会增加结构复杂性，这些劣势限制
流强度信息中提取出唯一对应的相位信息，从而重建光场。因 了KK接收技术的实际应用。
为接收端只需要检测强度信息，因此可以大大简化接收机结构 2.3 差分接收技术
[33] 。 差分接收技术的原理是，通过估计两个或多个连续符号之
KK接收技术要求接收的信号必须满足最小相位条件，即信 间的相位差来执行相干检测。因此差分接收并不需要提取出载
号的轨迹不能包围原点（包括所有的星座点以及星座点之间转 波进行相干检测，而是与延迟信号进行混频，也就省去了载波
换的轨迹）。因此，为了满足这个条件，未调制的载波分量必 恢复的结构，但仍需要进行时钟恢复。其可分为无LO和有LO的
须足够强。最简单的方法是在发送端加入较强的未调制载波， 结构。

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