Page 21 - 网络电信2023年12月刊

光 通 信

式时的有效面积为121μm2。在经过20个FMF环路传输共1000 km 在离线DSP中，对接收信号首先进行频域色散补偿，然后
后，使用波分解复用器选出测量信道信号，相干光接收机对信 依次进行下采样（保留两倍符号速率）和时钟恢复，最后通过
号进行探测，探测信号被采样率为80 GSa/s的示波器捕获并进 MIMO频域最小均方算法（MIMO-TDLMS）、MIMO时域最小均方算
行DSP处理。为了减少示波器输入口的端口数量，采用外差相干 法（MIMO-FDLMS）、载波相位恢复和直接判决最小均方算法
探测，这样只需要使用一个4通道的示波器就能实现两个模式信 （DDLMS），均衡解调完成后进行正交幅度调制（QAM）解映射
号的相干探测，本振（LO）信号与探测的传输信号频率差约为 和误码率（BER）计算。
18 GHz。

图2 实验装置图及DSP 流程

长，运行速度更快，但须恰当选择窗口滑动步长和窗口量级，
二、多模偏振解复用算法 以保证收敛并避免各路信号相互耦合，最快运行速度下，窗口
少模传输相比于单模多核传输信号间串扰更大，加上信号
滑动步长可以等同于窗口长度。此种情况下，MIMO阶数越高，
两偏振态间的串扰，在经过多个器件以及1000 km传输后，需要
频域方法在计算复杂度上相比时域方法的优势就越明显。在通
在接收端对2个模式×2个偏振态共4路调制信号进行信道均衡以
过权重矩阵后，再对输出序列进行快速傅里叶逆变换（IFFT）
恢复出每一路独立信号。本实验在信道均衡中同时使用MIMO-
得到时域估计信号并进行判决和返回误差，得到的返回误差再
TDLMS和MIMO-FDLMS算法以获得最佳的解串扰效果。本文将该联
次经快速傅里叶变换（FFT）变换回频域并更新权重矩阵。算法
合算法命名为MIMO-FTDLMS。另外，在信号经过色散补偿、下采
结构及过程如图4所示。
样和时钟恢复之后，为了能有效同步，我们预先在信道均衡之
前对恢复信号进行频偏估计并加以补偿。
在MIMO-TDLMS中，使用从4输入×4输出共16个权重向量组 三、实验结果和分析
图5为传输前的光谱图，各信道的光信噪比（OSNR）相对
合成的权重矩阵对信号进行均衡，每一路的权重矩阵中，输入
平坦，相邻信道OSNR之差不超过1 dB，信道间OSNR之差不超过2
与输出对应路的权重向量中心位置置1，权重矩阵输出的4个值
dB。经过长距离传输后由于模式串扰，光谱不能稳定呈现。
与训练序列比较判决以最小均方（LMS）准则返回误差并更新权
我们将实验测试的两种模式（LP11a和LP11b）在不同OSNR
重矩阵，误差收敛后改为直接判决的自适应均衡模式。算法结
下的传输性能与加性高斯白噪声（AWGN）信道仿真测试作对
构及过程如图3所示。
比，传输性能对比图如图6所示。在实验中各信道OSNR(17～20
MIMO-FDLMS中，保留两倍上采样的信号分成奇偶两路分
dB）所处的区间内，低信噪比情况下误码率接近理论信道结
别进行傅里叶变换，变换过后的频域信号通过权重矩阵后输出
果，由于高信噪比时模间偏振间串扰成为噪声主导，在不能完全解除
求和，此时权重矩阵作为频域抽头系数进行更新并对频域信号
串扰的情况下，可能会导致高信噪比时误码性能与理论值相差较远。
均衡。与时域均衡方法不同，频域方法输出与输入窗口长度等
36 网络电信 二零二三年十二月