Page 38 - 网络电信2024年3月刊
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图5 光纤通信系统中的噪声来源 比较式（11）和（12）可见，相同接收光功率条件下，理
论上DSCD-DQPSK与SHCD-QPSK系统得到相同的光电检测后电信号
功率，也即在电放大器噪声为主的系统中拥有相同的理论背靠
背（BTB）性能。
图7显示了光功率受限单偏振系统中，最佳功率分离比下的
SHCD-QPSK、DSCD-DQPSK和IMDD-PAM4系统在200Gbit/s传输比特
率下的理想背靠背性能曲线，其中在3种系统中都设置相同的电
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噪声。可见要达到1×10 BER,DSCD-DQPSK和SHCD-QPSK系统所
要求的接收光功率为-10.6dBm，而IMDD-PAM4系统所要求的接收
在光功率受限系统中，无光放大器光传输链路的系统传输
光功率为-5.7dBm。因此与IMDD-PAM4系统相比，DSCD-DQPSK和
距离受限于在接收端所能获得的光信号功率。这类系统中，光
SHCD-QPSK的接收机灵敏度提升了4.9dB。而在这种光功率受限
信号在传输过程中不会叠加光放大器引入的光噪声，但信号功
系统场景下，DSCD-DQPSK与SHCD-QPSK系统的理想BTB性能相同
率随传输距离增长不断衰减。因而在整个系统中，接收机中的
也与前述的理论预期相符合。
光电探测器和电放大器所带来的电噪声成为主要噪声源。对于
给定的电放大器噪声功率，光功率受限系统的性能随着接收机 图7 IMDD-PAM4、SHCD-QPSK和DSCD-DQPSK在200 Gbit/s传输速率下
光电检测后获得的电信号功率的提升而提升。 的理想背靠背性能曲线
由式（3）可知，SHCD系统光源的分离比R=0.5，即本振占
总功率比例为0.5时，能获得最大的光电检测信号功率。因此在
接收机中电噪声占主要地位的情况下，分离比为0.5的SHCD系统
性能最优。图6为SHCD-QPSK系统在不同的远端本振与信号功率
比情况下的仿真研究所得误码率曲线，系统速率为200 Gbit/
s。可以看出与理论预期一致，在只有电噪声的情况下，不同的
信噪比下SHCD系统的最佳功率分离比固定，都是在发射端光源
分离比为0.5∶0.5时得到最低的误码率（BER）结果。
图6 SHCD-QPSK系统在只有电噪声的情况下不同本振与信号功率分离
比对应的误码率曲线
3.4 OSNR受限系统
对于光传输链路中含有光放大器的系统，接收到的信号
光功率可以通过提高光放增益来提升，然而信号在传输过程中
会被引入光噪声，从而形成OSNR受限系统。在这种情况下，
SHCD系统的发射端光源分离比需要根据系统中光噪声和电噪声
的相对值进行优化。在光噪声和电噪声功率占比不同情况下，
对SHCD系统发射端光源最佳功率分配比的研究中，增加了接收
端对远端LO三种不同光域滤波设置下的仿真分析和比较。三种
光域滤波设置包括理想LO滤波（即完全滤除远端LO光噪声）、
20GHz LO滤波（即远端LO经过20 GHz滤波）及无光域LO滤波。
在这3种情况下，图8分析了系统中光噪声和电噪声功率占比不
在这种情况下的SHCD-QPSK系统所获得电信号为 同时，SHCD系统光源的最佳功率分离比变化趋势。其中，在理
想LO滤波（ideal noise-less LO）和20GHz LO滤波（20GHz-
filtered LO）情况下，LO占比的变化趋势相同，即随光噪声
（11）
设定QPSK和DQPSK调制格式的信号幅度均为1，即式（10） 占比增高而递减。当电噪声功率为系统噪声的主要来源时，与
和（11）中的a(t)=1，则DSCD-DQPSK经过光电检测所获得的电 3.3节的推导和分析相同，SHCD系统的远端本振和信号功率分离
信号为 比为0.5∶0.5是最佳功率分离比。当系统中的光、电噪声功率
比从-5dB逐渐提高到15dB时，SHCD系统的远端本振和信号最佳
功率分离比相应从0.5∶0.5逐步降低到0.2∶0.8。当光噪声和
电噪声同时存在时，SHCD系统发射端光源的最佳功率分离比与
光噪声的大小相关，最佳功率分离比会出现变化。这是因为分
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