使用光纤延迟环路在远距离OFDR中进行激光相位噪声补偿

基于高阶正交幅度调制(QAM)和大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统, 提出了一种在时域进行无迹卡尔曼滤波(UKF)的相位噪声补偿算法。该算法在接收端基于训练符号频域卡尔曼滤波实现信道均衡, 用较小的频域导频数据开销进行频域扩展卡尔曼滤波, 先补偿公共相位误差(CPE)噪声, 然后将CPE噪声补偿之后的数据在时域进行载波间干扰(ICI)相位噪声粗补偿。对相位噪声粗补偿后的频域数据进行预判决, 结合接收端原始时域数据, 在时域对判决后的数据进行UKF以实现ICI相位噪声的精细补偿。对精细补偿之后的频域数据再进行相位噪声粗补偿并进行迭代运算, 极大地提高了相位噪声的补偿效果。对50 Gbit·s-1的CO-OFDM系统进行了传输距离为100 km的仿真, 与其他算法相比, 所提算法的频谱利用率极高, 且具有较好的补偿效果。对激光器线宽为700 kHz且调制方式为32QAM的传输信号进行二次迭代后, 所提相位噪声补偿算法的误码率性能仍可达到前向纠错上限。所提算法促进了大线宽CO-OFDM系统在长距离接入网和城域网中的应用。

利用Optisystem软件结合Matlab，搭建相干检测光正交频分复用（Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing）系统仿真平台。通过加入训练序列学习出不同频率信号的相位噪声规律并进行补偿，结合传输距离、光源线宽，研究了基于16QAM调制的相干光检测OFDM系统的传输性能。结果表明，16QAM调制下的相干光检测OFDM系统做简单的基于训练的信道估计与均衡处理下，系统误码性能提高了近两个数量级。预示了在高速长距离光纤通信中相干光检测OFDM系统的良好前景。