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[导读]     PM-QPSK技术具有高的频谱效率,将传输符号的波特率降低为二进制调制的四分之一,并能使光信噪比极大改善,可以用强大的DSP来处理极化模复用信号。文章分析了PM-QPS

 

  PM-QPSK技术具有高的频谱效率,将传输符号的波特率降低为二进制调制的四分之一,并能使光信噪比极大改善,可以用强大的DSP来处理极化模复用信号。文章分析了PM-QPSK技术调制和解调的基本原理,对100G系统中接收机前端光解调器进行详细分析。

  引言

  PM-QPSK(PolarizaTIon-mulTIplexed Quadrature Phase Shift Keying,偏振复用正交相移键控)的信号在接收侧采用相干检测技术可以实现高性能的信号解调,和直接解调、差分解调方式相比,相干检测所使用的本地激光器的功率要远大于输入光信号的光功率,所以光信噪比可以极大地改善[1]。特别是相干检测技术充分利用强大的DSP(Digital Signal Processing,数字信号处理)技术来处理极化模复用信号,可以通过后续的数字信号处理补偿并进行信号重构,可以还原被传输的信号的特性(极化模、幅度、相位),大幅度消除光纤带来的传输损伤,如PMD(PolarizaTIon Mode Dispersion,偏振模色散)容忍度达30ps,无需线路色散补偿就可以容忍几万ps/nm,相比与其他的100G传输方案,如非相干PM-DQPSK或OFDM(Orthogonal Frequency Division MulTIplexing,正交频分复用技术),PM-QPSK结合相干检测提供了最优化的解决方案,这被大多数的系统供应商选择为100G传输方案。

  PM-QPSK调制原理

  四进制移相键控(QPSK)是一种多元(4元)数字频带调制方式,其信号的正弦载波有4个可能的离散相位状态,每个载波相位携带2个二进制符号,第n个时隙的QPSK信号可以表达为:

  (1)

  其中,A是信号的振幅,为常数;θn为受调制的相位,其取值有四种可能,具体值由该时隙所传的符号值决定;fc是载波频率;Ts为四进制符号间隔。QPSK常用的四种相位值有两套,分别称为A方式和B方式,若,则为0、π/2、π、3π/2,此初始相位为0的QPSK信号的矢量图如下图1中A方式;若,则为π/4、3π/4、5π/4、7π/4,此初始相位为π/4的QPSK信号的矢量图如下图1中B方式。QPSK调制是响应进入的码对(00、01、10、11),对光载波作相移,表1给出了四元符号对应的两个比特和A、B两套相位值[2]。

  单个100Gbps被分为两个极化模式-TE(横电模)与TM(横磁模)的两个50Gbps流,这一步骤产生出相同频率的两个载波,然后每个载波做QPSK调制,由于QPSK调制将2个比特封装在一个符号内,两个极化的模式可以分别得到两个25G符号/秒的流,总计为100Gbps。由于QPSK信号是以两个极化面且以复用的极化模形式传输,因此它可以叫做DP-QPSK(双极化QPSK),或叫PM-QPSK(极化模式QPSK)。

  

 

  图1 QPSK A和B 两种方式矢量图

  

 

  表1 QPSK的两套相位值

  

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