13、未来光通信系统的高阶调制格式

未来光通信系统的高阶调制格式

1. 引言

随着光网络流量需求的不断增长，收发器需要不断发展以应对这一挑战。新一代 100 Gb/s 收发器采用双偏振正交相移键控（DP - QPSK）调制，这得益于相干检测、高阶调制、前向纠错（FEC）和数字信号处理（DSP）的结合。目前，研究人员正致力于实现 400 - Gb/s 系统，业界主要考虑采用双载波方法（2 × 200 Gb/s），使用双偏振 16 正交幅度调制（DP - 16QAM）。然而，DP - 16QAM 的频谱效率是以较低的非线性效应和噪声容限为代价的，这降低了未来 400 - Gb/s 系统的透明传输距离。

在高速光传输领域，考虑到收发器的复杂性，单载波 400 和 600 Gb/s 是比多载波方案更具吸引力的解决方案。主要的单载波选项依赖于双偏振（DP）16QAM 和 64QAM 调制格式，符号速率高达 64 GBd。但要实现更高的符号速率，系统需要采用具有更高采样率和带宽的数模/模数转换器（DAC/ADC），这会增加整体功耗和设备成本。因此，提高调制格式并使用更高阶的 QAM 格式（如 DP - 256QAM）是一个有趣的选择。

高阶调制格式（HOMFs），如正交幅度调制（QAM），具有高光谱效率，使其成为未来高速光系统的理想选择。M - QAM 星座图有 M 个复符号，每个符号最多可传输 k = log₂(M) 个信息比特。提高调制格式阶数（k）会增加频谱效率，但星座图符号之间的最小距离（d）会减小。这使得高阶 QAM 格式对 ASE 噪声、相位噪声、非线性和窄带滤波的影响更敏感。因此，在传输高速高阶 QAM 信号时，需要采用先进的数字信号处理技术来补偿各种损伤，以实现长距离传输。

此外，HOMFs