20、高速光通信中的关键技术：从非线性补偿到概率整形

高速光通信中的关键技术：从非线性补偿到概率整形

1. 非线性补偿技术

在高速光通信系统中，非线性效应会对信号传输产生显著影响，其中四波混频（FPM）是一种重要的非线性现象。C(m,n) 作为非线性扰动系数，代表了第 m、n 和 (m + n) 个符号的 FPM 产物，会对第 0 个符号产生非线性失真。

使用对称电色散补偿（EDC）可以显著减少通常数量众多的项。当假设采用对称色散图和对称功率图时，C(m,n) 为纯虚数。这有助于进一步降低基于扰动的非线性补偿（NLC）的数字信号处理（DSP）复杂度和功耗，原因如下：
- 量化后的 C(m,n) 系数数量几乎可以减半。
- 虚数 C(m,n) 与其对应的 FPM 产物的乘法效率是复数 C(m,n) 的两倍。

对于 32 - Gbaud 信号在 40 个 80 - km 单模光纤（SSMF）段上的传输，仅需约 20 项即可获得大部分 NLC 增益。NLC 方案也可应用于其他调制格式，如 16 - QAM。采用 QAM 分解方法进行微扰非线性抑制，在 1920 - km SSMF 传输后，与复杂的传统方法相比，仅产生约 0.1 dB 的损耗。不过，在全负载密集波分复用（DWDM）系统中，单通道 NLC 的性能增益通常远低于 1 dB。

2. 接近容量的前向纠错（FEC）技术

FEC 是使通信链路接近香农极限的重要技术，其在光纤通信链路中的应用经历了三代发展：
-第一代（1987 - 1993 年）：代表性的 FEC 码是里德 - 所罗门（RS）码 (255, 239)，FEC 开销为 6.7%，在输出误码率（BER）为 10