基于 IQ 传输器和数字相位估计均衡接收器的平方 16QAM
系统相干光学性能
文摘：潜在的更高频谱效率和最近在相干光系统领域的举动提高了对新的光传
输多级调制格式的兴趣。本文介绍的平方 16QAM 作为未来大容量和高光谱效
能光学系统的新格式。对各种可能发射器以及均衡 IQ 接收器进行了说明。在发
射机侧电水平发电机的实施显示了试验研究。在接收机的一边对实现光学 2×4
90°混合进行了讨论。此外，平方 16QAM 数字相位估计算法的发展，对其性能
和局限性进行了仿真。
1．介绍
相干系统重新获得关注由于高速数字信号处理新的实用性，[1]，和低价
的组件，[2]，以及在高数据率中部分缓和接收机的要求。相干检测提供了几
方面的优势。所有的光学领域参数的可用性 （振幅，相位，频率和偏振）在
电领域中使高阶调制和自适应电失真均衡器(EDE)成为新的潜能。当用于波
分复用(WDM)系统时，相干接收器提供可调谐度并允许高选择性信道通过电
滤波分离。此外，只有相干检测允许达到光谱效能最终极限[3]。
在过去几年,系统强度调制和直接检测(IM-DD)进行优化能实现更高的鲁
棒性和低成本。尤其是对远程传输,可达到传输距离增加了应用光学色散补偿，
拉曼放大器，PMD 补偿,前向误差修正(FEC)和选择性调制格式。感兴趣的是
差分相移键控 (DPSK)格式 出 现 每 信 道更高的数据率介绍 ,[4],特别是对
4OGbit/s 系统为了实现传输距离比得上广泛配置地 10Gbit/s 系统。一般来
说,DPSK 格式基于干涉直接检测,导致复杂的光接收机结构,尤其是对更高序
列调制格式。利用相干检测，解调可以用电进行,因此复杂的光学是可以避免
的,[5]。此外,众所周知的解调方法配置在电和无线系统中可适用于光传输。
考虑 WDM 光谱效率和对高数据率实际的可行性,均衡接收器优于外差同
行, 对将来的网络似乎是个正确的选择。然而,均衡接收器对激光相位噪声是
敏感的。一流的技术是相位差异，[6],可以消除相位噪声和增加同步和正交
组件。不幸的是,相位差异不适用于高阶调制格式。另一种是光学锁相环
(OPLL) 的应用。但即使要求激光线宽降低更高的数据率,他们仍然严谨,特别
是估计在环路延迟中日益增多的要求,[7]。基于电模型和无线系统并由于最
近的高速数字信号处理器的实用性,一个新的选择产生耦合光学均衡接收器中
的相位噪声:数字相位估计。从收到的同步和正交信号相位误差的采样 ,可以
计算出该星座图旋转正确的位置。已经为光学 QPSK 调制提出了一种相位估
计在[1]和[8]中。
本文着重论述平方 16QAM(QAM-正交振幅调制)。平方 16QAM 众所周
知来自电气和无线,但本文作为光传输系统,先一步,最近研究了 DQPSK-DD,
[9]， 8-DPSK-DD, [10],调制格式。4 比特被映射到一个符号中,产生 16 个
