训练序列与振幅调制导频音辅助的非线性干扰监测技术在相干光通信系统中的应用

《Journal of Lightwave Technology》：Training Sequence and Amplitude Modulation Pilot Tone Aided Nonlinear Interference Monitoring for Coherent Optical Communication Systems

　　

摘要：

本文提出了一种基于训练序列（TS）和幅度调制导频音（AMPT）的非线性干扰（NLI）监测方法，用于相干光传输系统。为了估计总噪声（包括NLI噪声和放大器自发辐射（ASE）噪声），利用训练序列获取先验信息并从其接收到的信号中减去这部分噪声。接着，为了将NLI噪声（包含自通道干扰（SCI）和互通道干扰（XCI）噪声）从总噪声中分离出来，通过AMPT在NLI噪声中引入功率振荡，从而可以利用不同的频率特性来提取NLI噪声和ASE噪声的功率。最后，可以利用这些功率来估计NLI引起的光信噪比（OSNR）损耗。通过一个5通道、64 Gbaud、1500公里的仿真系统验证，该方法能够准确估计总噪声、SCI噪声、XCI噪声和ASE噪声的OSNR，NLI引起的OSNR损耗估计误差小于0.39 dB。我们还在一个64 Gbaud、500公里的相干传输系统中进行了实验，该系统采用了双极化16位正交幅度调制（DP-16QAM）。使用该方法估计的OSNR损耗在50秒时间窗口内的误差仅为0.41 dB。所提出的方法为实现低成本、实时和高精度的相干传输系统光纤性能监测提供了更好的解决方案。

引言

随着对高速长距离数据传输需求的快速增长，光通信在过去十年中取得了飞速发展[1]。得益于相干检测技术的引入，相干光通信应运而生，并且已经进行了大量的研究[2],[3],[4],[5]。为了满足日益增长的容量需求，人们采用了高阶调制格式，但这些调制格式对噪声更为敏感。虽然线性损伤可以很好地得到补偿，但光纤中的非线性干扰（NLI）仍然是限制相干光传输系统容量的主要因素[6],[7]。此外，如[8],[9]所述，典型的相干系统包含三种类型的噪声：由光纤克尔效应引起的NLI噪声、由掺铒光纤放大器（EDFA）引起的放大器自发辐射（ASE）噪声以及收发器（TRx）噪声。NLI噪声的统计特性与ASE噪声相似[10]，这使得很难区分NLI噪声和ASE噪声。