统一训练序列联合载波恢复技术，用于200 Gbps光纤到户（FTN）相干无源光网络（PON）上行传输

《IEEE Access》：Unified Training-Sequence Joint Carrier Recovery for 200 Gbps FTN Coherent PON Upstream

　　

摘要：

为了实现下一代无源光网络（PON）每波长200 Gb/s的容量目标，超奈奎斯特（FTN）信号技术通过压缩信号频谱来降低光网络单元（ONU）对光电带宽的要求；同时，光线路终端（OLT）采用16进制正交幅度调制（16QAM）和偏振分集相干检测技术，既最大化了频谱效率，又保证了在20公里传输距离内的接收灵敏度。然而，这种FTN相干架构存在两个相互加剧的问题：FTN信号特性导致的强符号间干扰（ISI）会放大传统盲相位估计器中的周期漂移；而成本驱动的ONU分布式反馈激光器（线宽大于1 MHz）以及突发模式操作会导致较大的载波频率偏移（最大可达±1.6 GHz），并伴随快速的相位噪声积累。本文提出了一种统一的训练序列（TS）载波恢复方案，该方案仅通过一个短导频块即可同时估计载波频率偏移并跟踪相位噪声，使得训练开销降至1.56%——大约是传统双导频方案的一半。主要创新点包括：(i) 两阶段频率偏移估计器，首先计算导频符号的块内相位差以实现±1.6 GHz范围内的粗略捕获，然后应用128点啁啾Z变换（CZT）达到1.56 MHz的频谱分辨率，相比同等分辨率的快速傅里叶变换（FFT）计算复杂度降低了91%；(ii) 参考相位周期漂移抑制机制，利用相同的导频块作为绝对相位参考，能够在周期漂移发生前将其检测出来，且额外计算成本几乎可以忽略不计。在加速因子为0.9的仿真条件下，该方案在±1.6 GHz范围内残余频率偏移误差低于2.5 MHz，激光线宽容忍度为3.2 MHz。

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