高速中短距離光傳輸與光接入系統(tǒng)目前正處于升級(jí)換代、速率提升的階段，傳統(tǒng)光纖傳輸技術(shù)受到了的挑戰(zhàn)。本書主要總結(jié)了高速光互連和寬帶光接入系統(tǒng)中一系列前沿性、開拓性和有深度的研究工作，主要包括高速短距離光纖傳輸系統(tǒng)基礎(chǔ)及其關(guān)鍵問題、器件的發(fā)展、新型調(diào)制格式和編碼以及高性能的數(shù)字信號(hào)處理算法。本書緊跟當(dāng)前研究熱點(diǎn)和業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，理論分析和實(shí)驗(yàn)研究并重，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
本書適合通信領(lǐng)域從事光纖通信、無線通信等研究的工程技術(shù)人員，以及高等院校通信工程等相關(guān)專業(yè)的研究生和教師閱讀。
作者在超高速光信號(hào)產(chǎn)生、傳輸和接收方面取得了許多創(chuàng)新性成果和創(chuàng)記錄的傳輸速率。IEEE Fellow和OSA Fellow.
內(nèi)容前沿：光互連和光接入受5G快速發(fā)展的影響，速率增加很迅 速，需要采用新技術(shù)和新架構(gòu)才能滿足這些需求。一些新技術(shù)正在快速推出，目前國內(nèi)沒有這方面的專著來介紹這些新技術(shù)。該書將彌補(bǔ)這方面的空白。
余建軍 教授,對(duì)高速光纖通信技術(shù)進(jìn)行了多年的研究，在超高速光信號(hào)產(chǎn)生、傳輸和接收方面取得了許多創(chuàng)新性成果和創(chuàng)紀(jì)錄的傳輸實(shí)驗(yàn)。他先后在國內(nèi)外多所大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)從事寬帶光纖傳輸技術(shù)方面的研究工作，是 IEEE Fellow 和 OSA Fellow；發(fā)表了 1000 余篇學(xué)術(shù)論文，獲得 100 余項(xiàng)專利授權(quán)，先后擔(dān)任 OSA Journal of Optical Communications and Networking、IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology、OSA/IEEE Journal of Optical Communications and Networking 和 IEEE Photonics Journal 期刊的編委。
第 1 章 緒論 .001
1.1 研究背景和意義 .001
1.2 研究現(xiàn)狀 .004
1.2.1 高速數(shù)據(jù)中心光互連研究現(xiàn)狀 004
1.2.2 高速接入網(wǎng)研究現(xiàn)狀 . 008
1.3 本書的結(jié)構(gòu)安排 .010
參考文獻(xiàn) 015
第 2 章 高速短距離光纖傳輸系統(tǒng)基礎(chǔ)及其關(guān)鍵問題 021
2.1 引言
021
2.2 高速短距離光纖傳輸系統(tǒng)的基本組成架構(gòu) 021
2.2.1 光發(fā)射機(jī) 022
2.2.2 光接收機(jī) 025
2.2.3 光纖信道 027
2.2.4 光放大器 028
2.2.5 先進(jìn)調(diào)制格式 . 030
2.2.6 數(shù)字信號(hào)均衡技術(shù) 032
2.3 高速短距離光纖傳輸系統(tǒng)面臨的關(guān)鍵問題與解決方案 .034
2.3.1 系統(tǒng)帶寬受限問題 035
2.3.2 光纖傳輸損傷問題 036
2.3.3 光電器件非線性損傷問題 038
2.3.4 高速短距離光纖傳輸系統(tǒng)中關(guān)鍵問題的解決方法 045
2.4 小結(jié) 046
參考文獻(xiàn) 047
第 3 章 基于帶寬受限器件的數(shù)據(jù)中心光互連系統(tǒng) 049
3.1 引言 049
3.2 數(shù)據(jù)中心光互連研究進(jìn)展 050
3.2.1 數(shù)據(jù)中心光互連網(wǎng)絡(luò) . 050
3.2.2 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 051
3.3 基于帶寬受限器件的 100Gbit/s 數(shù)據(jù)中心光互連傳輸實(shí)驗(yàn) 053
3.3.1 聯(lián)合均衡算法原理 054
3.3.2 實(shí)驗(yàn)裝置及系統(tǒng)參數(shù) . 056
3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 058
3.4 基于級(jí)聯(lián) SOA 的 120km 數(shù)據(jù)中心光互連傳輸實(shí)驗(yàn) . 064
3.4.1 級(jí)聯(lián) SOA 模型 065
3.4.2 實(shí)驗(yàn)裝置及系統(tǒng)參數(shù) . 067
3.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 069
3.5 小結(jié) 072
參考文獻(xiàn) . 073
第 4 章 基于高階 PAM 的數(shù)據(jù)中心光互連非線性研究 075
4.1 引言 075
4.2 基于改進(jìn)查找表的高階 PAM 非線性預(yù)失真技術(shù) . 076
4.2.1 經(jīng)典查找表的基本原理 076
4.2.2 改進(jìn)查找表的基本原理 077
4.2.3 基于 M-LUT 的 PAM8 IMDD 系統(tǒng)傳輸實(shí)驗(yàn) 079
4.3 基于 DBSCAN 算法的高階 PAM 非線性判決技術(shù) . 084
4.3.1 DBSCAN 算法的基本原理 . 085
4.3.2 基于 DBSCAN 算法的高階 PAM 判決算法基本原理 086
4.3.3 基于 DBSCAN 算法的 PAM8 IMDD 系統(tǒng)傳輸實(shí)驗(yàn) 089
4.4 小結(jié) 093
參考文獻(xiàn) . 093
第 5 章 基于概率整形的 200Gbit/s 數(shù)據(jù)中心內(nèi)光互連系統(tǒng) 095
5.1 引言 095
5.2 概率整形技術(shù) 096
5.2.1 概率整形技術(shù)的基本原理 096
5.2.2 GMI 和 NGMI 數(shù)值模擬 099
5.2.3 基于概率整形的高階 PAM 傳輸仿真 102
5.3 基于概率整形的 260Gbit/s PAM8 數(shù)據(jù)中心內(nèi)光互連傳輸實(shí)驗(yàn) 103
5.3.1 基于硬限幅的概率整形時(shí)域數(shù)字預(yù)均衡技術(shù) . 104
5.3.2 實(shí)驗(yàn)裝置及系統(tǒng)參數(shù) . 106
5.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 109
5.4 SOA 使能的 280Gbit/s PS-PAM8 數(shù)據(jù)中心內(nèi)光互連傳輸實(shí)驗(yàn) 112
5.4.1 超高速信號(hào)的 SOA 大信號(hào)增益模型 113
5.4.2 實(shí)驗(yàn)裝置及系統(tǒng)參數(shù) . 114
5.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 115
5.5 基于概率整形的 350Gbit/s PAM16 數(shù)據(jù)中心內(nèi)光互連傳輸實(shí)驗(yàn) 119
5.5.1 超高速 PAM 信號(hào)聯(lián)合非線性均衡技術(shù) . 119
5.5.2 實(shí)驗(yàn)裝置及系統(tǒng)參數(shù) . 120
5.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 122
5.6 小結(jié) 124
參考文獻(xiàn) 125
第 6 章 基于帶寬受限器件的無源光網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng) 127
6.1 引言 127
6.2 PON 研究進(jìn)展 .127
6.2.1 PON 標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程 127
6.2.2 PON 發(fā)展的主要趨勢 130
6.3 基于帶寬受限器件的 100G-PON 下行傳輸實(shí)驗(yàn) .132
6.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置及系統(tǒng)參數(shù) . 133
6.3.2 發(fā)射端和接收端 DSP 134
6.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 138
6.3.4 色散容限及功率損耗分析 141
6.4 基于帶寬受限器件的 50G-PON 對(duì)稱傳輸實(shí)驗(yàn) 143
6.4.1 調(diào)制格式 DSP 流程 . 143
6.4.2 實(shí)驗(yàn)裝置及系統(tǒng)參數(shù) . 145
6.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 147
6.4.4 色散容限及復(fù)雜度分析 150
6.5 基于帶寬受限器件的對(duì)稱 50G-PON 上行突發(fā)傳輸實(shí)驗(yàn) 152
6.5.1 基于數(shù)字濾波平方定時(shí)的 BCDR 算法原理 152
6.5.2 實(shí)驗(yàn)裝置及系統(tǒng)參數(shù) 153
6.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 155
6.6 小結(jié) 158
參考文獻(xiàn) 159
第 7 章 基于強(qiáng)度調(diào)制相干檢測的 200G-PON 傳輸系統(tǒng) 162
7.1 引言 162
7.2 基于強(qiáng)度調(diào)制相干檢測的低復(fù)雜度 DSP 基本原理 163
7.2.1 強(qiáng)度調(diào)制和外差相干探測技術(shù)基本原理 163
7.2.2 PAM4 信號(hào)恢復(fù) DSP 算法基本原理 165
7.3 基于強(qiáng)度調(diào)制相干檢測的 200G-PON 下行傳輸實(shí)驗(yàn) 167
7.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置及系統(tǒng)參數(shù) 167
7.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 169
7.3.3 激光器線寬容忍性 173
7.4 小結(jié) 174
參考文獻(xiàn) 175
第 8 章 基于多載波強(qiáng)度調(diào)制直接檢測通信接入網(wǎng)系統(tǒng) . 176
8.1 引言 176
8.2 光纖通信除權(quán)預(yù)均衡技術(shù) 177
8.3 獨(dú)立單邊帶生成技術(shù) 179
8.4 色散預(yù)補(bǔ)償技術(shù) . 179
8.5 雙邊帶獨(dú)立信號(hào)非線性串?dāng)_消除算法 . 180
8.5.1 雙邊帶獨(dú)立信號(hào)非線性串?dāng)_消除算法原理 180
8.5.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及參數(shù) 183
8.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 184
8.6 基于 OFDM 調(diào)制的高譜效率概率編碼技術(shù). 186
8.6.1 基于概率編碼的 OFDM 光纖強(qiáng)度調(diào)制直接檢測傳輸實(shí)驗(yàn) 186
8.6.2 基于升階等熵概率編碼的 OFDM 光纖強(qiáng)度調(diào)制直接檢測傳輸實(shí)驗(yàn) 189
8.6.3 基于超高升階等熵概率編碼和除權(quán)預(yù)均衡技術(shù)的 OFDM 光纖強(qiáng)度調(diào)制
直接檢測傳輸實(shí)驗(yàn) 192
8.7 小結(jié) 195
參考文獻(xiàn) 196
第 9 章 基于強(qiáng)度調(diào)制直接檢測 DMT 調(diào)制的數(shù)據(jù)中心內(nèi)光互連系統(tǒng) 198
9.1 引言 198
9.2 DMT 調(diào)制關(guān)鍵技術(shù) . 199
9.2.1 DFT-S 199
9.2.2 ABPL 200
9.3 采用高階調(diào)制格式的 DMT 大容量數(shù)據(jù)中心內(nèi)光互連系統(tǒng)研究 . 202
9.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及參數(shù) 203
9.3.2 DFT-S 編碼和預(yù)均衡聯(lián)合技術(shù) . 204
9.3.3 DD-LMS 均衡器 206
9.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 207
9.4 DFT-S DMT 和 ABPL DMT 的性能比較 209
9.4.1 信道估計(jì)及 SNR 計(jì)算 210
9.4.2 實(shí)驗(yàn)傳輸系統(tǒng) . 211
9.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 212
9.5 小結(jié) 215
參考文獻(xiàn) 215
第 10 章 基于城域網(wǎng)直接檢測通信系統(tǒng)非線性補(bǔ)償技術(shù) 219
10.1 引言 .219
10.2 基于 ANN 的信道均衡技術(shù) 220
10.2.1 基于 MLP 的均衡器原理 220
10.2.2 基于 FLANN 的均衡器原理 221
10.2.3 基于 RNN 的均衡器原理 222
10.2.4 基于 DNN 的均衡器原理 223
10.3 基于 ANN 均衡器的城域網(wǎng)光纖直接檢測傳輸實(shí)驗(yàn) .224
10.4 級(jí)聯(lián)復(fù)數(shù)信號(hào)實(shí)虛部非線性串?dāng)_消除算法 .226
10.4.1 級(jí)聯(lián)復(fù)數(shù)信號(hào)實(shí)虛部非線性串?dāng)_消除算法原理 227
10.4.2 基于級(jí)聯(lián)復(fù)數(shù)信號(hào)實(shí)虛部非線性串?dāng)_消除算法的光纖直接檢測傳輸實(shí)驗(yàn) . 230
10.5 小結(jié) .236
參考文獻(xiàn) 237
第 11 章 接入網(wǎng)系統(tǒng)在帶寬受限情況下的調(diào)制格式最佳化 . 239
11.1 引言 .239
11.2 面向低成本接入網(wǎng)的 100Gbit/s 光纖強(qiáng)度調(diào)制直接檢測通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 240
11.2.1 算法流程 . 240
11.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置及系統(tǒng)參數(shù) 242
11.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 . 244
11.3 小結(jié) .247
參考文獻(xiàn) 247
第 12 章 城域網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的調(diào)制格式最佳化 . 249
12.1 引言 .249
12.2 面向中長距城域網(wǎng)的 100Gbit/s 強(qiáng)度調(diào)制直接檢測通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) .250
12.2.1 算法流程 . 250
12.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置及系統(tǒng)參數(shù) 251
12.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 . 252
12.3 小結(jié) .258
參考文獻(xiàn) 259
第 13 章 強(qiáng)度調(diào)制直接檢測中的子載波互拍噪聲抑制 260
13.1 引言 .260
13.2 SSBI 產(chǎn)生原理 261高速光互連和寬帶光接入技術(shù)
13.3 基于發(fā)射端非線性預(yù)處理的無 SSBI 直接檢測 261
13.3.1 基于 DD-MZM 的單邊帶調(diào)制直接檢測 262
13.3.2 笛卡兒 極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 . 263
13.3.3 仿真系統(tǒng)及參數(shù) . 264
13.3.4 仿真結(jié)果分析 266
13.3.5 算法計(jì)算復(fù)雜度分析 273
13.4 小結(jié) 274
參考文獻(xiàn) . 274
第 14 章 40Gbit/s 啁啾管理激光器在接入網(wǎng)和城域網(wǎng)中的應(yīng)用 277
14.1 引言 277
14.2 CML 發(fā)射器原理 278
14.2.1 DML 的線性調(diào)頻特性. 278
14.2.2 工作原理 . 279
14.2.3 光學(xué)濾波器的參數(shù)優(yōu)化 . 281
14.2.4 DML 激光模型的參數(shù)優(yōu)化 282
14.3 40Gbit/s 無色散補(bǔ)償 20km SSMF 傳輸 . 284
14.4 集中式 40Gbit/s WDM-PON . 288
14.4.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) . 288
14.4.2 WDM-PON 配置和實(shí)驗(yàn)結(jié)果 289
14.5 100m 漸變型塑料光纖傳輸驗(yàn)證 291
14.6 城域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 293
14.7 小結(jié) 295
參考文獻(xiàn) . 295
第 15 章 基于空分復(fù)用實(shí)現(xiàn)超短距離的光互連 298
15.1 引言 298
15.2 矢量模式的傳輸特性 299
15.2.1 矢量模式的產(chǎn)生與基本特性 299
15.2.2 矢量模式在少模光纖中的傳輸特性 300
15.3 基于矢量模式復(fù)用的短距離光互連 302
15.3.1 DMT 調(diào)制技術(shù) 302
15.3.2 基于 240Gbit/s DMT 信號(hào)的矢量模式復(fù)用系統(tǒng) . 303
15.3.3 離線 DSP 流程 . 304
15.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 . 305
15.3.5 幾種補(bǔ)償機(jī)制對(duì)系統(tǒng)性能的影響 . 306
15.3.6 基于 DFT-S 技術(shù)與預(yù)均衡技術(shù)的信號(hào)性能對(duì)比 309
15.4 基于線偏振模式復(fù)用的短距離光互連 310
15.4.1 實(shí)驗(yàn)原理 . 312
15.4.2 離線 DSP 流程 . 313
15.4.3 單波長 MDM 傳輸 314
15.4.4 WDM MDM 傳輸 317
15.5 小結(jié) .318
參考文獻(xiàn) 319
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