高速中短距離光傳輸與光接入系統(tǒng)目前正處于升級換代、速率提升的階段，傳統(tǒng)光纖傳輸技術受到了的挑戰(zhàn)。本書主要總結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)基礎及其關鍵問題、器件的發(fā)展、新型調制格式和編碼以及高性能的數(shù)字信號處理算法。本書緊跟當前研究熱點和業(yè)界標準，理論分析和實驗研究并重，具有重要的理論意義和工程應用價值。
本書適合通信領域從事光纖通信、無線通信等研究的工程技術人員，以及高等院校通信工程等相關專業(yè)的研究生和教師閱讀。
作者在超高速光信號產(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，需要采用新技術和新架構才能滿足這些需求。一些新技術正在快速推出，目前國內沒有這方面的專著來介紹這些新技術。該書將彌補這方面的空白。
余建軍 教授,對高速光纖通信技術進行了多年的研究，在超高速光信號產(chǎn)生、傳輸和接收方面取得了許多創(chuàng)新性成果和創(chuàng)紀錄的傳輸實驗。他先后在國內外多所大學和科研機構從事寬帶光纖傳輸技術方面的研究工作，是 IEEE Fellow 和 OSA Fellow；發(fā)表了 1000 余篇學術論文，獲得 100 余項專利授權，先后擔任 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 本書的結構安排 .010
參考文獻 015
第 2 章 高速短距離光纖傳輸系統(tǒng)基礎及其關鍵問題 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 021
2.2.1 光發(fā)射機 022
2.2.2 光接收機 025
2.2.3 光纖信道 027
2.2.4 光放大器 028
2.2.5 先進調制格式 . 030
2.2.6 數(shù)字信號均衡技術 032
2.3 高速短距離光纖傳輸系統(tǒng)面臨的關鍵問題與解決方案 .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)中關鍵問題的解決方法 045
2.4 小結 046
參考文獻 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)中心光互連研究進展 050
3.2.1 數(shù)據(jù)中心光互連網(wǎng)絡 . 050
3.2.2 以太網(wǎng)標準 051
3.3 基于帶寬受限器件的 100Gbit/s 數(shù)據(jù)中心光互連傳輸實驗 053
3.3.1 聯(lián)合均衡算法原理 054
3.3.2 實驗裝置及系統(tǒng)參數(shù) . 056
3.3.3 實驗結果與討論 058
3.4 基于級聯(lián) SOA 的 120km 數(shù)據(jù)中心光互連傳輸實驗 . 064
3.4.1 級聯(lián) SOA 模型 065
3.4.2 實驗裝置及系統(tǒng)參數(shù) . 067
3.4.3 實驗結果與討論 069
3.5 小結 072
參考文獻 . 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 基于改進查找表的高階 PAM 非線性預失真技術 . 076
4.2.1 經(jīng)典查找表的基本原理 076
4.2.2 改進查找表的基本原理 077
4.2.3 基于 M-LUT 的 PAM8 IMDD 系統(tǒng)傳輸實驗 079
4.3 基于 DBSCAN 算法的高階 PAM 非線性判決技術 . 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)傳輸實驗 089
4.4 小結 093
參考文獻 . 093
第 5 章 基于概率整形的 200Gbit/s 數(shù)據(jù)中心內光互連系統(tǒng) 095
5.1 引言 095
5.2 概率整形技術 096
5.2.1 概率整形技術的基本原理 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)中心內光互連傳輸實驗 103
5.3.1 基于硬限幅的概率整形時域數(shù)字預均衡技術 . 104
5.3.2 實驗裝置及系統(tǒng)參數(shù) . 106
5.3.3 實驗結果與討論 109
5.4 SOA 使能的 280Gbit/s PS-PAM8 數(shù)據(jù)中心內光互連傳輸實驗 112
5.4.1 超高速信號的 SOA 大信號增益模型 113
5.4.2 實驗裝置及系統(tǒng)參數(shù) . 114
5.4.3 實驗結果與討論 115
5.5 基于概率整形的 350Gbit/s PAM16 數(shù)據(jù)中心內光互連傳輸實驗 119
5.5.1 超高速 PAM 信號聯(lián)合非線性均衡技術 . 119
5.5.2 實驗裝置及系統(tǒng)參數(shù) . 120
5.5.3 實驗結果與討論 122
5.6 小結 124
參考文獻 125
第 6 章 基于帶寬受限器件的無源光網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng) 127
6.1 引言 127
6.2 PON 研究進展 .127
6.2.1 PON 標準化進程 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 下行傳輸實驗 .132
6.3.1 實驗裝置及系統(tǒng)參數(shù) . 133
6.3.2 發(fā)射端和接收端 DSP 134
6.3.3 實驗結果與討論 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 對稱傳輸實驗 143
6.4.1 調制格式 DSP 流程 . 143
6.4.2 實驗裝置及系統(tǒng)參數(shù) . 145
6.4.3 實驗結果與討論 147
6.4.4 色散容限及復雜度分析 150
6.5 基于帶寬受限器件的對稱 50G-PON 上行突發(fā)傳輸實驗 152
6.5.1 基于數(shù)字濾波平方定時的 BCDR 算法原理 152
6.5.2 實驗裝置及系統(tǒng)參數(shù) 153
6.5.3 實驗結果與討論 155
6.6 小結 158
參考文獻 159
第 7 章 基于強度調制相干檢測的 200G-PON 傳輸系統(tǒng) 162
7.1 引言 162
7.2 基于強度調制相干檢測的低復雜度 DSP 基本原理 163
7.2.1 強度調制和外差相干探測技術基本原理 163
7.2.2 PAM4 信號恢復 DSP 算法基本原理 165
7.3 基于強度調制相干檢測的 200G-PON 下行傳輸實驗 167
7.3.1 實驗裝置及系統(tǒng)參數(shù) 167
7.3.2 實驗結果 169
7.3.3 激光器線寬容忍性 173
7.4 小結 174
參考文獻 175
第 8 章 基于多載波強度調制直接檢測通信接入網(wǎng)系統(tǒng) . 176
8.1 引言 176
8.2 光纖通信除權預均衡技術 177
8.3 獨立單邊帶生成技術 179
8.4 色散預補償技術 . 179
8.5 雙邊帶獨立信號非線性串擾消除算法 . 180
8.5.1 雙邊帶獨立信號非線性串擾消除算法原理 180
8.5.2 實驗系統(tǒng)及參數(shù) 183
8.5.3 實驗結果 184
8.6 基于 OFDM 調制的高譜效率概率編碼技術. 186
8.6.1 基于概率編碼的 OFDM 光纖強度調制直接檢測傳輸實驗 186
8.6.2 基于升階等熵概率編碼的 OFDM 光纖強度調制直接檢測傳輸實驗 189
8.6.3 基于超高升階等熵概率編碼和除權預均衡技術的 OFDM 光纖強度調制
直接檢測傳輸實驗 192
8.7 小結 195
參考文獻 196
第 9 章 基于強度調制直接檢測 DMT 調制的數(shù)據(jù)中心內光互連系統(tǒng) 198
9.1 引言 198
9.2 DMT 調制關鍵技術 . 199
9.2.1 DFT-S 199
9.2.2 ABPL 200
9.3 采用高階調制格式的 DMT 大容量數(shù)據(jù)中心內光互連系統(tǒng)研究 . 202
9.3.1 實驗系統(tǒng)及參數(shù) 203
9.3.2 DFT-S 編碼和預均衡聯(lián)合技術 . 204
9.3.3 DD-LMS 均衡器 206
9.3.4 實驗結果 207
9.4 DFT-S DMT 和 ABPL DMT 的性能比較 209
9.4.1 信道估計及 SNR 計算 210
9.4.2 實驗傳輸系統(tǒng) . 211
9.4.3 實驗結果 212
9.5 小結 215
參考文獻 215
第 10 章 基于城域網(wǎng)直接檢測通信系統(tǒng)非線性補償技術 219
10.1 引言 .219
10.2 基于 ANN 的信道均衡技術 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驗 .224
10.4 級聯(lián)復數(shù)信號實虛部非線性串擾消除算法 .226
10.4.1 級聯(lián)復數(shù)信號實虛部非線性串擾消除算法原理 227
10.4.2 基于級聯(lián)復數(shù)信號實虛部非線性串擾消除算法的光纖直接檢測傳輸實驗 . 230
10.5 小結 .236
參考文獻 237
第 11 章 接入網(wǎng)系統(tǒng)在帶寬受限情況下的調制格式最佳化 . 239
11.1 引言 .239
11.2 面向低成本接入網(wǎng)的 100Gbit/s 光纖強度調制直接檢測通信系統(tǒng)實驗 240
11.2.1 算法流程 . 240
11.2.2 實驗裝置及系統(tǒng)參數(shù) 242
11.2.3 實驗結果與討論 . 244
11.3 小結 .247
參考文獻 247
第 12 章 城域網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的調制格式最佳化 . 249
12.1 引言 .249
12.2 面向中長距城域網(wǎng)的 100Gbit/s 強度調制直接檢測通信系統(tǒng)實驗 .250
12.2.1 算法流程 . 250
12.2.2 實驗裝置及系統(tǒng)參數(shù) 251
12.2.3 實驗結果與討論 . 252
12.3 小結 .258
參考文獻 259
第 13 章 強度調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
13.3 基于發(fā)射端非線性預處理的無 SSBI 直接檢測 261
13.3.1 基于 DD-MZM 的單邊帶調制直接檢測 262
13.3.2 笛卡兒 極坐標轉換 . 263
13.3.3 仿真系統(tǒng)及參數(shù) . 264
13.3.4 仿真結果分析 266
13.3.5 算法計算復雜度分析 273
13.4 小結 274
參考文獻 . 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 的線性調頻特性. 278
14.2.2 工作原理 . 279
14.2.3 光學濾波器的參數(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 無色散補償 20km SSMF 傳輸 . 284
14.4 集中式 40Gbit/s WDM-PON . 288
14.4.1 網(wǎng)絡設計 . 288
14.4.2 WDM-PON 配置和實驗結果 289
14.5 100m 漸變型塑料光纖傳輸驗證 291
14.6 城域網(wǎng)絡應用 293
14.7 小結 295
參考文獻 . 295
第 15 章 基于空分復用實現(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 基于矢量模式復用的短距離光互連 302
15.3.1 DMT 調制技術 302
15.3.2 基于 240Gbit/s DMT 信號的矢量模式復用系統(tǒng) . 303
15.3.3 離線 DSP 流程 . 304
15.3.4 實驗結果 . 305
15.3.5 幾種補償機制對系統(tǒng)性能的影響 . 306
15.3.6 基于 DFT-S 技術與預均衡技術的信號性能對比 309
15.4 基于線偏振模式復用的短距離光互連 310
15.4.1 實驗原理 . 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 .318
參考文獻 319
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