《光纤通信》第7章 复习思考题参考答案

原荣 编著 《光纤通信（第3版）》

和“?1”，“0”对应“0”。

这种技术与一般的幅度调制技术比较，信号谱宽几乎是NRZ信号的一半，这就使得相邻信道的波长间距可以减小。图7.7.2表示光双二进制（ODB）调制传输系统的收发机原理图和光信号星座图。将产生的双二进制信号输入到电光调制器MZM，使MZM工作在推挽状态，光信号的“ON”状态表示电信号的“?1” 和“+1”，且有“0”和“?” 相位之分；光信号的“OFF”状态表示电信号的“0”。由此产生了三状态的ODB信号。这里MZM扮演一个ODB滤波器的作用。

在接收端，因为接收到的光信号“ON”状态对应电信号的“?1” 和“+1”，具有相同的光功率，不同的是相位相差 ?，所以ODB的解码可用常规的平方律光电转换器实现。因此，普通的非归零（NRZ）码光接收机就可以接收ODB信号。

Im{Ex }LDMZM光双二进制数据ODBPDODB数据Re{Ex }滤波预编码 数据滤波器带宽~~数据速率4OOK调制

（a）发送机 （b）接收机 （c）光信号星座图

图7.7.2 光双二进制（ODB）调制传输系统光收发机原理图和光信号星座图

差分相移键控（DPSK）工作原理

借助使用DPSK调制，光纤通信系统不再发送信号的强度，而是发送相邻两个比特信息的相位差，图7.7.4给出DPSK传输的发送机、接收机和星座图。

LD马赫-曾德尔 调制器MZM差分相移键控数据DPSKDPSK延迟线干涉器T平衡探测PD数据QI差分编码编码数据 （a）发送机 （b）接收机 （c）光信号星座图

图7.7.4 DPSK传输的光发送机、接收机和星座图

归零码差分正交相移键控（RZ-DQPSK）工作原理

我们知道，多进制信号与二进制信号相比，可以减小数字信号的带宽。一般来说，L进制信号的带宽是相应的二进制信号带宽的1/l，其中l = log 2 (L)， QPSK是一种4进制的调制方式。

RZ-DQPSK传输制式每符号传输2个比特，对于43 Gb/s系统，其符号率减小到21.5 G

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第7章 复习思考题参考答案

波特。其发送机、接收机和星座图如图7.7.5所示。RZ-DQPSK信号的符号率仅为比特率的一半。

E1DQPSK延迟线干涉器平衡探测Im{E}数据Re{E}I/QLD数据DQPSK预编码MZMIMZMMZM调制器DQPSK?/2T?/4DQPSKET数据E:光场?/4平衡探测时钟QD1D210?/2 2预编码D1D2000D1D201?/2 D1D211?

（a）发送机 （b）接收机 （c）光信号星座图

图7.7.5 RZ-DQPSK传输光发送机、接收机和星座图

偏振复用差分正交相移键控（PM-DQPSK）

PM-DQPSK传输两路正交偏振DQPSK信号，因此每符号传输4比特，符号率为四分之

一数据速率，10.75 GB(波特)符号率相当于40 Gb/s数据率，25 GB符号率相当于107 Gb/s数据率。在接收端，使用具有数字信号处理技术的相干接收机，补偿经传输和偏振解复用后产生的信号畸变，使这种制式的实现变为可能，因为它避免了对光偏振快速变化跟踪的要求。色散和PMD容限取决于在信号处理过程中的计算效果。图7.7.6表示PM-DQPSK传输制式的发送机、接收机和星座图。

X极化I数据MZMMZMI/Q调制器PDIm{Ex}Re{Ex}X极化Q数据?/290 PM-DQPSKPBCOADC时载均波衡恢复数据DQPSK预编码LDLDPBS混合ADCO钟恢复数据Im{Ey}Re{Ey}PBSY极化I数据MZMMZMPBS90混合ADCADC?/2Y极化Q数据I/Q调制器PBS:PBC:极化分束极化合束Ex:Ey:X极化光场Y极化光场

（a）发送机 （b）接收机 （c）星座图

图7.7.6 PM-DQPSK制式光发送机、接收机和四电平正交相位调制光信号星座图

7-24 为什么超强SFEC受到人们的高度重视

答：光传输系统通过选择适合的差错控制编码来改善光传输系统的质量和可靠性。目前，被广泛应用于光传输系统中的前向纠错（FEC）码就是应用纠错编码进行差错控制的一种方法。FEC技术在光通信中的应用主要是为了获得额外的增益，即净编码增益（Net Coding Gain，NCG）。

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原荣 编著 《光纤通信（第3版）》

用线性分组码作为Turbo码的子码而构造出的分组Turbo码（Block Turbo Code，BTC）就是第三代超强FEC（Strong FEC，SFEC）的一种码，在光通信领域有着非常诱人的应用前景。不仅可以提高光接收机的灵敏度，增加系统容量，增加中继间距，减少中继数量，而且可以使用现已敷设的光缆和中继器，很容易使系统升级。如果在第一代FEC（RS编码）系统中使用SFEC，则可以扩大传输容量3倍，128个波长的WDM系统传输距离可以达到7 500 km。之所以可以使用低等级的光纤，是因为减少了光纤中的功率密度，从而在很大程度上避免了光纤的非线性影响。

7-25 简述SFEC对不同调制制式光信噪比（OSNR）的要求

答：SFEC对不同调制制式光信噪比（OSNR）的要求如表7.2.2所示。

表7.7.2 SFEC对不同调制制式光信噪比（OSNR）的要求 100 Gb/s NRZ 要求的OSNR(BER=10?) 3100 Gb/s 双二进制 25 dB 100 Gb/s RZ-DQPSK 18 dB 100 Gb/s PM-DQPSK 16 dB 40 Gb/s 双二进制 14~15 dB 10 Gb/s 双二进制 8~9 dB 21 dB

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