基于概率整形相位共轭孪生波系统的仿真研究

王 陈，杜建新，易 航，夏松格

(南京邮电大学 电子与光学工程学院、微电子学院，南京 210046)

0 引 言

密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM)技术能够数十倍地提高系统容量。但光纤非线性效应在一定程度上限制了系统的传输距离和性能[1]。近年来，为了抑制信道内和信道间克尔非线性效应，提高系统性能，国内外学者提出了许多抑制非线性效应的方案，例如，数字后向传播补偿算法[2]、相位共轭算法[3]和应用于高阶调制格式[4]的非线性傅里叶变化算法[5]，但这些方案都存在一定局限性。Liu等提出偏振域(Polarization, POL)下的相位共轭孪生波(Phase Conjugate Twin Waves, PCTW)方案以消除非线性失真[6-8]。共轭数据重复(Conjugate Data Repetition, CDR)实现了时域下的PCTW[9]。但PCTW方案并未实现于子载波域(Sub-Carrier, SUB)中，且未结合其他技术。概率整形(Probabilistic Shaping, PS)[10-11]是一种先进编码技术，通过改变星座点的分布概率，得到更适于信道传输的星座图，减少非线性效应，同时使输入信号趋近于高斯分布，提高系统信道容量。

本文基于文献[6]，将POL下的PCTW方案拓展至SUB，并与PS技术相结合，利用Optisystem和Matlab软件混合编程，搭建了PCTW-PS系统。研究哈夫曼编码和标志取反编码两种编码PS、3种维度(时域、POL和SUB)PCTW不同组合方案的非线性抑制效果。同时观察到，在PCTW系统中，同相分量I和正交分量Q的误码率(Bit Error Rate,BER)存在差异，本文结合PCTW技术原理对这种差异性进行了分析。

1 PS和PCTW原理概述

1.1 PS编码规则

1.1.1 哈夫曼编码

PS编码中，星座点保持均匀分布，加入冗余对输入进行编码映射。增大星座图内圈星座点发送概率，减小外圈星座点发送概率，从而减少外圈星座点因功率高引起的非线性效应，使系统性能得到改善。……