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Experimental Demonstration of Real-Time High-Level QAM-Encoded Direct-Detection Optical OFDM Systems
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资源说明：本文是一篇关于实时高级QAM编码直接检测光正交频分复用(OFDM)系统实验演示的研究论文。在这篇论文中，作者们实现了一种高级四相相位调制(QAM)编码的实时正交频分复用(OFDM)收发器，采用了两个现场可编程门阵列以及高分辨率的数字模拟转换器(DAC)和模数转换器(ADC)。文章详细介绍了实时直接检测光OFDM(DDO-OFDM)系统的关键数字信号处理(DSP)算法，并对其进行了描述。
文章首先讨论了OFDM调制技术在高速光纤传输系统中的应用，它能够利用先进的数字信号处理(DSP)技术，高光谱效率(SE)以及单抽头频域均衡方法来补偿色散和偏振模色散引起的损伤。在这些基于OFDM的系统中，强度调制和直接检测光正交频分复用(IMDD-OOFDM)技术已经成为候选技术之一。
作者们详细探讨了一些关键的DSP算法，这些算法对于实现实时DDO-OFDM系统至关重要。为了提高ADC的有效位数并降低量化噪声，DAC的操作频率设定为5GS/s，过采样因子为2。此外，作者们还通过数值仿真研究了发射器的最佳数字剪切比，以优化实时发射器的性能。
实验结果表明，在10-km标准单模光纤(SSMF)之后测量的实时误码率(BER)低于硬判决前向错误纠正阈值3.8×10^-3。为了对比，作者们还使用了离线DSP方法分析了离线的BER性能。结果表明，离线和实时处理结果之间几乎没有功率损失。据作者所知，他们所实现的1024-QAM调制格式是实时光OFDM系统中迄今为止最高的调制格式。
文章的引言部分还介绍了正交频分复用(OFDM)调制技术最近在高速光纤传输系统中的提出。OFDM技术能够使用先进的数字信号处理技术来补偿由色散和偏振模色散引起的损伤。OFDM调制技术的特点包括高光谱效率和单抽头频域均衡方法。在基于OFDM的系统中，强度调制和直接检测光OFDM(IMDD-OOFDM)已经成为最有希望的技术之一。
OFDM技术能够在频域上将一个高速的数据流分割成多个低速的子载波，每个子载波上可以进行QAM调制。在接收端，OFDM系统可以使用快速傅里叶变换(FFT)来恢复原始信号，这简化了接收机的设计，因为在频域上更容易补偿信号的失真。OFDM技术的一个关键优势是它能够抵抗频率选择性衰减，这是由多径传播引起的。
在数字信号处理(DSP)中，对于实现高速率的通信系统来说，高分辨率的DAC和ADC是至关重要的组件。DAC负责将数字信号转换成模拟信号，而ADC则将模拟信号转换回数字信号。过采样技术是指在一个符号周期内采样多个点，可以提高ADC的动态范围和信噪比，从而有效减少量化噪声。
在研究中，作者们还探讨了数字信号的最佳剪切比，以优化实时发射器的性能。剪切是一种非线性操作，可以用来限制信号的动态范围，防止其在经过放大器或传输介质时产生失真。剪切操作的阈值必须仔细选择，以确保最佳的性能和最小的信号失真。
该研究论文在探索实时处理性能方面提供了新的见解，并展示了一种用于高速光传输系统的新方法。它标志着在实时通信系统中实现高级调制格式和高性能传输方面的重大进步，对于未来的光通信技术的发展具有重要意义。
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