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1、资料编码资料编码产品名称产品名称OptiXOptiX WDMWDM系列系列 使用对象使用对象产品版本产品版本编写部门编写部门资料版本资料版本V1.0V1.0OptiX WDM 产品编码技术专题拟拟 制：制：江绍原江绍原日日 期：期：2007-11-02审审 核：核：日日 期：期：审审 核：核：日日 期：期：批批 准：准：日日 期：期：华华 为为 技技 术术 有有 限限 公公 司司版权所有版权所有 侵权必究侵权必究修 订 记 录日日 期期修订版本修订版本描描 述述作作 者者2007-11-02V1.0初稿江绍原目 录1 概述2 码型调制技术简介2.1 NRZ 和常规 RZ 码2.2 SuperW
2、DM 2.2.1 SuperCRZ 2.2.2 SuperDRZ 2.3 ODB2.4 其它码型2.4.1 CS-RZ 2.4.2 DPSK 2.4.3 DQPSK3 我司的码型技术应用简介3.1 我司应用的几种码型技术比较3.2 不同码型系统对接3.3 收端 OSNR 要求3.4 色散补偿要求图目录图 1. RZ 码和 NRZ 码对比图 2. SuperCRZ 的两级调制方式图 3. SuperCRZ 相位调制方式图 4. 进入光纤传输前的 SuperDRZ 脉冲序列图 5. 经过一定长度光纤传输的 SuperDRZ 脉冲序列图 6. ODB 调制方式图 7. 展宽的 ODB 和 NRZ 脉
3、冲序列对比表目录表 1 我司应用的几种码型技术比较（10G bit/s 及更低速率系统）表 2 我司应用的几种码型技术比较（40G bit/s 系统）表 3 我司各种码型模块应用规格表 4 不同码型 OTU 的 OSNR 要求表 5 各种码型测试仪表 RES 推荐设置值关键词：关键词：编码、码型技术、NRZ、CRZ、DRZ、SuperWDM、ODB、CS-RZ摘摘 要：要：本文对 DWDM 传输系统中常用的码型调制技术原理进行了介绍，并对我司码型技术应用情况以及不同码型系统应用调测注意事项进行了总结。缩略语清单：缩略语清单：缩略语全称中文解释CRZChirped Return to Zero啁
4、啾归零码CS-RZCarrier-Suppressed Return-to-Zero载波抑制归零码CODBOptical Duobinary啁啾光双二进制码DCS-RZDuobinary Carrier-Suppressed Return-to- Zero双二进制载频抑制归零码DRZDifferential Return to Zero差分归零码DPSKDifferential Phase Shift Keying差分相移键控码DQPSKDifferential Quarter-phase Shift Keying差分四相相移键控FECForward Error Correction前向纠错I
5、SIInter-symbol interference码间干扰ODBOptical Duobinary光双二进制码OSNROptical signal-to-noise ratio光信噪比OTUOptical Transponder Unit光发送单元PDLPolarization Dependent Loss偏振相关损耗PSBTPhase-Shaped Binary Transmission相位整形二进制传输PMDPolarization Mode Dispersion偏正模式色散RZReturn-to-Zero归零码SPMSelf Phase Modulation自相位调制SRSStimu
6、lated Raman Scattering受激拉曼散射WDMWavelength Division Multiplex波分复用XPMCross Phase Modulation互相位调制参考资料清单：参考资料清单：CRZ 基本原理和调测方法WDM 原理基础知识介绍OptiX Metro 6100 V100R007 网络设计指导书 V1.12OptiX WDM 产品编码技术专题1 概述概述对于低速、中短距离光纤传输系统，非归零码（NRZ）型具有实现简单、成本低、技术成熟、频谱效率高、信号完整性好等特点，广泛应用于商用长途 DWDM 传输系统中，但由于 NRZ 码元过渡不归零，对传输损伤敏感，不
7、适用于高速超长距离光信号的传输。随着传输距离的增长和速率的提高，OSNR 容限、色度色散、PMD、光纤非线性效应等这些在低速短距离传输情况下可以忽略的物理效应在此时变得明显，严重地阻碍了传输业务的容量和覆盖范围的提升。因此，近年来又开发出多种有别于 NRZ 码的调制格式，用于降低 OSNR 容限、增加色散受限距离，克服非线性效应和 PMD 效应等，这些特殊的调制格式统称为码型技术。目前，码型技术结合 FEC、拉曼放大和色散补偿等技术，构成了超长距离 DWDM 传输的关键技术。 通常，在 DWDM 系统中有如下码型技术： NRZ(Nonreturn-to-Zero)非归零码 RZ(Return-
8、to-Zero)归零码 CRZ(ChirpedReturn-to-Zero) 啁啾归零码 DRZ（Differential Return to Zero）差分归零码 CS-RZ(Carrier-Suppressed Return-to-Zero) 载波抑制归零码 CSRZ-DPSK 载波抑制差分相移键控归零码 PSBT（Phase-Shaped Binary Transmission）相位整形二进制传输 ODB(Optical Duobinary) 光双二进制码 DPSK(DifferentialPhase Shift Keying) 差分相移键控码 DCS-RZ（Duobinary Carr
9、ier-Suppressed Return-to-Zero）双二进制 载频抑制 RZ DQPSK(Differential Quarter-phase Shift Keying)差分四相相移键控2 码型调制技术简介码型调制技术简介2.1 NRZ 和常规 RZ 码NRZ 和 RZ 码，顾名思义就是指不归零码和归零码。NRZ 码逻辑“1”用高电平表示，逻辑“0”用低电平表示；而 RZ 码逻辑“1”分为两部分，前半部分为高电平，后半部分为低电平，逻辑“0”仍然用低电平表示。如图 1所示，从图中可以看出 RZ 码比 NRZ 码的占空比要小，即相同速率 RZ码的脉冲要比 NRZ 码窄些。图 1. RZ
10、码和 NRZ 码对比码型技术一般采用归零（RZ）光脉冲来承载业务信号。RZ 具有优异的时钟抖动特性和更高的消光比，与 NRZ 相比，常规 RZ 码脉冲序列中，在每个连“1”的过渡区域电场振幅是归零的，每个“1”码的电场振幅具有彼此独立的时间包络，这对于接收端的时钟恢复非常有利；而 NRZ 码的连“1”则是连为一体的。因此，在相同平均接收功率的条件下，RZ 脉冲功率要比 NRZ 高，RZ 码的眼图张开度更大，误码性能更为优异，背靠背的情况下，不考虑光纤的因素，例如当 RZ 码的占空比为 50时，逻辑“1”的功率要比 NRZ 提高 1 倍，因此 OSNR 从理论上可相应获得 3dB余量（实际上由于
11、各方面因素，余量没有这么多）。因此在背靠背的情况下，RZ 的 OSNR 余量与 NRZ 相比大约提高 23dB。此外由于 RZ 码的比特图形相关效应较弱，对 SPM 效应也有更好的免疫力，更窄的时域脉冲特性也能减小 DWDM 信道之间的非线性相互作用和 PMD 效应。 RZ 码的缺点是频谱带宽宽，色散容忍度较差。实际工作中一般采用两外调制（RZ 幅度和数据调制）来产生 RZ 码比特序列，调制结构比 NRZ 复杂，增加调制器使系统变得复杂，成本提高。2.2 SuperWDMSuperWDM 为我司专利技术，包括 SuperCRZ 和 SuperDRZ 两种码型技术。2.2.1 SuperCRZS
12、uperCRZ 采用两级调制方式实现。第一级调制通过时钟信号的驱动产生带啁啾的 RZ 脉冲。第二级调制通过信号对带啁啾的 RZ 脉冲调制将信息加载到光信号上。图 2. SuperCRZ 的两级调制方式其相位调制器在发射端对 RZ 脉冲的上升沿和下降沿上加入特殊的相位调制（频率啁啾），如图 3 中蓝色线条所示，该啁啾的符号与 SPM 效应（图中绿色线条）在光脉冲上产生的啁啾相反，可有效地减缓沿光纤链路上 SPM 效应的积累，从而降低系统的传输代价，因此 SuperCRZ的啁啾特性使其具备了超强抵抗非线性效应，如 SPM、XPM 的能力，同时可将预留给非线性损伤的那一部分 OSNR 代价释放出来，
13、也相应地增加 OSNR 容忍度。图 3. SuperCRZ 相位调制方式SuperCRZ 使用 30GHz40GHz 的信号光谱承载 10Gb/s 速率的业 务，而普通的 10Gb/s 信号光源只有大约 20GHz 宽。光谱的频域宽度降 低了信号的功率谱密度，减少光信号的相关强度，有效的抑制了 SBS（受激布里渊散射），FWM 等非线性效应。SuperCRZ 的缺点是引入了色散容限较小的代价，最大的色散容限大约为-100ps/nm+300ps/nm 左右。SuperCRZ 技术用于 10G 系统，可支持频率间隔 100 GHz 和 50GHz。2.2.2 SuperDRZSuperDRZ 是
14、SuperCRZ 的基础上开发的，信号的相位、幅度和数据调制同时在一个 MZ 调制器中高效实现，SuperDRZ 利用差分信号输入产生正的和负的脉冲，用以驱动 MZ 调制器，发射机将输入的 NRZ 信号的上升演变为一种相位的 RZ 脉冲而将 NRZ 的下降演变为另一种相位的RZ 脉冲，每一个代表“1“信号的 RZ 脉冲都与其相邻的 RZ 脉冲之间有180 度的相位差（不论他们之间相差多少个“0“信号），如图 4 所示，进入光纤传输前的两个 RZ 脉冲（红色脉冲和蓝色脉冲）之间有 180 度的相位差。图 4. 进入光纤传输前的 SuperDRZ 脉冲序列随着光信号在光纤里的传输，光脉冲会展宽，但
15、由于相邻的“1”码之间的相位是相反的，SuperDRZ 脉冲扩散导致的能量叠加是相消的干涉效应，因此如图 5 中绿色圆圈区域所示，相邻的“1”码即使有重叠，反映在光强度上仍然趋于“0”。图 5. 经过一定长度光纤传输的 SuperDRZ 脉冲序列因而可有效减少码间干扰（ISI）的影响，具有与 NRZ 相当的码间干扰容忍能力。即使在较大的累积色散情况下仍保持较好的脉冲。SuperDRZ 与 RZ 和 CS-RZ 相比，具有更佳的色散容限，有效抵抗由色散产生的信号畸变。同时，SuperDRZ 进一步压缩了频谱中的边峰。相比 CS-RZ、SuperCRZ，SuperDRZ 具有较窄的频谱，且可以有效
16、解决多个ROADM 级联产生的滤波效应对信号传输距离的影响。在非线性效应抵抗能力方面，SuperDRZ 继承了 SuperCRZ 的啁啾特性，在 RZ 脉冲中也引人了类似的啁啾，从而具有与 SuperCRZ 类似的非线性性能。SuperDRZ 频谱中的载波被完全抑制，从而使得 SuperDRZ 信号对光纤中的非线性效应 SBS、FWM、SPM、SRS 具有很强的容忍能力。成本方面，SuperDRZ 相比 SuperCRZ 具有更明显的成本优势。目前 SuperDRZ 在 10G 和 40G 系统均有应用，在 10G 系统上可支持25GHz 频率间隔，在 40G 系统上支持 100GHz 频率间隔。2.3 ODBODB（Optical Duobinary）光双二进制码，其实现分为对原有电信号进行预编码和 ODB 编码两部分： 预编码输入的 NRZ 码流经过逻辑运算进行预编码，输入序列为d(k)，输出序列为 b(k)，实现的算法如下： 编码将经过预编码后的-1,0,+1编码序列通过一定的编码方式实现 ODB 编码。然后将编码
