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                                             ——爱迪生（T.A.Edison）

一、奈奎斯特脉冲整形概念——使信号频谱局限在最小频谱带宽内

       奈奎斯特脉冲整形使信号频谱局限在一个最小可能的频谱带宽内，从而避免信道间的干扰，减少使用专门信号处理技术的需要，允许信道间距接近符号率。它是光纤通信系统提高频谱效率的有效工具，用于构成最密集的WDM系统。

       所谓奈奎斯特脉冲整形，就是把时域脉冲形状整形为辛格函数［sinc（x）］形状。辛格函数用sinc（x）=sin（x）/x（x≠0）表示，在数字信号处理器（DSP）和信息论中，通常定义归一化辛格函数为

当x=0时，sinc=1。

       在介绍辛格函数频谱特性前，先来回顾一下矩形脉冲的特性。矩形脉冲是最重要和最常用的脉冲信号之一，因为它可以方便地表示二进制数据“1”和“0”。对表示单个矩形脉冲函数进行傅里叶变换，就得到矩形脉冲的频谱为辛格函数形状。图10.5.1a表示矩形脉冲的时域图和对应的频域图，由图可见，脉冲宽度T与频谱图中的第1个零点位置1/T是反比关系。

       利用傅里叶变换的对称定理，很容易得知，具有sin(x)/x形状的辛格脉冲信号的频谱为矩形频谱，如图10.5.1b所示。

图10.5.1矩形脉冲和辛格脉冲及其频谱（傅里叶变换对应的时域和频域信号）

a）矩形脉冲（不整形）b）辛格脉冲（整形后的奈奎斯特脉冲）

        由此可见，在时域，奈奎斯特脉冲形状是辛格函数形状；在频域，它是方波形状。

二、奈奎斯特发送机/接收机及其系统

       奈奎斯特发送机和接收机与传统的不同，它不仅要对数据包络编码到光载波fv上，而且要对脉冲形状编码。因此，需要对发送机输出脉冲整形。

       在光脉冲整形和复用发送机中，首先，用I/Q调制器把电信号编码到光载波上，然后，对光信号进行脉冲整形，形成发送机信号脉冲响应函数hs(t)脉冲，进一步波长复用，产生Tbit/s超级信道信号。当然，也可以在电域进行奈奎斯特整形。

       图10.5.2表示一个在实验室使用的奈奎斯特光发送机，该实验使用FPGA构成64抽头系数的有限冲激响应（FIR）滤波器，对输入的伪随机码在电域实时进行奈奎斯特脉冲整形，经数模转换（DAC）平滑后，对MZ调制器进行I/Q调制，发送机输出信号的时域图/频域图几乎为辛格状/方形脉冲。接收端为相干接收机，以80GSa/s取样，同时处理两个偏振输入信号，进行模数转换（ADC）、载波相位恢复和时钟估算恢复、增益均衡、色散补偿和BER测量。

图10.5.2 奈奎斯特脉冲整形传输实验系统光发送机构成图

       奈奎斯特脉冲整形允许有效地进行波长复用，无须保护间隔，在这方面类似于正交频分复用，即方形的时域脉冲和辛格状的频域脉冲，如图10.5.1所示。