Transmissão de Sinais OFDM com Envelope Constante em Sistemas Ópticos IMDD

Nome: Jair Adriano Lima Silva
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 08/08/2011
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Adolfo da Visitação Tregeira Cartaxo Co-orientador
Marcelo Eduardo Vieira Segatto Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Adolfo da Visitação Tregeira Cartaxo Coorientador
Andres Pablo López Barbero Examinador Externo
Marcelo Eduardo Vieira Segatto Orientador
Maria Jose Pontes Examinador Interno
Moisés Renato Nunes Ribeiro Examinador Interno
Renato da Rocha Lopes Examinador Externo

Resumo: Aaplicação da técnica de multiplexação por divisão de frequências ortogonais OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) em sistemas de comunicação óptica de altíssimas taxas de transmissão desperta curiosidades principalmente pela sua capacidade em compensar eletronicamente os efeitos das dispersões cromática CD (Chromatic Dispersion) e de polarização de modo PMD (Polarization Mode Dispersion) em enlaces de fibra SMF (Single-Mode Fiber ) de longo alcance. Entretanto, assim como nas transmissões sem fio, técnicas de redução do alto valor da razão entre a potência máxima e a média PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) inerente aos sinais multiportadoras OFDM tornam-se necessárias para reduzir as restrições impostas pelas não linearidades oriundas da polarização de moduladores ópticos Mach-Zehnder (MZM) e dos níveis de potência de sinal na fibra.
Apresenta-se neste trabalho uma proposta de transmissão de dados em sistemas ópticos de modulação de intensidade e detecção direta IMDD (Intensity Modulation Direct-Detection) que emprega sinais OFDM com envelope constante CE-OFDM (Constant-Envelope OFDM) para combater não linearidades causadas por altos valores de PAPR.
Denominado DDO-CE-OFDM (Direct-Detected Optical Constant Envelope OFDM), este sistema minimiza os efeitos das distorções não lineares inseridas pelo modulador externo MZM e pela fibra SMF, oriundas da transmissão de sinais OFDM com elevados níveis de potência nas comunicações DDO-OFDM (Direct-Detected Optical OFDM) convencionais. Os resultados de simulação computacional da transmissão de sinais OFDM com envelope constante e PAPR = 3 dB a 10 Gb/s, com 768 subportadoras mapeadas em 16-QAM (quadrature amplitude modulation) e ocupando uma banda de 3.54 GHz, ilustraram a capacidade do sistema proposto em melhorar o compromisso entre a polarização do modulador MZM e a sensitividade do receptor óptico ao minimizar os efeitos das distorções de intermodulação IMD (Intermodulation Distortion). Resultados de ensaios laboratoriais obtidos mediante montagem experimental de um sistema DDO-CE-OFDM em configuração back-to-back a 1.4 Gb/s em 500 MHz de banda e com 384 subportadoras mapeadas em 16-QAM comprovaram aplicabilidade da proposta.
Para combater os efeitos da automodulação de fase SPM (Self-Phase Modulation) provenientes da propagação de sinais multiportadoras OFDM pela fibra no regime não linear modificações tais como a polarização óptica e equalizaçãao no domínio da frequência foram efetuadas no sistema proposto. Resultados de simulação resultantes da transmissão de sinais CE-OFDM com índice de modulação de fase elétrica 2pih = 2, a 10 Gb/s com 1023 subportadoras mapeadas em 16-QAM e ocupando um banda de 2.66 GHz, ilustraram a robustez do mesmo ao aumentar os níveis de potência de sinal inserido em um enlace de 960 km de fibra SMF (Single-Mode Fiber ) padrão sem compensação óptica de dispersão.

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