Abstract
In this research investigations were performed into digital signal processing (DSP) algorithms for coherent optical fibre transmission systems, which provide improved performance with respect to conventional systems and algorithms. Firstly, an overview of coherent detection and coherent transmission systems is given. Experimental investigations were then performed into the performance of digital backpropagation for mitigating fibre nonlinearities in a dual-polarization quadrature phase shift keying (DP-QPSK) system over 7780 km and a dualpolarization 16-level quadrature amplitude modulation (DP-QAM16) system over 1600 km. It is noted that significant improvements in performance may be achieved for a nonlinear step-size greater than one span. An approximately exponential relationship was found between performance improvement in Q-factor and the number for required complex multipliers.DSP algorithms for polarization-switched quadrature phase shift keying (PS-QPSK) are then investigated. A novel two-part equalisation algorithm is proposed which provides singularity-free convergence and blind equalisation of PS-QPSK. This algorithm is characterised and its application to wavelength division multiplexed (WDM) transmission systems is discussed.The research concludes with an experimental comparison between a PS-QPSK transmission system and a conventional DP-QPSK system. For a 42.9 Gb/s WDM system, the use of PS-QPSK enabled an increase of reach of more than 30%. The resultant reach of 13,640 km was, at the time of publication, the longest transmission distance reported for 40 Gb/s transmission over an uncompensated link with standard fibre and optical amplification
چکیده
در این تحقیق پژوهش بر روی پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) الگوریتم‌ها در سیستم‌های انتقال فیبر نوری منسجم انجام شده که عملکرد خوبی را نسبت به سیستم‌ها و الگوریتم‌های معمولی از خود نشان دادند. ابتدا تشخیص منسجم و سیستم‌های انتقال منسجم را یک مرور کلی می‌کنیم. سپس به پژوهشات تجربی می‌‌پردازیم که بر روی عملکرد پسپراکنی دیجیتال و کاهش طول غیر خطی فیبر با کلید تغییر فاز تربیع دو قطبی سیستم (DP-QPSK) بیش از 7780 Km و یک دو قطبی سازی در سطح 16 برای مدولاسیون دامنه تربیع سیستم (DP-QAM16) بیش از 1600 Km تمرکز دارند. قابل ذکر است که در این روش امکان دستیابی به پیشرفت‌های قابل توجهی در عملکرد یک طول گام (اختلاف ولتاژ یک سطح دیجیتال با سطح بعدی) غیر خطی بزرگتر از یک اسپان وجود دارد. به یک رابطه‌ی تقریبا نمایی بین بهبود عملکرد عامل Q و عدد مورد نیاز برای تکثیر کنندگان پیچیده دست می‌یابیم. سپس الگوریتم های DSP لازم برای تغییر قطبش با کلید تغییر فاز تربیع (PS-QPSK) را مورد بررسی قرار می‌دهیم. از این رو یک الگوریتم دو بخشی برابر سازی مطرح شده که همگرایی فاقد تکینگی و برابر سازی ناپیدای PS-QPSK را فراهم می‌کند. این الگوریتم مشخص شده و کاربرد آن در طول موج، تقسیم تسهیم (WDM) سیستم‌های انتقال مورد بحث است. در انتهای این تحقیق با مقایسه‌ی تجربی بین یک سیستم انتقال PS-QPSK و یک سیستم DP-QPSK متعارف نتیجه گیری می‌کنیم. در یک سیستم WDM 42.9 Gb/s ، با استفاده از PS-QPSK یک افزایش انتشار بیش از 30٪ امکان پذیر است. در زمان انتشار، طول 13,640 km طولانی ترین فاصله انتقال گزارش شده برای انتقال 40 Gb/s در یک پیوند غیر قابل جبران با فیبر استاندارد و تقویت کننده نوری بود.
کلمات کلیدی: تشخیص شدت مدولاسیون مستقیم، تراکم طیفی اطلاعات، تداخل بین نمادی، میانگین حداقل مربعات، نوسان ساز محلی، حداکثر احتمال وقوع
1- مقدمه
تولد سیستم‌های ارتباطی فیبر نوری در اوایل دهه 1970 همچون انفجاری در ارتباطات راه دور با مطرح سازی تلفات کم، فیبرهای سیلیکا پهنای باند سطح بالا بود. افزایش اندازه‌ی خط در این سیستم‌های اولیه به سادگی با افزایش میزان مدولاسیون به وسیله کلید خاموش / روشن (OOK) سیگنال حاصل شد. همانقدر که اندازه‌ی نماد افزایش می‌یافت، سیستم با تلفاتی محدود می‌شد که قبل از نیاز به بازسازی برق به سیستم تحمیل می‌شدند...