Compensação digital da dispersão cromática

Abstract

O aumento contínuo do tráfego nas redes de telecomunicações, tem vindo a colocar sobre pressão os operadores da rede de transporte. Estes são confrontados com a necessidade de aumentar a capacidade das suas redes e ao mesmo tempo diminuir de forma substancial o custo por bit transportado. Isto tem levado a uma alteração profunda das tecnologias utilizadas nas redes de transporte. Os formatos de modulação avançados, aliados à deteção coerente e ao processamento digital de sinal, surgem como uma alternativa aos sistemas de modulação em intensidade e deteção direta, permitindo o aumento da capacidade das atuais redes de transporte. Os sistemas de deteção coerente permitem a utilização de formatos multi-nível (onde a informação é transportada na amplitude e fase do campo ótico), o que por sua vez permite o aumento da eficiência espetral dos sistemas de transmissão, e a reutilização dos recursos de rede existentes. Dado que, os recetores coerentes conseguem recuperar a informação transportada nos vários graus de liberdade do campo ótico (o que não era possível na deteção direta), o processamento digital de sinal permite a compensação de distorções da transmissão no domínio digital, diminuindo a necessidade de compensação no domínio ótico. Nesta dissertação é realizado um estudo detalhado do impacto da dispersão cromática e sua equalização digital em sistemas óticos coerentes, operando a taxas de transmissão até 120 Gb/s. No âmbito deste trabalho são estudados algoritmos de compensação digital da dispersão cromática. Estes algoritmos são inicialmente implementados em ambiente de simulação, através da ferramenta System Generator, de modo a validar o seu correto funcionamento. A implementação dos algoritmos em hardware e realizada em ambiente de co-simulação sobre a plataforma Virtex-6 FPGA ML605 da Xilinx, utilizando dados obtidos experimentalmente. Deste estudo resultam indicadores e conclusões importantes para uma futura implementação em tempo real.

The continuous increase of data tra c in optical communications networks, has been putting network operators under pressure, since they have to increase the capacity of their networks, as well as they have to reduce the cost per bit. This has led to a deep change in the technologies used in transport networks. The advanced modulation formats, amongst coherent detection and digital signal processing, arise as an alternative to intensity modulation with direct detection systems, providing an increase in the capacity of existing transport networks. The coherent detection system allows the use of multi-level format (where the information is carried in the amplitude and phase of the optical eld), which in turn allows increased spectral e ciency of the system and reuse of the existing network resources. Once the coherent receivers can recover the information carried in the various degrees of the optical eld of the ber (which is not possible in the direct detection), the digital signal processing allows the compensations of transmission distortions in the digital domain, decreasing the need for compensation in the optical domain. In this work a detailed study of the impact of chromatic dispersion and its equalization in digital coherent optical systems is done. Also it was develop algorithms for digital compensation of chromatic dispersion. In order to validate them, the algorithms are initially implemented in the simulation environment through System Generator tool. The hardware implementation is performed via co-simulation on the platform Virtex-6 FPGA ML605 of Xilinx, using experimental data. From this study we obtain some results and conclusions that are important for a real-time implementation.