Compensación de los efectos dispersivos de la fibra óptica en un sistema IM-DD usando ecualización LMS y MLSE

Abstract

RESUMEN: Actualmente en Colombia ha comenzado el uso de la fibra óptica hasta el hogar, con el fin de que los operadores de telecomunicaciones ofrezcan servicios de mayor capacidad, aprovechando el gran ancho de banda que proporciona la fibra óptica. Para la masificación de esta tecnología y el cubrimiento de todos los usuarios finales, las redes deben ser de bajo costo, por lo cual los sistemas modulados en intensidad con detección directa (IM-DD) siguen vigentes a pesar de las ventajas de los receptores ópticos consistentes No obstante, en los sistemas IM-DD, las señales transmitidas se ven más afectadas ante las imperfecciones de la fibra óptica como lo es la dispersión cromática, causante de la interferencia inter-símbolo, la cual provoca el aumento de la tasa de error de bit (BER). En este artículo se presenta una red óptica IM-DD simulada en Virtual Photonics®(VPI), para transmisión de señales con modulación No-Return-to-Zero On-Off-Keying (NRZ-OOK) de hasta 40 Gbps, con longitudes de fibra óptica monomodo estándar hasta 80 km. Se plantea la compensación de los efectos del canal óptico mediante la ecualización eléctrica usando el algoritmo de LMS (Least-Mean-Square), estimando los coeficientes del canal a través de secuencias de entrenamiento, presentando una reducción significativa del BER a 10 Gbps con respecto a la relación señal a ruido (SNR). Además, se comparan los resultados con un ecualizador MLSE (Maximunlikelihood secuencia estimación), el cual reduce en menor medida el BER en comparación a la ecualización LMS.. para transmisión de señales con modulación No-Return-to-Zero On-Off-Keying (NRZ-OOK) de hasta 40 Gbps, con longitudes de fibra óptica monomodo estándar hasta 80 km. Se plantea la compensación de los efectos del canal óptico mediante la ecualización eléctrica usando el algoritmo de LMS (Least-Mean-Square), estimando los coeficientes del canal a través de secuencias de entrenamiento, presentando una reducción significativa del BER a 10 Gbps con respecto a la relación señal a ruido (SNR). Además, se comparan los resultados con un ecualizador MLSE (Maximunlikelihood secuencia estimación), el cual reduce en menor medida el BER en comparación a la ecualización LMS.. para transmisión de señales con modulación No-Return-to-Zero On-Off-Keying (NRZ-OOK) de hasta 40 Gbps, con longitudes de fibra óptica monomodo estándar hasta 80 km. Se plantea la compensación de los efectos del canal óptico mediante la ecualización eléctrica usando el algoritmo de LMS (Least-Mean-Square), estimando los coeficientes del canal a través de secuencias de entrenamiento, presentando una reducción significativa del BER a 10 Gbps con respecto a la relación señal a ruido (SNR). Además, se comparan los resultados con un ecualizador MLSE (Maximunlikelihood secuencia estimación), el cual reduce en menor medida el BER en comparación a la ecualización LMS.. Se plantea la compensación de los efectos del canal óptico mediante la ecualización eléctrica usando el algoritmo de LMS (Least-Mean-Square), estimando los coeficientes del canal a través de secuencias de entrenamiento, presentando una reducción significativa del BER a 10 Gbps con respecto a la relación señal a ruido (SNR). Además, se comparan los resultados con un ecualizador MLSE (Maximunlikelihood secuencia estimación), el cual reduce en menor medida el BER en comparación a la ecualización LMS.. Se plantea la compensación de los efectos del canal óptico mediante la ecualización eléctrica usando el algoritmo de LMS (Least-Mean-Square), estimando los coeficientes del canal a través de secuencias de entrenamiento, presentando una reducción significativa del BER a 10 Gbps con respecto a la relación señal a ruido (SNR). Además, se comparan los resultados con un ecualizador MLSE (Maximunlikelihood secuencia estimación), el cual reduce en menor medida el BER en comparación a la ecualización LMS..

ABSTRACT: Currently, Colombia has started the deployment of fiber-to-the-home (FTTH) technology. It is due to the traffic demand and the new services offered to the end users, taking advantage of the great optical fiber bandwidth. For FTTH massification, the equipments of optical networks must be of low cost, therefore, IM-DD (intensity modulation with direct detection) systems are still implemented in spite of the advantages of coherent detection systems. However, in IM-DD systems, the transmitted signals are not tolerable to the optical fiber impairments, mainly, the chromatic dispersion, which generates the inter-symbol interference (ISI) in the received signal, increasing the bit error rate (BER). In this paper, an IM-DD system is modeled in Virtual Photonics®(VPI) software. The optical network is modulated in No-Return-to-Zero On-Off-Keying (NRZ-OOK) format, at 40 Gbps, reaching distances of 80 km. Optical fiber impairments compensation is proposed using LMS (Least- Mean-Square) algorithm, which uses a training sequence to find the channel coefficients, and MLSE (Maximunlikelihood sequence estimation). These techniques allow a BER reduction and improve the system performance.