Single Sideband PAM-4 Optical Transmission: design and implementation

Abstract

A transmissão através de IM/DD SSB PAM-4 têm-se demonstrado nos últimos anos como uma solução eficaz e low-cost para comunicação em curtas distâncias e altos débitos. O facto de o sistema ser IM/DD, isto é, funcionar com deteção direta através de um fotodíodo e uma fonte luminosa (neste caso um laser), permite evitar a complexidade excessiva de recetores coerentes. Por outro lado, a utilização de uma SSB permite obter o dobro da eficiência espectral da tradicional DSB e assim efetuar uma importante poupança em largura de banda. Nesta tese são estudados os sistemas IM/DD SSB PAM-4 e é implementado um sistema deste tipo. O sistema foi primeiro implementado em ambiente MATLAB Simulink, com o tratamento digital do sinal a ser potenciado pelos blocos representativos dos diversos filtros, igualizadores e outros operadores elétricos deste mesmo software. Por outro lado, os instrumentos ópticos como o MZM, a fibra e o fotodíodo foram simulados através de modelos desenvolvidos com base na literatura. Depois o transmissor foi implementado em laboratório através da utilização de um AWG para gerar a forma de onda PAM-4 requerida e um MZM para a geração do sinal SSB. Houve depois a receção em condições BTB através de um fotodíodo que permite a conversão do domínio ótico para digital para processamento offline através do recetor já desenvolvido em MATLAB Simulink. Este recetor permite recuperação parcial do sinal original, através de algoritmos de amplificação e normalização do sinal, igualização adaptativa, desmodulação e por fim contagem de erros. O desempenho do sistema é então avaliado para diversos débitos de dados para os dois casos, assim como a contribuição e importância de cada componente para este desempenho.