Echevarría, Leandro (2016) Desarrollo de un sistema de comunicaciones ópticas no coherentes del lado cliente de alta capacidad. / Development of a high capacity non-choherent client-optics communications systems. Proyecto Integrador Ingeniería en Telecomunicaciones, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
En este trabajo se realizó el diseño e implementación de un sistema de comunicaciones ópticas digitales no coherentes para redes del lado cliente, eligiendo PAM-4 como esquema de modulación de mayor orden compatible con sistemas IM/DD, que pueda reemplazar al convencional OOK en redes de bajo costo. Inicialmente se desarrolló la etapa de transmisión –basada en el transmisor óptico fabricado previamente en nuestro laboratorio [5]– que incluyó el diseño y construcción de una fuente de corriente constante y la modificación de la etapa de adaptación de impedancias para mejorar su respuesta en bajas frecuencias. También se desarrolló el código en lenguaje de descripción de hardware correspondiente a la etapa digital del transmisor, y se implementó en una placa de desarrollo basada en FPGA. El receptor óptico fue implementado de manera offline, a partir de un fotodiodo comercial y un osciloscopio de tiempo real, adquiriendo señales digitales a una tasa suficiente como para considerarlas buenas aproximaciones de la señal original. Luego, se diseño y emuló una etapa de filtrado anti-aliasing, un conversor A/D, y el subsiguiente sistema de sincronismo y detección. Los bits decodificados se compararon con la secuencia pseudoaleatoria transmitida de manera de obtener tasas de error en diferentes escenarios de potencia a la entrada del receptor y en distintos casos de cuantización en amplitud. A partir de estas mediciones, se pudo comprobar que es factible implementar un sistema de comunicaciones ópticas que utilice PAM-4 a partir de etapas de baja complejidad: un conversor D/A de 2 bits y un láser modulado directamente para la etapa de transmisión, un fotodiodo y un conversor A/D de 4 bits que permita obtener 5 muestras por símbolo para la etapa de recepción, y la electrónica digital responsable de codificar y decodificar los símbolos en cada caso. Esto permitió obtener desempeños similares a otros sistemas de mayor orden –como CAP y DMT– a partir de etapas de procesamiento digital considerablemente más simples y, por lo tanto, con menor costo y consumo de potencia.
Resumen en inglés
This work focuses on the design and implementation of a non-coherent digital communications system for client optics, choosing PAM-4 as a higher-order modulation scheme compatible with IM/DD systems, which could replace conventional OOK in low-cost networks. Initially, the transmission stage was developed –based on the transmitter previously built in our laboratory [5]– which included the design and making of a constant current source, and the modification of the impedancematching stage in order to improve its low-frequency response. The code for the transmitter digital stage was written on a hardware description language, and was then tested on an FPGA-based development board. The optical receiver was implemented in an offline manner, using a commercial photodiode and a digital real-time oscilloscope. The signal was sampled fast enough so that the digital version could be considered a good approximation of the original, analog signal. Afterwards, an anti-aliasing filter, an A/D converter and a synchronism and detection system were designed and emulated. Decoded bits were compared to the original transmitted sequence, in order to obtain bit error rates corresponding to different optical powers at the receiver, as well as different amplitude quantizations. From these measurements, implementing a PAM-4 optical communications systems using low-complexity stages was considered feasible: a 2 bits digital-to-analog converter and a directly modulated laser for the transmitter, a photodiode and a 4 bits analog-to-digital converter capable of acquiring 5 samples per symbol for the receiver, along with the digital electronics responsible for coding and decoding the symbols in each case. This made it possible to reach similar performance to other higher-order systems –such as CAP and DMT– using digital-processing stages of considerably lower complexity, and hence lower cost and power consumption.
| Tipo de objeto: | Tesis (Proyecto Integrador Ingeniería en Telecomunicaciones) |
|---|---|
| Información Adicional: | Este trabajo se realizó: Laboratorio de telecomunicaciones. Grupo de fotónica y microondas. Área Temática: Comunicaciones Ópticas |
| Palabras Clave: | Optics; Óptica; [Digital comunications system; Sistema de comuncaciones digitales; Laser] |
| Materias: | Física > Óptica |
| Código ID: | 586 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 12 May 2017 18:13 |
| Última Modificación: | 12 May 2017 18:13 |
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