Оцінка частотно-фазових спотворень в оптичних телекомунікаціях з OFDM

Abstract

У статті запропоновано методику контролю відношення пікової потужності до середньої (ВППС), а також розглянуто результати оцінки чутливості оптичних OFDM систем до фазо- частотних спотворень. Подано результати дослідження завадостійкості оптичної OFDM системи для випадку зсуву частоти відносно рознесення оптичних піднесучих. Описано чинники виникнення інтерференційних та частотно-фазових спотворень, спричинених хроматичною дисперсією (ХД) і поляризаційною модовою дисперсією (ПМД), на продук- тивність систем оптичного мультиплексування з ортогональним частотним поділом. Моніторинг ВППС у системах OFDM актуальний, зокрема, у контексті проблем воло- конно-оптичного зв’язку, спричинених нелінійністю оптичного волокна. Показано, що за безпосереднього розгортання оптичних мереж наявність частотних спотворень та чут- ливість до фазового шуму є двома основними недоліками OFDM. Як частотні спотворення, так і фазовий шум призводять до міжканальних завад (МкЗ). Внаслідок доволі великої довжини символу порівняно з однією несучою OFDM схильний як до частотних спо- творень, так і до фазових шумів. Для візуального опису ВППС використано додаткову кумулятивну функцію розподілу. Визначено вплив коефіцієнта передискретизації на ВППС. Запропоновано використовувати передискретизований сигнал для точнішого визначення ВППС. Результати дослідження показують, що вплив фазового шуму на сигнал в оптичних каналах OFDM зумовлений великим періодом символу порівняно з передаванням сигналу на одній несучій. Крім того, зі збільшенням порядку модуляції оптичний OFDM стає чутливішим до фазового шуму, що стимулює збільшення відношення сигнал / шум. Результати дослідження показали, що для оптичних когерентних систем OFDM ширина лінії оптичного квантового генератора є критичним параметром, особливо із переходом на модуляцію високого порядку. У статті розглянуто схему, що описує конвергенцію радіо- та оптичних технологій у контексті використання модуляції OFDM. Ця методика дає змогу коректно вибрати стратегію мультиплексування каналів у оптичних телекомунікаціях OFDM з багатопозиційними сигналами.

The article proposes a method for monitoring the peak-to-average power ratio (PAPR), and also discusses the results of assessing the sensitivity of optical-OFDM systems to phase-frequency distortions. The results of a study of the noise immunity of an optical-OFDM system for frequency shift relative to the spacing of optical subcarriers are presented. A description of the factors causing interference and frequency-phase distortions caused by chromatic dispersion (CD) and polarization mode dispersion (PMD) on the performance of optical multiplexing systems with orthogonal frequency division is carried out. Monitoring the PAPR in OFDM systems is relevant, in particular, in the context of fiber optic communication problems that are caused by the nonlinearity of the optical fiber. It is shown that when directly deploying optical networks, the presence of frequency distortions and sensitivity to phase noise are the two main disadvantages of OFDM. Both frequency distortion and phase noise lead to interchannel interference (ICI). Due to the relatively large symbol length compared to a single carrier, OFDM is susceptible to both frequency distortion and phase noise. An additional cumulative distribution function is used for a visual description of PARP. The effect of the oversampling coefficient on the PARP value is determined. It is proposed to use the oversampled signal to obtain a more accurate PARP value. The results of the study show that the effect of phase noise on a signal in optical OFDM channels is due to the existing long symbol period compared to signal transmission on a single carrier. In addition, with an increase in the modulation order, optical OFDM becomes more sensitive to phase noise, which encourages an increase in the signal-to-noise ratio to counteract this. The results of the research showed that for coherent OFDM optical systems, the line width of the optical quantum generator is a critical parameter, especially when switching to high-order modulation. The paper discusses a diagram describing the process of convergence of radio and optical technologies in the context of the use of OFDM modulation. This technique allows for the correct choice of channel multiplexing strategy in optical OFDM telecommunications with multi-position signals.