Στα οπτικά τηλεπικοινωνιακά συστήματα μεγάλων αποστάσεων το κύριο μέλημα είναι η καταπολέμηση των φαινομένων διάδοσης στις οπτικές ίνες. Από το 2004 και μετά το ενδιαφέρον της ερευνητικής κοινότητας έχει στραφεί προς τα οπτικά τηλεπικοινωνιακά συστήματα με δέκτες σύμφωνης φώρασης, καθώς οι τελευταίοι επιτρέπουν την αντιμετώπιση των φαινομένων διάδοσης με ηλεκτρονικά μέσα. Οι σύμφωνοι δέκτες έχουν κατά πολύ αυξημένη πολυπλοκότητα και κόστος σε σχέση με τους δέκτες άμεσης φώρασης, κάνοντας χρήση επιπλέον διατάξεων όπως laser τοπικού ταλαντωτή και προσαρμοσμένες φωτοδιόδους. Όμως, οι δέκτες σύμφωνης φώρασης διατηρούν όλη την πληροφορία (πλάτος και φάση) κατά τη μετατροπή του σήματος από οπτικό σε ηλεκτρονικό, σε αντίθεση με τους δέκτες άμεσης φώρασης που διατηρούν μόνο την πληροφορία που μεταφέρεται από τη στιγμιαία ισχύ του σήματος. Το μεγάλο αυτό πλεονέκτημα των σύμφωνων δεκτών δίνει τη δυνατότητα της αντιμετώπισης των φαινομένων διάδοσης, όπως ο θόρυβος φάσης που θα αναλυθεί σε αυτήν την εργασία, με χρήση συστημάτων ψηφιακής επεξεργασίας σήματος.
Ο θόρυβος φάσης είναι ένας από τους σημαντικότερους περιοριστικούς παράγοντες της απόδοσης ενός σύμφωνου οπτικού τηλεπικοινωνιακού συστήματος. Η εκτίμηση και η απαλοιφή του αποτελεί πάντα αναγκαίο και θεμελιώδες βήμα της σωστής ανάκτησης των δεδομένων στο δέκτη, αλλά και σημαντικότατο παράγοντα της επιτυχούς σχεδίασης ενός οπτικού τηλεπικοινωνιακού συστήματος. Παραδοσιακά, για τον προσδιορισμό του θορύβου φάσης, χρησιμοποιείται ένα κύκλωμα PLL (Phase Locked Loop). Το κύκλωμα αυτό όμως παρουσιάζει αυξημένη πολυπλοκότητα, όσον αφορά την υλοποίησή του σε hardware. Έτσι, το επιστημονικό ενδιαφέρον έχει στραφεί πια στη χρήση προσαρμοστικών αλγορίθμων προσδιορισμού θορύβου φάσης. Για την εκτίμηση του θορύβου φάσης χρησιμοποιούνται κυρίως τυφλοί προσαρμοστικοί εξισωτές πρόσθιας τροφοδότησης, αλλά έχουν προταθεί στη βιβλιογραφία και εξισωτές με ανατροφοδότηση απόφασης. Στην πράξη όμως, μόνο οι εξισωτές πρόσθιας τροφοδότησης είναι υλοποιήσιμοι σε hardware αφού η ανάδραση στα οπτικά δίκτυα εισάγει σημαντική καθυστέρηση. Στην παρούσα εργασία μελετάμε με προσομοίωση την απόδοση πέντε διαφορετικών προσαρμοστικών αλγορίθμων εκτίμησης του θορύβου φάσης σε σύμφωνα συστήματα δεκαεξαδικής ορθογωνικής διαμόρφωσης πλάτους 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Πρόκειται για τον αλγόριθμο του Pfau, τον αλγόριθμο του Fatadin, τον αλγόριθμο ελαχίστων μέσων τετραγώνων (LMS, Least Mean Square), τον κανονικοποιημένο αλγόριθμο ελαχίστων μέσων τετραγώνων (NLMS, Normalized LMS) και τον αλγόριθμο ελαχίστων μέσων τετραγώνων με περιορισμούς (Constrained LMS). / The subject of this Diploma Thesis is the phase noise estimation in long-haul terrestrial coherent optical communications systems, using 16-QAM modulation (Quadrature Amplitude Modulation). Five adaptive equalization algorithms are studied by simulation.
The phase noise is a limiting factor of coherent optical communications systems efficiency. The phase noise etsimation is necessary for the right data recovery at the receiver and for the successful design of a coherent optical communications system. Traditionally, a PLL (Phase Locked Loop) circuit is used for the phase noise estimation. However, the implementation of PLL in hardware show increased complexity. Thus, scientific interest is focused to the adaptive algorithms for the phase noise estimation. Blind adaptive feed forward equalizers are used for the phase noise estimation, while decision feedback equalizers have been also proposed in the literature. In practice, however, only the feed forward equalizers are achievable in hardware since the feedback introduces significant delay in optical networks. In this Diploma Thesis we study, by simulation, the performance of five different adaptive phase noise estimation algorithms in 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) coherent systems. These algorithms are: the Pfau algorithm , Fatadin algorithm, the Least Mean Square Algorithm (LMS Algorithm), the Normalized LMS (NLMS) and the Constrained LMS.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/4700 |
| Date | 04 October 2011 |
| Creators | Φωτοπούλου, Αναστασία |
| Contributors | Ρούδας, Ιωάννης, Fotopoulou, Anastasia, Τουμπακάρης, Αλέξανδρος-Δημήτρης |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
Page generated in 0.0029 seconds