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Archivio digitale delle tesi discusse presso l’Università di Pisa

Tesi etd-11102014-000857


Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
PRIOLA, ALESSANDRO
URN
etd-11102014-000857
Titolo
Generazione di segnali per comunicazioni ottiche ad alta efficienza spettrale mediante convertitori digitale analogico
Dipartimento
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
Corso di studi
INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI
Relatori
relatore Ing. Fresi, Francesco
relatore Prof. Luise, Marco
relatore Prof. Giannetti, Filippo
Parole chiave
  • coherent systems
  • DAC
  • efficienza spettrale
  • electrical filtering
  • fibre ottiche
  • filtraggio elettrico
  • Nyquist-WDM
  • optical fibers
  • sintesi filtri
  • sistemi coerenti
  • sistemi WDM
  • spectral efficiency
  • superchannel
  • synthesis filters
  • time frequency packing
  • WDM systems
Data inizio appello
01/12/2014
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
01/12/2084
Riassunto
In questa tesi viene presentato lo studio e l’impiego sperimentale di un convertitore digitale analogico ad alte prestazioni per la realizzazione di segnalazioni numeriche ad elevato bit-rate.
L’obiettivo che ci si pone consiste nell’introduzione del convertitore digitale analogico in un trasmettitore ottico per sistemi ad alta efficienza spettrale, al fine di aumentarne la flessibilità e poter operare con diverse tipologie di filtri digitali per la sagomatura del segnale, a seconda delle esigenze richieste dal tipo di segnalazione che si vuole implementare.
Nei sistemi ottici commerciali per le reti di trasporto di ultima generazione viene adottata una rivelazione ottica coerente e un formato di modulazione QPSK a doppia polarizzazione, raggiungendo una velocità di trasmissione netta di 100 Gb/s su una banda ottica di 50 GHz, ottenendo così un’efficienza spettrale di 2 bit/s/Hz. Per soddisfare la sempre crescente richiesta di banda, l'evoluzione delle comunicazioni ottiche a lunga distanza è volta a superare ulteriormente le attuali velocità di trasmissione e vi è un diffuso interesse nello sviluppo di algoritmi e tecniche che consentano di superare le difficoltà di un’ulteriore crescita delle capacità trasmissive.
Tra le tecniche emergenti volte a consentire un aumento dell’efficienza spettrale vi sono il Nyquist-WDM e il Time Frequency Packing. Il Nyquist-WDM è una tecnica di segnalazione ortogonale a banda minima e consiste nell’applicare un’opportuna sagomatura dell’impulso di trasmissione riducendo la banda ottica del segnale prossima al limite di Nyquist, corrispondente alla frequenza di simbolo, preservando l’assenza di interferenza intersimbolica e l’interferenza intercanale. Il Time Frequency Packing è un metodo alternativo volto a migliorare l'efficienza spettrale mantenendo modulazioni di basso ordine come la QPSK, ma rinunciando alla condizione di ortogonalità e accettando l’introduzione controllata di una limitata interferenza intersimbolica e interferenza intercanale.
Le tecniche sopra citate possono essere realizzate modellando lo spettro sia nel dominio ottico, attraverso uno filtraggio ottico, sia nel dominio elettrico sagomando i segnali di pilotaggio applicati ai modulatori ottici. Lo svantaggio principale nell’effettuare una sagomatura dello spettro nel dominio ottico è il requisito di una funzione di trasferimento molto specifica del filtro, che può risultare un’operazione costosa e fortemente vincolata agli attuali limiti tecnologici dei dispositivi ottici. L’adozione di un filtraggio diretto dei segnali elettrici inviati ai modulatori permetterebbe inoltre di ridurre i costi e i requisiti in termini di banda analogica dei componenti elettronici. La sagomatura del segnale elettrico può essere ottenuta utilizzando un convertitore digitale analogico che permette di creare segnali elettrici pre-filtrati digitalmente oppure, laddove possibile, utilizzando dei filtri analogici, tipicamente più semplici ed economici.
Questo studio ha voluto focalizzare l’attenzione sullo studio, caratterizzazione e utilizzo sperimentale di un convertitore digitale analogico per realizzare segnali elettrici pre-filtrati digitalmente per comunicazioni ottiche di tipo Time Frequency Packing a 160 Gb/s. Inoltre si è interessati a considerare preferibilmente filtri che siano fisicamente realizzabili in elettronica analogica, ottenendo così una riduzione in termini economici e di complessità del trasmettitore rispetto all’uso del convertitore. L’uso di filtri analogici è possibile per trasmissioni di tipo Time Frequency Packing, mentre è difficilmente ottenibile per segnalazioni Nyquist-WDM, essendo necessaria un’elaborazione digitale del segnale e quindi l’uso di un convertitore digitale analogico. La versatilità del trasmettitore è stata inoltre confermata generando in seguito anche segnali ottici 16QAM a 160 Gb/s con profilo RRC a basso roll-off, adatti per segnalazioni Nyquist-WDM.
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