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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.