Untersuchung von elektronischer Dispersionskompensation für Multilevelformate nach kohärenter Demodulation

Abstract:
Durch kohärenten Empfang kann die Demodulation von Multilevelformaten und die Kompensation von Verzerrungen auf dem Kanal in den elektrischen bzw. digitalen Bereich transferiert werden, was eine Reduzierung der Komplexität im optischen Bereich zur Folge hat. In diesem Beitrag wird die Leistungsfähigkeit der elektronischen Dispersionskompensation mit verschiedenen Arten von Entzerrern für die differenziell vorkodierten Multilevelformate RZ-QPSK, RZ-8PSK und Star-RZ-16QAM nach kohärenter Demodulation untersucht. Betrachtet wird ein einkanaliges System mit einer Datenrate von 10,7 Gbaud, sowohl mit linearem als auch mit nichtlinearem Übertragungskanal. Der kohärente Empfänger besteht aus einem freilaufenden Laser, der mittels eines 90Grad-Hybrids mit dem Empfangssignal gekoppelt wird. Die Ausgänge des 90Grad-Hybrids werden auf zwei Gegentaktempfänger (Balanced Detection) gegeben. Anschließend wird das Signal elektrisch gefiltert, abgetastet und auf eine digitale Signalverarbeitungseinheit gegeben. Dort finden die Entzerrung und die Phasensynchronisation des Signals statt. Zur elektronischen Dispersionskompensation werden verschiedene Arten von Entzerrern untersucht. Zum einem lineare Transversalfilter, deren Übertragungsfunktion die inverse Übertragungsfunktion der Faser ist (Inverses System), und zum anderen lineare Transversalfilter, sowohl ohne als auch mit zusätzlichem Decision Feedback Entzerrer, wobei die Koeffizienten mit Hilfe des Minimum Mean Square Error (MMSE) Kriteriums bestimmt werden (Zero-forcing Entzerrung). Für die Filter mit dem inversen System werden zwei bzw. vier Abtastwerte pro Symbol verwendet, für die Zero-Forcing Filter zwei Abtastwerte pro Symbol. Für diese Arten von Entzerrern wird für verschiedene Filterordnungen die OSNR-Degradation bei einer Bitfehlerrate von 10-4 für den linearen und den nichtlinearen Kanal mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen für die zu untersuchenden Multilevelformate bestimmt. Anhand der simulierten OSNR-Degradation wird danach die Dispersionstoleranz für die verschiedenen Multilevelformate mit den jeweiligen Entzerrern berechnet.