Monitoreo del efecto de la dispersión cromática en un sistema de radio sobre fíbra basado en técnicas de procesamiento digital de señales

Abstract

En este trabajo se estudian los efectos de la dispersión cromática en un sistema de radio sobre fibra de largo alcance que transmite en la banda de las ondas milimétricas, a partir de modelos realizados en simulación en el software VPI (Virtual photonics instruments) para sistemas con detección directa, y en Matlab para sistemas con detección coherente. Estos modelos transmiten señales de radiofrecuencia a distancias de hasta 80 km. Se hizo un análisis cualitativo de la señal mediante la calidad de los diagramas de ojo y de los espectros ópticos y eléctricos. También se calculó la tasa de error de bit de acuerdo a las variaciones de la relación señal a ruido óptica, mostrando transmisiones aceptables para modulaciones en amplitud hasta los 80 km a 1 Gbps para frecuencias de portadora entre los 60 y 100 GHz, y para transmisiones en BPSK con detección directa se calculó la magnitud del error vectorial mostrando buen desempe~no las transmisiones a 155 Mbps en distancias hasta los 100 km a 60 GHz y para 2.5 Gbps hasta los 2 km. Se presentó un novedoso método de estimación de la dispersión cromática usando ajustamiento gaussiano en histogramas asíncronos mediante el algoritmo de máxima esperanza, mostrando que los efectos de las dispersión cromática no incrementan proporcionalmente al aumento de la frecuencia de la portadora ni de la distancia de transmisión y que una pequeña variación en un parámetro de la red puede afectar signficativamente la señal recibida. / Abstract. In this work is studied the chromatic dispersion effects of long-reach Radio-over-Fiber systems in millimeter-wave band through simulations in Virtual Photonics (VPI) for intensity modulation and direct detection systems, and in Matlab for phase modulation and coherent detection systems. Those networks transmit optical signals in radiofrequency to a distance of 80 km. The qualitative analysis of data transmission through the passive optical network is made based on the quality of the eye diagram, and the optical and electrical spectrums. Also, the bit-error rate is calculated according to the optical-to-signal noise ratio to make a quantitative analysis regarding the transmission distance and speed, showing good results in a non-return-to-zero modulation at 80 km, and in BPSK transmissions with direct detection the error vectorial magnitude is estimated presenting good performance in transmission at 155 Mbps to a distance of 100 km using carrier of 60 GHz, and at 2.5 Gbps to a distance of 2 km. Radio over fiber systems with coherent detection shows better performance. A novel method for chromatic dispersion estimation is presented, using Gaussian fitting in asynchronous histograms trough expectation-maximization algorithm, showing that the effects of chromatic dispersion does not increase proportionally to the carrier frequency, or the transmission distance and that a small change in one parameter of the network may vary signifcantly the effect produced in the received signal.