Técnicas de recuperação de relógio para sistemas DP-QPSK

Abstract

Este trabalho propõe um novo método de estimação de erros de temporização para sistemas ópticos com multiplexação em polarização, detecção coerente e modulação de fase por chaveamento em quadratura (dual-polarization quadrature phase-shift keying - DP-QPSK). Em tais sistemas, a recuperação de relógio e a equalização são operações cruciais do processo de recuperação da informação transmitida e possuem uma relação de interdependência: a equalização depende da correta amostragem do sinal, enquanto a recuperação de relógio requer a pré-compensação das distorçõe lineares para obter desempenho satisfatório. O algoritmo proposto resolve esse problema por meio da cooperação entre equalização e recuperação de relógio, utilizando os coeficientes de um equalizador adaptativo para estimar o erro de temporização do sinal recebido. O desempenho do algoritmo proposto foi validado e comparado ao desempenho do algoritmo de Gardner utilizando dados experimentais gerados por um sistema óptico DP-QPSK, operando à taxa de 112 Gb/s. Os dados experimentais foram cedidos pela Ericsson-Alemanha e processados de modo on-line, utilizando o software de simulação Matlab. O algoritmo proposto conseguiu sincronizar o relógio em todos os casos ava- liados, inclusive nas situações em que o algoritmo de Gardner se mostrou incapaz. No entanto, apresentou uma leve penalidade em comparação ao mesmo sinal sem erro de temporização. Ademais, constatou-se que o per´ıodo de convergência da sincronização realizada pelo algoritmo está diretamente relacionado ao comprimento do equalizador. O algoritmo proposto se mostrou uma alternativa interessante para sistemas ópticos DP-QPSK. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

This work proposes a novel method of timing error estimation in polarization multi- plexed quadrature phase-shift keying (DP-QPSK) optical systems that employ coherent detection. In these systems, clock recovery and equalization are two crucial operations of the information recovery process that are interdependent: equalization depends on the correct signal sampling, whereas clock recovery requires a previous linear distorti- ons’ compensation for a satisfactory performance. The proposed algorithm solves this problem by collaboration between equalization and clock recovery processes, using the equalizer coefficients to estimate the received signal timing error. The performance of the proposed algorithm was validated and compared to the per- formance of the Gardner algorithm using experimental data, generated by DP-QPSK optical systems, transmitting at 112 Gb/s. These data were provided by Ericsson- Germany and processed offline, using Matlab simulation software. The proposed al- gorithm managed to synchronize the clock in all evaluated cases, including the cases where the Gardner algorithm failed. However, it presented a slight penalty comparing to the same signal without the timing error. Also, it was found that the synchroniza- tion convergence time is directly related to the equalizer length. Thus, the proposed algorithm is an interesting alternative for DP-QPSK optical systems.