Técnicas para redução de singularidades em receptores ópticos dp-qpsk que utilizam o algoritmo do módulo constante

Abstract

Este trabalho investiga de forma experimental o desempenho de algumas técnicas para evitar singularidades em receptores ópticos de sistemas DP-QPSK que operam na taxa de transmissão de 112 Gb/s, e cujos equalizadores utilizam o algoritmo do módulo constante (CMA) para a desconvolução e a separação de fontes. O termo “singularidade” se refere `a situação na qual ambas as saídas do equalizador convergem para o mesmo sinal de entrada. Os dados experimentais são obtidos usando um arranjo de transmissão que emula mudanças arbitrárias de polarização, ruído óptico, dispersão cromática e a dispersão dos modos de polarização de primeira ordem. A influência destes efeitos na ocorrência de singularidades é analisada individualmente. Em particular, são comparados os seguintes algoritmos: • CMA padrão; • CMA com restrição; • CMA de dois estágios; • CMA para usuários múltiplos (MU-CMA). É demonstrado que todos os algoritmos reduzem o número de singularidades de forma eficiente, melhorando, assim, as propriedades de convergência do equalizador. No entanto, sob certas condições, os algoritmos MU-CMA e CMA com restrição – ambos utilizados para inicialização do sistema – apresentaram melhor desempenho em comparação com CMA de dois estágios, que não distingue entre as fases de inicialização e de operação do sistema. `A luz dos resultados, considerando a sua baixa complexidade computacional, o CMA com restrição é recomendado para uso em sistemas práticos. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

This work experimentally investigates the performance of several techniques for singularity avoidance in optical receivers of dual-polarization quadrature phase shift keying (DP-QPSK) systems operating at the transmission rate of 112 Gb/s, and whose equalizers use the Constant Modulus Algorithm (CMA) for deconvolution and source separation. The term “singularity” refers to the condition where both equalizer outputs converge to the same input signal. Experimental data is acquired using a transmission setup that emulates arbitrary polarization changes, optical noise, chromatic dispersion (CD) and first-order polarization mode dispersion (PMD). The influence of these effects on the singularity occurrence is individually analyzed. Specifically, the following algorithms are compared: • Standard CMA; • Constrained CMA; • Two-Stage CMA; • Multi-User (MU) CMA. It is shown that all algorithms effectively mitigate singularities, thus improving equalizer convergence properties. However, under certain conditions, the Multi-User and Constrained CMA algorithms – both used for system startup – outperformed the Two-Stage CMA, which does not distinguish between the system startup and operation phases. In light of the results, considering also its low computational complexity, the Constrained CMA is recommended to be used in practical systems.