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Module 1: Introdução à Tecnologia Fiber Optic

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Comunicação Digital para Comunicação Óptica

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Temos visto vantagens da modulação digital sobre a modulação analógica, e também olhamos para as frequências de portadoras ópticas. Analisamos agora os conceitos básicos de modulação digital relevantes para os sistemas de comunicação óptica. a direção de polarização ao longo do ê ωizador (= 2πf௖, em que fc é a frequência portadora onde λ é o comprimento de onda em metro

.

 Amplitude shift keying: o bit, o esquema é conhecido como ASK ou OOK.
'off' dependendo se o bit é '1' ou '0', respectivamente.

Palestra 5

Comunicação digital para comunicação Optical

Temos visto vantagens da modulação digital sobre a modulação analógica, e também olhamos para nós agora olhamos para os conceitos básicos de sistemas de comunicação de modulação digital. Um campo elétrico com amplitude de amplitude, propagando ao longo da direção de + z com uma angular a frequência portadora em Hertz), possuindo uma constante de propagação β

onde λ é o comprimento de onda em metro), e fase específica φ, pode ser representada como,

Epor-se (t) = êEter e

Lugar (Vezes Mais de Vezes Mais Vezes por Vezes mais vezes

Chaveamento do turno de amplitude: Se a amplitude do campo elétrico for modulada dependendo do bit, o esquema é conhecido como ASK ou OOK. É o mesmo alternando a fonte 'on' ou 'off' dependendo se o bit é '1' ou '0', respectivamente.
Comunicação digital para comunicação Optical

Vimos vantagens da modulação digital sobre a modulação analógica, e também olhamos para nós olhamos agora para os conceitos básicos de modulação digital que são amplitude E0 e sua constante de propagação de frequência angular β (melhor coisa de simples,

pode ser representado como

Se a amplitude do campo elétrico for modulada dependendo de
É a mesma comutação da fonte 'on' ou

 Frequência shift keying: Se a frequência portadora (cor da luz) for alterada dependendo do bit, o esquema é chamado de FSK.
Este exemplo representa o que significa ASK e FSK. Considere o sinal da banda de baseband é o bit-sequência '1101', que deve ser transmitido. A frequência portadora é várias Terahertz (correspondente à comunicação óptica). Tb é a duração de um bit ou o slot bit.
Por favor, note que esta representação não é para escalar. A transportadora e os escalões de tempo da banda de baseband não são para escalar com respeito um ao outro. No caso da ASK, a amplitude é alta (ON) quando o bit no sinal digital é '1' e baixa (OFF) quando o sinal digital é '0'.
No caso da FSK, '1' representa uma frequência elevada, e '0' representa uma frequência baixa. Ele requer uma maneira de alternar entre alta frequência e baixa frequência, ou por exemplo, cor azul para alta frequência e cor verde para baixa frequência. Como o bit a ser transmitido muda, a cor da fonte muda também.  Fase shift keying: A terceira via da modulação digital está mudando o phaseφ da operadora como uma função da bit de entrada. Por exemplo, considere a sequência de bits '1 0 1 1'. Digamos assim, representamos um pouco '1' como fase 0, e um pouco '0' como fase π. Essa escolha de fase não é rigorosa, é algo entendido e acordado pelo transmissor e pelo receptor. É preferível escolher as fases que estão muito distantes (diferença de π), de modo que sejam facilmente distinguíveis. As fases correspondentes a '1' e '0' também podem ser escolhidas como melhores pessoas e melhores que as melhores.
No final das faixas de bits, em que há uma mudança no bit de '1' para '0' ou vice-versa, a fase da onda portadora também muda correspondentemente. Em caso de bits consecutivos semelhantes, não há mudança de fase. O envelope da onda permanece constante em caso de qualquer um dos dois. É assim que o formato PSK é visualizado.
Tradicionalmente, até quase 15 anos atrás, OOK era o único esquema que era usado na comunicação óptica. De fato, em vez de alternar amplitude, o esquema OOK baseou-se na comutação de intensidade (I), que está relacionada com a amplitude do campo elétrico como I = | Efeito | guitarra
. Isso foi implementado alternando a origem (LED ou laser) ligada e desligada de acordo com o bit na taxa em que ela deve ser transmitida. É por isso que todos os livros tradicionais sobre comunicação óptica lidam apenas com a modulação de intensidade.
A FSK não é geralmente usada em sistemas de comunicação óptica, sendo a razão, é muito difícil alternar a frequência de uma fonte laser. É possível, mas é muito mais complicado do que trocar de amplitudes ou alternar fases. Mais tarde aprenderão os métodos para modulação de intensidade e modulação de fase. Não lidaremos com a FSK, uma vez que não é muito fácil de implementar.
Representação da constelação: Considere o caso dos dados do OOK. A representação convencional do sinal da banda de baseband, s (t) é

bit = 1; s (t) = Ebit bit = 0; s (t) = 0

Uma constelação é a representação do avião de argand de sinal da banda de baseband. Nessa representação, o real (eixo x é chamado de Q (quadratura). Assim, no caso do OOK, o bit '1' é representado como número complexo 1 + j0, que se encontra no eixo real, e o bit '0' é representado como a origem. Estes dois estados marcados no plano complexo constituem a constelação. preocupados apenas com a amplitude da onda portadora e não com a fase, os pontos de constelação encontram-se no eixo real, sem qualquer imagem

Para a construção do diagrama de constelação de tal sinal, considere um fluxo de dados recebido.
Descobrimos a duração de bit (inverso de taxa de bits) e, em seguida, cada bit slot. Marcamos as amplitudes recebidas em todos os tais slots de bits no plano complexo. É possível que os valores de amplitude recebida estejam ligeiramente desviados dos valores ideais, devido a não idealidades no canal, como o ruído corresponde a uma tensão de 5 V, e devido ao ruído no canal, o sinal recebido talvez 4,8 V ou 5,2 V. Em tal caso, há um diferencial na constelação. É importante para un é a representação do sinal de baseband s (t) como um número complexo no Nessa representação, o eixo real (x-) é chamado I (in-phase) e o imaginário (y Assim, no caso de OOK, o bit '1' é representado como complexo

, que está no eixo real, e o bit '0' é representado como 0 + j0
Estes dois estados marcados no plano complexo constituem a constelação. preocupados apenas com a amplitude da onda portadora e não com a fase, os pontos de constelação encontram-se no eixo real, sem qualquer parte imaginária.

Para a construção do diagrama de constelação de tal sinal, considere um fluxo de dados recebido.
Descobrimos a pouca duração (inverso de taxa de bits) e, em seguida, medir a amplitude do sinal em Nós marcamos as amplitudes recebidas em todos os tais slots de bits no plano complexo. É possível que os valores de amplitude recebida estejam ligeiramente desviados dos valores ideais, devido a

, como o ruído. Por exemplo, na lógica digital,

corresponde a uma tensão de 5 V, e devido a ruído no canal, o sinal recebido talvez 4,8 V ou 5,2 V. Em tal caso, há uma distribuição em torno dos pontos ideais, o que resulta em um
É importante entender o conceito de constelação porque tudo como um número complexo no e no imaginário (y-) Assim, em caso de OOK, o bit '1' é representado como complexo 0, que se encontra no
Estes dois estados marcados no plano complexo constituem a constelação. Já que OOK se preocupa apenas com a amplitude da onda portadora e não a fase, os pontos de constelação

Para a construção do diagrama de constelação de tal sinal, considere um fluxo de dados de entrada. a amplitude do sinal em Nós marcamos as amplitudes recebidas em todos os tais slots de bits no plano complexo. É possível que os valores de amplitude recebida estejam ligeiramente desviados dos valores ideais, devido a por exemplo, em lógica digital, um nível elevado corresponde a uma tensão de 5 V, e devido ao ruído no canal, o sinal recebido pode ser de 4,8 em torno dos pontos ideais, o que resulta em um derstand o conceito de constelação porque todas as imparidades na fibra, no receptor, serão analisadas em termos de como a constelação está se espalhando. Um desvio em amplitude leva a um diferencial na direção radial, o que um desvio em fase leva a uma propagação na direção azimutal (angular).
Em caso de BPSK, os bits são representados por níveis de duas fases separados por uma diferença de fase de π, que pode ser escolhida como (0, π), (meia coisa, meia coisa para dentro), ou (meia coisa, meia coisa para dentro). Considere o primeiro exemplo, onde o bit '0' é representado pela fase 0 e bit '1' é representado por fase π, mantendo a amplitude constante.
A representação do número complexo correspondente para estes bits (assumindo Eparte = 1) são dadas como

bit = 1; s (t) = Emelhor e

Vazio = − 1 + j0

bit = 0; s (t) = Emelhor e

Assentos = 1 + j0

Esses pontos residem no eixo real do plano complexo em posições − 1 e + 1, respectivamente.
Comparando com a constelação para OOK, vemos que a separação entre os pontos é mais em caso de BPSK, o que significa que o sinal BPSK é mais resistente ao ruído comparado com o OOK (assumindo nenhuma outra restrição para o BPSK).
O envelope de um sinal BPSK é constante visto que não há alteração de amplitude neste caso.
Assim, é necessário um detector de fase que seja capaz de detectar a fase 0 ou π, a fim de construir a constelação de um sinal BPSK recebido. Se o sinal estiver corrompido devido ao ruído (devido ao transmissor, canal, receptor etc.), haveria um erro na fase detectada, o que apareceria como uma alteração no ângulo do ponto de constelação. Mais adiante, quando discutimos o impacto do ruído e a relação sinal-ruído, iremos analisá-lo em referência à mudança na constelação.
Tratamos até agora de transmitir um único bit em uma duração de um pouco (Tb), com formatos de modulação OOK e BPSK. A questão surge neste ponto: é possível transmitir mais de um bits em uma duração de um pouco? É possível se utilizarmos mais de dois níveis de amplitude ou de fase para representar os bits. Uma combinação de mais de um bits é codificada nesses níveis de amplitude ou fase, conhecidos como símbolos, e esses símbolos são transmitidos em vez dos bits. Daí, além da taxa de bits que definimos em bits / s, definimos também a taxa de símbolo ou taxa de baud. Existe uma relação única entre a taxa de bits e a taxa de símbolo, dependendo da forma como os bits são codificados em símbolos.
Considere o exemplo da sequência de bits '000110110101001000110010' como mostrado. No caso de OOK ou BPSK, um bit é transmitido por slot bit. Em vez disso, agora tentamos transmitir mais de um bits no slot de um bit, codificando dois bits em um único símbolo. Assim, os bits '00' são representados pelo símbolo A, '01' por B, '10' por C e '11' por D. Dependendo da sequência de bits, os símbolos A, B, C e D são transmitidos em cada bit slot Tb, em vez de transmitir cada bit individualmente. Assume Taté = 50 ps. No caso do OOK e do BPSK, cada slot corresponde a um bit, assim a taxa de bits é de letras letras letras letras
= 20 Gbps. A taxa de bits e a taxa de símbolo são as mesmas neste caso. Agora considere o caso de dois bits por símbolo, a mesma taxa de bits de 20 Gbps pode ser alcanada com Testes = 100

ps. Assim, com dois bits por símbolo, apenas metade da taxa de símbolo, Gbaud é necessária para obter a mesma taxa de bits. Alternadamente, codificar dois bits por símbolo enquanto mantém a duração do símbolo a taxa de bits do caso anterior.

A mesma ideia pode ser estendida para codificar mais número de bits por símbolo. codificar três bits em um mesmo símbolo ('000' como similarmente, codificar quatro bits em um mesmo símbolo ('0000' como 16 símbolos. A vantagem desta codificação de ordem superior é atingir taxas de bits maiores para a mesma taxa de símbolo. A razão por trás da tentativa de aumentar a ordem de codificação é que a taxa de símbolo ou a duração do símbolo é g

eletrônica. O atual estado-que ainda não foi comercializado, e, portanto, não disponível a baixo custo, exceto em específico

labs de alto padrão. Assim, para atender aos padrões atuais de taxas de dados de 100 Gbps, a única forma é implementar taxas de símbolo de codificação de ordem superior (Gbaud). Podemos, assim, ver que as taxas de bits em um co-ótico não limitado pelo canal, mas pela largura de banda dos eletrônicos envolvidos no sistema.
Assim, com dois bits por símbolo, apenas a metade da taxa de símbolo, o meia simbolia melhor as suas coisas
= 10 Gsímbolo, é necessário obter a mesma taxa de bits. Alternadamente, codificar dois bits por símbolo enquanto

como 50 ps, a taxa de bits obtida é de melhor coisa que a nossa
= 40 Gbps, que é duas vezes pode ser estendido para codificar mais número de bits por símbolo.

codificar três bits em um símbolo ('000' como A, '001' como B e assim por diante) resultaria em 8 símbolos.
Da mesma forma, codificar quatro bits em um símbolo ('0000' como A, '0001' como B e assim por diante) resultaria em A vantagem desta codificação de ordem superior é atingir taxas de bits maiores para o A razão por trás da tentativa de aumentar a ordem de codificação é que, a taxa de símbolo ou a duração do símbolo é geralmente limitada pela velocidade ou pela largura de banda
-a eletrônica de arte pode se sustentar com taxas de símbolo de 96 Gbaud, que ainda não foram comercializadas, e, portanto, não disponíveis a baixo custo, exceto em específico Assim, a fim de atender aos padrões atuais de taxas de dados de 100 Gbps, a única forma é implementar esquemas de codificação de ordem superior (formatos de modulação) com inferior (10 ou 20 Podemos, assim, ver que as taxas de bits em um sistema de comunicação óptico não limitado pelo canal, mas pela largura de banda dos eletrônicos envolvidos no sistema.
Gsímbolo / s ou 10, é necessário obter a mesma taxa de bits. Alternadamente, codificar dois bits por símbolo enquanto estiver Gbps, o que é duas vezes pode ser estendido para codificar mais número de bits por símbolo. Por exemplo, e assim por diante) resultaria em 8 símbolos. e assim por diante) resultaria em A vantagem desta codificação de ordem superior é atingir taxas de bits maiores para o A razão por trás de tentar aumentar a ordem de codificação é que, a largura de banda, da arte eletrônica pode suportar até taxas de símbolo de 96 Gbaud, que ainda não foi comercializada, e, portanto, não disponível a baixo custo, exceto em específico Assim, a fim de atender aos padrões atuais de taxas de dados de 100 Gbps, o único) com sistema de comunicação inferior (10 ou 20)