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Module 1: Introdução à Tecnologia Fiber Optic

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Modulação digital: Basics 2

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Vemos agora como codiir dois bits em um só símbolo. pelo símbolo A, '01' por B, '10' por pontos de fase exclusivos no plano complexo em

bits

Por favor, note que as amplitudes de todos esses símbolos são iguais, iguais a 1 e, daí, todos estes símbolos residem no círculo unitário, diferindo apenas em suas fases.
(formato de modulação) é baseado em quatro níveis de fase, ele (QPSK). A demodulação deste esquema requer um detector de fase, w entre os valores de quatro fases. Uma nota de ca

tecnologia de ação-Palestra 6 Palestra 6

Modulação digital: Basics 2

Vemos agora como codiir dois bits em um só símbolo. Vamos supor que os bits '00' sejam representados, '10' por C e '11' por D. Todos estes símbolos são representados por quatro pontos de fase exclusivos no plano complexo da seguinte maneira.
bits 00 bits s (t) = e-Metrar mesmo = 1 + j0 bits 01 bits s (t) = e-Metrar vazio = 0 + j1 bits 10 bits s (t) = e-Metrar mesmo = − 1 + j0 bits 11 libras s (t) = eove-se suas coisas = 0 − j1

Por favor, note que as amplitudes de todos esses símbolos são iguais, iguais a 1, e daí, todas estas ie no círculo unitário, diferindo apenas em suas fases. Uma vez que este esquema de codificação com base em quatro níveis de fase, é conhecido como mudança de fase de mudança de fase de quadratura este esquema requer um detector de fase, que pode distinguir Uma nota de cuidado: os bits em si não representam a verdadeira Página 1 bits '00' são representados
. Todos esses símbolos são representados por quatro

Por favor, note que as amplitudes de todos estes símbolos é a mesma, igual a 1, e daí, todos estes seu esquema de codificação de fase de codificação shift keying hich pode distinguir representam o real

NPTEL-Tecnologia de Comunicação Óptica Fiber-Palestra 6 Página 2 e partes imaginárias do símbolo. Designar as combinações de bits para os símbolos é uma questão de convenção e não é bastante duro e rápido. Na verdade, existem certas convenções de codificação cinza que são usadas para designar as combinações de bits para os símbolos.
Uma forma melhor e mais elegante de escolher os símbolos (valores de fase) é girando a combinação acima por 45 segundos para que os pontos de constelação residam nos quatro quadrantes.

bits 00 bits s (t) = e tem o fixo vezes = 1 + j1

bits 01 bits s (t) = e suas coisas melhores vezes melhores = − 1 + j1

bits 10 bits s (t) = e tem o Vezes Mais vazio = − 1 − j1

bits 11 bits s (t) = e tem o mesmo vezes mais um pouco = 1 − j1

O benefício dessa modificação está na detecção dos símbolos no receptor; um tem que apenas determinar em qual quadrante o símbolo recebido encontra-se em, e atribuir a combinação de bits correspondente. Trata-se de uma espécie de detecção de limite em termos de fase desde que as amplitudes de todos os símbolos são iguais. A debulha semelhante pode ser implementada também na representação anterior.
A mesma ideia de quatro níveis distintos pode ser aplicada à modulação de amplitude também. Os quatro símbolos são representados dividindo o espaço entre 0 e 1 sobre o eixo real em níveis de amplitude distintos da seguinte maneira.

bits 00 bits s (t) = 0 + j0 bits 01 bits s (t) = 0,33 + j0 bits 10 10 s (t) = 0,67 + j0 bits 11 bits (t) = 1 + j0

Este método de mapeamento de bits para diferentes níveis de amplitude é conhecido como modulação de amplitude de pulso (PAM). O formato OOK convencional é um PAM de 2 níveis, ou PAM2, enquanto que o esquema de 4 níveis acima mencionado é chamado de PAM4. A detecção do formato OOK é baseada na definição de um limite de decisão entre 0 e 1 e atribuindo os bits ao símbolo recebido de acordo com o limite. Da mesma forma, o PAM4 pode ser detectado através da definição de três limites de decisão, (entre os símbolos adjacentes).
A forma de pulso retratada aqui é o pulso de não retorno a zero (NRZ), o que significa que o sinal é alto sobre toda a duração do símbolo. A outra forma de pulso que é comumente conhecida é o retorno-a-zero (RZ) que permanece alto para uma fração da duração do pulso. A forma de pulso tem um grande impacto sobre a largura de banda do sinal, e será tratada em detalhes em aulas posteriores.

A NPTEL-Fiber Optic Communication Techn Assim, vemos que a codificação de dois bits por símbolo pode ser feita com ambas as amplitudes, bem como a fase, com ambas tendo suas próprias vantagens. No caso do QPSK, os pontos de constelação são mais distantes em comparação com o PAM4, o que o torna mais resistente ao ruído. Por outro lado, a demodulação de QPSK exigiria a detecção de fase, enquanto a PAM4 pode ser detectada através de uma simples debulha com detecção de intensidade. interferometria, onde comparamos a fase do sinal com a de um sinal conhecido. Configurar um interferômetro em um receptor tem alguma complexidade envolvida. Métodos de detecção depois durante o curso Gerando um sinal PAM é mais custo o antigo pode ser realizado variando o nível de intensidade da fonte (LED/laser). Uma vez que envolve apenas a variação da corrente de condução para a fonte, complexidade mínima de hardware. Como mencionado anteriormente, os sinais PAM4 podem ser problemáticos em caso de situações barulhentas, onde o QPSK executa melhor. Daí, a escolha do formato de modulação também depende do link. Por exemplo, formato e não QPSK. Em redes de centro de dados, uma enorme quantia transferida entre dois servidores dada a largura de banda. Devido a comprimentos de ligação mais curtos (~ 100 m), Tecnologia de Ação -Lecture 6

Assim, vemos que a codificação de dois bits por símbolo pode ser feita com ambas as amplitudes, bem como a fase, com ambas tendo suas próprias vantagens. No caso do QPSK, os pontos de constelação são vermelhos a PAM4, o que o torna mais resistente ao ruído. Por outro lado, a demodulação de QPSK exigiria a detecção de fase, enquanto a PAM4 pode ser detectada através de simples debulha com detecção de intensidade. A detecção de fase é tipicamente implementada utilizando-se, onde comparamos a fase do sinal com a de um sinal conhecido. A configuração de um interferômetro em um receptor tem alguma complexidade envolvida. Vamos lidar com os vários durante o curso.

Gerar um sinal de PAM é mais econômico do que gerar um sinal QPSK, simplesmente porque o antigo pode ser realizado variando o nível de intensidade da fonte (LED/laser). Uma vez que envolve apenas a variação da corrente de condução para a fonte, ela pode ser implementada com complexidade. Como mencionado anteriormente, os sinais PAM4 podem ser problemáticos em caso de situações barulhentas, onde o QPSK executa melhor. Daí, a escolha do formato de modulação também depende do link. Por exemplo, a maioria das redes de centro de dados atuais rode em PAM4 e não QPSK. Em redes de centro de dados, uma enorme quantidade de informações precisa ser entre dois servidores, que exigem que um grande número de bits seja embalado dentro de um Devido a comprimentos de ligação mais curtos (~ 100 m), não há um significativo a

Página 3 Assim, vemos que a codificação de dois bits por símbolo pode ser feita com ambas as amplitudes, bem como fase, com ambas tendo suas próprias vantagens. No caso do QPSK, os pontos de constelação são vermelhos a PAM4, o que o torna mais resistente ao ruído. Por outro lado, a demodulação de QPSK exigiria a detecção de fase, enquanto o PAM4 pode ser detectado através de um Detecção de fase é tipicamente implementado usando, onde comparamos a fase do sinal com a de um sinal conhecido. A configuração vai lidar com os diversos cativos do que gerar um sinal QPSK, simplesmente porque o antigo pode ser realizado variando o nível de intensidade da fonte (LED/laser). Já que ela pode ser implementada com complexidade. Como mencionado anteriormente, os sinais PAM4 podem ser problemáticos em caso de situações barulhentas, onde o QPSK executa melhor. Daí, a escolha do formato de modulação as atuais redes de centro de dados rodar em PAM4 de informação precisa exigir que um grande número de bits seja embalado dentro de uma adição significativa de ruídos,

NPTEL-Fiber Optic Comunicação Techn ou nenhuma degradação significativa da arquitetura simples do transmissor e do receptor.
Também é possível codifica bits em símbolos usando uma combinação de quatro níveis de amplitude e níveis de quatro fases. Tal combinação resulta em 16 símbolos, e cada símbolo representa quatro bits, aumentando assim a taxa de bits em 4 vezes (em comparação com 1 bit por símbolo). Em geral, se houver pontos de M (símbolos) no caso da constelação, com uma taxa de símbolo de 10 Gbaud, a taxa de bits é

Pode haver múltiplas formas de organizar os 16 pontos de constelação no espaço complexo, mas uma constelação em forma de square-simétrica é a mais que conhecemos da comunicação digital).
eixo (−3, −1,1, 3) e o eixo imaginário uma determinada combinação distinta de pontos de constelação é chamada de 16 bit-sequência '0001' é representada pelo número complexo conhecido como modulação I-Q, que envolve a modulação de em componente do sinal. Vamos lidar com


degradação significativa do sinal no link. Daí, o PAM4 pode ser usado por causa da arquitetura simples de transmissor e receptor.
Também é possível codifica bits em símbolos usando uma combinação de quatro níveis de amplitude e níveis de quatro fases. Tal combinação resulta em 16 símbolos, e cada símbolo representa quatro bits, aumentando assim a taxa de bits em 4 vezes (em comparação com 1 bit por símbolo). Em geral, se houver pontos (símbolos) na constelação, o número de bits por símbolo é caso de logismo, com uma taxa de símbolo de 10 Gbaud, a taxa de bits é de 4 × 10 = 40 Gbps.

Pode haver múltiplas formas de organizar os 16 pontos de constelação no espaço complexo, mas uma constelação em forma de forma é o arranjo mais ideal (energia mínima, como sabemos pela comunicação digital). Os símbolos são uma combinação de quatro níveis sobre o eixo real e o imaginário (−j3, −j1, j1, j3). Cada um dos símbolos combinação distinta de amplitude e valores de fase. Este arranjo particular de
Modulação de amplitude 16-quadrature (16QAM). Por exemplo, o

sequência '0001' é representada pelo número complexo − 3 + j1. Este tipo de mo que envolve a modulação de in-fase assim como a quadratura e vai lidar com isso quando estudamos sobre modulação óptica.
Página 4
. Daí, PAM4 pode ser usado por causa do

Também é possível codifica bits em símbolos usando uma combinação de quatro níveis de amplitude e quatro níveis de fase. Tal combinação resulta em 16 símbolos, e cada símbolo representa quatro bits, aumentando assim a taxa de bits em 4 vezes (em comparação com 1 bit por símbolo). Em geral, se há coisa de M. Assim neste

Pode haver múltiplas formas de organizar os 16 pontos de constelação no espaço complexo, mas um arranjo ideal (energia mínima, já que os símbolos são uma combinação de quatro níveis sobre os reais e símbolos correspondem a
Este arranjo específico de Por exemplo, o
Esse tipo de modulação é fase assim como o quadratura quando estudamos sobre modulação óptica.

NPTEL-Fiber Optic Comunicação Techn A medida da magnitude de chamada eficiência espectral. Para entender isso, consideremos a modulação OOK com formato de pulso NRZ. O NRZ é uma transformação de pulso retangular é uma função sinc-função com seu f nulo f de símbolo duracionismo). Idealmente, o espectro do pulso NRZ se estende de praticamente não é possível devido a limitações de largura de banda no transmissor. pode também ter faixa de frequência de filtragem de baixa passagem −B a + B. Daí, a largura de banda-limitada, o que significa que suas bordas ficam arredondadas. No entanto, o benefício da comunicação digital é que ele não requer uma forma retangular perfeita para decodificação das informações corretamente. Tudo o que ele requer é determinar o melhor meio da duração do símbolo), e o limite de decisão adequado (dependendo do formato de modulação).

A eficiência espectral é definida como sinal de Gbaud QPSK e encontrar sua eficiência espectral. Falta de frequência portadora

que é em THz, correspondente a 1310 nm Assuming NRZ pulse shape, o espectro do sinal abrange desde a magnitude de informações que podem ser embaladas em um determinado espectro Para entender isso, consideremos a modulação OOK com pulso de NRZ o pulso retangular de largura igual a função de duração do símbolo com sua frequência nula correspondente à taxa de símbolo Idealmente, o espectro do pulso NRZ se estende de −

praticamente não é possível devido a limitações de largura de banda no transmissor. Adicionalmente, o receptor passa características de filtragem, o que limita o espectro de sinal no Daí, a forma do pulso não permanece retangular; ela fica com o que significa que suas bordas ficam arredondadas. No entanto, o benefício da comunicação digital é que ele não requer uma forma retangular perfeita para decodificação das informações corretamente. Tudo o que requer é determinar o melhor instante de amostragem

, e o limiar de decisão adequado (dependendo da eficiência espectral de modulação é definida como melhor coisa de simples falta acima de qualquer forma melhor do que as suas bandas de Melhor coisa do que as suas bandas de Melhor coisa de qualquer coisa melhor do que a nossa melhor forma de fazer o nosso melhor o nosso melhor o nosso melhor o nosso melhor o nosso melhor o nosso melhor.

Sinal de QPSK de Gbaud e encontre sua eficiência espectral. O espectro deste sinal é centrado no n THz, correspondente a 1310 nm/1550 nm transportadora de comprimento de onda.

Assumindo a forma de pulso NRZ, o espectro do sinal se estende de festeja − 10 GHz para

A página 5 em uma dada largura de espectro é entender isso, consideremos a modulação OOK com pulso NRZ de largura igual à duração do símbolo, cujo Fourier a frequência correspondente à taxa de símbolo B (recíproco
Atrelado ao ar, mas isso é adicionalmente, as características do receptor, que limita o espectro de sinal na forma do pulso não se mantém retangular; ele obtém o que significa que suas bordas ficam arredondadas. No entanto, o benefício da comunicação digital é que ele não requer uma forma retangular perfeita para decodificação do (tipicamente no, e o limite de decisão adequado (dependendo da modulação

Por exemplo, consideramos um 10 O espectro deste sinal está centrado no comprimento de onda da portadora nm /1550 nm.
GHz para festar + 10 GHz

NPTEL-Fibra Optic Communication Technology -Lecture 6 Página 6 (o intervalo que é suficiente para demodulação), que corresponde a uma largura de banda utilizada de 20 GHz. A taxa de bits do sinal é bits por símbolo vezes a taxa de símbolo, que é de 2 × 10 Gbaud = 20 Gb / s. Assim a eficiência espectral deste sinal é de Falta Muito Melhor / Tubo Muito Melhor de Artesanato
= 1 bit/s/Hz.
Da mesma forma, podemos calcular a eficiência espectral para 10 Gbaud OOK, que é de 0,5 bits / s/Hz. No caso do PAM4, ele é de 1, uma vez que é idêntico ao QPSK em termos do número de bits por símbolo.
Para um sinal de 10 Gbaud 16QAM, a eficiência espectral é de 2 bits / s/Hz, uma vez que cada símbolo representa 4 bits.
Todos os exemplos acima consideram a forma de pulso NRZ, e a largura de banda completa associada a ele. Uma forma mais eficiente seria considerar a largura de banda Nyquist, a largura de banda mínima teórica que é necessária para transportar as mesmas informações, que é apenas a metade da largura de banda total das informações. Com o objetivo de reduzir a utilização da largura de banda para este mínimo teórico, descartamos a forma de pulso NRZ e usamos algumas outras formas de pulso conhecidas como formas de pulso Nyquist, cuja largura espectral corresponde à largura de banda Nyquist. Daí, ao usar formas de pulso Nyquist em vez de pulso NRZ podemos reduzir a utilização da largura de banda pela metade, dobrando assim a eficiência espectral.
A eficiência espectral é um parâmetro importante para os sistemas de comunicação, que conta sobre como eficientemente a largura de banda disponível está sendo utilizada. A largura de banda disponível do sistema ele geralmente limitada pela eletrônica, e a eficiência espectral quantifica qual é a maior taxa de dados que é suportada pelo sistema na largura de banda dada. Por exemplo, consideremos que temos eletroeletrônicos de largura de banda 10 GHz. Com este sistema, se usarmos a modulação OOK com formato de pulso NRZ, a taxa de bits efetiva que obtemos é de apenas 5 Gbps. Se o requisito da taxa de bits for maior do que isso, poderemos ter que mudar para formatos de modulação de ordem mais alta, digamos QPSK ou 16QAM, o que pode proporcionar uma eficiência espectral superior.
É claro que podemos ir a formatos de ordem ainda mais altos como 32QAM ou 64QAM, mas a desvantagem é que com o aumento do número de símbolos, a constelação se tornaria mais densa, e daí o sinal mais afetado pelo ruído. Daí, a relação sinal-ruído necessária para a transmissão do sinal sobre uma distância particular seria maior. Os formatos de modulação com um número maior de pontos de constelação são menores tolerantes ao ruído no sistema.
Como consequência, a distância de transmissão fica limitada. Isso resulta em um trade-off entre as taxas de dados e a distância de transmissão, que tem de ser mantida em mente enquanto escolhe o formato de modulação adequado para um determinado link. Por exemplo, no caso de centros de dados, em que o comprimento do link é de 100 − 200 m (