Performance Assessment of Dual-Polarized 5G Waveforms and Beyond in Directly Modulated DFB-Laser using Volterra Equalizer

International audienceWe investigate the performance of 25-Gbps dual-polarized orthogonal frequency division multiplexing (OFDM)-based modulation in a directly modulated distributed feedback (DFB)-laser over 25 km of single-mode fiber. A Volterra equalizer is used to compensate for the nonlinear effects of the optical fiber. The results show that FBMC-OQAM modulation outperforms OFDM, universal filtered multicarrier (UFMC), and generalized frequency division multiplexing (GFDM) waveforms. Indeed, a target bit error rate of similar to 3.8 x 10(-3) [forward error correction (FEC) limit] for FBMC, UFMC, OFDM, and GFDM can be achieved at -30.5, -26, -16, and -14.9 dBm, respectively. The effect of the DFB laser is also investigated for UFMC, OFDM, and GFDM, and they undergo a Q penalty of 2.44, 2.77, and 4.14 dB, respectively, at their FEC limit points. For FBMC-OQAM, the signal is perfectly recovered when excluding the DFB laser at -30.5 dBm. (C) 2020 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE

Directly Phase Modulated Transmitters and Coherent Recivers for Future Passive Optical Networks (PON)

En los últimos años, el tráfico de dato transmitido en las redes ópticas de acceso ha crecido exponencialmente debido a nuevos servicios como pueden ser la computación en la nube, el video online, la realidad virtual y aumentada, el internet de las cosas (IoT) y la convergencia entre las redes ópticas y redes inalámbricas en el paradigma del 5G. Estos nuevos servicios endurecen los requerimientos de las redes ópticas de acceso, como pueden ser unas tasas de datos más altas, un mayor alcance y un mayor número de usuarios. Para abordar estos requerimientos, esta tesis ha investigado, desarrollado y analizado nuevas tecnologías para transmisores y receptores orientadas a los dos tipos de redes ópticas de acceso que la comunidad científica ha identificado como posibles candidatas. Estos dos tipos de redes ópticas son las redes uDWDM y las redes TWDM como las redes NG-PON2 y sus evoluciones.Las redes uDWDM están basadas en la transmisión de tasas de datos relativamente bajas, por debajo de 2.5 Gbps, que son dedicadas en su totalidad a los usuarios finales. Estas tasas de datos relativamente bajas son multiplexadas en longitud de onda usando intervalos frecuenciales estrechos, del orden de 12.5 GHz o 6.25 GHz. En esta tesis, los transmisores modulados directamente en fase se han propuesto como posibles candidatos para estas redes uDWDM. En concreto, se han propuesto un DFB modulado directamente en fase con una tasa de datos de 1 Gbps; un RSOA bombeado por un VCSEL y modulado directamente en fase con una tasa de datos de 1 Gbps; y un VCSEL modulado directamente en fase con una tasa de datos de 1.25 Gbps y 2.5 Gbps. Estas señales moduladas directamente en fase son recibidas con un receptor heterodino con un único fotodiodo (PD) para mantener el coste tan bajo como sea posible. La combinación de estos transmisores modulados directamente en fase con el receptor heterodino con un único PD ha sido probada como unos candidatos muy prometedores para las redes ópticas de acceso basadas en redes uDWDM. Estas combinaciones proveen sensibilidades que varían entre -39.5 dBm y -52 dBm, que se traducen en balances de potencia que van desde 38.5 dB a 51 dB y por lo tanto en ratios de división o número de usuarios de entre 128 y 1024 después de una transmisión de 50 km a través de fibra monomodo estándar (SSMF).Además, los links de 1 Gbps formados por la modulación directa de DFBs o de RSOAs bombeados por VCSELs y el receptor heterodino con un único PD son usados como enlace de subida en canales bidireccionales. Estos enlaces de subida son combinados con enlaces de bajada basados en Nyquist-DPSK generada con un MZM y recibidos con un receptor heterodino de un único PD. Como parte de análisis de los canales bidireccionales, se ha analizado el estudio de la viabilidad del uso de LOs de bajo coste, como DFBs o VCSELs, en los receptores heterodinos con un único PD. Estos canales bidireccionales son también unos candidatos prometedores para las futuras redes uDWDM, ya que en esta tesis se ha probado que pueden proveer enlaces full-duplex de 1 Gbps usando intervalos frecuenciales tan pequeños como 6.25 GHz o 5 GHz. Estos canales bidireccionales tienen balances de potencia que van desde 37 dB a 42 dB y tienen posibles ratios de división de 128 o 256 después de una transmisión de 50 km a través de SSMF.Esta tesis también ha investigado y desarrollado receptores quasicoherentes para redes NG-PON2 y sus evoluciones. Este tipo de redes están basadas en altas tasas de datos, como 10 Gbps para redes NG-PON2 y 25 Gbps para las futuras evoluciones de NG-PON2, en entornos multi longitud de onda donde los usuarios son multiplexados en tiempo y longitud de onda (TWDM). El receptor quasicoherente usa la amplificación coherente gracias a la recepción heterodina y por tanto la sensibilidad del receptor es mejorada en comparación con los esquemas de detección directa. El receptor quasicoherente es independiente a la polarización, lo cual es una característica importante para los receptores coherentes. Además, el receptor quasicoherente permite seleccionar el canal de trabajo sin la necesidad de filtros ópticos y es un receptor independiente de la longitud de onda debido a que el canal de trabajo se puede elegir ajustando la longitud de onda del LO. El receptor quasicoherente de 10 Gbps muestra una sensibilidad -35.2 dBm y por tanto permite un balance de potencias de 35.64 dB y un ratio de división de 128 después de una transmisión de 40 km a través de SSMF.La combinación del receptor quasicoherente con un ecualizador FFE/DFE permite combatir la dispersión cromática de la banda C y conseguir un link de 25 Gbps con un alcance de 20 km a través de SSMF. El receptor quasicoherente a 25 Gbps con ecualización FFE/DFE muestra una mejor sensibilidad de -30.5 dBm con el llamado ecualizador de altas prestaciones, lo que lleva a un balance de potencias de25 dB. Si se utilizada el llamado ecualizador de baja complejidad, la sensibilidad cae a -27 dBm y el balance de potencias cae a 23 dBm. En ambos casos, el receptor quasicoherente a 25 Gbps con ecualización FFE/DFE permite un ratio de división de 32 después de una transmisión de 20 km a través de SSMF.En conclusión, esta tesis ha presentado transmisores (DFB, RSOA y VCSEL) modulados directamente en fase combinados con un receptor heterodino con un único PD como potenciales candidatos para las redes uDWDM. Esta tesis también ha presentados los receptores quasicoherentes como unos candidatos muy prometedores para las redes NG-PON2 y sus futuras evoluciones.<br /

Telecommunication Systems

This book is based on both industrial and academic research efforts in which a number of recent advancements and rare insights into telecommunication systems are well presented. The volume is organized into four parts: "Telecommunication Protocol, Optimization, and Security Frameworks", "Next-Generation Optical Access Technologies", "Convergence of Wireless-Optical Networks" and "Advanced Relay and Antenna Systems for Smart Networks." Chapters within these parts are self-contained and cross-referenced to facilitate further study

Experimental assessment of 5-10Gbps 5G multicarrier waveforms with intensity-modulation direct-detection for PONs

This work was supported in part by ALLIANCE (TEC2017-90034-C2-2-R) and FOANT (TEC2017-85752-R) co-funded by FEDER, MINECO FPI-BES-2015-074302 and MECD FPU-13/00620The sensitivity performance of an IMDDOFDM/FBMC/UFMC/GFDM system with a PIN based receiver is experimentally evaluated for downstream in broadband passive optical networks. Results show sensitivities better than -14.5(-8.0)dBm over 50km of SSMF at 5(10)Gbps.Peer ReviewedPostprint (published version

Experimental assessment of 5-10Gbps 5G multicarrier waveforms with intensity-modulation direct-detection for PONs

This work was supported in part by ALLIANCE (TEC2017-90034-C2-2-R) and FOANT (TEC2017-85752-R) co-funded by FEDER, MINECO FPI-BES-2015-074302 and MECD FPU-13/00620The sensitivity performance of an IMDDOFDM/FBMC/UFMC/GFDM system with a PIN based receiver is experimentally evaluated for downstream in broadband passive optical networks. Results show sensitivities better than -14.5(-8.0)dBm over 50km of SSMF at 5(10)Gbps.Peer Reviewe

Experimental assessment of 5-10Gbps 5G multicarrier waveforms with intensity-modulation direct-detection for PONs

This work was supported in part by ALLIANCE (TEC2017-90034-C2-2-R) and FOANT (TEC2017-85752-R) co-funded by FEDER, MINECO FPI-BES-2015-074302 and MECD FPU-13/00620The sensitivity performance of an IMDDOFDM/FBMC/UFMC/GFDM system with a PIN based receiver is experimentally evaluated for downstream in broadband passive optical networks. Results show sensitivities better than -14.5(-8.0)dBm over 50km of SSMF at 5(10)Gbps.Peer Reviewe