Conclusiones

Capítulo 5
Conclusiones
En este capítulo se exponen las conclusiones más importantes alcanzadas tras
el estudio de la teoría expuesta en los capítulos 1 y 3, la ejecución de la
simulación detallada en el capítulo 4 y la realización del experimento mostrado
en el apéndice C.
Estas conclusiones son las siguientes:
-
Como predijeron los resultados obtenidos por simulación mostrados en
[33], el formato Partial DPSK aporta una mejora importante en la
tolerancia a la CD de la señal con respecto a otros formatos de
modulación, como OOK o DPSK convencional.
El motivo de esta mejora es la recepción de la señal de información a
través de las señales presentes en los dos puertos de salida del MZI
integrado en el receptor del sistema de comunicaciones. Estas señales
tienen un ancho de banda inferior al ancho de banda de la señal DPSK
transmitida (ver Fig. 4.6(f), Fig. 4.21(b) y Fig. 4.21(d)), lo que implica
que ofrecen una mayor tolerancia a la CD que dicha señal DPSK. El
filtrado de banda estrecha efectuado por el filtro de recepción elimina las
distorsiones que produciría un filtrado con un ancho de banda excesivo,
lo que mejora la calidad de la señal de información recibida.
-
La mejor BER observada en el formato Partial DPSK se obtiene a costa
de una disminución de la mejora de 3 dB en el OSNR que proporciona el
formato DPSK con detección balanceada. Esta pérdida en el OSNR es
ocasionada por la reducción del retraso relativo entre los brazos del MZI
por debajo de Tb.
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Capítulo 5. Conclusiones
Conforme el retraso relativo entre los brazos del MZI se reduce por
debajo de Tb, el esquema de recepción mostrado en la Fig. 3.21 deja de
ser correcto, y cada bit de la cadena recibida interfiere parcialmente
consigo mismo y parcialmente con el bit adyacente, causando ISI y,
consecuentemente, haciendo que se reduzca la mejora de 3 dB en el
OSNR que proporciona el formato DPSK con detección balanceada.
Cuando la CD neta presente en el canal de comunicación no es nula, la
mejora en el OSNR proporcionada por el formato Partial DPSK es mayor
que 3 dB, de ahí que, aunque se pierda parte del beneficio
proporcionado por la detección perfectamente balanceada de la señal
DPSK, se aprecie una mayor calidad en la señal (ver Fig. 4.17).
-
Los datos obtenidos mediante la simulación con la herramienta
Optisystem del sistema descrito en la Fig. 4.2, aunque muestran un
grado menor de concordancia con los datos experimentales mostrados
en [34] que los datos de simulación mostrados en [33] (ver Fig. 5.1),
corroboran las conclusiones alcanzadas en [34].
La comparación de la Fig. 4.17 con la Fig. C.7 permite afirmar que, tanto
en el caso de la simulación del fenómeno como en el caso de la
reproducción del mismo en el laboratorio, se aprecia una clara mejora en
la recepción de una señal DPSK en un sistema cuya CD neta es no nula si
el ancho de banda del filtro de recepción disminuye con respecto al
ancho de banda requerido para la recepción óptima de una señal DPSK
en un sistema cuya CD neta es nula y si el retraso relativo entre los dos
brazos del interferómetro utilizado para demodular la señal DPSK
recibida es menor que Tb.
-
Los motivos por los cuales el grado de concordancia de los resultados de
simulación mostrados en la Fig. 4.17 con los resultados experimentales
mostrados en la Fig. C.7 es menor que el grado de concordancia de
dichos resultados experimentales con los resultados de simulación
mostrados en [33] son la utilización de distinto software y de distintos
modelos para llevar a cabo las dos simulaciones realizadas.
Mientras que se desconoce el software concreto y el modelo preciso
utilizados para obtener los resultados expuestos en [33], para la
obtención de los resultados mostrados en la Fig. 4.17 se simuló el
modelo mostrado en la Fig. 4.2 mediante herramienta Optisystem. Se
probaron diferentes perfiles en el filtro de recepción, tales como filtro
ideal, filtro Butterworth de órdenes 1, 2, 3 y 4 yfiltro Gaussiano de
órdenes 1, 2, 3. Aunque en [33] se advierte que los resultados óptimos
se obtuvieron para un filtro de perfil Gaussiano de orden 2, en el caso de
la simulación descrita en el capítulo 4, el filtro de perfil Butterworth de
orden 3 fue el que mostró mejores resultados.
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Proyecto Fin de Carrera
Capítulo 5. Conclusiones
(a)
(b)
Figura 5.1. Comparación entre los valores óptimos encontrados a través del experimento de laboratorio, la referencia
[33] y la simulación mediante la herramienta Optisystem. (a) Retraso relativo entre los brazos del MZI. (b) Ancho de
banda del filtro de recepción .
-
Observando la Fig. 4.17(b) se comprueba que, aunque la recepción
óptima de la señal de información cuando la CD neta del sistema es 50
ps/nm se produce para un valor del ancho de banda del filtro de
recepción igual a 45 GHz y para un valor del retraso relativo entre los
brazos del MZI igual a Tb, para dicho valor de la CD neta del sistema
comienza a formarse una isla, situada entre un ancho de banda del filtro
de recepción comprendido entre 30 GHz y 45 GHz y un retraso relativo
entre los brazos del MZI comprendido entre el 65% y el 75 % de Tb, en
la que la calidad de la señal recibida es superior a la calidad de la señal
recibida en el entorno de la misma.
Así mismo, se aprecia en la Fig. 4.17(b) una segunda isla, situada entre
un ancho de banda del filtro de recepción comprendido entre 25 GHz y
35 GHz, aproximadamente, y un retraso relativo entre los brazos del MZI
comprendido entre el 35% y el 50 % de Tb, aproximadamente, donde la
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Capítulo 5. Conclusiones
calidad de la señal recibida es también superior a la calidad de la señal
recibida en el entorno de la isla descrita.
La Fig. 4.17(c) muestra que, cuando la CD neta del sistema es 100
ps/nm, las dos islas especificadas en el párrafo anterior han terminado
de definirse, encontrándose la zona de de recepción óptima de la señal
de información en el interior de la segunda de las islas descritas.
De acuerdo con lo anterior, cuando la CD neta del sistema es distinta de
0 ps/nm, para determinados valores del ancho de banda del filtro de
recepción y del retraso relativo entre los brazos del MZI distintos de los
valores que producen una recepción óptima de la señal cuando la CD
neta del sistema es 0 ps/nm se obtiene una mejora notable en la calidad
de recepción de la señal con respecto a la calidad de recepción que se
obtiene en el entorno de dichos valores. Superado un determinado
umbral de CD neta del sistema, la mejora producida para estos valores
del ancho de banda del filtro de recepción y del retraso relativo entre los
brazos del MZI es superior a la mejora de 3 dB que se produce para una
detección balanceada de la señal, es decir, para el caso en el que el
retraso relativo entre los brazos del MZI es exactamente Tb.
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Según los resultados obtenidos en el laboratorio, para una CD neta de
100 ps/nm, el valor óptimo del ancho de banda del filtro de recepción es
~50 GHz (~1/Tb) y el valor óptimo del retraso relativo entre los brazos
del MZI es ~0.7 Tb. Estos valores llevan a una reducción de la BER del
sistema de 10-1 a 10-3. Una vez que la BER del sistema es 10-3, pueden
aplicarse técnicas de corrección de errores hacia adelante (Forward Error
Correction, FEC) y la BER final puede ser reducida hasta cotas entorno a
10-15.
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En general, puede afirmarse que, aunque cuando la CD neta del canal de
comunicación es no nula, el uso del formato Partial DPSK produce un
beneficio, este formato origina una penalización en la recepción de la
señal en el caso de canales de comunicación cuya CD neta es nula. Esto
se aprecia en la Fig. C.7, donde puede observarse que, en el caso de un
canal de comunicación con una CD neta igual a 0 ps/nm (Fig. C.7(a)), el
OSNR óptimo se obtiene en la parte superior derecha de la gráfica,
donde el retraso relativo entre los brazos del MZI es igual a Tb y donde
el ancho de banda del filtro de recepción es elevado; por el contrario,
cuando la CD neta del canal de comunicación es no nula (Fig. C.7(b)), el
OSRN óptimo se observa en la zona central de la gráfica, donde el
retraso relativo entre los brazos del MZI es inferior a Tb y donde el ancho
de banda del filtro de recepción es menor que en el caso anterior.
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Como ampliación del estudio profundo del formato de modulación Partial
DPSK llevado a cabo en el presente proyecto (ver capítulo 4 y apéndice
C), se propone analizar el comportamiento de señales moduladas de
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Capítulo 5. Conclusiones
acuerdo con este formato en sistemas WDM y observar cómo señales a
otras longitudes de onda pueden afectar a la señal bajo estudio.
También se propone, dada la tasa binaria de un conjunto de señales
WDM y fijado un valor objetivo para la BER de cada una de dichas
señales en el receptor del sistema, comprobar si es posible reducir el
espaciado entre las señales mencionadas en el caso de que el formato
de modulación aplicado a las mismas sea Partial DPSK con respecto al
caso de que se apliquen otros formatos de modulación a las citadas
señales WDM.
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