[論文レビュー] Influence of Pre- and Post-compensation of Chromatic Dispersion on Equalization Enhanced Phase Noise in Coherent Multilevel Systems

Gunnar Jacobsen, Marisol Lidón+4 more|arXiv (Cornell University)|Jul 17, 2016

Optical Network Technologies参考文献 19被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、非定常分散補償の前処理および後処理を用いたコherent多値光通信システムにおける等化強化位相雑音（EEPN）を調査している。前処理では送信レーザーの位相雑音がEEPNを支配しており、後処理では局所発振器の位相雑音が支配的であることを示している。特に、光領域における分散補償（ファイバーを用いて）によりEEPNは完全に除去可能であり、高容量長距離システムにおける実用的解決策を提供する。

ABSTRACT

In this paper we present a comparative study in order to specify the influence of equalization enhanced phase noise (EEPN) for pre- and post-compensation of chromatic dispersion in high capacity and high constellation systems. This is - to our knowledge - the first detailed study in this area for pre-compensation systems. Our main results show that the local oscillator phase noise determines the EEPN influence in post-compensation implementations whereas the transmitter laser determines the EEPN in pre-compensation implementations. As a result of significance for the implementation of practical longer-range systems it is to be emphasized that the use of chromatic dispersion equalization in the optical domain - e.g. by the use of dispersion compensation fibers - eliminates the EEPN entirely. Thus, this seems a good option for such systems operating at high constellations in the future.

研究の動機と目的

• コherent多値光通信システムにおける等化強化位相雑音（EEPN）の影響を分析すること。
• 非定常分散補償の前処理と後処理がEEPNに与える影響を比較すること。
• 各補償方式における支配的位相雑音源（送信レーザーまたは局所発振器）を特定すること。
• 光領域における分散補償の有効性を評価し、EEPNを完全に除去できるかを検証すること。
• 高スペクトル効率で動作する実用的長距離光通信システムの設計指針を提供すること。

提案手法

• 非定常分散補償を前処理および後処理で行うコherent多値システムにおけるEEPNの比較的シミュレーション研究を実施する。
• 前受信および後受信ステージの両方で、デジタル信号処理（DSP）を用いて非定常分散補償をモデル化する。
• 等化の存在下での送信レーザーおよび局所発振器からの位相雑音寄与を分析する。
• 分散補償ファイバー（DCF）を用いた光領域における分散補償の有効性を、EEPNの除去手段として評価する。
• 位相雑音の統計的モデリングとシステムレベルのシミュレーションを用いてEEPN劣化を定量的に評価する。
• 同一のシステム条件下で、異なる補償戦略におけるEEPNレベルを比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 前処理システムにおいて、送信レーザー位相雑音と局所発振器位相雑音の両者がEEPNに与える相対的寄与度はいかほどか？
• RQ2 非定常分散の後処理はEEPNにどのように影響し、どの位相雑音源が支配的となるか？
• RQ3 分散補償ファイバー（DCF）を用いた光領域における分散補償により、EEPNを完全に除去できるか？
• RQ4 高次QAMシステムにおいて、前処理と後処理の選択がシステム性能に与える影響は何か？
• RQ5 長距離・高容量光伝送システムにおけるEEPNの実用的影響は何か？

主な発見

• 前処理システムでは、送信レーザー位相雑音が等化強化位相雑音（EEPN）の主な寄与要因である。
• 後処理システムでは、局所発振器位相雑音がEEPNの主な発生源である。
• 分散補償ファイバー（DCF）を用いた光領域における非定常分散補償により、システム全体のEEPNが完全に除去される。
• DCFを用いた補償は、高次変調フォーマットにおけるEEPN抑制に非常に効果的である。
• 本研究の結果から、将来的な長距離・高容量光伝送システムにおいて、DCFを用いた分散補償が好ましい選択肢であると示唆される。
• 本研究は、前処理システムにおけるEEPNの詳細な分析を初めて実施し、重要な研究ギャップを埋めた。