[논문 리뷰] Influence of Pre- and Post-compensation of Chromatic Dispersion on Equalization Enhanced Phase Noise in Coherent Multilevel Systems

Gunnar Jacobsen, Marisol Lidón외 4명|arXiv (Cornell University)|2016. 07. 17.

Optical Network Technologies참고 문헌 19인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 색산성 분산의 사전 및 사후 보정을 사용하는 코herent 다수준 광통신 시스템에서 등가화 증폭된 위상 잡음(EEPN)을 조사한다. 연구는 사전 보정에서는 송신 레이저 위상 잡음이 EEPN를 지배하는 반면, 사후 보정에서는 로컬 오실레이터 위상 잡음이 지배적임을 입증한다; 특히 섬유를 통한 광영역 분산 보정은 EEPN를 완전히 제거하며, 고용량 장거리 시스템에 실현 가능한 해결책을 제공한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 코herent 다수준 광통신 시스템에서 등가화 증폭된 위상 잡음(EEPN)의 영향을 분석하는 것.
• 색산성 분산의 사전 보정과 사후 보정이 EEPN에 미치는 영향을 비교하는 것.
• 각 보정 방식에서 지배적인 위상 잡음 원천—송신 레이저 또는 로컬 오실레이터—를 규명하는 것.
• 광영역 분산 보정이 EEPN를 완전히 제거하는 데 효과적인지 평가하는 것.
• 고스펙트럼 효율에서 작동하는 실용적인 장거리 광통신 시스템 설계 지침을 제공하는 것.

제안 방법

• 색산성 분산의 사전 및 사후 보정을 적용한 코herent 다수준 시스템에서 EEPN를 비교하는 시뮬레이션 연구를 수행한다.
• 사전 및 수신 후 처리 단계에서 색산성 분산 보정을 위한 디지털 신호 처리(DSP)를 사용하여 시스템을 모델링한다.
• 등가화 조건 하에서 송신 레이저 및 로컬 오실레이터의 위상 잡음 기여도를 분석한다.
• 분산 보정 섬유(DCF)를 통한 광영역 분산 보정이 EEPN를 제거하는 수단으로서의 성능을 평가한다.
• 위상 잡음의 통계적 모델링과 시스템 수준 시뮬레이션을 활용하여 EEPN 저하를 정량화한다.
• 동일한 시스템 조건 하에서 다양한 보정 전략에 따른 EEPN 수준을 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 사전 보정 시스템에서 송신 레이저 위상 잡음과 로컬 오실레이터 위상 잡음 중 어느 것이 EEPN에 더 큰 기여를 하는가?
• RQ2 색산성 분산의 사후 보정은 EEPN에 어떻게 영향을 미치며, 어떤 위상 잡음 원천이 지배적인가?
• RQ3 분산 보정 섬유를 통한 광영역 분산 보정이 EEPN를 완전히 제거할 수 있는가?
• RQ4 고차원 QAM 시스템에서 사전 보정과 사후 보정 간의 선택은 시스템 성능에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 EEPN는 장거리 고용량 광전송 시스템에 실질적인 영향을 미치는가?

주요 결과

• 사전 보정 시스템에서는 송신 레이저 위상 잡음이 등가화 증폭된 위상 잡음(EEPN)의 주요 기여 요소이다.
• 사후 보정 시스템에서는 로컬 오실레이터 위상 잡음이 EEPN의 주요 원천이다.
• 분산 보정 섬유(DCF)를 사용한 광영역 색산성 분산 보정은 시스템 내에서 EEPN를 완전히 제거한다.
• DCF 기반 보정은 고차원 변조 포맷에서 EEPN를 억제하는 데 매우 효과적인 해결책이다.
• 이러한 결과는 향후 장거리 고용량 광전송 시스템에 DCF 기반 분산 보정이 유리한 선택임을 시사한다.
• 본 연구는 사전 보정 시스템에서 EEPN에 대한 첫 번째 상세 분석을 제공하며, 중요한 연구 격차를 메운다.