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Implementación y caracterización de un sistema de demodulación BPSK óptico auto-homodino, basado en la técnica de máxima verosimilitud
Alfonso Tovar Fonseca
Arturo Arvizu Mondragon
Acceso Abierto
Atribución
Comunicaciones ópticas coherentes
En este trabajo se realiza la implementación electrónica de un estimador de fase, para un sistema de comunicaciones M coherentes homodino, con un esquema de modulación digital binaria por corrimiento de fase (BPSK). Se diseña y caracteriza un circuito electrónico que realiza físicamente, el proceso matemático planteado en el resultado teórico (obtenido bajo el criterio de Máxima Verosimilitud), de un estimador de fase. En un sistema de comunicaciones ópticas coherentes, el ruido de fase inherente en las fuentes láser del Sistema, produce variaciones aleatorias en la fase del término de interferencia (o de batido) que ocurre al mezclar, en el receptor, la luz proveniente del transmisor (portadora), con la luz de otro láser ubicado en el receptor. La técnica de modulación BPSK traslada la información digital a ser transmitida, introduciendo cambios aportadora óptica, directamente relacionados con el valor lógico del bit de información. Dado que la modulación BPSK transmite la información en la fase de la portadora, la etapa de demodulación en el receptor, debe recuperar la información transmitida partiendo del término de batido. Sin embargo, como consecuencia del ruido de fase, Ia etapa de demodulación se encuentra con una señal eléctrica de batido de fase aleatoria. El circuito demodulador enfrenta entonces, la dificultad de reconocer entre los cambios de fase debidos al ruido, y los cambios debidos a la modulación digital. En este trabajo se describe el sistema optoelectrónico experimental, basado en un interferómetro tipo Mach-Zender, utilizado para generar modulación BPSK en una portadora óptica, y fotodetectarla en el receptor bajo un esquema de detección autohomodino balanceado. El sistema experimental permite aislar y agregar externamente ruido de fase al mismo. A partir de la señal eléctrica debatido (con ruido de fase controlado) generada en la fotodetección, el circuito electrónico estimador-correlacionador de fase implementado, realiza la estimación del bit transmitido. Se llevaron a cabo las mediciones pertinentes con el propósito de evaluar y caracterizar el desempeño del circuito implementado.
This thesis presents the electronic implementation of a phase estimator for a binary phase shift keying (BPSK) homodyne coherent optical communications system. An electronic circuit which performs a phase estimation based on the maximum likelihood criteri, is designed and characterized. In a coherent optical communications system, the phase noise of the laser beams of the system produces irregular variations in the phase of the interference term (or beating term) which occurs when light coming from the transmitter (carrier), interferes with light from another laser located in the receptor. The BPSK modulation technique translates digital information to be transmitted, creating changes in the phase of the optical carrier, directly related to the logical value of the information bit. Since the BPSK modulation transmitts the information in the phase of the carrier, the demodulation stage in the receptor must recover the transmitted information from the beating term. However, as a consequence of the phase noise, the electric signal at the demodulation stage has a random phase. The demodulator circuit is confronted with the difficulty of distinguish in between the phase changes due to the phase noise, and those due to the digital modulation. This thesis describes the optoelectronic experimental system, based upon a Mach- Zender interferometer, used to generate BPSK modulation in an optical carrier which is photodetected in the receptor, by a balanced autohomodyne detection’ scheme. The experimental system allows both isolation and agregation of external phase noise to the system itself. From the beat electrical signal (with controlled phase noise) generated in photodetection, the implemented phase estimator-correlator electronic circuit, makes the estimation of the transmitted bit. Pertinent measurements were performed, with the purpose of evaluating and characterizing the performance of the implemented circuit.
CICESE
1998
Tesis de maestría
Español
Tovar Fonseca, A. 1998.Implementación y caracterización de un sistema de demodulación BPSK óptico auto-homodino, basado en la técnica de máxima verosimilitud. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. xiv, 116 pp.
ÓPTICA
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