Modelos de Propagação Linear para Sistemas Ópticos com Mutiplexação por Divisão Espacial com Canais Acoplados

• Processo: 22/05753-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2023
• Data de Término da vigência: 05 de setembro de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Telecomunicações
• Pesquisador responsável: Darli Augusto de Arruda Mello
• Beneficiário: Humberto Vinícius Queiroz Melo
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 15/24341-7 - Novas estratégias para enfrentar a ameaça de exaustão da capacidade, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/10456-3 - Excitação seletiva para transmissão SDM com um número limitado de transceptores, BE.EP.IC
• Assunto(s): Comunicação óptica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Comunicações Ópticas | Multiplexação por divisão espacial | Perda Dependente da Polarização | Perda Dependente do Modo | Comunicações Ópticas

Resumo

Os atuais sistemas ópticos coerentes de alta capacidade implementam a multiplexação de comprimento de onda (wavelength-division multiplexing - WDM) e a multiplexação de polarização, suportando a transmissão massiva de tráfego gerada pela Internet. No entanto, para sustentar o crescimento exponencial do tráfego e evitar o consequente aumento dos custos por bit, novas técnicas de multiplexação e integração de dispositivos fazem-se necessárias. Nesse cenário, a multiplexação por divisão espacial (space-division multiplexing - SDM) multiplica a capacidade de sistemas ópticos explorando caminhos espaciais paralelos. Sistemas SDM podem ser implementados usando conjuntos de fibras ópticas monomodo, fibras multinúcleo, fibras multimodo ou fibras híbridas multinúcleo de poucos modos.Na transmissão de sinais em fibras multinúcleo com núcleos acoplados (coupled core) ou em fibras de poucos modos acontece o acoplamento entre canais. Em transmissões acopladas são necessárias técnicas de processamento digital de sinais no receptor, com equalização de múltiplas entradas e múltiplas saídas (multiple-in multiple-out - MIMO), a fim de recuperar a informação enviada. Além do acoplamento entre os modos, a transmissão SDM acoplada também introduz dispersão modal e a perda ou ganho dependente do modo (mode-dependent loss or gain -- MDL or MDG), perturbações que aumentam a complexidade do equalizador MIMO e limitam a capacidade do sistema. Este projeto de iniciação científica inicia-se revisitando os conceitos fundamentais das tecnologias de transmissão SDM com canais acoplados, com atenção especial à modelagem analítica e computacional do canal SDM. Será implementado o modelo multisseção para modelamento de transmissão SDM com acoplamento, considerando os efeitos da dispersão modal e da MDG e MDL. Será estudada a capacidade do canal sob o ponto de vista da teoria da informação, considerando um canal MIMO com ruído Gaussiano aditivo branco. Serão avaliadas as capacidades média, de outage, e mínima. A fim de aprofundar as discussões sobre capacidade, serão implementados algoritmos de equalização adaptativa para avaliação da distribuição de capacidade em um sistema com PDL (caso particular da MDL com dois modos de polarização). Considera-se, por fim, realizar medidas experimentais de capacidade de sinais com PDL nos laboratórios da UCL em Londres.