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Bibliographic Metadata

Title
Implementation and simulation study of coherent optical orthogonal frequency-division multiplexing systems
AuthorJan, Omar
ExaminerNoé, Reinhold ; Häb-Umbach, Reinhold
Published2015
Institutional NotePaderborn, Univ., Diss., 2015
Annotation
Tag der Verteidigung: 10.06.2015
Defended on2015-06-10
LanguageEnglish
Document TypesDissertation (PhD)
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-16533 
Files
Implementation and simulation study of coherent optical orthogonal frequency-division multiplexing systems [5.37 mb]
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Reference
Classification
Abstract (German)

Als Erstes wurden in dieser Dissertation CO-OFDM-Systeme anhand von Simulationen untersucht. Für Langstreckenübertragung mit OFDM sind Nichtlinearitäten des Lichtwellenleiters das begrenzende Moment. Ein zweiter ebenfalls begrenzender Effekt ist die starke Auswirkung des Phasenrauschens aufgrund der grossen Linienbreite von kostengünstigeren DFB-Lasern. Darüber hinaus führen Symbolkonstellationen höherer Ordnung (16-QAM) in Kombination mit langen OFDM-Symbolen (1024-Punkt IFFT/FFT) zu hohen Beeinträchtigungen aufgrund dieser Merkmale. Andererseits erlauben lange OFDM-Symbole eine Reduktion des zylischen Präfixes, und Symbolkonstellationen höherer Ordnung bedeuten eine hohe spektrale Effizienz. Um die Auswirkungen von Fasernichtlinearitäten und Laser-Phasenrauschen zu mildern wurden verschiedene Kombinationstechniken vorgeschlagen und an Langstreckensystemen mit CO-OFDM untersucht bei Verwendung von DFB-Lasern.Als Zweites wurden CO-OFDM-Systeme experimentell untersucht mit Homodyn-Detektion, wobei die Signale im Oszilloskop gespeichert und anschliessend offline mit MATLAB verarbeitet wurden. Zuerst wurden in dieser Dissertation Experimente mit einem Homodyn-CO-OFDM-System und einem Selbst-Homodyn-Detektion ausgeführt mit DFB-Lasern. Eine zweistufige Methode zur Abschwächung der Auswirkung des Phasenrauschens des Lasers wurde vorgeschlagen, und die Experimente zeigten eine Verbesserung der BER. Als zweites wurde die Auswirkung des Laser-Phasenrauschens auf CO-OFDM-Systeme mit unterteilter DFT experimentell untersucht. Ein neue spektrale Fensterung ebenfalls für CO-OFDM-Systeme mit unterteilter DFT wurde experimentell untersucht für eine Strecke von ca. 347 km.

Abstract (English)

In this dissertation, a simulation study of coherent-optical OFDM (CO-OFDM) systems has been conducted. Fiber nonlinearities are the main limitation for long-haul CO-OFDM transmission. A second limitation is the high impact of laser phase noise (LPN) imposed by the large linewidth of low-cost distributed feedback (DFB) lasers. Furthermore, high-order constellations (16-QAM) combined with large OFDM symbols (1024-point inverse fast Fourier transform (IFFT)/fast Fourier transform (FFT)) increase the penalty of such impairments. The larger OFDM symbols reduce the overhead of the cyclic prefix, and high-order constellations provide high spectral efficiency. Therefore, several combination techniques have been proposed and studied to alleviate the effect of fiber nonlinearities for long-haul CO-OFDM systems and of LPN for CO-OFDM systems that use DFB lasers. The experimental demonstration of CO-OFDM systems has been achieved in this dissertation using off-line processing, where the received data are stored by a sampling oscilloscope and then evaluated using MATLAB. First, the experimental setups of a homodyne CO-OFDM system and a self-homodyne CO-OFDM system have been carried out with DFB lasers. Two-stage LPN mitigation is then proposed, for which the experimental results exhibit an improvement in the bit error ratio (BER). Second, some experiments have been carried out to investigate the impact of LPN on DFT-spread CO-OFDM systems. Furthermore, a new spectral shaping technique for DFT-spread OFDM has been experimentally studied over a distance of approximately 347 km.