Avaliação do efeito do crosstalk na capacidade de canal em sistemas de comunicações ópticas com multiplexação por divisão espacial

Abstract

Nesse projeto foi estudado e analisado a capacidade de sistemas de comunicações ópticas baseados em multiplexação por divisão espacial (SDM). A popularização de aplicações multimídia e a migração para sistemas de armazenamento e computação na nuvem estão conduzindo as pesquisas a desenvolverem sistemas cada vez mais eficientes, tanto em termos de eficiência espectral como energética. Além disso, o desenvolvimento da tecnologia de comunicação óptica coerente digital aumentou a capacidade do sistema próximo ao limite de Shannon imposto pela combinação de ruído aditivo e distorção não-linear. Para tal, os sistemas SDM se mostram promissores para alcançar tais objetivos pois permitem que sinais distintos sejam simultaneamente transmitidos explorando a diversidade espacial, usando fibras com múltiplos núcleos ou que suportem múltiplos modos. Estes sistemas geralmente apresentam um crosstalk não-desprezível além de serem afetados pela perda dependente do canal, assim sendo requerido um processamento de múltiplas-entradas e múltiplas-saídas (MIMO) para compensar tais deficiências. Porém, a incipiente pesquisa de SDM em sistemas de comunicações ópticas faz com que grande parte de ferramentas já desenvolvidas para sistemas MIMO sem fio continuem sendo inexploradas. Neste contexto, no presente trabalho é mostrado a adaptação dos conceitos e ferramentas MIMO a sistemas de comunicações ópticas, considerando as particularidades destes, para atingir a maior capacidade em sistemas SDM.

In this project, the capacity of optical communication systems was based on spatial division multiplexing (SDM) is studied and analyzed.. The popularization of multimedia applications and the migration to storage and computing systems in the cloud are driving research to develop increasingly efficient systems in terms of both spectral and energy efficiency. Furthermore, the development of digital coherent optical communication technology has increased the system capacity close to the Shannon limit imposed by the combination of additive noise and non-linear distortion. To this end, SDM systems are promising to achieve these goals because they allow different signals to be transmitted simultaneously exploring spatial diversity, using fibers with multiple cores or that support multiple modes. These systems generally exhibit non-negligible crosstalk in addition to being affected by channel-dependent loss, thus requiring multiple-input multiple-output (MIMO) processing to compensate for such deficiencies. However, the incipient research of SDM in optical communication systems means that most of the tools already developed for wireless MIMO systems remain unexplored. In this context, the present work shows the adaptation of MIMO concepts and tools to optical communication systems, considering their particularities, to achieve greater capacity in SDM systems.