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- ELETTRONICA OGGI 429 - LUGLIO/AGOSTO 2013
EDA/SW/T&M
WAVEFORM GENERATOR
portante ottica non è solitamente importante finché il suo
comportamento influenza la capacità di supportare le
trasmissioni alle velocità richieste. L’ampiezza della linea
(line width), una forma di rumore di fase, o il chirp (che
varia la lunghezza d’onda durante le transizioni veloci)
contribuiscono ad aumentare l’ampiezza di banda di cia-
scun segnale ottico, provocando quindi un incremento
degli effetti dell’interferenza tra le lunghezze d’onda e
della dispersione.
Attualmente i link DWDM basati sulla modulazione OOK
tradizionale trasportano fino a 160 canali a 10 Gbps
(dando origine a una capacità aggregata di 1,6 Tbps) in
una griglia ITU con spaziatura a 25 GHz o fino a 40 canali
a 40 Gbps in una griglia ITU con spaziatura a 100 GHz.
L’affermazione commerciale dei canali da 40 Gbps con
modulazione OOK è stata abbastanza limitata a causa dei
costi elevati e della notevole complessità dell’elettronica
richiesta e della necessità di adottare tecniche sofisticate
di compensazione della dispersione.
L’efficienza spettrale delle trasmissioni ottiche può essere
migliorata modulando sia l’ampiezza sia la fase di una
portante ottica che richiede rilevamento e modulazio-
ne coerenti. Nel link WDM di figura 1 quattro differenti
lunghezze d’onda condividono la medesima fibra in una
griglia ITU con spaziatura di 50 GHz. La lunghezza d’onda
4 sta trasportando un segnale a 10 GB/s utilizzando la tra-
dizionale modulazione di intensità (OOK – On-Off Keying).
Parte della potenza ottica va direttamente sulla portante e
non trasporta alcuna informazione. La portante 3 è modu-
lata usando la modulazione QPSK: in questo caso vengono
trasportati 2 bit per ogni simbolo, raddoppiando la capa-
cità del canale che utilizza la modulazione OOK a parità di
ampiezza di banda. La capacità può essere incrementata
mediante l’uso di schemi di modulazione più complessi
o filtraggio in banda base. Le lunghezze d’onda 1 e 3
trasportano segnali a 28 Gbaud con 2 e 5 bit per simbolo
rispettivamente.
I sistemi di trasmissione RF via cavo e wireless hanno
dovuto affrontare problemi del tutto analoghi in passato.
I miglioramenti in termini di capacità sono stati possibili
solamente grazie all’evoluzione delle tecniche di codifica e
di modulazione. Le metodologie più comunemente adotta-
te prevedono l’uso di schemi di modulazione di ordine più
elevato – dove durante un tempo di simbolo è trasmesso
più di un bit – e lo sfruttamento di differenti tipologie di
ortogonalità – che permettono l’invio di più messaggi indi-
pendenti sul medesimo link. L’elemento chiave alla base
dell’affermazione di entrambe le strategie è la capacità di
controllare l’ampiezza e la fase della portante RF. Il modo
più semplice per inviare due trasmissioni indipendenti
sulla medesima frequenza portante prevede l’uso di por-
tanti ortogonali con una differenza di fase di 90°. Nelle
implementazioni reali, solitamente entrambi i messaggi
sono di natura sincrona. I due messaggi possono essere
decodificati in maniera indipendente dal ricevitore nel
caso le portanti ortogonali originali vengano ripristinate
e si applichi una rilevazione coerente. Mediante l’impiego
del controllo di ampiezza e fase combinato, è possibile
correlare un alfabeto di M simboli (solitamente M=2N) con
M stati di modulazione o di combinazioni di ampiezza/fase.
Un modulatore in quadratura (Fig. 2) rappresenta una tipi-
ca implementazione di un trasmettitore effettivo. In questo
caso, l’ampiezza e la fase della portante sono controllate
impostando in maniera indipendente livelli di ampiezza
bipolari su due portanti sfasate di 90° formando una confi-
gurazione cartesiana (quindi ortogonale) con i componenti
I ( in fase) e Q (in quadratura). L’ubicazione dei simboli nel
piano IQ e conosciuto come diagramma a costellazione. Gli
schemi di modulazione più diffusi come QPSK (Quadrature
Fig. 1 - L’efficienza spettrale delle trasmissioni ottiche può essere
migliorata modulando sia l’ampiezza sia la fase di una portante ottica
che richiede rilevamento e modulazione coerenti. In questo link WDM
quattro differenti lunghezze d’onda condividono la medesima fibra
in una griglia ITU con spaziatura di 50 GHz. La lunghezza d’onda 4 sta
trasportando un segnale a 10 GB/s utilizzando la tradizionale modu-
lazione di intensità (OOK – On-Off Keying). Parte della potenza ottica
va direttamente sulla portante e non trasporta alcuna informazione.
La portante 3 è modulata usando la modulazione QPSK: in questo caso
vengono trasportati 2 bit per ogni simbolo, raddoppiando la capacità
del canale che utilizza la modulazione OOK a parità di ampiezza di
banda. La capacità può essere incrementata mediante l’uso di schemi
di modulazione più complessi o filtraggio in banda base. Le lunghezze
d’onda 1 e 3 trasportano segnali a 28 Gbaud con 2 e 5 bit per simbolo
rispettivamente
