DSPを用いた100 Gbps DP-QPSK システム

DP-QPSK(PM-QPSK)は、100 Gbps以上の伝送レートの最も最適なソリューションです。
受信機側にDSP（digital signal processing）を用いることで、従来の方法と比べて大きな改善をもたらしました。
このアプリケーションノートは、歪み補償にDSPを使用したコヒーレント検波の標準的な100Gbps DP-QPSKシステムの事例です。

図1: 100 Gbps Polarization-Multiplexed QPSK システム構成

100Gbpsを超えるDP-QPSKシステムは、5つの主要な構成に分けることができます。

• DP-QPSK送信機
• 伝送路
• コヒーレント受信機
• DSP（digital signal processing）
• 検出器とエラーカウンタ

図1のシステムはDP-QPSK送信機で信号が生成され、分散と偏光効果が発生するファイバループ、コヒーレント受信機を通過しDSPで歪み補償が行われます。
ファイバ分散はトランスバーサルフィルタで補償され、偏光多重分離はconstant-modulus algorithm（CMA）を適用することで実現しています。
Viterbi-and-Viterbi phase estimation algorithmは、送信機と局部発振器（LO）の位相と周波数ミスマッチを補償するために使用されます。

DSPで処理された信号は検出器とデコーダー、エラーをカウントするためにBER Test Setコンポーネントに送られます。

図2(a)は送信機が生成する100Gbps DP-QPSK信号の光スペクトルです。図2(b)は光コヒーレントDP-QPSK受信機で得られるRFスペクトルを表しています。

図2: (a) DP-QPSK送信機の光スペクトラム (b) コヒーレントDP-QPSK受信機のRFスペクトラム

DSPモジュールの内部構成を図3に示します。

図3: DSP モジュール

DSP通過前後のコンスタレーションダイアグラムを図4に示します。

図4: DSP通過前後のコンスタレーションダイアグラム

デジタル信号処理で使用するアルゴリズムは、MATLABコンポーネントで実装されます。
モードをデバッグするためにMATLABコンポーネントを設定することで、各々のステップ（CD補償、偏光多重分離、搬送波位相推定）後のコンスタレーションを確認することができます（図5）。

図5: DSPの計算から求められるコンスタレーションダイアグラム

参考文献：Optiwave Systems Inc.
100 Gbps DP-QPSK System with Digital Signal Processing アプリケーションギャラリー

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