A novel dispersion monitoring technique in W-band radio-over-fiber signals using clustering on asynchronous histograms

Abstract

A novel dispersion monitoring technique in W-band radio-over-fiber signals using clustering on asynchronous histogramsNueva técnica de monitoreo sobre la dispersión en las señales de radiosobre-fibra en la banda W usando clustering en histogramas asíncronos J. J. Granada 1 , A. M. Cárdenas 2 and N. Guerrero 3 ABSTRACTRadio over Fiber (RoF) systems have been proposed as a promising solution for transmitting radiofrequency signals at high data rates over long distances. To reach data rates in the Gbps range, studies indicate using the W-Band (75 -110 GHz). However, in this frequency band, chromatic dispersion becomes an issue that increases the bit-error-rate. This paper presents a novel digital dispersion monitoring technique for RoF systems based on asynchronous histogram analysis. This method quantifies the intensity level of the distortion of a radiofrequency demodulated signal by a dispersion factor. This dispersion factor is calculated using an enhanced clustering approach, which carries out a Gaussian fitting technique through the expectation-maximization algorithm. Dispersion monitoring was performed on radiofrequency transmission simulations using non-return-to-zero and binary phase-shift keying modulated signals over 80 km of optical fiber at 60, 75 and 100 GHz. The bit error rate is estimated and compared to the dispersion factor, showing that the behavior of the dispersion effects are not proportional to the increase of carrier frequency, bit rate and distances. This novel monitoring method can be used to estimate the feasibility of RoF systems for future hybrid networks under specific transmission parameters such as fiber length, modulation format, and carrier frequency.Keywords: Chromatic Dispersion, Optical Monitoring, Radio-over-Fiber. RESUMENLos sistemas de Radio sobre Fibra (RoF), se proponen como una solución prometedora para transmitir señales de radiofrecuencia a altas tasas de transmisión y sobre largas distancias. Algunos estudios proponen el uso de frecuencias portadoras en la banda W (75 -110 GHz), para lograr transmisiones en el rango de los Gbps. Sin embargo, en este rango de frecuencias la dispersión cromática, se convierte en uno de los principales factores para el incremento de la tasa de error del bit.Este artículo presenta un nuevo método de monitoreo de la dispersión, basado en histogramas asíncronos para sistemas de RoF. El método planteado cuantifica el nivel de distorsión de la señal de radiofrecuencia, mediante un valor adimensional llamado: factor de dispersión. Dicho factor, se calcula mediante una técnica de agrupamiento, la cual se lleva a cabo usando ajustamiento gaussiano, mediante el algoritmo de máxima esperanza sobre histogramas asíncronos. El monitoreo de la dispersión se realiza sobre una plataforma de simulación, donde se transmiten las señales de radiofrecuencia, empleando modulación No retorno a cero (NRZ) y modulación binaria con desplazamiento de fase (BPSK), sobre 80 km de fibra óptica a 60, 75 y 100 GHz. Así, se estima la tasa de error de bit y se compara con ...

Asymmetric Carrier Divider with an Irregular RF Phase on DD-MZ Modulator for Eliminating Dispersion Power Fading in RoF Communication

“…Therefore, the noise term is the phase noise. Moreover, the C/N penalty was also introduced by [32][33][34]. To calculate the C/N penalty of the RoF link, it is necessary to initially model and derive the P rec (L) value.…”