Detección intradina en comunicaciones ópticas con modulación de fase binaria empleando un lazo de Costas en el dominio del procesamiento digital de señales

Abstract

Reportamos un lazo de Costas para demodulación de un campo óptico con modulación de fase binaria (BPSK). El lazo opera en el dominio del procesamiento digital de señales (DSP) como parte de un receptor digital coherente intradino. La implementación práctica de demodulación BPSK en el dominio óptico generalmente no es factible. Por ello, empleamos técnicas basadas en la digitalización a alta velocidad del observable eléctrico post-fotodetección y el lazo de Costas en DSP actúa sobre la señal digitalizada. Elegimos este lazo por ser una estructura óptima tanto de demodulación BPSK como de sincronización de portadora. Normalmente, los lazos de Costas para demodulación BPSK operan con una portadora con frecuencia mayor que la velocidad del bit. Sin embargo, como demostramos en este trabajo, este lazo también puede operar adecuadamente para una velocidad de bit mayor que la frecuencia de portadora (detección intradina). A lo mejor de nuestro conocimiento, el lazo de Costas en DSP para demodulación BPSK intradina es reportado por primera vez en este trabajo. Para el diseño del lazo de Costas intradino nos basamos en el modelo PLL equivalente de un lazo de Costas convencional. Con fines de comparación y evaluación del desempeño, implementamos en simulación, en primer lugar, un lazo de Costas tradicional y posteriormente uno intradino. Para nuestras simulaciones empleamos señales del mundo real (datos binarios y ruido aditivo) adquiridos mediante digitalización. Finalmente, se realizó la caracterización del lazo de Costas intradino empleando una señal eléctrica post-fotodetección digitalizada obtenida a la salida de nuestro receptor digital coherente. Se observó un desempeño muy cercano al obtenido mediante simulación.