การศึกษาทางทฤษฎีเพื่อประเมินประสิทธิภาพของการสื่อสัญญาณผ่านเส้นใยแสงที่ใช้การมอดูเลตสัญญาณแบบโอโอเค ดีพีเอสเค ดีคิวพีเอสเค และเอ็นคิวเอเอ็ม

Abstract

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้เป็นการศึกษาการวิเคราะห์ในเชิงคณิตศาสตร์ของความผิดเพี้ยนทางของสัญญาณในการสื่อสัญญาณผ่านเส้นใยแสง เนื่องจากผลของดิสเพอร์ชันและปรากฎการณ์เคอร์ เพื่อประเมินประสิทธิภาพของการสื่อสัญญาณผ่านเส้นใยแสงจากการมอดูเลตสัญญาณแบบโอโอเค ดีพีเอสเค ดีคิวพีเอสเค และเอ็นคิวเอเอ็ม โดยพิจารณาความผิดเพี้ยนทางเฟสของสัญญาณที่เกิดจากสัญญาณรบกวน (amplified spontaneous emission noise signal) ที่ถูกสร้างขึ้นจากเครื่องขยายสัญญาณแสง โดยแสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าของอัตราส่วนของสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนทางแสง (optical signal-to-noise ratio: OSNR) และประสิทธิภาพการใช้สเปกตรัมตามขอบเขตของ Shannon bound การตรวจสอบความถูกต้องของผลลัพธ์ที่ได้จากการวิเคราะห์ในเชิงคณิตศาสตร์ ทำได้โดยการจำลองระบบการสื่อสัญญาณด้วยโปรแกรม Optisys8.0 ที่กำหนดพารามิเตอร์เช่นเดียวกับการวิเคราะห์ในเชิงคณิตศาสตร์ จากผลลัพธ์ของวิทยานิพนธ์แบ่งออกเป็น 3 ส่วนหลักๆ ส่วนแรกเริ่มต้นจากการศึกษาปัญหาความผิดเพี้ยนของสัญญาณบนระบบสื่อสัญญาณผ่านเส้นใยแสงด้วยอัตราการรับ-ส่งข้อมูล 40 Gbps ต่อช่องสัญญาณ และวิธีการแก้ไขหรือลดผลของความผิดเพี้ยนเหล่านั้นในเบื้องต้น โดยเลือกจำลองระบบการส่งสัญญาณ และหากำลังสัญญาณที่เหมาะสมที่สุดที่สามารถสร้างสมดุลของการเพิ่มขึ้นของ signal-to-noise ratio และความผิดเพี้ยนจากความไม่เป็นเชิงเส้น ส่วนที่ 2 ทำการศึกษาทางคณิตศาสตร์เพื่อหา signal-to-noise ratio ของการมอดูเลตสัญญาณแบบต่างๆที่อัตราบิตผิดพลาด (BER) 10⁻¹² และส่วนสุดท้ายหาค่าประมาณขีดจำกัดสูงสุดของการส่งสัญญาณเมื่อได้รับผลกระทบของสัญญาณรบกวน โดยพิจารณาจากความสัมพันธ์ระหว่างค่า OSNR และประสิทธิภาพการใช้สเปกตรัม โดยกำหนดแบนด์วิดธ์ของการมอดูเลตสัญญาณต่างๆคงที่ และปรับเปลี่ยนค่ากำลังในการส่งสัญญาณที่แตกต่างกันเพื่อพิจารณาการเปลี่ยนแปลงของ OSNR พบว่า เมื่อใช้กำลังในการส่งสัญญาณสูงขึ้น สัญญาณรบกวนมีผลต่อระบบการส่งสัญญาณมากขึ้น ทำให้ค่าของ OSNR ห่างจาก Shannon bound มากขึ้น ซึ่งค่า OSNR นี้ถือเป็นค่าประมาณขีดจำกัดสูงสุดในระบบการส่งสัญญาณ