Validación experimental del sistema punto a multipunto

Con el fin de validar experimentalmente los resultados anteriormente mostrados mediante software de simulación, se propone una arquitectura similar a la anteriormente descrita cambiando algunos valores como las frecuencias de trabajo las cuales se cambian a 6GHz y 8GHz para el enlace descendente y 13GHz y 15GHz para el enlace ascendente.

El esquema para transmisión de ondas milimétricas de banda lateral bidireccional sobre fibra para el enlace de fronthaul en futuras redes 5G se representa en la figura 6-22. La parte superior de la figura (a) representa el diseño para el enlace descendente y la parte inferior (b) representa el diseño del enlace ascendente. El sistema permite la centralización de fuentes ópticas a través de la conformación simultánea de dos esquemas de modulación óptica de banda lateral única. En la CO, se utiliza un MZM de doble control alimentado por un diodo láser a una frecuencia de 1532,7 nm y una potencia óptica de 0dBm.

Dos tipos diferentes de servicios sobre dos subportadoras diferentes se transmitieron en el enlace descendente. El primer servicio consistió en una señal de banda base de 1 Gb / s codificada en NRZ sobre 6 GHz.El otro servicio transmitido fue una señal a 10 MBauds, 16QAM modulada a 6 GHz. Uno de estos servicios fue inyectado por uno de los brazos del modulador óptico. En el otro brazo se inyecta una subportadora a 13 GHz sin modulación, este tono se usará como portador para el enlace ascendente. Las dos subportadoras de RF se cambiaron 90º por un acoplador híbrido antes de alimentar cada uno de los brazos del modulador óptico. Con esta configuración se elimina una de las bandas laterales de cada subportadora y en la salida se obtiene una respuesta espectral como se muestra en el recuadro (a) de la Fig. 6-22. Esta combinación de señales se envía a través de una fibra monomodo de 5 km con amplificación óptica usando un amplificador de fibra dopada con Erbio (EDFA) con una ganancia de 20 dB.

En las estaciones base (BS), el diseño propuesto consiste en una red de difracción de Bragg (FBG) centrada en la frecuencia óptica de la señal modulada a 6 GHz. Por lo tanto, esta subportadora se filtra y se lleva por un circulador permitiendo que pasen los otros componentes espectrales. La señal reflejada en 6 GHz se recibe en un fotodetector de PIN y se filtra mediante un filtro pasa banda (BPF) para obtener la subportadora que se irradiará de la BS a los usuarios. La señal óptica transmitida a través de la FBG contiene la señal de RF no modulada de 13 GHz en la que se transportará la información de enlace ascendente, como se puede ver en el recuadro (b) en la figura 6-22.

Del mismo modo, se transmitían dos tipos de servicios en el enlace ascendente, uno en banda base a 1 Gb / s codificado en NRZ y una señal en 10 MBauds, QPSK modulado a 13 GHz. Después de la transmisión de fibra, la señal de enlace ascendente se recibe y procesa en el CO para evaluar su calidad correspondiente.

138 Figura 6-22 Esquemas de enlace y espectro óptico: (a) enlace descendente; (b) enlace ascendente

139

Para la evaluación experimental, se midió la calidad de las señales para los servicios transmitidos desde el CO y BS tanto en enlace descendente como en enlace ascendente. La Fig. 6-23 muestra el rendimiento de Tasa de Error de Bit (BER) del servicio examinado de 1 Gb / s en 6 GHz (RF-1) y también en 8 GHz (RF-2) mostrando una penalización de aproximadamente 2,3 dB y 1,8 dB respectivamente para un BER de 1x10-12 _{en comparación con las curvas back to back (B2B). La Fig.}

6-24 muestra la calidad del servicio (Q), para la señal 16QAM en 6 GHz (RF-1) y 8 GHz (RF-2). Se midió la degradación de la señal y se encontró una Magnitud de Vector de Error (EVM) por debajo del 11% para potencias ópticas recibidas por encima de -25dBm con una degradación de aproximadamente 7% en comparación con el valor back to back (B2B). Además de la penalización debida a las pérdidas inherentes de inserción de los dispositivos ópticos y la propagación de la fibra, la respuesta no lineal del modulador óptico impone una supresión de banda lateral del orden de aproximadamente 20 dB. Por lo tanto, los armónicos de ambas subportadoras derivan en diafonía entre sí. Este hecho afecta el servicio de banda base en mayor medida debido a la mayor cantidad de componentes de frecuencia en comparación con el servicio 16QAM digital.

Figura 6-23Resultado experimental del desempeño del BER para el servicio de 1Gb/s a 6GHz (RF-1) y a 8GHz (RF-2) en el enlace descendente.

140

Figura 6-24 Resultado experimental de la Magnitud del Vector de Error (EVM) para el servicio 16QAM

Los resultados muestran que es factible un margen de potencia EVM de 6 dB (las mediciones se realizaron entre -25 dBm y -31 dBm, como se puede ver en la Fig. 6-24. El margen de potencia se define como la diferencia entre la potencia de RF máxima y mínima recibida que cumple el valor límite de EVM. En particular, para el Sistema de Telecomunicaciones Móviles Universales (UMTS) del Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP) y la Evolución a Largo Plazo (LTE) usando la modulación 16QAM, el límite de EVM es del 12.5% [99].

Los resultados experimentales para la calidad de las señales ascendentes de banda base se muestran en la Fig. 6-25. En general, la penalización completa se midió en 0,9 dB para un BER de 1x10-12 _del

servicio de 1 Gb / s en 13 GHz (RF-1) y 1.6 dB en 15 GHz (RF-2). La figura 6-26 muestra los resultados obtenidos del servicio QPSK, el EVM medido es aproximadamente 6.3% para potencias recibidas por debajo de -25dBm y muestra una degradación promedio de 2.3% en comparación con el back-to-back de la señal en 13 GHz (RF -1) y 6.5% para la potencia recibida por debajo de -25dBm que muestra una degradación del 2.1% en 15 GHz (RF-2).

Como se puede observar, la degradación de las señales de enlace ascendente es causada por la diafonía después del proceso de filtrado en la FBG, lo que da como resultado que la señal permanezca en el proceso de detección y conversión hacia abajo, respectivamente. Sin embargo, como se puede observar, la señal de enlace ascendente se penaliza en menor grado en comparación con los resultados obtenidos para las señales de enlace descendente. Las señales de enlace ascendente también cumplen el límite de EVM, ya que los valores aceptables para los servicios de QPSK deben cumplir con un valor de EVM máximo del 17,5% [99].

141

Figura 6-25 Resultados experimentales para el BER del enlace ascendente

142