Faseroptische Nachrichtenübertragung mit der nichtlinearen Fouriertransformation

Zukünftig müssen immer mehr Daten über faseroptische Kommunikationssysteme übertragen werden. Treibende Faktoren sind dabei z.B. die zunehmende Beliebtheit von On-Demand-Streaming von hochauflösenden Audio- und Videofiles oder die zunehmende Maschine-zu-Maschine(M2M)-Kommunikation. Da die erreichbaren Datenraten moderner Kommunikationssysteme nicht mehr stark genug wachsen um den für die Zukunft prognostizierten Bedarf zu decken, ist es notwendig über alternative Ansätze nachzudenken. In den letzten Jahren wurde in zahlreichen Publikationen die Möglichkeit untersucht, dieses Phänomen, das allgemein als "capacity crunch" bekannt ist, durch den Einsatz der nichtlinearen Fourier-Transformation (NFT) zu überwinden.

Mit Hilfe der nichtlinearen Fourier-Transformation können Signale, die sich in einem komplizierten Zusammenspiel von Dispersion und nichtlinearen Effekten (beschrieben durch die nichtlineare Schrödinger Gleichung) ausbreiten, durch ihre korrespondierenden nichtlinearen Fourier-Spektren beschrieben werden. In dieser nichtlinearen Frequenzdomäne beeinflusst der Kanal die Signalkomponenten nur durch einen multiplikativen Term. Im Idealfall propagieren so die nichtlinearen Spektralkomponenten unabhängig voneinander was die Kanal-Kompensation am Empfänger trivial werden lässt.

Die NFT gilt jedoch nur exakt falls ein vereinfachtes Kanalmodell angenommen wird in dem die Kanaldämpfung und der Rauschterm vernachlässigt werden. Diese Störungen sind natürlich in realen Systemen nicht vernachlässigbar, so dass nach Strategien zur Kompensation dieser Einflüsse gesucht werden muss, wenn optische Übertragungssysteme mit Modulation im nichtlinearen Frequenzbereich als Nachfolger für den bestehenden WDM-Ansatz in Betracht gezogen werden sollen.

Die Betrachtung realistischer Übertragungssysteme im Zusammenhang mit der NFT, sind für meine Forschung von zentralem Interesse. Ich untersuche realistische Modelle für optische Übertragungssysteme mit kohärenter Detektion unter Verwendung der nichtlinearen Fourier-Transformation. Dazu gehören Untersuchungen zu Hardwarebeeinträchtigungen, dem Einfluss verschiedener optischer Verstärker und die Suche nach optimierten Übertragungs- und Detektionsansätzen. Dies schließt auch Methoden aus anderen Forschungsgebieten wie Clustering und Codierung mit ein.