Pulsformung für optische Datenstrecken (OptiPuSh)

Vergleicht man Übertragungstechniken, wie sie im Rahmen von Funkverbindungen (RF) üblich sind, mit jenen auf optischen Freiraumstrecken (OWC), dann sind die Vorteile letzterer wohlbekannt: keine Regulierungs- bzw. Lizenzkonflikte, relativ billig und leicht zu errichten, hoher Datendurchsatz und keine Probleme mit der Datensicherheit, nur um die wichtigsten Punkte in diesem Kontext zu nennen. Darüber hinaus findet man immer wieder die unlimitierte Bandbreite als wichtiges Argument; aber das ist für viele Szenarien im strengen Sinn nicht richtig – einfach aufgrund der Hardware-Beschränkungen, denen opto-elektronische Bauteile in Sende- und Empfangseinheiten unterliegen. Ein starkes Argument für eine bandlimitierte Sichtweise optischer Strecken ist auch, dass leistungsfähige Algorithmen für Parameterschätzung und Synchronisation, so wie sie üblicherweise in RF-Empfängern implementiert sind, auch in OWC-Systemen eingesetzt werden könnten.

Konzentriert man sich auf Datenstrecken mit optischer Intensitätsmodulation, dann ist ein unipolares Signalverhalten in Bezug auf Modulationsschema und Pulsformung unerlässlich. In der offenen Literatur wird vorgeschlagen, dass man in diesem Fall PAM-Konstellationen und quadrierte Raised Cosinus (SRC) Funktionen in Betracht zieht, die den zusätzlichen Vorteil haben, dass das sog. Nyquist-Kriterium erfüllt ist.

Nicht nur für RF-, auch für OWC-Lösungen müssen die wichtigsten Übertragungsparameter durch leistungsstarke Algorithmen wiederhergestellt werden. Andernfalls können die nachfolgenden Empfängerstufen, etwa Symboldetektoren oder fehlerkorrigierende Module, nicht zuverlässig betrieben werden. Natürlich heißt das im Fall von optischer Intensitätsmodulation, dass Frequenz- und Phaseninformation nicht berücksichtigt werden müssen, während die Synchronisation des Abtastzeitpunktes und die Schätzung des Kanalzustandes unabdingbar ist. Unter Verwendung von PAM-Konstellationen sowie SRC für die Pulsformung sollten im Rahmen des OptiPuSh-Projektes geeignete Algorithmen zur Wiederherstellung des Abtastzeitpunktes, aber auch solche zur SNR-Schätzung entwickelt und analysiert werden.