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Rendimiento del error de bit de los receptores APD y SPAD en comunicación óptica inalámbrica

Autores: Mahmoudi, Hiwa; Zimmermann, Horst

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Rendimiento del error de bit de los receptores APD y SPAD en comunicación óptica inalámbrica


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Comunicación inalámbrica óptica
Receptores
Análisis del rendimiento del BER
ángulos de incidencia de la luz
Receptores ópticos integrados
Fotodiodos de avalancha

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 40

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Esta revisión se centra en los aspectos del receptor orientados al hardware de última generación para la comunicación inalámbrica óptica (OWC), y señala la importancia del análisis del rendimiento de BER y la modelización en presencia de incidencia de luz no perpendicular. Los receptores en redes OWC para aplicaciones 6G deben funcionar para ángulos de incidencia de luz muy diferentes, permitiendo la formación de conexiones a transceptores localmente separados sin necesidad de unidades de rotación y ajuste preciso. A su vez, y en combinación con receptores ópticos totalmente integrados, se puede lograr una reducción de costes y un aumento de comodidad. Se presentan receptores totalmente integrados de tecnología bipolar de óxido de metal complementario ([Bi]CMOS) con fotodiodos de avalancha en chip (APDs) y diodos de avalancha de fotones individuales (SPADs) y se resume su rendimiento en la comunicación inalámbrica óptica. Se alcanzan impresionantes velocidades de datos de hasta 2 Gbit/s y distancias de transmisión en espacio libre de hasta 27 m con ratios de error de bits (BER) por debajo de 10 con receptores APD en modo lineal. Se destaca la importancia de la interferencia óptica en la pila de aislamiento y pasivación sobre los fotodiodos integrados. Para poder predecir la dependencia del BER de los receptores de diodos de avalancha de fotones individuales (SPAD) en el ángulo de incidencia de la luz, se amplía un modelo que incluye un modelo para la probabilidad de detección de fotones y un modelo de onda estacionaria para la pila de aislamiento y pasivación. La dependencia del BER en el ángulo de incidencia de la luz en los fotodiodos se investiga mediante simulación electromagnética para la transmisión óptica de las capas sobre el fotodiodo, simulación de dispositivos para la probabilidad de disparo de avalancha y modelización de BER con MATLAB. Se encuentra que los ángulos de incidencia de hasta 30 grados tienen una influencia moderada en el BER y que el BER se degrada significativamente para ángulos de incidencia mayores de 50 grados.

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