Design and performance analysis of QPSK transceiver for high speed coherent optical communication systems

Abstract

This thesis presents a study of optical fiber communication systems and digital modulation schemes, focusing on the design and simulation of a coherent optical QPSK transceiver. In this work, we first addressed an overview of fiber-optic communication systems, covering their basic components, historical evolution, and fiber characteristics. We then explored digital modulation techniques and optical modulators, examining line coding, pulse shaping, and advanced schemes such as ASK, PSK, FSK, and QPSK. Finally, we presented the full simulation of the coherent QPSK transceiver, analyzing the obtained results including NRZ waveforms, eye diagrams, and the constellation diagram تُقدّم هذه الأطروحة دراسةً لأنظمة الاتصالات عبر الألياف الضوئية ومخططات التضمين الرقمي، مع التركيز على تصميم ومحاكاة جهاز إرسال واستقبال ضوئي متماسك بتقنية QPSK. في هذا العمل، تناولنا أولًا نظرةً عامةً على أنظمة الاتصالات عبر الألياف الضوئية، مُغطّين مكوناتها الأساسية، وتطورها التاريخي، وخصائص الألياف. ثم استكشفنا تقنيات التضمين الرقمي والمُعدِّلات الضوئية، وفحصنا ترميز الخط، وتشكيل النبضات، والمخططات المتقدمة مثل ASK وPSK وFSK وQPSK. أخيرًا، عرضنا المحاكاة الكاملة لجهاز الإرسال والاستقبال المتماسك بتقنية QPSK، وحلّلنا النتائج المُتحصَّل عليها، بما في ذلك أشكال موجات NRZ، ومخططات العين، ومخطط الكوكبة.