Working Kerr effect; PDM; speedups; removed unused files
[4yp.git] / channel.m
diff --git a/channel.m b/channel.m
new file mode 100644 (file)
index 0000000..260d21f
--- /dev/null
+++ b/channel.m
@@ -0,0 +1,123 @@
+numSymbs = 2^16;
+M = 4;
+
+Rsym = 2.5e10; % symbol rate (sym/sec)
+Tsym = 1 / Rsym; % symbol period (sec)
+
+rolloff = 0.25;
+span = 6; % filter span
+sps = 8; % samples per symbol
+
+fs = Rsym * sps; % sampling freq (Hz)
+Tsamp = 1 / fs;
+
+t = (0 : 1 / fs : numSymbs / Rsym + (1.5 * span * sps - 1) / fs).';
+
+power_dBm = -6:1:4;
+%%power_dBm = 0;
+power = 10 .^ (power_dBm / 10) * 1e-3; % watts
+
+Es = power * Tsym; % joules
+Eb = Es / log2(M); % joules
+
+N0ref_db = 10; % Eb/N0 at power = 1mW
+%% Fix N0, such that Eb/N0 = N0ref_db at power = 1mW
+N0 = 1e-3 * Tsym / (log2(M) * 10 ^ (N0ref_db / 10)); % joules
+%% At current settings, N0 = 0.002 pJ
+
+plotlen = length(power);
+
+ber = zeros(1, plotlen);
+
+data = randi([0 M - 1], numSymbs, 1);
+%%modData = dpskmod(data, M, 0, 'gray');
+modData = pskmod(data, M, 0, 'gray');
+for i = 2:numSymbs
+  modData(i) = modData(i) * modData(i-1);
+end
+
+
+%% Chromatic dispersion
+D = 17; % ps / (nm km)
+lambda = 1550; % nm
+z = 100; % km
+
+
+linewidthTx = 0; % Hz
+linewidthLO = 1e6; % Hz
+
+
+TsampOrig = Tsamp;
+
+x_P1 = txFilter(modData, rolloff, span, sps);
+
+
+for i = 1:plotlen
+  sps = 8;
+  Tsamp = TsampOrig;
+
+  snr = Es(i) / sps / N0;
+  snr_dB = 10 * log10(snr);
+
+  %%x = txFilter(modData, rolloff, span, sps);
+  %% Now, sum(abs(x) .^ 2) / length(x) should be 1.
+  %% We can set its power simply by multiplying.
+  x = sqrt(power(i)) * x_P1;
+
+  %% We can now do split-step Fourier.
+  gamma = 1.2; % watt^-1 / km
+
+
+  xCDKerr = splitstepfourier(x, D, lambda, z, Tsamp, gamma);
+
+  xpn = phaseNoise(xCDKerr, linewidthTx, linewidthLO, Tsamp);
+
+  y = awgn(xpn, snr_dB, 'measured', 'db');
+  %y = xCDKerr;
+
+  r = rxFilter(y, rolloff, span, sps);
+  sps = 2;
+  Tsamp = Tsamp * 4;
+
+  rCDComp = CDCompensation(r, D, lambda, z, Tsamp);
+  rCDComp = normalizeEnergy(rCDComp, numSymbs * sps, 1);
+
+  rSampled = rCDComp(2:2:end);
+
+  %% adaptive filter
+  [adaptFilterOut, convergeIdx] = adaptiveCMA(rSampled);
+
+  pncorr = phaseNoiseCorr(adaptFilterOut, M, 0, 40).';
+
+  demodAdapt = pskdemod(pncorr, M, 0, 'gray');
+  remod = pskmod(demodAdapt, M, 0, 'gray');
+  delayed = [1; remod(1:end-1)];
+  demod = pskdemod(remod .* conj(delayed), M, 0, 'gray');
+
+  if convergeIdx < Inf
+    [~, ber(i)] = biterr(data(convergeIdx:end), demod(convergeIdx:end));
+  else
+    [~, ber(i)] = biterr...
+                    (data(ceil(0.8*numSymbs):end), ...
+                     demod(ceil(0.8*numSymbs):end));
+  end
+end
+
+ber
+
+
+figure(1);
+clf;
+
+%% Plot simulated results
+qp = 20 * log10(erfcinv(2*ber)*sqrt(2));
+plot(power_dBm, qp, 'Color', [0, 0.6, 0], 'LineWidth', 2);
+hold on;
+
+title({'CD + Kerr + CD compensation', ...
+       strcat(['$D = 17$ ps/(nm km), $z = ', num2str(z), '$ km'])});
+grid on;
+xlabel('Optical power (dBm)');
+ylabel('$20 \log_{10}\left(\sqrt{2}\mathrm{erfc}^{-1}(2 BER)\right)$');
+
+formatFigure;