Dissertations / Theses: 'Formats de modulation avancés'

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Amiralizadeh, Siamak. "Techniques en appui des formats de modulation avancés pour les futurs réseaux optiques." Doctoral thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27021.

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Abstract:

Les systèmes de communication optique avec des formats de modulation avancés sont actuellement l’un des sujets de recherche les plus importants dans le domaine de communication optique. Cette recherche est stimulée par les exigences pour des débits de transmission de donnée plus élevés. Dans cette thèse, on examinera les techniques efficaces pour la modulation avancée avec une détection cohérente, et multiplexage par répartition en fréquence orthogonale (OFDM) et multiples tonalités discrètes (DMT) pour la détection directe et la détection cohérente afin d’améliorer la performance de réseaux optiques. Dans la première partie, nous examinons la rétropropagation avec filtre numérique (DFBP) comme une simple technique d’atténuation de nonlinéarité d’amplificateur optique semiconducteur (SOA) dans le système de détection cohérente. Pour la première fois, nous démontrons expérimentalement l’efficacité de DFBP pour compenser les nonlinéarités générées par SOA dans un système de détection cohérente porteur unique 16-QAM. Nous comparons la performance de DFBP avec la méthode de Runge-Kutta quatrième ordre. Nous examinons la sensibilité de performance de DFBP par rapport à ses paramètres. Par la suite, nous proposons une nouvelle méthode d’estimation de paramètre pour DFBP. Finalement, nous démontrons la transmission de signaux de 16-QAM aux taux de 22 Gbaud sur 80km de fibre optique avec la technique d’estimation de paramètre proposée pour DFBP. Dans la deuxième partie, nous nous concentrons sur les techniques afin d’améliorer la performance des systèmes OFDM optiques en examinent OFDM optiques cohérente (CO-OFDM) ainsi que OFDM optiques détection directe (DDO-OFDM). Premièrement, nous proposons une combinaison de coupure et prédistorsion pour compenser les distorsions nonlinéaires d’émetteur de CO-OFDM. Nous utilisons une interpolation linéaire par morceaux (PLI) pour charactériser la nonlinéarité d’émetteur. Dans l’émetteur nous utilisons l’inverse de l’estimation de PLI pour compenser les nonlinéarités induites à l’émetteur de CO-OFDM. Deuxièmement, nous concevons des constellations irrégulières optimisées pour les systèmes DDO-OFDM courte distance en considérant deux modèles de bruit de canal. Nous démontrons expérimentalement 100Gb/s+ OFDM/DMT avec la détection directe en utilisant les constellations QAM optimisées. Dans la troisième partie, nous proposons une architecture réseaux optiques passifs (PON) avec DDO-OFDM pour la liaison descendante et CO-OFDM pour la liaison montante. Nous examinons deux scénarios pour l’allocations de fréquence et le format de modulation des signaux. Nous identifions la détérioration limitante principale du PON bidirectionnelle et offrons des solutions pour minimiser ses effets. Optical communication systems with advanced modulation formats are currently one of the major research focuses of the optical communication community. This research is driven by the ever-increasing demand for higher data transmission rates. In this thesis, we investigate efficient techniques for advanced modulation with coherent detection, and optical orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) and discrete multi-tone (DMT) for both direct detection and coherent detection to improve the performance of optical networks. In the first part, we investigate digital filter back-propagation (DFBP) as a simple semiconductor optical amplifier (SOA) nonlinearity mitigation technique in coherent detection systems. For the first time, we experimentally demonstrate effectiveness of DFBP in compensating for SOA-induced nonlinearities in a 16-ary quadrature amplitude modulation (16-QAM) singlecarrier coherent detection system. We compare performance of DFBP with Runge-Kutta fourth-order method. We examine sensitivity of DFBP performance to its parameters. Afterwards, we propose a novel parameter estimation method for DFBP. Finally, we demonstrate successful transmission of 22 Gbaud 16-QAM signals over 80 km fiber with the proposed parameter estimation technique for DFBP. In the second part, we concentrate on techniques to improve performance of optical OFDM systems, examining both coherent optical OFDM (CO-OFDM) and direct-detection optical OFDM (DDO-OFDM). First, we propose a combination of clipping and predistortion technique to compensate for CO-OFDM transmitter nonlinear distortions. We use piecewise linear interpolation (PLI) for characterizing the transmitter nonlinearity. At the transmitter, we use inverse of the PLI estimate to pre-compensate the nonlinearities induced at the COOFDM transmitter. Second, we design optimized non-square constellations for short-reach DDO-OFDM systems based on two channel noise models. We experimentally demonstrate 100 Gb/s+ OFDM/DMT with direct detection using the optimized QAM constellations. In the third part, we propose and experimentally demonstrate a passive optical network (PON) architecture with DDO-OFDM for the downlink and CO-OFDM for the uplink. We examine two scenarios for the occupied frequency and modulation format of the signals. We identify main limiting impairments of the bidirectional PON and provide solutions to minimize their effects.

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Pérez, Galacho Diego. "High speed optical modulation, advanced modulation formats and mode division multiplexing in Silicon photonics." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS194/document.

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Abstract:

La demande en bande passante des systèmes de communication optique ne cesse de croitre. Des débits de données de l’ordre de plusieurs centaines de TBit/s sont attendus dans un futur proche. La photonique silicium est une technologie majeure pour faire face à ces besoins croissants. Sa compatibilité avec les technologies CMOS permet naturellement une co-intégration photonique/électronique sur les mêmes circuits. A court terme, l’augmentation des débits de données dans les générations futures de système de communication optique passe par l’utilisation de formats de modulation avancés, et l’augmentation du nombre de bits par symbole transmis. A plus long terme, de nouvelles techniques de multiplexage sont nécessaires. Le multiplexage de modes est actuellement une solution attractive à l’étude dans ce but.Dans ce travail de thèse, différents moyens pour implémenter ces nouveaux systèmes de communication optiques sont étudiés au niveau de l’émetteur. Ces travaux incluent dans une première partie la modélisation, conception et caractérisation des modulateurs silicium. Dans une seconde partie, de nouveaux composants pour manipuler les modes sur circuits intégrés photoniques sont proposés, conçus et caractérisés, avec pour application le multiplexage de modes.Une nouvelle méthode a été proposée pour la modélisation des modulateurs optiques silicium. Cette méthode permet de réduire le temps de simulation de 2 ordres de grandeur, en maintenant un bon niveau de précision. En utilisant ce modèle, des modulateurs basés sur des diodes PN latérales et interdigitées ont été conçus pour fonctionner en bande O des communications optiques. Les résultats expérimentaux ont permis la mise en évidence de diagrammes de l’œil avec des taux d’extinction de 10 dB pour des modulations de type OOK (ON-OFF Keying) à 10Gbit/s. De plus des modulations de type BPSK (Binary Phase Shift Keying) ont également été démontrées à 10Gbit/s.De nouveaux convertisseurs de modes et multiplexeurs ont été proposés, conçus, fabriqués et caractérisés, pour être utilisés dans des systèmes de multiplexage modal. Les résultats expérimentaux ont permis de mettre en évidence des fonctionnements large bande passante avec de grands taux d’extinction Bandwidth demand in optical communication systems is continually growing. Data rate values in the order of several hundreds of TBps are expected in the near future. In order to cope with those expectations silicon based technologies are believed to be the best suited. Its naturally compatibility with CMOS easily enables the electronics and photonics co-integration. In the short-term the way increase data rates in next generation optical communication systems goes through using advanced modulation format and increase symbol rates. In the long-term view, new multiplexing techniques will be required. In this sense, mode division multiplexing is nowadays an attractive approach under consideration.In this Thesis work, the way to implement these new optical communication schemes is studied from the transmitter point of view. It includes, on a first part the modeling, design and characterization of silicon modulators. And in a second part, it includes the proposition, design and characterization of novel mode handling devices for mode division multiplexing.A new way of modeling silicon modulators has been developed. This new model permits to reduce the computation time of modulator analysis up to two orders of magnitude, while maintaining a good level of accuracy. Using the model, modulators based on lateral PN junctions and interdigitated PN junctions were designed to work in the O-Band of optical communications. Characterization work has been performed on these modulators with good results. Wide-open OOK (On Off Keying) eye diagrams with 10 dB extinction ratio were obtained at 10GBps. Furthermore, BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulation was also demonstrated at 10GBps.New kind of mode converters and multiplexers, intended to work as mode division multiplexing subsystems have been proposed, designed, fabricated and characterized. Measured results show broad bandwidth operation with high extinction ratio

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Rios, Müller Rafael. "Formats de modulation et traitement du signal avancés pour les communications optiques très hauts débits à forte efficacité spectrale." Thesis, Evry, Institut national des télécommunications, 2016. http://www.theses.fr/2016TELE0006/document.

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Abstract:

La détection cohérente combinée avec le traitement du signal s’est imposée comme le standard pour les systèmes de communications optiques longue distance à 100 Gb/s (mono-porteuse) et au-delà. Avec l'avènement des convertisseurs numérique-analogique à haute vitesse et haute résolution, la génération de formats de modulation d'ordre supérieure avec filtrage numérique est devenue possible, favorisant l’émergence de transmissions à forte densité spectrale. En outre, la généralisation des liaisons non gérées en dispersion permet une modélisation analytique du canal optique et favorise l'utilisation d’outils puissants de la théorie de l'information et du traitement du signal. En se fondant sur ces outils, de nouveaux formats de modulation à entrelacement temporel dits hybrides et formats multidimensionnels sont étudiés et mise en oeuvre expérimentalement. Leur impact sur les algorithmes de traitement du signal et sur le débit d'information atteignable est analysé en détail. La conception de transpondeurs de prochaine génération à 400 Gb/ s et 1 Tb/s reposant sur des signaux à débit-symbole élevé est également étudiée. Ces systèmes sont intéressants pour réduire le coût par bit en augmentant la capacité émise par transpondeur. L'élaboration d'algorithmes de traitement du signal avancés associés à l’utilisation de composants optoélectroniques à l'état de l'art ont permis la démonstration d’expériences records: d’une part la première transmission mono-porteuse à 400 Gb/s sur une distance transatlantique (pour une efficacité spectrale de 6 b/s/Hz) d’autre part la première transmission à 1 Tb/s basée sur la synthèse en parallèle de plusieurs tranches spectrales (8 b/s/Hz) Coherent detection in combination with digital signal processing is now the de facto standard for long-haul high capacity optical communications systems operating at 100 Gb/s per channel and beyond. With the advent of high-speed high-resolution digital-to-analog converters, generation of high order modulation formats with digital pulse shaping has become possible allowing the increase of system spectral efficiency. Furthermore, the widespread use of transmission links without in-line dispersion compensation enables elegant analytical optical channel modeling which facilitates the use of powerful tools from information theory and digital signal processing. Relying on these aforementioned tools, the introduction of time-interleaved hybrid modulation formats, multi-dimensional modulation formats, and alternative quadrature amplitude modulation formats is investigated in high-speed optical transmission systems. Their impact on signal processing algorithms and achievable information rate over optical links is studied in detail. Next, the design of next generation transponders based on high symbol rate signals operating at 400 Gb/s and 1 Tb/s is investigated. These systems are attractive to reduce the cost per bit as more capacity can be integrated in a single transponder. Thanks to the development of advanced signal processing algorithms combined with state-of-the-art opto-electronic components, record high-capacity transmission experiments are demonstrated: the first single carrier 400 Gb/s transmission over transatlantic distance (at 6 b/s/Hz) and the first 1 Tb/s net data rate transmission based on the parallel synthesis of multiple spectral slices (at 8 b/s/Hz)

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Selmi, Mehrez. "Outils avancés de traitement de signal pour les systèmes de communications optiques utilisant les formats QAM." Paris, Télécom ParisTech, 2011. https://pastel.hal.science/pastel-00676646.

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Abstract:

Au cours des dernières années, les services haut débit et les applications Internet ont explosé, provoquant un problème de saturation dans les réseaux et engendrant une augmentation de la demande de débit. Ceci a poussé les opérateurs à augmenter la capacité de leurs systèmes de transmission optiques WDM en introduisant les systèmes 100G et plus dans les réseaux coeurs. Avec les nouvelles possibilités offertes par les circuits numériques rapides, les systèmes optiques à réception cohérente ont attiré beaucoup d’attention durant ces dernières années. Outre l’amélioration de la sensibilité du récepteur, l’intérêt réside aussi dans l’augmentation de l’efficacité spectrale ainsi que la robustesse contre les effets de propagation dans les fibres. Dans cette thèse, nous développons des outils robustes de traitement numérique du signal spécifiques au canal optique et aux transmissions utilisant le multiplexage de polarisation(POLMUX) et des modulations de phase et d’amplitude (QAM). Ces algorithmes effectuent les opérations d’estimation de phase et de l’écart de fréquence, ainsi que d’égalisation et poursuite des variations du canal. L’optimisation de ces algorithmes est essentielle vu qu’ils sont à implémenter dans des circuits opérant à quelques dizaines de MHz. En outre, comme les QAMs sont plus sensibles aux distorsions du canal, il est essentiel de construire des algorithmes plus robustes et des estimateurs plus précis que ceux déjà proposés pour les modulations de phase. Nos algorithmes sont testés à travers des simulations d’un système POLMUX-16QAM et validés par un traitement offline des mesures expérimentales réalisées à HHI, Berlin dans le cadre du projet EURO-FOS During the last years, broadband services and Internet applications have boomed, causing saturation issues in the networks and leading to an increase in bandwidth demand. This pushed carriers to increase the capacity of WDM channels by introducing 100G and beyond systems in core and Metro networks. With the new possibilities offered by the high speed digital circuits, coherent systems have attracted a lot of attention during the last years. Apart from the receiver sensitivity, the interest lies now in the increase of spectral efficiency as well as tolerance against dispersion effects and fiber nonlinearities. In the framework of this thesis, we develop robust Digital Signal Processing (DSP) tools specific to the optical channel using polarization multiplexing (POLMUX) and Qaudrature Amplitude Modulation (QAM). Those algorithms at least deal with the operations of carrier phase recovery, frequency offset estimation, equalization and the tracking of the variation of Polarization Mode dispersion (PMD). Knowing that those algorithms are to be implemented in circuits running at some tens of MHz, the optimization of those tools is essential. Moreover, the already proposed tools are well adapted for phase modulation formats, and as QAM formats are more sensitive to signal distortions, accurate estimators and robust equalizers are still required. Our proposed algorithms are tested using a simulation setup of an optical transmission system using coherent detection and POLMUX-16QAM modulation. They are also validated with offline processing of real measurements carried out in the Heinrich Hertz Institut, Berlin in the framework of the European Network of Excellence EURO-FOS

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Fernandez, de Jauregui Ruiz Ivan. "Advanced modulation formats and nonlinear mitigation for spectral efficient optical transmission systems." Thesis, Evry, Institut national des télécommunications, 2018. http://www.theses.fr/2018TELE0009/document.

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Abstract:

La majeure partie des communications mondiales est transportée par des systèmes transocéaniques à fibre optique. Il est estimé que d'ici 2020 le trafic de données atteindra 4.3 ZB par an. Afin de faire face à cette demande, différentes technologies sont actuellement étudiées pour augmenter la capacité des systèmes de transmission très longue distance. Avec l'avènement des circuits intégrés à haute vitesse, des formats de modulation avancés et des techniques de traitement de signal numérique (DSP) peuvent être utilisés pour maximiser l'efficacité spectrale de transmission. Par ailleurs, la capacité des systèmes modernes est fortement limitée par les effets non-linéaires de type Kerr dans la fibre. Ainsi, la première partie de ce travail est axée sur l’étude de la performance et des gains réalisables par des techniques DSP à faible complexité pour mitiger les effets non-linéaires monocanal. En outre, l’utilisation des formats de modulation multiniveaux à haute efficacité spectrale au-delà de 16QAM a pris de l'ampleur pour augmenter le débit de transmission des systèmes, notamment avec l’introduction des formats QAM avec mise en forme probabiliste (PCS-QAM), plus performants que les formats QAM classiques. La deuxième partie de ce travail présente donc une comparaison théorique ainsi qu’expérimentale du format PCS-64QAM avec d’autres formats à haute efficacité spectrale pour les distances transatlantiques. La mise en œuvre d’un format PCS-64QAM conçu pour les distances transpacifiques est également abordée. Enfin, la dernière partie de ce travail concrétise les résultats des travaux menés dans les deux sections précédentes en présentant plusieurs records de transmission Global data traffic is expected to reach up to 4.3 ZB per year by 2020. With the majority of the global communications being transported on submarine point-to-point fiber-optic systems, different cutting-edge technologies have been under research to cope with this unprecedented traffic growth. Continuous advances in high-speed integrated circuits have allowed the use of advanced modulation formats and digital signal processing (DSP) techniques to maximize the transmission spectral efficiency. With mitigation of fiber linear effects efficiently carried out by DSP with relative low-complexity, the capacity of modern fiber optic systems rests limited by fiber nonlinearities. To this extent, in the first part of this work, the performance and achievable benefits of low-complexity DSP techniques aiming to mitigate fiber Kerr nonlinear effects are investigated. Besides nonlinear compensation techniques, the use of multi-level modulation formats beyond 16QAM and high symbol rate channels have gained momentum to increase the system spectral efficiency. One of the major breakthroughs in the recent years, has been the introduction of QAM-based probabilistic constellation shaping (PCS-QAM), which has proven to outperform regular QAM formats. In this sense, in the second part of this work, the practical achievable rate increase brought by PCS-QAM for transoceanic distances is investigated. A theoretical and experimental comparison with other high-capacity formats is performed, and the design of a PCS-QAM for trans-Pacific distances is addressed. Finally, in the last section, several transmission records using the two above techniques are reported

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Lefrançois, Mathieu. "Etude de technologies avancées pour l'optimisation des systèmes de transmission optique multiplexés en longueur d'onde au débit de 40 Gbit/s." Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112196.

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Abstract:

Les systèmes de transmission de données numériques par fibre optique, multiplexés en longueur d’onde et fonctionnant au débit de 40 Gbit/s par canal, seront bientôt indispensables pour absorber l’augmentation attendue de la demande en capacité, que les systèmes actuels à 10 Gbit/s ne pourront plus assurer. L’étude de technologies avancées permettant leur optimisation est alors indispensable. Pour cela, nous avons d’abord étudié des formats de modulation permettant une propagation optimale des signaux optiques en présence d’une capacité plus élevée. La transmission binaire à profil de phase contrôlé et la modulation de phase sur quatre niveaux répondent à ces critères. Nous avons également étudié les effets de propagation prédominants à 40 Gbit/s, les effets non-linéaires dits intra-canaux. La modulation de phase assure aussi une tolérance accrue à ces effets, qui est exaltée par l’utilisation de l’alternance de polarisation. Nous avons ensuite étudié différents systèmes à 40 Gbit/s. Par ces études nous avons d’abord montré que les systèmes sous-marins conventionnels, conçus pour 10 Gbit/s, peuvent être utilisés à 40 Gbit/s grâce à la modulation de phase et à une compensation de la pente de dispersion. Nous avons ensuite testé des systèmes équipés d’un codage de l’information à l’émission dans le but de diminuer l’impact des effets intra-canaux. Leur performance peut s’améliorer grâce à des modifications minimales de la séquence d’information. Nous avons enfin montré que les systèmes sous-marins de nouvelle génération améliorés, sans fibres compensatrices mais équipés d’un dispositif de conjugaison de phase optique ont le potentiel de surpasser les systèmes existants Wavelength-Division-Multiplexed fiber-optic transmission systems working at 40 Gbit/s channel bit rate will soon be essential to follow the expected increasing of capacity demand, that could no more be ensured by existing 10 Gbit/s systems. The study of advanced technologies that could allow the optimization of their performance is then essential. To ensure it, we first have studied modulation formats to be used with high capacity while ensuring optimal transmission. The phase-shaped binary transmission and the differential quaternary phase-shift keying meet these criterions. Furthermore we have studied the predominating nonlinear effects occurring at 40 Gbit/s, the so-called intrachannel nonlinear effects. The phase modulation also allows an high tolerance to these effects, which is enhanced by the use of a polarization alternation. We then have studied advanced systems especially developed for 40 Gbit/s channel bit rate. Through these systems studies, we first have shown that conventional submarine systems, originally developed for 10 Gbit/s bit rate, can be used at 40 Gbit/s bit rate with phase-modulated formats and dispersion-slope compensation. Then we have studied systems comprising an information coding device at the transmitter to allow the impact of intrachannel nonlinear effects to be lower with minimal changes in the original information sequence. Finally, we have shown that improved new-generation submarine systems, without in-line compensating fibers, but which comprise an optical phase-conjugation device, can potentially overlook existing submarine systems

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Lefrançois, Mathieu. "ÉTUDE DE TECHNOLOGIES AVANCÉES POUR L'OPTIMISATION DES SYSTÈMES DE TRANSMISSION OPTIQUE MULTIPLEXÉS EN LONGUEUR D'ONDE AU DÉBIT DE 40 GBIT/S." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00202576.

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Abstract:

Les systèmes de transmission de données numériques par fibre optique, multiplexés en longueur d'onde et fonctionnant au débit de 40 Gbit/s par canal, seront bientôt indispensables pour absorber l'augmentation attendue de la demande en capacité, que les systèmes actuels à 10 Gbit/s ne pourront plus assurer. L'étude de technologies avancées permettant leur optimisation est alors indispensable. Pour cela, nous avons d'abord étudié des formats de modulation permettant une propagation optimale des signaux optiques en présence d'une capacité plus élevée. La transmission binaire à profil de phase contrôlé et la modulation de phase sur quatre niveaux répondent à ces critères. Nous avons également étudié les effets de propagation prédominants à 40 Gbit/s, les effets non-linéaires dits intra-canaux. La modulation de phase assure aussi une tolérance accrue à ces effets, qui est exaltée par l'utilisation de l'alternance de polarisation. Nous avons ensuite étudié différents systèmes à 40 Gbit/s. Par ces études nous avons d'abord montré que les systèmes sous-marins conventionnels, conçus pour 10 Gbit/s, peuvent être utilisés à 40 Gbit/s grâce à la modulation de phase et à une compensation de la pente de dispersion. Nous avons ensuite testé des systèmes équipés d'un codage de l'information à l'émission dans le but de diminuer l'impact des effets intra-canaux. Leur performance peut s'améliorer grâce à des modifications minimales de la séquence d'information. Nous avons enfin montré que les systèmes sous-marins de nouvelle génération améliorés, sans fibres compensatrices mais équipés d'un dispositif de conjugaison de phase optique ont le potentiel de surpasser les systèmes existants.

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Perez, Valenzuela Carlos Eduardo. "Formats de modulation pour les télécommunications optiques." Télécom Bretagne, 2006. http://www.theses.fr/2006TELB0008.

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Abstract:

After the Internet bubble burst the optical networking market exhibited mature phase where cost constraints were the main concern. Nowadays, carriers are interested in transmission systems that gather all performance, flexibility in capacity upgrade, management facilities and above all lower capital and operation expenditures at the same time. Modulation formats are a potential solution in finding the best deal between performance-complexity-costs. Until today, most of the transmission systems at 10 Gbit/s use the classic NRZ (Non-Return to Zero) and RZ (Return to Zero) modulation formats. But transmission at 40 Gbit/s and beyond needs a more sophisticated modulation format. In this PhD we assess the problem of designing a new modulation format that simultaneously reconciles resilience against the propagation effects in the fiber and reduces its impact on the current transmission system architectures. To do that, we developed a new designing method and we tested on different standard application setups in order to establish the potential application domains of this technology Après une période de croissance explosive puis de déprime, le marché des réseaux optiques de transmission atteint maintenant une phase de maturité dans laquelle les coûts constitue la contrainte la plus sévère. Aujourd'hui, l'exigence des opérateurs porte plus que jamais sur des systèmes de transmission à la fois performantes, flexibles en capacité, faciles à gérer et surtout à des coûts d'investissement et d'opération très bas. Un des axes de progrès les plus étudiés dans la recherche d'un bon compromis performance-complexité-coût réside dans les formats de modulation en transmission. Jusqu'à maintenant, les systèmes de transmission ont majoritairement utilisé les formats classiques NRZ (Non-return to Zero) et RZ (Return to Zero) jusqu'à des débits de 10 Gbit/s. La transmission sur fibre optique à des débits de 40 Gbit/s et plus doit faire appel à des format de modulation plus évolués. Ce travail de thèse a porté sur la conception d'un nouveau format de modulation optique qui concilie une bonne résistance à l'ensemble des effets de propagation dans la fibre et un impact réduit sur l'architecture des systèmes de transmission. Pour ce faire, une méthode de conception a été développée et une étude détaillée pour différentes configurations génériques de transmission a été menée afin d'établir sa pertinence dans différents domaines d'application

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Lopes, Ana Patrícia da Silva. "Advanced modulation formats for optical access networks." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2013. http://hdl.handle.net/10773/11680.

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Abstract:

Mestrado em Engenharia Electrónica e Telecomunicações Nos últimos anos, as comunicações ópticas têm-se revelado a solução para a crescente procura de elevados ritmos de informação. De facto, nenhuma outra tecnologia (com ou sem fios) permite transmissões a Tbps, ou até dezenas de Tbps, como as comunicações ópticas permitem. Contudo, as actuais redes ópticas passivas não exibem uma capacidade agregada de fibra superior a 10 Gbps e os operadores esperam mais delas. Assim, uma evolução destas redes a médio prazo, a NG-PON2, tem sido discutida, sendo 40 e 10 Gbps as velocidades de download e upload que se preveem, respectivamente. Não obstante, estes ritmos podem não ser suficientes no futuro, com a emersão dos formatos 3D, dos novos serviços baseados em cloud computing, vídeo conferência, jogos on-line e outras/os aplicações/serviços. Neste contexto, diversos trabalhos de pesquisa têm sido efectuados. Devido á limitação do espectro e á largura de banda restrita dos dispositivos eletrónicos que complementam o sistema de transmissão óptico, elevadas eficiências espectrais são um requisito e consequentemente, a utilização de formatos de modulação avançados. A implementação intrínseca de detecção coerente e processamento digital de sinal proporcionam técnicas de compensação que melhoram o desempenho do sistema de uma forma muito significativa. Uma vez que, o crescente número de bits por símbolo exige uma maior relação sinal-ruído óptica e torna o sistema mais sensível ás não linearidades da fibra e ao ruído de fase do laser, estes algoritmos de compensação tornam-se essenciais. Esta dissertação fornece uma ampla visão dos sistemas ópticos coerentes que inclui, uma extensiva apresentação dos moduladores externos ópticos, um estudo teórico dos formatos de modulação e do formato do impulso, uma descrição de algoritmos de compensação e técnicas de detecção e finalmente, simulações e resultados laboratoriais que permitem concluir qual é o formato de modulação avançado mais indicado para transmissões ópticas a elevados ritmos. In the last years, optical fibre communications have revealed themselves as the solution for the increasing demand of high data rates. In fact, no other communication technology (wireline or wireless) enables transmissions at Tbps, or even tens of Tbps, as optical communications do. However, the current passive optical networks do not exhibit aggregate fibre capacity beyond 10 Gbps and operators except more from them. Therefore, a middleterm evolution of these PONs, the NG-PON2, has been discussed, being 40 and 10 Gbps the predicted down- and upstream bit rates, respectively. Nevertheless, these rates upgrades may not be enough in the future, as 3D formats, new cloud computing services, videoconferencing, on-line games and alike applications/services become to emerge. In this context, much research is being carried on. Because of the limited spectrum and the restrict bandwidth of the electronic devices that complement the optical transmission system, high spectral efficiency is a requirement and consequently, the use of advanced modulation formats. The intrinsic employment of coherent detection and digital signal processing provides compensation techniques that increase hugely the performance of the system. Once the increasing number of bits per symbol requires higher optical signal-to-noise ratio and makes the system more sensitive to fibre nonlinearities and laser phase noise, these compensation algorithms become essential. This thesis provides an ample overview of coherent optical systems, which includes an extensive presentation of external modulators, a theoretical study of modulation formats and pulse shaping, a description of compensation algorithms and detection techniques and finally, simulations and laboratory results that will provide a conclusion about what is the most suited advanced modulation format for high data rates optical transmissions.

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Buyuksahin, Oncel F. Feza. "Modulation Formats For Wavelength Division Multiplexing (wdm) Systems." Phd thesis, METU, 2009. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12611039/index.pdf.

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Abstract:

Optical communication networks are becoming the backbone of both national and international telecommunication networks. With the progress of optical communication systems, and the constraints brought by WDM transmissions and increased bit rates, new ways to convert the binary data signal on the optical carrier have been proposed. There are different factors that should be considered for the right choice of modulation format, such as information spectral density (ISD), power margin, and tolerance against group-velocity dispersion (GVD) and against fiber nonlinear effects like self-phase modulation (SPM), cross-phase modulation (XPM), four-wave mixing (FWM), and stimulated Raman scattering (SRS). In this dissertation, the several very important modulation formats such as Non Return to Zero (NRZ), Return to Zero (RZ), Chirped Return to Zero (CRZ), Carrier Suppressed Return to Zero (CSRZ), Differential Phase Shift Keying (PSK) and Carrier Suppressed Return to Zero- Differential Phase Shift Keying (CSRZ-DPSK) will be detailed and compared. In order to make performance analysis of such modulation formats, the simulation will be done by using VPItransmissionMakerTM WDM software.

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Menon, Mahesh. "Analysis of modulation formats for optical wireless systems." Thesis, Northumbria University, 2006. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.434760.

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Jones, Liam. "Synthesis and regeneration of advanced optical modulation formats." Thesis, University of Southampton, 2016. https://eprints.soton.ac.uk/419063/.

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Abstract:

This thesis explores all-optical regeneration techniques for advanced modulation formats with the overall aim of increasing the transmission reach of optical data links. In order to carry out this work, a number of tools were developed for the generation of advanced optical modulation formats. They included a combination of techniques involving the use of a delay line interferometer (DLI), time gating and coherent temporal superposition. A BPSK seed signal was used to generate QPSK (with a single DLI) and 16-QAM (with two concatenated DLIs) signals. The all-optical regeneration schemes studied in this thesis take several forms: phase preserving amplitude regeneration; phase only regeneration; and phase and amplitude regeneration, many of them including PSA configurations as building blocks. Firstly, phase preserving amplitude regenerators were numerically and/or experimentally investigated. A multilevel amplitude regenerator in a PSA configuration, which was based on parametric pump-saturation, was analysed. A highly nonlinear fibre based dual-pump degenerate scheme was used to effect amplitude regeneration on a 4-level amplitude shift keying signal. Another amplitude regeneration scheme, this time based on optical injection locking, was also experimentally analysed, transmitting a BPSK signal over a 600-km long dark bre link. Secondly, a wavelength converting PSA-based phase regenerator for an M-PSK signal was developed by coherently summing the conjugated signal with the (M - 1)th phase harmonic, where M is the number of modulated symbols in the signal. This regenerator offers flexibility of operating power and harmonic mixing coefficient. Both numerical and experimental studies prove the feasibility of the proposed scheme. Another proposed regenerator, operating at the gain minima in a PSA configuration and working by coherently summing the signal to the π phase shifted (M+1)th harmonic, offers squeezing in both the amplitude and phase of the input signal. The latter work of this thesis introduces a phase regenerator which is designed to target higher-order M-PSK signals using a (simpler) M/2-PSK PSA-based regenerator.

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Carrara, David. "Étude et réalisation de sources photoniques intégrées sur InP pour les applications télécoms à hauts débits et à 1,55 µm." Phd thesis, Institut National des Télécommunications, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00767407.

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Abstract:

Les formats de modulation avancés, codant l'information sur la phase, la polarisation ou plusieurs niveaux d'amplitude de la lumière reçoivent aujourd'hui un intérêt croissant. En effet, ceux-ci permettent d'atteindre une meilleure efficacité spectrale et par conséquent des débits plus élevés. Ces caractéristiques sont actuellement très recherchées dans les télécommunications pour répondre à la demande constante d'augmentation de capacité des transmissions optiques fibrées. L'essentiel du travail effectué porte sur la génération de tels signaux dans des sources photoniques monolithiques sur InP faisant appel à un concept nouveau de commutation de phases optiques préfixées avec des modulateurs électro-absorbants. Une comparaison de notre technologie intégrée avec la technologie actuelle de génération de formats de modulation avancés démontre des possibilités nouvelles de réduction de taille, de diminution de consommation énergétique et d'évolution en vitesse de modulation jusqu'à 56 GBauds. Suite à la validation, par simulations, d'architectures de transmetteurs spécifiques pour la génération de formats de modulation avancés, nous réalisons en salle blanche les circuits photoniques intégrés d'étude. Les caractérisations statiques confirment le fonctionnement de toutes les fonctions intégrées des circuits et soulignent l'efficacité de la filière technologique. Pour une première démonstration de fonctionnalité nous choisissons un transmetteur BPSK capable de générer une modulation de phase à 12,4 GB. Ce résultat démontre la plus petite source intégrée BPSK à l'heure actuelle. Un autre circuit capable de générer des formats de modulation plus complexes est aussi caractérisé

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Xu, Xian. "Enabling technologies for direct detection optical phase modulation formats." Thesis, McGill University, 2010. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=86993.

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Abstract:

Phase modulation formats are believed to be one of the key enabling techniques for next generation high speed long haul fiber-optic communication systems due to the following main advantages: (1) with a balanced detection, a better receiver sensitivity over conventional intensity modulation formats, e.g., a ~3 dB sensitivity improvement using differential phase shift keying (DPSK) and a ~1.3 dB sensitivity improvement using differential quadrature phase shift keying (DQPSK); (2) excellent robustness against fiber nonlinearities; (3) high spectrum efficiency when using multilevel phase modulation formats, such as DQPSK. As the information is encoded in the phase of the optical field, the phase modulation formats are sensitive to the phase-related impairments and the deterioration induced in the phase-intensity conversion. This consequently creates new challenging issues. The research objective of this thesis is to depict some of the challenging issues and provide possible solutions. The first challenge is the cross-phase modulation (XPM) penalty for the phase modulated channels co-propagating with the intensity modulated channels. The penalty comes from the pattern dependent intensity fluctuations of the neighboring intensity modulated channels being converted into phase noise in the phase modulation channels. We propose a model to theoretically analyze the XPM penalty dependence on the walk off effect. From this model, we suggest that using fibers with large local dispersion or intentionally introducing some residual dispersion per span would help mitigate the XPM penalty. The second challenge is the polarization dependent frequency shift (PDf) induced penalty during the phase-intensity conversion. The direct detection DPSK is usually demodulated in a Mach-Zehnder delay interferometer (DI). The polarization dependence of DI introduces a PDf causing a frequency offset between the laser's frequency and the transmissivity peak of DI, degrading the demodulated DPSK signal. We found that PDf ratio, defined as PDf/FSR, plays a predominant role in determining the performance of the demodulator. We further investigate on the PDf induced penalty for a 40 GHz DPSK demodulator on a 40-Gb/s return-to-zero (RZ)-DPSK signal to study PDf incurred optical filtering effect and spectrum distortion. Degradation for the RZ signal has been found in the presence the PDf. The third challenge is fiber dispersion induced inter-symbol interference for the phase modulated signals. Traditionally the dispersion is compensated using dispersion compensation fibers (DCF). Recently emerged electronic dispersion compensation (EDC) not only avoids the attenuation that would be introduced by DCF, but also is capable of simultaneously compensating the chromatic dispersion (CD) and polarization mode dispersion (PMD). We investigate on EDC's CD and PMD compensation capabilities for the direct detection return-to-zero (NRZ) DPSK signal. The simulation results show that around 300 ps/nm CD and 10 ps differential group delay (DGD) can be compensated by employing EDC. However, compared with the on-off keying (OOK) signal, the EDC is actually less effective with the DPSK signal. The investigation is extended to the RZ-DPSK signal and found out the decision feedback equalizer (DFE) exhibits better performance with the RZ-DPSK signal. La modulation de phase est considérée comme l'une des technologies clés pour la prochaine génération des systèmes de communication optiques à haut débit et longue portée, en raison des avantages suivants: (1) A l'aide d'une modulation en phase suivi d'un détecteur balancé, nous obtenus une meilleure sensibilité du récepteur comparé aux formation de modulation en intensité conventionnels, par exemple, une amélioration de la sensibilité de ~3 dB en utilisant une modulation en modulation déplacement phase différentielle (DPSK) et une amélioration de la sensibilité de ~1.3 dB en utilisant une modulation en modulation déplacement phase en quadrature (DQPSK); (2) une tolérance accrue aux effets non-linéaires de la fibre; (3) une efficacité spectrale élevée, si l'on considère les formats de modulation de phase à plusieurs niveaux, comme par exemple la modulation en DQPSK. Puisque l'information est encodée par des changements de phase, ces formats de modulation sont sensibles aux dégradations liées à la phase du signal et aux détériorations provoquées par le processus de conversion phase-intensité. L'objectif de cette thèse est d'identifier les principaux défis associés à leur mise en oeuvre, et de proposer des moyens de mitigation. Le premier défi concerne la pénalité de transmission engendrée par la modulation de phase croisée (XPM), affectant les canaux modulés en phase qui sont adjacents aux canaux à modulation d'intensité. Dans ce cas, la dégradation de performance est provoquée par le fait que les fluctuations d'intensité des canaux voisins modulés en intensité, sont converties en bruit de phase pour les canaux utilisant la modulation de phase. Nous proposons un modèle théorique pour analyser l'effet du phénomène de walk-off et son influence sur les pénalités provoquées par la XPM. À partir de ce modèle, nous suggérons que l'utilisation de fibres optiques avec une dispersion locale importante ou l'ajout d'une certaine quantité de dispersion résiduelle à chaque section permettrait d'atténuer la pénalité XPM. fr Le deuxième défi est associé au décalage de fréquence dépendant de la polarisation (PDf), qui survient lors de la conversion phase-intensité. La modulation en DPSK repose sur l'utilisation au récepteur d'un interféromètre à délai (DI) Mach-Zehnder dont la sensibilité à la polarisation provoque du PDf, ce qui en retour cause un décalage entre la fréquence d'émission du laser et la sensibilité maximale du DI, dégradant ainsi la qualité du signal DPSK démodulé. Nous avons trouvé que le ratio PDf, définit comme étant PDf/FSR, joue un rôle primordial dans la détermination des performances du démodulateur. Nous étudions également l'influence de l'effet de filtrage optique induit par le PDf pour un démodulateur 40-GHz DPSK sur un signal 40-Gb/s RZ-DPSK. Une dégradation de performance est observée lorsque l'effet de filtrage induit par le PDf est présent. fr Le troisième défi pour les formats de modulation de phase est l'interférence entre symboles provoquées par la dispersion de la fibre. Traditionnellement, la dispersion est compensée en utilisant des modules de compensation de dispersion (DCF). Des techniques plus récentes font appel à des systèmes de compensation de dispersion électroniques (EDC). Ceux-ci, en plus d'éviter l'atténuation induite par les DCF, peuvent simultanément compenser la dispersion chromatique (CD) et la dispersion de polarisation (PMD). Nous étudions les performances de systèmes EDC appliqués à la compensation de la CD et de la PMD, pour un signal NRZ-DPSK en détection directe. Les résultats de simulations indiquent qu'environ 300-ps/nm de CD et 10-ps de DGD peuvent être compensées par l'utilisation de systèmes EDC. Par contre, l'efficacité des EDC est moindre pour les systèmes de modulation par phase que pour les systèmes OOK. Un signal RZ-DPSK est également considéré et l'étude présentée met en relief que l'égaliseur de décision rétroactif (DFE) est plus performant avec ce type de modulation. fr

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Ohm, Michael [Verfasser]. "Multilevel Optical Modulation Formats with Direct Detection / Michael Ohm." Aachen : Shaker, 2006. http://d-nb.info/1170538096/34.

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Makovejs, S. "High-speed optical fibre transmission using advanced modulation formats." Thesis, University College London (University of London), 2011. http://discovery.ucl.ac.uk/1324549/.

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Abstract:

The rapid growth in interactive bandwidth-hungry services demands ever higher capacity at various stages of the optical network, leading to a potential capacity exhaust, termed the capacity crunch. The main aim of the research work described in this thesis was to help solve the potential capacity crunch by exploring techniques to increase the data rate, spectral efficiency and reach of optical fibre systems. The focus was on the use of advanced signal modulation formats, including optical time-division multiplexing (OTDM), quadrature phase shift keying (QPSK), and 16-state quadrature amplitude modulation (QAM16). QPSK and QAM16 modulations formats were studied in combination with coherent detection and digital signal processing (DSP) for the compensation of transmission impairments. In addition, return-to-zero (RZ) pulses were explored to increase the tolerance towards nonlinearity for coherently detected signals, and nonlinearity compensation (NLC) through the DSP. Initially, to maximise the bit-rate, research was focused on the study of OTDM transmission at 80Gbit/s with the aim to optimise the phase difference between the adjacent OTDM channels. A new technique to achieve bit-wise phase control using a phase-stabilised fibre interferometer was proposed. Faced with a limited fibre capacity, the need to maximise the spectral efficiency became paramount, and thus the need to use phase, amplitude and polarisation domains for signal transmission. In combination with coherent detection the research focused on the performance of optical fibre systems using QPSK and QAM16 modulation formats, including their generation, transmission and detection in single-channel and WDM regimes. This included the study of the impact of pulse shapes, and the mitigation of linear and nonlinear transmission impairments with receiver-based DSP at bit-rates ranging from 42.7 to 224Gbit/s. The technique demonstrated for bit-wise phase control for OTDM was successfully used to demonstrate a new method for QAM16 signal generation. Longest transmission distances (up to 10160km in 112Gbit/s QPSK, 4240km in 112Gbit/s QAM16, and 2000km in 224Gbit/s QAM16) have been achieved with the use of NLC and RZ pulses. The efficiency of these two techniques is explored through a comprehensive set of experiments in both single-channel and WDM transmission experiments. The results can be used in the design of future optical transmission systems.

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Haris, Muhammad. "Advanced modulation formats for high-bit-rate optical networks." Diss., Atlanta, Ga. : Georgia Institute of Technology, 2008. http://hdl.handle.net/1853/24811.

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Abstract:

Thesis (Ph.D.)--Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology, 2008. Committee Chair: Chang, Gee-Kung; Committee Co-Chair: Yu, Jianjun; Committee Member: Altunbasak, Yucel; Committee Member: Ji, Chunayi; Committee Member: Ralph, Stephen; Committee Member: Xu, Jun.

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Behrens, C. "Mitigation of nonlinear impairments for advanced optical modulation formats." Thesis, University College London (University of London), 2012. http://discovery.ucl.ac.uk/1357314/.

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Abstract:

Optical fibre networks form the backbone of the global communication infrastructure but are currently experiencing an unprecedented level of stress due to more and more bandwidth-hungry applications. In an effort to address this and avoid a so-called capacity crunch, research groups around the world have focused their attention on more spectrally-efficient modulation formats, to increase available capacity at a competitive cost. However, the drive towards higher- order modulation formats leads to greater transmission impairments, reducing the maximum distance over which increased capacity can be provided. The thesis describes the research work carried out to investigate the achievable transmission distances when using higher order modulation formats together with digital backpropagation (DBP). DBP is a digital signal processing (DSP) algorithm, capable of compensating for deterministic nonlinear impairments by inverting the fibre channel. Single-channel and wavelength-division-multiplexed (WDM) transmission has been investigated in experiment and simulation for a variety of polarisation-division-multiplexed (PDM) modulation formats: binary-phase-shift-keying (PDM-BPSK), quadrature-phase-shift-keying (PDM-QPSK), 8-phase-shift-keying (PDM-8PSK), 8-quadrature amplitude modulation (PDM-8QAM), 16-quadrature amplitude modulation (PDM-16QAM) and polarisation-switched QPSK (PS-QPSK). Record transmission distances were achieved in WDM transmission experiments with PDM-BPSK, PS-QPSK and PDM-QPSK at 42.9Gbit/s as well as for PDM-8PSK and PDM-8QAM at 112Gbit/s, over the most common fibre type: standard single mode fibre (SSMF) and the most common amplification solution: erbium doped fibre amplifiers (EDFA). For the first time, nonlinear compensation has been compared experimentally for different modulation formats and a fixed-complexity DBP algorithm. Its use led to increased benefit for more spectrally efficient modulation formats. Computer simulations were used to explore the upper bounds of achievable performance improvement with DBP, using an algorithm with unconstrained complexity. Furthermore, DBP was investigated for varying symbol rates and channel spacings to investigate trade-offs with respect to the digital receiver bandwidth. It was shown that even though DBP is computationally expensive, it can achieve significant improvements in transmission reach and BER performance. The results presented in this thesis, can be applied to the design of future optical transmission systems.

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Bhamber, Ranjeet S. "Numerical modelling of advanced modulation formats and WDM transmission." Thesis, Aston University, 2006. http://publications.aston.ac.uk/8104/.

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Abstract:

This thesis presents a theoretical investigation of the application of advanced modelling formats in high-speed fibre lightwave systems. The first part of this work focuses on numerical optimisation of dense wavelength division multiplexing (DWDM) system design. We employ advanced spectral domain filtering techniques and carrier pulse reshaping. We then apply these optimisation methods to investigate spectral and temporal domain characteristics of advanced modulation formats in fibre optic telecommunication systems. Next we investigate numerical methods used in detecting and measuring the system performance of advanced modulation formats. We then numerically study the combination of return-to-zero differential phase-shift keying (RZ-DPSK) with advanced photonic devices. Finally we analyse the dispersion management of Nx40 Gbit/s RZ-DPSK transmission applied to a commercial terrestrial lightwave system.

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Caouras, Nestor. "Fast all-digital carrier synchronization techniques for linear modulation formats." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape4/PQDD_0019/MQ47824.pdf.

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Raddadi, Bilel. "Récepteurs avancés et nouvelles formes d'ondes pour les communications aéronautiques." Thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://www.theses.fr/2018INPT0057/document.

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Abstract:

De nos jours, l'utilisation des drones ne cesse d'augmenter et de nombreuses études sont réalisées afin de mettre en place des systèmes de communication dronique destinés à des applications non seulement militaires mais aussi civiles. Pour le moment, les règles d'intégration des drones commerciaux dans l’espace aérien doivent encore être définies et le principal enjeu occupation est d'assurer une communication fiable et sécurisée. Cette thèse s’inscrit dans ce contexte de communication. Motivée par la croissance rapide du nombre des drones et par les nouvelles générations des drones commandés par satellite, la thèse vise à étudier les différents liens possibles qui relient le drone aux autres composants du système de communication. Trois principaux liens sont à mettre en place : le lien de contrôle, le lien de retour et le lien de mission. En raison de la rareté des ressources fréquentielles déjà allouées pour les futurs systèmes droniques, l'efficacité spectrale devient un paramètre crucial pour leur déploiement à grande échelle. Afin de mettre en place un système de communication par drones spectralement efficace, une bonne compréhension des canaux de transmission pour chacune des trois liaisons est indispensable, ainsi qu’un choix judicieux de la forme d’onde. Cette thèse commence par étudier les canaux de propagation pour chaque liaison : canaux de type muti-trajets avec ligne de vue directe, dans un contexte d’utilisation de drones à moyenne altitude et longue endurance (drones MALE). L’objectif de cette thèse est de proposer de nouveaux algorithmes de réception permettant d’estimer et égaliser ces canaux de propagation muti-trajets. Les méthodes proposées dépendent du choix de la forme d’onde. Du fait de la présence d’un lien satellite, les formes d’onde considérées sont de type mono-porteuse (avec un faible facteur de crête) : SC et EW-SCOFDM. L’égalisation est réalisée dans le domaine temporel (SC) ou fréquentiel (EW-SC-OFDM). L'architecture UAV prévoit l'implantation de deux antennes placées aux ailes. Ces deux antennes peuvent être utilisées pour augmenter le gain de diversité (gain de matrice de canal). Afin de réduire la complexité de l'égalisation des canaux, la forme d'onde EW-SC-OFDM est proposée et étudiée dans un contexte muti-antennes, dans le but d'améliorer l'endurance de l'UAV et d'accroître l'efficacité spectrale, une nouvelle technique de modulation est considérée: Modulation spatiale ( SM). Dans SM, les antennes de transmission sont activées en alternance. L'utilisation de la forme d'onde EW-SC-OFDM combinée à la technique SM nous permet de proposer de nouvelles structures modifiées qui exploitent l’étalement spectrale pour mieux protéger des bits de sélection des antennes émettrices et ainsi améliorer les performances du système Nowadays, several studies are launched for the design of reliable and safe communications systems that introduce Unmanned Aerial Vehicle (UAV), this paves the way for UAV communication systems to play an important role in a lot of applications for non-segregated military and civil airspaces. Until today, rules for integrating commercial UAVs in airspace still need to be defined, the design of secure, highly reliable and cost effective communications systems still a challenging task. This thesis is part of this communication context. Motivated by the rapid growth of UAV quantities and by the new generations of UAVs controlled by satellite, the thesis aims to study the various possible UAV links which connect UAV/aircraft to other communication system components (satellite, terrestrial networks, etc.). Three main links are considered: the Forward link, the Return link and the Mission link. Due to spectrum scarcity and higher concentration in aircraft density, spectral efficiency becomes a crucial parameter for largescale deployment of UAVs. In order to set up a spectrally efficient UAV communication system, a good understanding of transmission channel for each link is indispensable, as well as a judicious choice of the waveform. This thesis begins to study propagation channels for each link: a mutipath channels through radio Line-of-Sight (LOS) links, in a context of using Meduim Altitude Long drones Endurance (MALE) UAVs. The objective of this thesis is to maximize the solutions and the algorithms used for signal reception such as channel estimation and channel equalization. These algorithms will be used to estimate and to equalize the existing muti-path propagation channels. Furthermore, the proposed methods depend on the choosen waveform. Because of the presence of satellite link, in this thesis, we consider two low-papr linear waveforms: classical Single-Carrier (SC) waveform and Extented Weighted Single-Carrier Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (EW-SC-OFDM) waveform. channel estimation and channel equalization are performed in the time-domain (SC) or in the frequency-domain (EW-SC-OFDM). UAV architecture envisages the implantation of two antennas placed at wings. These two antennas can be used to increase diversity gain (channel matrix gain). In order to reduce channel equalization complexity, the EWSC- OFDM waveform is proposed and studied in a muti-antennas context, also for the purpose of enhancing UAV endurance and also increasing spectral efficiency, a new modulation technique is considered: Spatial Modulation (SM). In SM, transmit antennas are activated in an alternating manner. The use of EW-SC-OFDM waveform combined to SM technique allows us to propose new modified structures which exploit exces bandwidth to improve antenna bit protection and thus enhancing system performances

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Serbay, Murat. "Multilevel modulation formats for optical communication systems based on direct detection." Aachen Shaker, 2008. http://d-nb.info/991204263/04.

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Sanches, Anderson Leonardo. "Single and multirate FFH-OCDMA networks based on PSK modulation formats." Universidade de São Paulo, 2015. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-07072015-150532/.

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Abstract:

Aiming to achieve the better efficiency in the use of bandwidth (spectral efficiency), as well as a compromise with the energy utilized in the process (power efficiency), the service operators are obliged to change the way in which the information is conveyed. The simplicity of the OOK modulation format has always been the main reason for using it in optical communications. Hence, once the coherent technologies had reached the maturity from a commercial point of view, they have become real alternatives to extend the capacity of networks. In this thesis, the performance of single and multirate FFH-OCDMA networks based on coherent modulation formats is addressed. The following modulation formats are assumed: binary and quadrature phase shift keying (BPSK and QPSK). For single rate networks, BPSK or QPSK are used as the modulation format for all users. For multirate networks, on the other hand, BPSK and QPSK modulation formats are employed for low and high rate transmission users, respectively. For both networks, new bit error rate (BER) formalisms regarding the main deleterious source in OCDMA are derived, namely multipleaccess interference (MAI). The mathematical formalism developed here accounts for any kind of users\' signal waveforms (which are accurately accounted for at the desired user\'s receiver). As a result, it can be successfully used to carry out performance analysis of any OCDMA network. Moreover, it is shown that both low and high rate users can surprisingly achieve similar BER levels. In addition, it is demonstrated that incoherent OOK-based networks are not good candidates for future single and multirate FFH-OCDMA implementations in this interference limited scenario. On the other hand, our results pave the way for BPSK- and QPSK -based networks, which are seen as potential candidates for next generation passive optical networks (NG-PON2), where higher data rates and a vast amount of users will be major network requirements. No intuito de alcançar uma melhor eficiência no uso da largura de banda (eficiência espectral), bem como um compromisso com a energia utilizada no processo de transmissão de informações (eficiência em potência), as operadoras de serviços estão sendo obrigadas a alterar o modo em que a informações estão sendo transmitidas. Neste sentido, a simplicidade do formato de modulação OOK sempre foi a principal razão para a sua utilização em sistemas de comunicações ópticas. Assim, uma vez que a tecnologia coerente tem alcançado a maturidade do ponto de vista comercial, estas são reais alternativas para aumentar a capacidade das redes de comunicação ópticas. Nesta tese, são avaliados os desempenhos de redes FFH-OCDMA convencionais e de múltiplas taxas baseadas em formatos de modulação coerentes. Os seguintes formatos de modulação assumidos são: modulação por chaveamento de fase binário e por quadratura (BPSK e QPSK). Para redes convencionais, BPSK e QPSK são utilizados como formatos de modulação para todos os usuários. Por outro lado, para redes de múltiplas taxas de transmissão, os formatos de modulação BPSK e QPSK são empregados para baixas e altas taxas, respectivamente. Para ambas as redes, foram derivados novos formalismos matemáticos considerando a principal fonte deletéria de desempenho em OCDMA, comumente chamada de MAI, no cálculo da BER. Os formalismos matemáticos desenvolvidos são generalizados para quaisquer tipos de formas de onda empregada nos sinais dos usuários (as quais são contabilizadas precisamente no receptor do usuário de interesse). Como resultados, o formalismo matemático pode ser utilizado com sucesso para realizar a análise de desempenho de qualquer rede OCDMA. Adicionalmente, é demonstrado que ambos os usuários em baixa ou alta taxa de transmissão podem surpreendentemente alcançar níveis similares de BER. Concomitantemente, é observado que redes incoerentes baseadas em OOK não são boas candidatas para implementações convencionais e de múltiplas taxas de transmissão considerando esse cenário limitado por interferência. Por outro lado, os resultados trilham o caminho para redes baseadas em BPSK e QPSK, as quais são potenciais candidatas para a próxima geração de redes ópticas passivas (NG-PON2), onde os maiores requisitos são as altas taxas de transmissão e grande capacidade de inserção simultânea de usuários.

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Ortega, Zafra Sebastian Joel. "Circular Modulation Formats and Carrier Phase Estimation for Coherent Optical Systems." Thesis, KTH, Skolan för informations- och kommunikationsteknik (ICT), 2014. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-177439.

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Abstract:

Digital coherent receivers stand today as a promising technology for the next generation of high-capacity optical systems. Coherent systems enable the use of multilevel modulation formats which increase the spectral efficiency of a system. Key challenges of multilevel coherent systems are the strict laser linewidth requirements and receiver complexity which prevent a cost-effective implementation. The goal of this thesis is to address these challenges by investigating a novel approach to implement phase noise tolerant optical systems. The performance of a phase recovery scheme, normalized Viterbi-Viterbi carrier phase estimation (V-V CPE), is investigated for circular m-level quadrature amplitude modulation (C-mQAM) signals. C-mQAM provides inherent characteristics for phase noise mitigation, while V-V CPE enables an efficient hardware implementation in a blind feed-forward receiver. A coherent C-mQAM system was simulated in VPItransmissionMaker with phase recovery implemented with MATLAB. Phase noise tolerance was analyzed for C-16QAM and C-64QAM signals. Results show an enhanced phase noise tolerance at a low sensitivity penalty. The achieved linewidth tolerance shows an enhanced performance over available CPE schemes for square mQAM signals, and enables the use of cost-effective lasers. C-mQAM signals allow a straightforward employment of V-V CPE, which can be easily upgraded for higher order circular modulations without adding significant complexity. By combining the power of normalized V-V CPE with C-mQAM inherent characteristics, the phase noise tolerance is enhanced with an efficient implementation. These results show that C-mQAM implemented with V-V CPE is a viable and promising alternative for phase noise tolerant high-speed optical coherent systems.

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Ibrahim, Selwan Khaleel. "Study of multilevel modulation formats for high speed digital optical communication systems." [S.l.] : [s.n.], 2007. http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=98541345X.

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Fickers, Jessica. "Modulation formats and digital signal processing for fiber-optic communications with coherent detection." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2014. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209204.

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Abstract:

A débit de données élevé, typiquement supérieur à 10 Gsymboles/s, les lignes detélécommunication optique à fibre monomode souffrent de façon accrue des distorsionsinhérentes à la fibre et à l’architecture de transmission. Nous pouvons classer leseffets de fibre en plusieurs catégories:– Les effets linéaires. La dispersion chromatique est entraînée par la dépendance enfréquence de l’indice de réfraction de la fibre. Il en résulte un élargissement desbits optiques. La dispersion des modes de polarisation prend son origine dansla biréfringence de la fibre. La modélisation de cet effet est compliquée par soncaractère stochastique et variable dans le temps.– Les effets non linéaires prennent leur origine dans un indice de réfraction defibre qui dépend du champ optique. Ces effets peuvent être classés en deuxcatégories. Premièrement, les effets intérieurs à un canal dont le plus influantest l’automodulation de phase qui découle de l’effet Kerr optique :l’intensitéd’une impulsion lumineuse influence sa propre propagation. Deuxièmement, ilexiste des conséquences de l’effet Kerr par lesquelles les différents canaux, sepropageant au sein de la même fibre, s’influencent mutuellement. Le phénomènele plus influent parmi ces derniers est la modulation de phase croisée :l’intensitéd’un canal influence la propagation dans un canal voisin.– Les pertes par diffusion Rayleigh sont compensées par les amplificateurs distribuésle long de la ligne de transmission. L’amplification optique par l’intermédiaired’émission stimulée dans des dispositifs dopés aux ions Erbium estaccompagnée d’émission spontanée amplifiée. Ceci entraîne la présence d’unbruit blanc gaussien se superposant au signal à transmettre.– La gestion des canaux dans le réseau optique implique la présence dans les noeudsdu réseau de filtres de sélection, des multiplexeurs et démultiplexeurs.Nous examinerons aussi les effets de ligne non inhérents à la fibre mais à l’architecturede transmission. Les modèles de l’émetteur et du récepteur représentent les imperfectionsd’implémentation des composants optiques et électroniques.Un premier objectif est de définir et évaluer un format de modulation robuste auximperfections introduites sur le signal par la fibre optique et par l’émetteur/récepteur.Deux caractéristiques fondamentales du format de modulation, determinants pour laperformance du système, sont étudiés dans ce travail :– La forme d’ onde. Les symboles complexes d’information sont mis en forme parun filtre passe-bas dont le profil influence la robustesse du signal vis-à-vis deseffets de ligne.– La distribution des fréquences porteuses. Les canaux de communication sontdisposés sur une grille fréquentielle qui peut être définie de manière électroniquepar traitement de signal, de manière optique ou dans une configuration hybride.Lorsque des porteuses optiques sont utilisées, le bruit de phase relatif entre lasersentraîne des effets d’ influence croisée entre canaux. En revanche, les limites desimplémentations électroniques sont données par la puissance des architecturesnumériques.Le deuxième objectif est de concevoir des techniques de traitement numérique dusignal implémentées après échantillonnage au récepteur afin de retrouver l’informationtransmise. Les fonctions suivantes seront implémentées au récepteur :– Les techniques d’estimation et d’égalisation des effets linéaires introduits par lafibre optique et par l’émetteur et le récepteur. Le principe de l’égalisation dansle domaine fréquentiel est de transformer le canal convolutif dans le domainetemporel en un canal multiplicatif qui peut dès lors être compensé à une faiblecomplexité de calcul par des multiplications scalaires. Les blocs de symbolesémis doivent être rendus cycliques par l’ajout de redondance sous la forme d’unpréfixe cyclique ou d’une séquence d’apprentissage. Les techniques d’égalisationseront comparées en termes de performance (taux d’erreurs binaires, efficacitéspectrale) et en termes de complexité de calcul. Ce dernier aspect est particulièrementcrucial en vue de l’optimisation de la consommation énergétique dusystème conçu.– Les techniques de synchronisation des signaux en temps/fréquence. Avant depouvoir égaliser les effets linéaires introduits dans la fibre, le signal reçu devraêtre synchronisé en temps et en fréquence sur le signal envoyé. La synchronisationest généralement accomplie en deux étapes principales :l’acquisition réaliséeavant de recevoir les symboles d’information don’t l’objectif est une premièreestimation/compensation des effets de manière "grossière", le tracking réalisé enparallèle à l’estimation des symboles d’information dont l’objectif est l’estimation/compensation des effets de manière "fine". Les algorithmes d’acquisition etde tracking peuvent nécessiter l’envoi d’informations connues du récepteur.– Les techniques d’estimation et de compensation des imperfections de fonctionnementde l’émetteur et du récepteur. Une structure de compensation des effetsintroduits par les composants optiques et électroniques sera développée afin derelâcher les contraintes d’implémentation de l’émetteur et du récepteur.Etant donné la très haute cadence à laquelle les échantillons du signal sont produits(plusieurs dizaines de Gech/s), une attention particulière est portée à la complexité decalcul des algorithmes proposés. Doctorat en Sciences de l'ingénieur info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Chaouch, Hacène Mahieddine. "Advanced Modulation Formats and All-Optical Processing Solutions for Future Fiber-Optic Communication Systems." Diss., The University of Arizona, 2011. http://hdl.handle.net/10150/202987.

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Abstract:

In this dissertation we present the research findings around two important hot topics of modern and future fiber-optic communication systems: 100 Gbit/s transmission and alloptical processing of received phase-modulated signals. The findings are discussed in the same chronological order they were obtained. Each topic is summarized in two chapters that correspond to one selected journal and one conference publications. The first and second chapters are dedicated to the simulation and numerical analysis of 100 Gbit/s systems. In chapter one, we present a thorough investigation of the best 100 Gbit/s serial modulation format. Seven different modulation formats are considered and are compared in terms of tolerance to dispersion and maximum reach for a 10⁻⁹ bit error rate target. In chapter two, the behavior of chapter one’s best candidate is analyzed in a realistic environment. The influence of the existing lower data rate neighboring channels is discussed in particular. The results of these two chapters were obtained in collaboration with engineers from the Deutsche Telekom Technology Center in Darmstadt, Germany. They served as a theoretical basis for a field trial carried out by this same company. Chapter three and four focus on the use of semiconductor optical amplifiers for all-optical processing applications. Impaired phased-modulated signals are under particular interest in this study. The novelty in this work resides in the counter-propagating configuration that the semiconductor optical amplifier is operated in. In chapter three we give a detailed description of the experimental results. The complete setup is explained and the improvement in Q-factor and bit error rate for the received signal is proven. Furthermore, two novel concepts (Photonic Balancing and Saturated Asymmetric Filtering) that explain the observed improvements are developed and discussed for the first time to the best of our knowledge. Finally, chapter four aims at optimizing numerically the experimental setup for the saturated asymmetric filtering technique. The required detuned filter after the saturated semiconductor optical amplifier is optimized in terms of both off set and bandwidth.

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Coelho, Leonardo Didier [Verfasser]. "Modeling, simulation and optimization of optical communication systems using advanced modulation formats / Leonardo Didier Coelho." München : Verlag Dr. Hut, 2010. http://d-nb.info/1010439243/34.

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Ludwig, Alexandra [Verfasser], and J. [Akademischer Betreuer] Leuthold. "Stacked Modulation Formats Enabling Highest-Sensitivity Optical Free-Space Communications / Alexandra Ludwig ; Betreuer: J. Leuthold." Karlsruhe : KIT-Bibliothek, 2017. http://d-nb.info/113116895X/34.

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Filion, Benoît. "Wavelength converters based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers for advanced modulation formats." Doctoral thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26796.

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Abstract:

Les convertisseurs de longueur d’onde sont essentiels pour la réalisation de réseaux de communications optiques à routage en longueur d’onde. Dans la littérature, les convertisseurs de longueur d’onde basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur constituent une solution extrêmement intéressante, et ce, en raison de leurs nombreuses caractéristiques nécessaires à l’implémentation de tels réseaux de communications. Avec l’émergence des systèmes commerciaux de détection cohérente, ainsi qu’avec les récentes avancées dans le domaine du traitement de signal numérique, il est impératif d’évaluer la performance des convertisseurs de longueur d’onde, et ce, dans le contexte des formats de modulation avancés. Les objectifs de cette thèse sont : 1) d’étudier la faisabilité des convertisseurs de longueur d’onde basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur pour les formats de modulation avancés et 2) de proposer une technique basée sur le traitement de signal numérique afin d’améliorer leur performance. En premier lieu, une étude expérimentale de la conversion de longueur d’onde de formats de modulation d’amplitude en quadrature (quadrature amplitude modulation - QAM) est réalisée. En particulier, la conversion de longueur d’onde de signaux 16-QAM à 16 Gbaud et 64-QAM à 5 Gbaud dans un amplificateur optique à semi-conducteur commercial est réalisée sur toute la bande C. Les résultats démontrent qu’en raison des distorsions non-linéaires induites sur le signal converti, le point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde est différent de celui obtenu lors de la conversion de longueur d’onde de formats de modulation en intensité. En effet, dans le contexte des formats de modulation avancés, c’est le compromis entre la puissance du signal converti et les non-linéarités induites qui détermine le point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde. Les récepteurs cohérents permettent l’utilisation de techniques de traitement de signal numérique afin de compenser la détérioration du signal transmis suite à sa détection. Afin de mettre à profit les nouvelles possibilités offertes par le traitement de signal numérique, une technique numérique de post-compensation des distorsions induites sur le signal converti, basée sur une analyse petit-signal des équations gouvernant la dynamique du gain à l’intérieur des amplificateurs optiques à semi-conducteur, est développée. L’efficacité de cette technique est démontrée à l’aide de simulations numériques et de mesures expérimentales de conversion de longueur d’onde de signaux 16-QAM à 10 Gbaud et 64-QAM à 5 Gbaud. Cette méthode permet d’améliorer de façon significative les performances du convertisseur de longueur d’onde, et ce, principalement pour les formats de modulation avancés d’ordre supérieur tel que 64-QAM. Finalement, une étude expérimentale exhaustive de la technique de post-compensation des distorsions induites sur le signal converti est effectuée pour des signaux 64-QAM. Les résultats démontrent que, même en présence d’un signal à bruité à l’entrée du convertisseur de longueur d’onde, la technique proposée améliore toujours la qualité du signal reçu. De plus, une étude du point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde est effectuée et démontre que celui-ci varie en fonction des pertes optiques suivant la conversion de longueur d’onde. Dans un réseau de communication optique à routage en longueur d’onde, le signal est susceptible de passer par plusieurs étages de conversion de longueur d’onde. Pour cette raison, l’efficacité de la technique de post-compensation est démontrée, et ce pour la première fois dans la littérature, pour deux étages successifs de conversion de longueur d’onde de signaux 64-QAM à 5 Gbaud. Les résultats de cette thèse montrent que les convertisseurs de longueur d’ondes basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur, utilisés en conjonction avec des techniques de traitement de signal numérique, constituent une technologie extrêmement prometteuse pour les réseaux de communications optiques modernes à routage en longueur d’onde. Wavelength converters are essential building blocks of future all-optical wavelength-routed optical networks. Wavelength converters based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers have been proposed since they possess many of the features required for the implementation of such networks. In the literature, they have been extensively studied in the context of direct detection optical communication systems. With the recent emergence of commercial coherent systems together with the advances in digital signal processing, there is an imperative need to study the performance of wavelength converters for advanced modulation formats. The objective of this thesis is to investigate the feasibility of wavelength converters based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers for advanced modulation formats and subsequently propose a digital signal processing technique that aims to improve their performance. An experimental investigation of m-ary quadrature amplitude modulation (QAM) wavelength conversion is first performed. In particular, wideband wavelength conversion of 10 Gbaud 16-QAM and, for the first time, 5 Gbaud 64-QAM signals is successfully achieved over the whole C-band using a commercial semiconductor optical amplifier. The results show that the induced nonlinear distortions on the wavelength converted signal lead to a different optimal wavelength converter operating condition compared to wavelength conversion of intensity modulation formats. For wavelength conversion of advanced modulation formats, the tradeoff between the wavelength converted signal power and the nonlinearities dictates the optimal wavelength converters operating condition. The digital signal processing capabilities of coherent receivers renders possible the compensation of the signal impairments in the digital domain after detection. Making use of this, a digital post-compensation technique based on a small-signal analysis of the equations governing the gain dynamics of semiconductor optical amplifiers is developed in order to mitigate the nonlinear distortions imposed on the wavelength converted signal. The proof of concept is realized both via numerical simulations and experimental measurements of 10 Gbaud 16-QAM and 5 Gbaud 64-QAM: the post-compensation technique significantly improve the wavelength converter especially in the case of high-order advanced modulation formats such as 64-QAM. Finally, a thorough experimental investigation of the post-compensation technique performance for 5 Gbaud 64-QAM wavelength conversion is done. The results indicate that the signal quality is still improved even in the presence of a noisy signal at the wavelength converter input. Furthermore, it is shown that the optimal wavelength converter operating condition varies upon the amount of optical loss that follows. In a wavelength-routed optical network, the signal will likely pass through multiple wavelength conversion stages. The experimental investigation is extended to cascaded wavelength conversion stages and, for the first time, dual stage wavelength conversion of 5 Gbaud 64-QAM signal is performed. In this context, the proposed post-compensation technique still successfully improves the wavelength converter performance. The results of this thesis strongly suggest that wavelength converters based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers, together with the use of digital signal processing techniques, is a promising candidate for advanced modulation formats wavelength conversion in future wavelength routed optical networks.

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Ireeta, Winston Tumps. "Aerial optical fibres in telecommunication systems : SOP and PMD monitoring, and tolerance of modulation formats." Thesis, Nelson Mandela Metropolitan University, 2010. http://hdl.handle.net/10948/1478.

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Abstract:

The topic of this thesis is aerial optical fibres in telecommunication systems: state of polarization (SOP) and polarization mode dispersion (PMD) monitoring and tolerance of modulation formats. Errors in optical fibre telecommunication systems are introduced when these polarization effects (SOP and PMD) change. These changes are so intense especially in aerial optical fibres. Part of the backbone of South Africa’s national grid includes long distances of aerial optical fibre between transmission exchange stations. The work in this thesis can be divided into three parts which all deal with the major aspects of PMD in deployed aerial optical fibres: characterization, environmental effects plus other perturbations, and tolerance of different modulation formats. In our work, SOP and PMD field measurements revealed that they both fluctuate more rapidly in deployed aerial optical fibres especially on windy and hot days. The SOP and PMD changes in the aerial optical fibres showed a significant correlation with these environmental parameters. SOP and PMD are stochastic in nature due to changes in the properties of the optical fibres and its positions because of both intrinsic and extrinsic perturbations. In our work, with only 184 PMD values measured and obtained by use of the FTB-5700 single-ended dispersion analyzer, the predicted theoretical Gaussian fit was obtained with a mean of 0.47 ps and standard deviation of 0.08 ps. This small standard deviation was justification for its robustness and accuracy. The statistical distributions for first-order polarization mode dispersion (FO-PMD) and second-order polarization mode dispersion (SO-PMD) for the first time were experimentally confirmed when measured using the FTB-5700 single-ended dispersion analyzer instrument for deployed aerial optical fibres. We were also able to determine the time scale over which to compensate FO-PMD in deployed aerial fibres using the directional time drift autocorrelation function method. It is slightly higher than 390 s for SOP measurements made on a particular windy and hot day. This is due to the fact that the changes of the PMD vector are known to be slower than the SOP changes. vi We also investigated the theoretical statistical distribution that corresponds to output SOP variations. The SOP variations can either be with wavelength (for buried fibre) or with time (for aerial fibre). Our results showed that the statistics of the relative SOP changes approached the distribution proposed by Foschini et al. (2000). Advanced optical modulation formats have become a key ingredient in the design of modern state-of-the-art wavelength-division-multiplexed (WDM) optical transmission systems. In our work, we investigated which of these advanced modulation formats is best suited for the South African network especially on systems that have links of aerial optical fibres. Keywords: aerial optical fibre, polarization mode dispersion (PMD), principal states of polarization (PSP), state of polarization (SOP), first-order PMD, second-order PMD.

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Wang, Yi-Ping, and Yi-Ping Wang. "Study of the Impact of Nonlinearities on Advanced Modulation Formats in Optical Systems and Networks." Thesis, The University of Arizona, 2017. http://hdl.handle.net/10150/626708.

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Abstract:

Chromatic dispersion, Kerr nonlinearity, and amplified spontaneous emission (ASE) noise are three common problems for the optical communication systems. For the systems using direct detection scheme, we detect the power of the signal. Therefore, the information is carried by the signal power, which is pulse amplitude modulation (PAM). In this system, chromatic dispersion and Kerr nonlinearity will broaden the pulse and cause intersymbol interference, while ASE noise will degrade the signal to noise ratio and increase the error rate. For the system using coherent detection, we can detect not only the power but also the phase of the signal. Thus, the information can be carried by the power and the phase of the signal, which is quadrature amplitude modulation (QAM). In this system, the signal will see a phase shift during the propagation induced by the Kerr nonlinearity, which will cause an error if the phase shift is not corrected on the receiver side. In order to optimize the performance or design the solution for the system, a careful study of the impact of these three effects on the signal is needed. In this thesis, I study the theory of the pulse broadening effect caused by chromatic dispersion and Kerr nonlinearity, and as well as the bit error rate performance with the accumulation of ASE noise. Moreover, I use split-step Fourier method to solve the nonlinear Schrödinger equation in MATLAB and simulate the propagation of 2-PAM and 4-QAM signal. The impact of these three effects and the bit error rate behavior of the coherent detection system are demonstrated and discussed.

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Chabata, Tichakunda Valentine. "Higher order modulation formats for high speed optical communication systems with digital signal processing aided receiver." Thesis, Nelson Mandela Metropolitan University, 2016. http://hdl.handle.net/10948/4775.

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Abstract:

The drastic increase in the number of internet users and the general convergence of all other communication systems into an optical system have brought a sharp rise in demand for bandwidth and calls for high capacity transmission networks. Large unamplified transmission reach is another contributor in reducing deployment costs of an optical communication system. Spectrally efficient modulation formats are suggested as a solution to overcome the problems associated with limited channels and bandwidth of dense wavelength division multiplexing (DWDM) optical communication systems. Higher order modulation formats which are considered to be spectrally efficient and can increase the transmission capacity by transmitting more information in the amplitude, phase, polarization or a combination of all was studied. Different detection technologies are to be implemented to suit a particular higher order modulation format. In this research multilevel modulation formats, different detection technologies and a digital signal processing aided receiver were studied in a practical optical transmission system. The work in this thesis started with the implementation of the traditional amplitude shift keying (ASK) modulation and a differential phase shift keying (DPSK) modulation systems as they form the basic building block in the design of higher order modulation formats. Results obtained from using virtual photonics instruments (VPI)simulation software, receiver sensitivity for 10Gbpsnon-return-to-zero (NRZ), amplitude phase shift keying (ASK) and DPSK signals were measured to be -22.7 dBm and -22.0 dBm respectively. Performance comparison for the two modulation formats were done over different transmission distances. ASK also known as On-Off keying (OOK) performed better for shorter lengths whereas DPSK performed better for longer lengths of up to90km.Experimental results on a 10 Gbps NRZ- ASK signal gave a receiver sensitivity of -21.1 dBm from digital signal processing (DSP) aided receiver against -19.8 dBm from the commercial bit error ratio tester (BERT) yielding a small difference of 1.3 dB hence validating the reliability and accuracy of the digital signal processing (DSP) assisted receiver. Traditional direct detection scheme and coherent detection scheme performances were evaluated again on a 10 Gbps NRZ ASK signal. Coherent detection that can achieve a large unamplified transmission reach and has a higher passive optical splitting ratio was first evaluated using the VPI simulation software. Simulation results gave a receiver sensitivity of -30.4 dBm forcoherent detection and -18.3 dBm for direct detection, yielding a gain in receiver sensitivity of 12.1 dB. The complex coherently detected signal, from the experimental setup gave a receiver sensitivity of -20.6 dBm with a gain in receiver sensitivity of 3.5 dBm with respect to direct detection. A multilevel pulse amplitude modulation (4-PAM) that doubles the data rate per channel from10 Gbps to 20 Gbps by transmitting more information in the amplitude of the carrier signal was implemented. This was achieved by modulating the optical amplitude with an electrical four level amplitude shift keyed (ASK) signal. A receiver consisting of a single photodiode, three decision circuits and a decoding logic circuit was used to receive and extract the original transmitted data. A DSP aided receiver was used to evaluate the link performance. A receiver sensitivity of -12.8 dBm is attained with a dispersion penalty of about 7.2 dB after transmission through 25 km of G.652 fibre.

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Ducournau, Guillaume. "Réalisation d'un convertisseur de formats de modulation tout-fibre destiné aux télécommunications à très haut-débit." Rouen, 2005. http://www.theses.fr/2005ROUES017.

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Abstract:

Les télécommunications optiques, en plein essor depuis plus de 20 ans, sont arrivées à un virage technologique. Tous les liens optiques commerciaux installés aujourd'hui utilisent la modulation de lumière la plus simple OOK (On Off Keying), et aussi la plus facile à mettre en place. Ce type de modulation a permis depuis ses débuts et jusque dans la fin des années 90 à transmettre de plus en plus vite les informations. Pour encore augmenter la vitesse de l'information, on doit nécessairement monter en débit binaire, en puissance, en nombre de canaux. Le problème est que ces améliorations ne sont plus possibles avec la OOK, des effets physiques s'y opposant. A l'heure où les besoins en capacité de transport, elles, n'ont pas de limites, une solution est de changer le type de modulation de lumière utilisé, afin de repousser encore un peu plus loin les limites physiques de la transmission. Les formats de modulation DPSK, DQPSK et PSBT sont de très bons candidats mais nécessitent d'ajouter dans les systèmes de réception ou d'émission des composants optiques de démodulation: les interféromètres de Mach-Zehnder (MZI). Ces composants ont donc un avenir prometteur dans les futurs liens de communication optiques. Aujourd'hui, la fabrication de ce type de composant repose sur la connaissance précise de son fonctionnement et des paramètres caractéristiques s'y rapportant. La fabrication des MZIs nécessite aussi de connaître les caractéristiques minimales à garantir pour que le composant soit viable dans un système de transmission entier, une stabilisation thermique poussée étant aussi un élément incontournable. Cette thèse tente donc de répondre à ces problématiques, en confirmant d'abord les performances supérieures de la DPSK par rapport à la OOK. Ensuite, les structures MZIs et leur fabrication sont étudiées pour d'une part obtenir par simulation l'ordre de grandeur des performances requises, et d'autre part pour établir un protocole de fabrication adapté. Plusieurs structures MZIs ont été fabriquées, caractérisées et testées sur un système de transmission PSBT 43 Gbit/s, donnant des résultats très prometteurs Optical communications have grown very fast over the past 20 years, and are now faced with a technology gap. The modulation format On Off Keying (OOK) is the simplest to implement and so is the most of used in commercial links. This modulation format can provide high speed transmissions. In order to develop faster transmissions, bit rate, channel power and channel number must be increased. The physical effects associated with OOK mean that such increases can no longer be obtained with OOK. But there is a continuing need for increased transmission capacity and so one solution to push back physical limits is to use new modulation formats. DPSK, DQPSK and PSBT formats can be efficient solutions, but they require new optical components (Mach Zehnder Interferometers, MZI), located in reception or emission devices. Therefore, MZIs have a promising future in optical communication systems. MZI manufacture requires a precise knowledge of their behaviour and characteristics. In order to obtain operational devices, tolerance levels must be determined and considered during the fabrication process. A highly accurate thermal stabilisation must also be contained in the device so that it can be used efficiently. This PhD thesis tries to answer these questions, first with a confirmation of the superior performances of the DPSK compared to OOK. Then, MZI structures and their fabrication are studied, and some computer simulations give numerical values for the required performances of the MZI components. Several MZI structures have been produced, characterized and tested in a real PSBT 43 Gbit/s transmission system, with promising results

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Kaiser, Wilfried [Verfasser]. "Impact of advanced modulation formats on the system performance of high-speed optical transmission systems / Wilfried Kaiser." Aachen : Shaker, 2003. http://d-nb.info/1181600766/34.

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Alreesh, Saleem [Verfasser], Hans-Joachim [Akademischer Betreuer] Grallert, Norbert [Gutachter] Hanik, and Bülow [Gutachter] Henning. "Multidimensional modulation formats for optical transmission systems / Saleem Alreesh ; Gutachter: Norbert Hanik, Bülow Henning ; Betreuer: Hans-Joachim Grallert." Berlin : Technische Universität Berlin, 2018. http://d-nb.info/1161461930/34.

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Seck, Aida. "Contribution à l’optimisation des systèmes de transmission optiques cohérents (Nx100 Gbit/s) utilisant le multiplexage en polarisation par des formats de modulation en phase et une conception de ligne limitant l’impact des effets non-linéaires." Thesis, Evry, Institut national des télécommunications, 2014. http://www.theses.fr/2014TELE0008/document.

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Abstract:

La demande en capacité liée à la transmission de tout type d’information (voix, vidéos, données, etc.) ne cesse de croître. Afin de répondre à cette demande croissante, de nouvelles générations de systèmes de communication multiplexés en longueur d’onde transmettant des débits élevés d’information par canal (100 Gbit/s ou plus) doivent être conçues. En plus des fibres ayant de très faibles pertes, des amplificateurs à fibre dopée à l’Erbium et du multiplexage en longueur d’onde, des technologies sont mises en place, comme notamment le multiplexage en polarisation, la détection cohérente, les formats de modulation multi-niveaux et plus récemment le multiplexage spatial. Des interrogations résident sur l’impact du multiplexage en polarisation ainsi qu’un développement vers des formats de modulation plus évolués incluant modulation de phase et multiplexage en polarisation. Dans cette thèse, afin de contribuer à l’augmentation du produit capacité x distance dans les systèmes de transmission Nx100 Gbit/s par fibre optique également multiplexés en polarisation et utilisant la détection cohérente, nous avons étudié d’une part, la mise en forme spectrale des signaux à l’émission pour augmenter la densité spectrale d’information (ISD: Information Spectral density). Dans cette optique, nous avons étudié l’impact du filtrage étroit gaussien du second ordre et de la mise en forme spectrale en racine de cosinus surélevé (RRC: Root Raised Cosine) sur les signaux émis dans le cas de modulations en Polarization Division Multiplexed-Quaternary Phase Shift Keying (PDM-QPSK) et Polarization-Switched-Quaternary Phase Shift Keying (PS-QPSK). Ceci a été réalisé en simulation numérique en considérant un espacement spectral entre les différents canaux variable. Nous avons montré qu’en tenant compte à la fois du facteur de qualité maximal et de la densité spectrale d’information, l’application de la mise en forme RRC sur des signaux modulés en PS-QPSK, fournit de meilleures performances de transmission dans une configuration où toute la dispersion est compensée en fin de propagation, pour toutes les valeurs d’espacement spectral étudiées. D’autre part, nous nous sommes intéressés aux effets non-linéaires qui limitent la portée de ces systèmes en dégradant pendant la propagation, les symboles émis, par les interactions entre des symboles d’un même canal, entre canaux ou modes de polarisation. La compréhension et la réduction de l’impact des effets non-linéaires est indispensable lorsqu’on veut utiliser certaines technologies pour augmenter la densité spectrale d’information. L’utilisation du multiplexage en polarisation par exemple, se heurte aux dégradations causées par les effets non-linéaires car de nouvelles interactions entre symboles sont présentes pendant la propagation. Par conséquent le développement des futurs systèmes ayant des débits plus élevés de 400 Gbit/s et 1 Tbit/s par canal passe par une diminution de l’impact des effets non-linéaires. Nous avons établi dans ce travail de thèse, des règles de conception permettant de réduire l’impact des effets non-linéaires entre polarisation dans les systèmes de transmission optiques considérés The ever-increasing demand of capacity in very high bit rate coherent optical transmission systems has paved the way towards the investigation of several techniques such as the use of ultra-low loss fibers, Erbium doped fiber amplifiers, polarization and wavelength division multiplexing (WDM), coherent detection, multi-level modulation formats, spatial division multiplexing, etc. However, there are questions concerning polarization division multiplexing and a development towards some advanced modulation formats including phase modulation and polarization division multiplexing. In this thesis, in order to increase the capacity-by-distance product of future optical coherent systems using wavelength and polarization division multiplexing, we first study spectral shaping of the transmitted signals to increase the information spectral density. For this purpose, we have numerically investigated the multi-channel transmission performance of Polarization Switched Quadrature Phase Shift Keying (PSQPSK) and we have compared it to the performance of Polarization-Division-Multiplexed QPSK (PDM-QPSK), using Root Raised Cosine (RRC) spectral shaping, in the context of a flexible channel grid. In addition we have presented the advantage of PS-QPSK against PDM-QPSK as a function of the system parameters, while we have also discussed the benefit of a RRC spectral shaping against a tight filtering at the transmitter side with a 2nd order super-Gaussian-shaped filter. Furthermore, we have focused on nonlinear effects that limit the transmission distance by degrading the transmitted symbols during propagation. Analyzing and reducing the impact of nonlinear effects is essential when using technologies that increase the information spectral density such as polarization division multiplexing which causes new nonlinear effects due to additional interactions between symbols during the propagation through the fiber. Therefore a reduction of the impact of nonlinear effects is necessary for the development of future systems with higher bit rates of 400 Gbit/s and 1 Tbit/s per channel. We have established in this thesis, design rules to reduce the impact of nonlinear effects in the optical WDM transmission systems at 100 Gbit/s per channel that use polarization multiplexing

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Lin, Chien-Yu [Verfasser], and Bernhard [Akademischer Betreuer] Schmauss. "Digital Nonlinear Compensation for Next-Generation Optical Communication Systems Using Advanced Modulation Formats / Chien-Yu Lin. Gutachter: Bernhard Schmauss." Erlangen : Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), 2014. http://d-nb.info/1054331367/34.

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Boivin, D. "Systèmes de communications cohérents : estimation du bruit de phase non-linéaire et étude de la modulation de phase duobinaire." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00373736.

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Abstract:

Récemment, nombres d'alternatives à la traditionnelle modulation d'intensité ont été proposées dans le contexte des télécommunications optiques. Les systèmes dits cohérents, utilisant la phase de l'onde optique, présentent de nombreux avantages : meilleure sensibilité, resistance à divers effets non-linéaires. Ils montrent néanmoins un comportement différent vis à vis du bruit accumulé lors de la propagation. L'effet Kerr dans la fibre induit un bruit de phase non-linéaire qui limite les performances de ces systèmes. Dans une première partie, l'estimation rapide, analytique ou semi-analytique, de ces fluctuations est proposée dans deux contextes différents. Les résultats alors obtenus par application de la méthode des moments et de la théorie des perturbations sont validés par des simulations numériques de la propagation. Nous menons également une étude expérimentale de l'influence de la carte de dispersion sur le bruit de phase. Dans une deuxième partie, nous proposons et étudions un format de modulation basé sur la modulation de phase différentielle continue, dans le but d'améliorer l'efficacité spectrale. Ce format est obtenu en modulant la phase optique par un signal à trois niveaux de type duobinaire. Ses performances sont comparées à celles des formats standards au débit de 10 Gbit/s lors d'une expérience utilisant une boucle à recirculation.

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Leibrich, Jochen [Verfasser]. "Modeling and Simulation of Limiting Impairments on Next Generation's Transparent Optical WDM Transmission Systems with Advanced Modulation Formats / Jochen Leibrich." Aachen : Shaker, 2007. http://d-nb.info/1166507890/34.

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Buzid, Tufik. "Frequency domain equalization of modulation formats with low peak to average power ratio = Frequenzbereichsentzerrung von Modulationsverfahren mit niedrigem Spitzen- zu Mittelwert-Verhältnis." kostenfrei, 2009. http://d-nb.info/1000376435/34.

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Charlet, Gabriel. "Etude des formats de modulation et des méthodes de détection pour les transmissions multiplexées en longueurs d’ondes sur fibre optique au débit de 40Gb/s et 100Gb/s." Thesis, Paris 11, 2011. http://www.theses.fr/2011PA112008/document.

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Abstract:

Des méthodes de modulation et de détection de la lumière originales ont été étudiées afin d’améliorer la performance des systèmes de transmission optique longue distance. Des formats de modulation multiplexés en polarisation, utilisant plusieurs niveaux de phase ont été étudiés en particulier. La détection cohérente associée à un traitement numérique du signal a également été choisie au niveau de la réception afin d’optimiser la performance du système. Cela permet notamment de compenser de façon très efficace les distorsions linéaires introduites par la propagation dans le fibre optique, telles que la dispersion chromatique et la dispersion modales de polarisation. Après propagation sur grande distance, le rapport signal à bruit devient une limitation importante. L’autre limitation provient des interactions non linéaire entre la lumière et la fibre optique qui limitent la puissance maximale que l’on peut injecter dans la fibre optique.La première transmission multiplexée en longueur d’onde sur grandes distances (>1000km) utilisant la détection cohérente a notamment été démontrée.Afin de minimiser l’impact de ces effets non linéaires, différentes stratégies ont été proposées et investiguées. L’impact du multiplexage de polarisation a notamment été quantifié dans des configuration où la dispersion chromatique de la fibre est compensée régulièrement dans la liaison et dans le cas où elle n’est compensée qu’en fin de liaison de façon numérique.La proposition d’utiliser un format de modulation à 2 niveaux de phase ainsi que les algorithmes permettant de le détecter ont été fait. Le gain de performance obtenu par rapport à la solution conventionnelle à 4 niveaux de phase a été montré.Au débit de 100Gb/s, la démonstration de la première transmission sur des distances transocéanique a également été faite.Ces travaux de recherche ont été notamment utilisés pour définir puis développer des produits Alcatel-Lucent qui sont maintenant commercialisés, à 40Gb/s en utilisant un format de modulation multiplexé en polarisation à deux niveaux de phase, et à 100Gb/s en utilisant un format multiplexé en polarisation à quatre niveaux de phase Modulation and detection methods have been studied to improve the performance of optical long distance communication systems. Polarization division multiplexed modulation and multilevel phase modulation format have been evaluated. Coherent detection associated with digital signal processing has been selected at the receiver side to optimize system performance. This receiver design allows especially to compensate linear distortions induced by fiber optics propagation very efficiently. After long distance propagation, optical signal to noise ratio is a major limitation. The other main limitation comes from non linear interactions of light and fiber optics which put a limit on the maximum power to be injected within fiber optics.The first wavelength division multiplexed transmission over long distances (>1000km) using coherent detection has been demonstrated.Various strategies have been proposed to minimize the impact of non linear effect. The impact of polarisation multiplexing has been quantified in configuration where chromatic dispersion is either regularly optically compensated within the line or digitally compensated at the receiver end.The proposition to use a polarization multiplexed format using only 2 phase levels as well as the algorithms capable to detect them has been done. The performance gain obtained compared to the convention solution using 4 phase levels has been demonstrated.At 100Gb/s bit rate, the demonstration of the first transmission over trans-oceanic distance has also been done.These research work have been used to define and then develop Alcatel-Lucent products which are now commercialized, at 40Gb/s by using a polarization multiplexed and 2 phase levels modulation format, and at 100Gb/s by using a polarization multiplexed 4 phase levels format

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Abbood, Abdul Nasser Abdul Jabbar. "Optimised radio over fibre links for next generation radio access networks." Thesis, Brunel University, 2018. http://bura.brunel.ac.uk/handle/2438/17019.

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Abstract:

Optical fibre has become the dominant theme of transmission in long haul, high data rate communication systems due to its tremendous bandwidth and low loss. Radio over Fibre (RoF) technology facilitates the seamless integration between wireless and optical communication systems and found to be the most promising solution to meet the exponential bandwidth demands expected for the upcoming years. However, the main bit-rate/distance limitation in RoF systems is the chromatic dispersion. In this thesis, the two generations of RoF technologies, namely Analogue RoF (ARoF) and Digital RoF (DRoF) are investigated. The overall aim of this research is to optimise the optical bandwidth utilisation of these two approaches for a typical transmission of the fronthaul link proposed in the next generation Centralised Radio Access Network (C-RAN). Consequently, a number of physical layer design scenarios for the optimised transmission of the Radio Frequency (RF) signals over a Standards Single Mode Fibre (SSMF) are demonstrated. Firstly, for an ARoF transmission, where the analogue RF signals are transported over SSMF using an optical carrier, a bidirectional link transmitting four Downlink/Uplink channels in a chromatic dispersion limited scenario is designed. Simulation results have shown a clear constellation diagram of a 2.5 Gb/s RF signal transmission over 120 km fibre length. Secondly, a DRoF system with reduced optical bandwidth occupancy is proposed. This system employs an optical Duobinary transmission to the digitised RF signal at the transmitter side to reduce its spectrum and to address the chromatic dispersion effect, simultaneously. Simulation results demonstrate the capability of the proposed system to maintain high-quality transmission of the digitised signals over 70 km of fibre distance without dispersion compensation requirements. Finally, an advanced DRoF transmission link based on integrating digital Optical Single Sideband (OSSB) transmission with Duobinary encoding scheme is designed. Simulation results have clearly verified system's robustness against transmission impairments and have better performances in terms of the obtained BER and EVM with respect to the 3GPP standardised values. Moreover, the results show that both transmission distance and power budget are furtherly improved in comparison with two other digital transmission scenarios.

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Oliveira, Silva Cristina de. "Diabète de type II et expression des protéines CD36, NF-kB et PPARγ dans les cellules musculaires lisses aortiques : modulation par les produits avancés de glycation et par l'insuline". Montpellier 1, 2004. http://www.theses.fr/2004MON1T009.

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Abstract:

LES COMPLICATIONS CARDIOVASCULAIRES DU DIABETE DE TYPE II ET DES SYNDROMES D'INSULINORESISTANCE RESULTENT D'UN ENCHAINEMENT ATHEROGENE METTANT EN JEU L'HYPERGLYCEMIE CHRONIQUE, LA FORMATION EXCESSIVE DES AGEs, LEUR INTERACTION AVEC RAGE, L'ACTIVATION DE NF-kB ASSOCIEE A LA LIBERATION DE CYTOKINES PROINFLAMMATOIRES, UN STRESS OXYDANT QUI MODIFIE LES LDL ET UNE SUREXPRESSION DU RECEPTEUR SCAVENGER CD36. BIEN CONNU DANS LES MONOCYTES/MACROPHAGES, CET ENCHAINEMENT QUI CONDUIT AUX CELLULES SPUMEUSES ET A LA STRIE LIPIDIQUE EST BEAUCOUP MOINS CARACTERISE DANS LES CELLULES MUSCULAIRES LISSES VASCULAIRES (CML). NOUS AVONS DONC RECHERCHE UNE EVENTUELLE ACTION MODULATRICE DE L'INSULINE SUR CETTE SEQUENCE, AU NIVEAU DE L'EXPRESSION DES PROTEINES NF-kB, PPARγ ET CD36 DANS LES CML AORTIQUES DE RATS GK STIMULES PAR AGEs. AU NIVEAU DU TISSU AORTIQUE DU RAT GK NOUS AVONS CARACTERISE LES ELEMENTS DE L'ENCHAINEMENT PATHOGENE : SURPRODUCTION D'ANION SUPEROXYDE, SUREXPRESSION DES PROTEINES RAGE, NF-kB ET CD36 ASSOCIEES A UNE AUGMENTATION DES AGEs ET DES AOPP PLASMATIQUES. DANS LES CML EN CULTURE, L'INSULINE DIMINUE LA REPONSE DE NF-kB, PPARγ ET CD36 CONSECUTIVE A LA STIMULATION PAR LES AGEs. CETTE MODULATION PAR L'INSULINE EST PLUS FAIBLE DANS LES CML DE RATS GK. L'AGONISTE DE PPARγ, 15-dPGJ2 DIMINUE AUSSI LA REPONSE DE NF-kB. NOS RESULTATS SONT COMPATIBLES AVEC LE CONCEPT D'UNE TRANSFORMATION DES CML EN CELLULES SPUMEUSES ET JUSTIFIENT LES APPROCHES THERAPEUTIQUES UTILISANT L'INSULINE ET DES AGONISTES DE PPARγ DANS LA PREVENTION DES COMPLICATIONS VASCULAIRES DU DIABETE DE TYPE II.

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Charlet, Gabriel. "Etude des formats de modulation et des méthodes de détection pour les transmissions multiplexées en longueurs d'ondes sur fibre optique au débit de 40Gb/s et 100Gb/s." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00769923.

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Abstract:

Des méthodes de modulation et de détection de la lumière originales ont été étudiées afin d'améliorer la performance des systèmes de transmission optique longue distance. Des formats de modulation multiplexés en polarisation, utilisant plusieurs niveaux de phase ont été étudiés en particulier. La détection cohérente associée à un traitement numérique du signal a également été choisie au niveau de la réception afin d'optimiser la performance du système. Cela permet notamment de compenser de façon très efficace les distorsions linéaires introduites par la propagation dans le fibre optique, telles que la dispersion chromatique et la dispersion modales de polarisation. Après propagation sur grande distance, le rapport signal à bruit devient une limitation importante. L'autre limitation provient des interactions non linéaire entre la lumière et la fibre optique qui limitent la puissance maximale que l'on peut injecter dans la fibre optique.La première transmission multiplexée en longueur d'onde sur grandes distances (>1000km) utilisant la détection cohérente a notamment été démontrée.Afin de minimiser l'impact de ces effets non linéaires, différentes stratégies ont été proposées et investiguées. L'impact du multiplexage de polarisation a notamment été quantifié dans des configuration où la dispersion chromatique de la fibre est compensée régulièrement dans la liaison et dans le cas où elle n'est compensée qu'en fin de liaison de façon numérique.La proposition d'utiliser un format de modulation à 2 niveaux de phase ainsi que les algorithmes permettant de le détecter ont été fait. Le gain de performance obtenu par rapport à la solution conventionnelle à 4 niveaux de phase a été montré.Au débit de 100Gb/s, la démonstration de la première transmission sur des distances transocéanique a également été faite.Ces travaux de recherche ont été notamment utilisés pour définir puis développer des produits Alcatel-Lucent qui sont maintenant commercialisés, à 40Gb/s en utilisant un format de modulation multiplexé en polarisation à deux niveaux de phase, et à 100Gb/s en utilisant un format multiplexé en polarisation à quatre niveaux de phase.

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Silveira, Clenilson Rodrigues da. "Estudo de formatos especiais na modulação digital para comunicações ópticas." Universidade de São Paulo, 2009. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-15052009-142037/.

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Abstract:

Esta dissertação de mestrado investiga os formatos de modulação óptica alternativos ao tradicional formato binário de intensidade (NRZ - Non-return-to-zero), ditos avançados, como tecnologia chave para atender às exigências do mercado atual de telecomunicações por transporte de grande volume de dados e alta largura de banda, associados com a redução do custo da informação transmitida por bit. Os formatos avançados de modulação óptica fazem parte das tecnologias que estão sendo investigadas intensamente com o objetivo de superar os desafios impostos pela nova geração de sistemas ópticos com taxas a partir de 40 Gb/s. Este trabalho focaliza o estudo dessa tecnologia, apresentando uma visão geral dos formatos mais discutidos atualmente, suas características e tecnologias de implementação. Foram realizadas simulações utilizando o software comercial Optisystem versão 7.0 da empresa canadense Optiwave Systems Inc., para analisar o desempenho de alguns formatos de modulação de intensidade e de fase com respeito à sensibilidade do receptor, resistência ao cascateamento de filtragem óptica e a efeitos dispersivos e não-lineares. Procurou-se avaliar os formatos em enlaces reais, com características necessárias à sua possível utilização. Também é feita uma breve consideração dos custos associados aos formatos de modulação analisados neste trabalho. Dentre os formatos analisados, os RZ (Return-to zero) apresentaram maior sensibilidade do receptor e melhor tolerância aos efeitos não-lineares que os seus equivalentes NRZ, porém baixa tolerância aos efeitos dispersivos e ao cascateamento de filtragem óptica. O formato duobinário mostrou fraco desempenho de sensibilidade, mas provou ser o mais tolerante à dispersão cromática e à concatenação de filtragem óptica. Os formatos de modulação de fase mostraram ser bem resistentes aos efeitos não-lineares e aos efeitos dispersivos. This MSc thesis investigates optical modulation formats as an alternative to the use of the traditional intensity binary format NRZ (Non-return-to-zero). Those formats, classified as advanced, represent one of the key technologies aimed to enable the high data volume and broadband, demanded by the present telecommunication market, with cost reduction of transmitted information per bit. Those technologies have been intensevely studied with purpose of overcoming the challenges imposed by the new generation of optical systems, with bit rates from 40 Gb/s. This work focuses on the study of modulation formats most discussed currently, presenting an overview of their main characteristics and implementation techniques. The performance of some intensity and phase formats, in terms of receiver sensitivity, optical filtering cascading, dispersion and nonlinear effects robustness, have been theoretically analyzed from simulations carried out with the commercial software Optisystem v. 7.0, of the Canadian company Optiwave Systems Inc. The analysis has been applied to real optical links, with characteristics that, potentially, demand their use. A cost analysis, based on estimated values associated to devices required for implementing the formats investigated in this work, is also presented. Among the formats studied, those based on RZ (Return-to zero) presented the highest receiver sensitivity and best tolerance to nonlinear effects, in comparison to their equivalent formats, based on NRZ. However, they are less tolerant to dispersive effects and optical filtering cascading. The duobinary format (DB) has shown a weak performance in terms of sensitivity, though has been proved to be the most tolerant to chromatic dispersion and filtering cascading effects. Among all formats, the phase modulation ones presented the highest resistance against nonlinear and dispersive effects.

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Bohémond, Christian. "Mélangeur de signaux hyperfréquences basé sur la modulation croisée du gain d’un amplificateur optique à semi-conducteurs." Brest, 2010. http://www.theses.fr/2010BRES2023.

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Abstract:

L’amplificateur optique à semi-conducteurs (SOA) est désormais un composant multifonctiormel capable d’intégrer une liaison opto-hyperfréquence et de réaliser des fonctions tout-optiques. Dans cette étude, nous utilisons le SOA comme convertisseur de signaux hyperfréquences (HP) en exploitant la modulation croisée de son gain (XGM). Deux architectures ont été étudiées : tout d’abord le SOA a été utilisé comme mélangeur tout-optique et ensuite comme mélangeur électro-optique. Cette étude est réalisée à la fois expérimentalement sur un banc de mesures, théoriquement à partir d’équations petit-signal, et par simulation à l’aide d’un modèle développé sous le logiciel ADS-d’Agilent Technologies. Les résultats théoriques et les simulations ont été validés suite à leur confrontation aux résultats expérimentaux. Ils ont été ensuite utilisés tout au long de cette étude. Nous avons mesuré les performances statiques et dynamiques ainsi que la linéarité du mélangeur tout-optique. Le gain de conversion a été étudié en fonction des différents paramètres du mélange et nous avons montré qu’il est directement lié au gain optique du SOA et qu’il lui est toujours inférieur. L’émission spontanée amplifiée (ASE) générée par le SOA a été étudiée comme une source optique modulée participant au phénomène du mélange et le bruit de phase du signal converti a aussi été analysé. Les deux mélangeurs ont réalisé la conversion de signaux codés selon différents formats de modulation numérique complexes (QPSK, 16 et 64 QAM). Une conversion efficace avec un gain de conversion positif, sans distorsion ni dégradation significative sur les données numériques converties, a pu être réalisée, prouvant la capacité de nos mélangeurs à être insérés dans un système de communication complet The Semiconductor Optical Amplifier (SOA) is a multifunctional device that can be integrated into a Radiofrequency-optical link and carry out all-optical functions. In this study, the SOA is used as a hyperfrequency (HP) converter based on Cross Gain Modulation (XGM). Two architectures have been studied: an SOA is firstly used as an all-optical microwave mixer and secondly as an electro-optical mixer. This study is realized both experimentally and theoretically both with small-signal modelling and a model developed under ADS software (Agilent Technologies). The theoretical results have been compared to the simulation results obtained with the aid of ADS and to the experimental results. All the obtained results are in good agreernent and the SOA model developed under ADS has been validated and uses throughout this study. We have measured the static and dynamic performances and the linearity of the all-optical mixer. The conversion gain has been studied with different parameters of the mixer and we have proved that it is directly related to the optical gain of SOA. The Amplified Spontaneous Emission (ASE) generated by the SOA acts as an optical modulated source participing in mixing phenomenon. The phase noise of the converted signal has been also analyzed. The two mixers allow the conversion of digital signals with complex modulation formats (QPSK, 16 and 64 QAM). An effective conversion with a positive conversion gain, without significant distortion or degradation of the converted numerical data, has been found, proving the ability of our mixers to be used as a part of a complete communication system

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Sanches, Anderson Leonardo. "Análise de redes ópticas de alta velocidade baseadas na tecnologia CDMA e códigos bidimensionais (comprimento de onda/tempo)." Universidade de São Paulo, 2010. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-11032010-160539/.

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Abstract:

Esta dissertação apresenta uma análise realista de redes OCDMA (acesso múltiplo por divisão de código) baseadas em dois formatos de modulação distintos, qual sejam, OOK (chaveamento on-off) e PPM (modulação por posição de pulso). O desempenho desses formatos de modulação sob dois esquemas de codificação bidimensionais (2-D), isto é, pulsos únicos por linha (SPR) e múltiplos pulsos por linha (MPR) também são avaliados. Em ambos os casos, os efeitos simultâneos de muitos mecanismos dispersivos e ruídos (incluindo a interferência de acesso múltiplo, MAI) que prejudicam o desempenho geral do sistema foram também considerados. Outros mecanismos de degradação foram também incluídos, tais como o ruído de intensidade relativa (RIN) na etapa de transmissão, efeitos dispersivos da fibra óptica, como as dispersões de velocidade de grupo (GVD) e dos modos de polarização de primeira ordem (PMD), assim como os ruídos de batimento, APD, e térmicos na recepção. O efeito da GVD e PMD, bem como a influência dos ruídos, sobre o desempenho dos códigos SPR e MPR também são investigados. Outro efeito estudado nesta dissertação é a influência do fotodetetor APD sobre o ruído de batimento da rede OCDMA não-coerente. Para mitigar os ruídos do sistema e a BER, o algoritmo FEC RS (255,239) foi adotado em ambas as redes analisadas. Novas expressões para a taxa de erro de bit (BER) incluindo todos os ruídos e mecanismos de dispersão são apresentadas para os códigos SPR e MPR. Os resultados indicam que os esquemas de modulação OOK e PPM sem mecanismos adicionais de mitigação da MAI e de outros efeitos de ruídos não são suficientes para acomodar 32 usuários simultâneos em meio livre de erros (BER < \'10 POT.-12\'). Isto ocorre devido à alta BER na entrada do decodificador FEC, que afeta severamente a correção de erros na deteção. This dissertation presents a comprehensive analysis of an OCDMA (optical code division multiple access) network based on two distinct modulation formats, namely, OOK (on-off keying) and PPM (pulse position modulation). We also investigate how each of these modulation formats performs under two distinct two dimensional (2-D) coding schemes, i.e., single-pulse per row (SPR) and multiple-pulse per row (MPR). For both cases, we have accounted for the simultaneous effect of many different dispersion and noise mechanisms (including multiple access interference, MAI) that impair the overall system performance. We have included the laser relative intensity noise (RIN) at the transmitter side, the fiber dispersive effects, such as group velocity dispersion (GVD) and first order polarization mode dispersion (PMD), as well as beat, APD, and thermal noises at the receiver side. The effect of GVD and PMD, as well as the influence of noises, on the performance of SPR and MPR codes is also investigated. Another effect studied in this dissertation is the influence of the avalanche photodetector (APD) photodetector on the beat noise of an incoherent OCDMA network. To mitigate systems noises and bit error rate (BER), we have adopted a FEC RS (255,239) algorithm in both networks investigated here. New expressions for the BER with all noises and dispersion mechanisms were also derived for the SPR and MPR code schemes. Results indicated that OOK and PPM modulation schemes without additional mechanisms to mitigate MAI and other noise effects are not sufficient to accommodate 32 simultaneous users in an error-free environment (BER < \'10 POT.-12\'). This occurs due to the already high BER at the FEC decoder input, which severely affects forward error corrections at the receiver side.

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Dumas, feris Barbara Pilar. "Réseaux optiques en mode paquet pour les connexions internes à un centre de données." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2017. http://www.theses.fr/2017IMTA0057/document.

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Abstract:

La consommation d'énergie des centres de données est un enjeu majeur. Leurs communications internes représentent près du quart de cette consommation. Les technologies de commutation optique ont en principe une meilleure efficacité énergétique que les solutions actuelles. Ce travail porte sur les réseaux optiques en mode paquet pour des centres de données de petite et moyenne taille. Il s'est déroulé dans le cadre du projet EPOC (Energy Proportional and Opportunistic Computing) qui s'intéresse à la réduction de la consommation d'énergie d'un centre de données alimenté partiellement par des sources renouvelables. Une hypothèse clé est l'absence d'un réseau de stockage dédié réduisant ainsi la consommation des interconnexions. Par contre, afin de pouvoir éteindre certains serveurs selon la charge de travail et l'énergie disponible, le débit doit être de l'ordre de 100 Gbit/s. Après un état de l'art des réseaux optiques pour centre de données nous choisissons une solution reposant sur une infrastructure entièrement passive et des émetteurs rapidement accordables en longueur d'onde, proposée récemment dans la littérature (POPI).Nous étudions les limitations dues aux composants (pertes d'insertion, plage d'accord et espacement des canaux). Nous proposons une extension (E-POPI) qui permet d'augmenter le nombre de serveurs connectés en utilisant plusieurs plages de longueurs d'onde. Pour les centres de données de plus grande taille nous proposons un réseau à deux étages (intra- et inter-racks) opérant respectivement dans les bandes C et L, POPI+. La connexion entre étages se fait via une passerelle transparente dans un sens et opaque dans l'autre. Différentes solutions de contrôle des deux étages sont détaillées.Un des éléments essentiels de faisabilité de ces architectures est de concilier la montée en débit avec les pertes du réseau passif d'interconnexion. Les techniques cohérentes des transmissions longue distance ne sont pas actuellement envisageables pour un centre de données. Nous avons donc étudié les formats PAM 4 et 8, par simulation avec différents débits (jusqu'à 112 Gbit/s et récepteurs (PIN, APD et SOA-PIN) et aussi, expérimentalement, à 12 et 18 Gbit/s. Nous avons développé une méthode de compensation des distorsions générées par les différents composants qui procure un compromis entre précision de correction et temps de calcul.Ces résultats nous permettent de déterminer les pertes d'insertion tolérables. Nous les combinons avec les limitations liées à la plage d'accord des émetteurs et à l'encombrement spectral des canaux occupant des fenêtres multiples de 12,5 GHz pour dimensionner les différentes architectures. Les réseaux POPI, E-POPI et POPI+ permettent respectivement la connexion de 48, 99 et 2352 entités à 112 Gbit/s. Nos évaluations tiennent compte d'une possible dispersion des caractéristiques des principaux composants Data-center energy consumption is nowadays a major issue. Intra-data-center networking accounts almost for a quarter of the data-center total power consumption. Optical switching technologies could provide higher power efficiency than current solutions based on electrical-packet switching. This work focuses on optical-packet-switched networks for small- and medium-size data centers. It takes part of the EPOC (Energy-Proportional and Opportunistic Computing) project, which main interest consists on reducing the overall power consumption of a data center partially powered by renewable sources. A key assumption is that our data center does not rely on a dedicated storage network, in order to reduce the consumption of those interconnections. In addition, with the aim of being able to turn off some servers according to the workload and the available energy, the bit rate must be close to 100 Gbit/s. We have chosen, after studying the state of the art of data-center interconnects, a purely passive network architecture based on fast-wavelength-tunable transmitters under the name of POPI.We study POPI's limitations due to its components (insertion loss, tuning range and channel spacing). We then propose an extension called E-POPI that allows to increase the number of connected servers by using several transmission bands. For larger data centers, we propose POPI+, a two-stage infrastructure for intra- and inter-rack communications operating in the C and L bands, respectively. The connection between both stages is done via a transparent gateway in one direction and an opaque one in the other. We discuss different control solutions for both stages.The feasibility of these architectures depends on, among other factors, dealing with bit-rate increasing and power losses of a passive interconnect. Coherent long-distance-transmission techniques are not currently suited to data centers. We therefore studied PAM 4 and 8 modulation formats with direct detection. On one hand, by simulation, with different bit rates (up to 112 Gbit/s) and receivers (PIN, APD and SOA-PIN) and, on the other hand, experimentally, at 12 and 18 Gbit/s. We have developed a method for compensating the distortions generated by the different network components. Our method takes into account a good tradeoff between correction accuracy and computation time.Simulation results allow us to determine the amount of insertion loss that may be supported. We then combine these results with the limitations of transmitters-tuning range and channel spacing using multiple of 12.5 GHz slots for dimensioning the proposed architectures. POPI, E-POPI and POPI+ interconnects allow the connection of 48, 99 and 2352 entities, respectively, at 112 Gbit/s. Our assessments take into account a potential dispersion of the characteristics of the main architecture components

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Santos, Wilson Carvalho Ferreira dos. "Avaliação de desempenho de redes ópticas elásticas com políticas híbridas de alocação de espectro." reponame:Repositório Institucional da UFABC, 2016.

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Orientador: Prof. Dr. Luiz Henrique Bonani do Nascimento Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, 2016. A crescente multiplicidade de serviços e a demanda por altas taxas de transmissão e de tráfego na rede fizeram das Redes Ópticas um recurso essencial no mundo contemporâneo. Recentemente, o advento das Redes Ópticas Elásticas (EON) permitiu que os dados sejam transportados em longas distâncias, fornecendo largura de banda e taxas de dados flexíveis, com base na tecnologia de Multiplexação por Divisão de Frequência Ortogonal (OFDM). Nos últimos anos, muitos esforços têm se concentrado na análise de desempenho dessas redes em vários cenários, entre os quais se destacam as variações de tipos de formato de modulação, de algoritmos de roteamento e alocação de espectro e de características nos tipos de serviços. A avaliação de tais cenários mostrou que diferentes tipos de serviço e diferentes estratégias de gerenciamentolevam a níveis muito díspares de desempenho entre serviços. Dessa forma, o objetivo desse trabalho é avaliar políticas híbridas de alocação de espectro, em termos de largura de faixa e taxa de bits, em cenários com compartilhamento dos recursos, de forma a analisar as diferenças de desempenho entre serviços e, assim, o nível de Qualidade de Serviço (QoS). As métricas adotadas para o trabalho são: (i) a probabilidade de bloqueio intraserviço e (ii) a probabilidade de bloqueio geral da rede e os resultados apresentados com a implantação de políticas híbridas permitiu obter fairness em EON. The increasing amount of services and the demand for high transmission rates and network traffic, turn the Optical Networks as an essential resource in the contemporary world. Recently, the advent of Elastic Optical Networks (EON) allowed data transportation over long distances, providing flexible bandwidth and flexible data rates, based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technology. In recent years, many efforts have been made to analyse the performance of these networks in a great amount of scenarios, considering the variation of modulation formats, the variation of routing and spectrum assignment algorithms and the variation of service characteristics. The evaluation of such scenarios has shown that different kind of services and different management strategies lead to different levels of service performance. Therefore, the aim of this work is to evaluate hybrid policies for spectrum assignment, considering bandwidth and bit rate in a scenario where the network resources are shared, in order to analise the differences of performance among service types and than the level of Quality of Service (QoS). The adopted metrics are: (i) the intraservice blocking probability and (ii) the general blocking probability and the results presented to the deployment of hybrid policies yielded fairness in EON.

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Dissertations / Theses on the topic 'Formats de modulation avancés'

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