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Transmissores-recetores de baixa complexidade para redes óticas
Traditional coherent (COH) transceivers allow encoding of information in
both quadratures and the two orthogonal polarizations of the electric field.
Nevertheless, such transceivers used today are based on the intradyne
scheme, which requires two 90o optical hybrids and four pairs of balanced
photodetectors for dual-polarization transmission systems, making its overall
cost unattractive for short-reach applications. Therefore, SSB methods
with DD reception, commonly referred to as self-coherent (SCOH)
transceivers, can be employed as a cost-effective alternative to the traditional
COH transceivers. Nevertheless, the performance of SSB systems
is severely degraded. This work provides a novel SCOH transceiver architecture
with improved performance for short-reach applications. In particular,
the development of phase reconstruction digital signal processing (DSP)
techniques, the development of other DSP subsystems that relax the hardware
requirement, and their performance optimization are the main highlights
of this research.
The fundamental principle of the proposed transceiver is based on the reception
of the signal that satisfies the minimum phase condition upon DD.
To reconstruct the missing phase information imposed by DD, a novel DCValue
method exploring the SSB and the DC-Value properties of the minimum
phase signal is developed in this Ph.D. study. The DC-Value method
facilitates the phase reconstruction process at the Nyquist sampling rate
and requires a low intensity pilot signal. Also, the experimental validation
of the DC-Value method was successfully carried out for short-reach optical
networks. Additionally, an extensive study was performed on the DC-Value
method to optimize the system performance. In the optimization process,
it was found that the estimation of the CCF is an important parameter to
exploit all advantages of the DC-Value method. A novel CCF estimation
technique was proposed. Further, the performance of the DC-Value method
is optimized employing the rate-adaptive probabilistic constellation shaping.Os sistemas de transcetores coerentes tradicionais permitem a codificação
de informação em ambas quadraturas e em duas polarizações ortogonais
do campo elétrico. Contudo, estes transcetores utilizados atualmente são
baseados num esquema intradino, que requer dois híbridos óticos de 90o
e quatro pares de foto detetores para sistemas de transmissão com polarização dupla, fazendo com que o custo destes sistemas seja pouco atrativo
para aplicações de curto alcance. Por isso, métodos de banda lateral única com deteção direta, também referidos como transcetores coerentes simplificados,
podem ser implementados como uma alternativa de baixo custo
aos sistemas coerentes tradicionais. Contudo, o desempenho de sistemas
de banda lateral única tradicionais é gravemente degradado pelo batimento
sinal-sinal. Nesta tese foi desenvolvida uma nova arquitetura de transcetor
coerente simplificada com um melhor desempenho para aplicações de curto
alcance. Em particular, o desenvolvimento de técnicas de processamento
digital de sinal para a reconstrução de fase, bem como de outros subsistemas
de processamento digital de sinal que minimizem os requerimentos
de hardware e a sua otimização de desempenho são o foco principal desta
tese.
O princípio fundamental do transcetor proposto é baseado na receção de
um sinal que satisfaz a condição mínima de fase na deteção direta. Para
reconstruir a informação de fase em falta causada pela deteção direta,
um novo método de valor DC que explora sinais de banda lateral única
e as propriedades DC da condição de fase mínima é desenvolvido nesta
tese. O método de valor DC facilita a reconstrução da fase à frequência
de amostragem de Nyquist e requer um sinal piloto de baixa intensidade.
Além disso, a validação experimental do método de valor DC foi executada
com sucesso em ligações óticas de curto alcance. Adicionalmente,
foi realizado um estudo intensivo do método de valor DC para otimizar o
desempenho do sistema. Neste processo de otimização, verificou-se que o
fator de contribuição da portadora é um parâmetro importante para explorar
todas as vantagens do método de valor DC. Neste contexto, é proposto
um novo método para a sua estimativa. Por último, o desempenho do
método de valor DC é otimizado recorrendo a mapeamento probabilístico
de constelação com taxa adaptativa.Programa Doutoral em Engenharia Eletrotécnic
MIMO Systems
In recent years, it was realized that the MIMO communication systems seems to be inevitable in accelerated evolution of high data rates applications due to their potential to dramatically increase the spectral efficiency and simultaneously sending individual information to the corresponding users in wireless systems. This book, intends to provide highlights of the current research topics in the field of MIMO system, to offer a snapshot of the recent advances and major issues faced today by the researchers in the MIMO related areas. The book is written by specialists working in universities and research centers all over the world to cover the fundamental principles and main advanced topics on high data rates wireless communications systems over MIMO channels. Moreover, the book has the advantage of providing a collection of applications that are completely independent and self-contained; thus, the interested reader can choose any chapter and skip to another without losing continuity