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1 5 /12/2003 Simulation de réseaux daccès optiques utilisant la technique C.D.M.A. : Ingénierie signal et composant Anne

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1 1 5 /12/2003 Simulation de réseaux daccès optiques utilisant la technique C.D.M.A. : Ingénierie signal et composant Anne Christelle AUPETIT-BERTHELEMOT SAAD Younes Claire Jean-Pierre CANCES, Jean-Michel DUMAS

2 2 5 /12/2003 Principe du CDMA Principe du CDMA CDMA optique : O-CDMA CDMA optique : O-CDMA Etat de lart Etat de lart Etudes menées par GESTE Etudes menées par GESTE Résultats marquants Résultats marquants Production scientifique Production scientifique Perspectives Perspectives

3 3 5 /12/2003 Technique daccès multiples permettant à plusieurs utilisateurs de partager le même canal de transmission P rincipe du CDMA P rincipe du CDMA Chaque utilisateur est identifié par une séquence signature unique (code) servant à identifier le récepteur destinataire Flexibilité, sécurité … Le code est appliqué à chaque bit de donnée à transmettre Etalement de spectre Superposition des signaux des utilisateurs actifs Interférence dAccès Multiple (I.A.M.)

4 4 5 /12/2003 CDMA optique : O-CDMA CDMA optique : O-CDMA FIBRE Utilisateur #1 CODEUR O-CDMA #1 CONVERSION ELECTRONIQUE OPTIQUE COUPLEUR Utilisateur #k CODEUR O-CDMA #k N utilisateurs CONVERSION ELECTRONIQUE OPTIQUE

5 5 5 /12/2003 CDMA optique : O-CDMA CDMA optique : O-CDMA Destinataire #1 DETECTEUR OPTIQUE Destinataire #N DETECTEUR OPTIQUE CORRELATEUR O-CDMA #N Tb r(t)c1(t)dt 0 kTb I.A.M.

6 6 5 /12/2003 Etat de lart Etat de lart Le nombre dutilisateurs N Augmente lInterférence dAccès Multiple (IAM) Plusieurs voies pour améliorer le TEB et N : Codage CDMA : Famille de Codes : Unipolaires : Optical Orthogonal Code O.O.C., Prime Code (PC) et Modified Prime Code (MPC) …. Bipolaires ou 2 Dimensions (temps, fréquence) Propriétés des codes : Corrélation, longueur, cardinalité, efficacité…

7 7 5 /12/2003 Etat de lart Etat de lart Modulation – Codage correcteur derreur : O.O.K.(On- Off Keying) ou PPM (Pulse position Modulation) Turbo-codes, codes convolutifs, en treillis… Structures récepteurs : Mono-utilisateur : Corrélateur avec ou sans « hard- limiter », double « hard-limiter », annuleur dinterférence,… Multi-utilisateurs: Cohérent, non-cohérent

8 8 5 /12/2003 Etat de lart Etat de lart Techniques détalement CDMA : A séquence directe : DS-CDMA Modulation directe de la porteuse par le code A saut de fréquence : FH-CDMA WH-CDMA Le signal transmis = Porteuse dont la longueur donde change au cours du temps CDMA + WDMA ( accès multiple en longueur donde) Chaque code signature est ré-utilisée à différentes Formes hybrides

9 9 5 /12/2003 Etudes menées à GESTE Etudes menées à GESTE depuis janvier 2002 : 2 Maîtres de Conférences 3 doctorants Objectif principal : Simulation de réseaux daccès optiques haut débit CDMA, tenant compte : Des paramètres optiques, optoélectroniques des composants Des paramètres des fonctions de traitement du signal Collaborations : Action Spécifique COMOPT, ENST, FT R&D

10 10 5 /12/2003 Etudes menées à GESTE Etudes menées à GESTE Chaîne de référence: DS – CDMA synchrone Modulation O.O.K. Codage O.O.C. (Optical Orthogonal Code) Client 1 Client N Code1 Code N Canal Optique Code1 Tb r(t)c1(t)dt 0 Récepteur 1 kTb

11 11 5 /12/2003 Un utilisateur est identifié par son code OOC (L,W) L : Longueur du code W : Poids du code (chips à 1) Séquence unipolaire Pas dorthogonalité stricte IAM DATA « one » DATA « zero » Tb Tc Etudes menées à GESTE Etudes menées à GESTE Chaque donnée de durée Tb est « découpée » en sous- intervalles de durées Tc (« chips ») tel que Tc = Tb/L

12 12 5 /12/2003 Etudes menées à GESTE Etudes menées à GESTE Exemples de codes ( L,W, : (32, 4, 1) => Nmax=2 (64, 4, 1) => Nmax=5 (32, 5, 1) => Nmax=1 (32, 4, 2) => Nmax=38 (64, 4, 2) => Nmax=162 Exemples de codes ( L,W, : (32, 4, 1) => Nmax=2 (64, 4, 1) => Nmax=5 (32, 5, 1) => Nmax=1 (32, 4, 2) => Nmax=38 (64, 4, 2) => Nmax=162 Les propriétés des codes OOC limitent le nombre dutilisateurs N : N si L et W pour une valeur dauto- et dinter- corrélation donnée

13 13 5 /12/2003 Etudes menées à GESTE Etudes menées à GESTE Mise en œuvre doutils de simulation système (COMSIS) Génération des codes OOC Méthodes de calcul des performances ( Monte-Carlo; Queue de Distribution) Validation système de la chaîne de référence (comparaison aux bornes théoriques*) Validation de la réalisation pratique dun système O-CDMA Prise en compte des limitations dues aux performances des composants optiques et optoélectroniques Etudes des méthodes de réduction de lI.A.M. Récepteur dé-corrélateur avec et sans « hard-limiter » Influence du seuil de détection Annulation parallèle de lI.A.M. Annulation série de lI.A.M. * Salehi J.A. « Code Division Multiple-Access Techniques in optical fiber networks part I - II » IEEE Trans on Communications vol37 n°8 august 1989

14 14 5 /12/2003 Résultats marquants Résultats marquants Système DS-OCDMA de référence: code OOC (64,4,1) ; N = 5 utilisateurs actifs User 5 C5(t) C1(t) kT User 1 C1(t) S Récepteur conventionnel

15 15 5 /12/2003 Résultats marquants Résultats marquants S1=1, S2=2, S3=3, S4=4

16 16 5 /12/2003 Résultats marquants Résultats marquants Comsis prise en compte des composants optiques et du traitement du signal faisabilité des systèmes O-CDMA Modulation directeModulation externe

17 17 5 /12/2003 Résultats marquants Résultats marquants

18 18 5 /12/2003 Résultats marquants Résultats marquants Récepteur conventionnel Utilisateur désiré kth utilisateur interférant Ck(t) kT S r(t) Ck(t) Annulation série de lIAM due à 1 utilisateur :

19 19 5 /12/2003 Résultats marquants Résultats marquants Résultats de simulation (en C) pour le Récepteur à annulation Série (SIC)

20 20 5 /12/2003 Résultats marquants Résultats marquants Récepteur conventionnel Interférant 1 C 2 (t) r(t) C (N-1) (t) Récepteur conventionnel Interférant (N-1) Récepteur conventionnel Utilisateur désiré Annulation parallèle de lIAM:

21 21 5 /12/2003 Résultats marquants Résultats marquants Comparaison des résultats théoriques du récepteur à annulation parallèle (PIC) et de la simulation (en C) code (64,4,1) avec N=5 utilisateurs

22 22 5 /12/2003 Production scientifique Production scientifique Conférences Nationales « Interférence daccès multiple dans les systèmes optiques CDMA», Saad Naufal, Julien-Vergonjanne A., Cances J.P., Dumas J.M., JNOG, Sept «Méthodes danalyse des performances des systèmes CDMA optiques», Saad Naufal, Zouine Y., Julien-Vergonjanne A., Aupetit-Berthelemot C., Cances J.P., Dumas J.M., JNOG, Nov « Analyse des performances de plusieurs structures démetteur pour un système CDMA optique à laide dun simulateur système » Saad Naufal, Zouine Y., Julien- Vergonjanne A., Aupetit-Berthelemot C., Cances J.P., Dumas J.M., JNOG, Nov Conférences Internationales «System simulation of optical code division multiple access (O-CDMA) links», Saad Naufal, Julien-Vergonjanne A., Zouine Y., Aupetit-Berthelemot C., Cances J.P., Dumas J.M., CSS- IASTED, Cancun, May «The influence of the optical successive interference cancellation in the optical CDMA network», Zouine Y., Saad Naufal, Julien-Vergonjanne A., Aupetit- Berthelemot C., Cances J.P., Dumas J.M., acceptée au XV ème International Symposium on Service and Local Access, (ISSLS), Edinburgh, March 2004.

23 23 5 /12/2003 Perspectives Perspectives Optimisation et comparaison des récepteurs à annulation série et parallèle dinterférence validation système et mise en œuvre réaliste dun réseau O- CDMA : choix et définition des composants optiques, prise en compte des limitations dues aux composants …. Comparaison architectures mixte ou tout-optique Etude de codes détalement compatibles avec une implantation hardware des algorithmes de traitement du signal Problème de la synchronisation dans les réseaux O-CDMA


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