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Simulation de réseaux d’accès optiques utilisant la technique C.D.M.A. : Ingénierie signal et composant Anne JULIEN-VERGONJANNE [email protected] Christelle AUPETIT-BERTHELEMOT [email protected] SAAD NAUFAL [email protected] Younes ZOUINE [email protected]

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Principe du CDMA CDMA optique : O-CDMA Etat de l’art Etudes menées par GESTE Résultats marquants

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Presentation Transcript


Principe du cdma cdma optique o cdma etat de l art etudes men es par geste r sultats marquants

Simulation de réseaux d’accès optiques utilisant la technique C.D.M.A. : Ingénierie signal et composant

Anne [email protected]

Christelle AUPETIT-BERTHELEMOT [email protected]

SAAD [email protected]

Younes [email protected]

Claire [email protected]

Jean-Pierre CANCES, Jean-Michel DUMAS


Principe du cdma cdma optique o cdma etat de l art etudes men es par geste r sultats marquants

  • Principe du CDMA

  • CDMA optique : O-CDMA

  • Etat de l’art

  • Etudes menées par GESTE

  • Résultats marquants

  • Production scientifique

  • Perspectives


P rincipe du cdma

Principe du CDMA

Technique d’accès multiples permettant à plusieurs utilisateurs de partager le même canal de transmission

  • 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 d’Accès Multiple (I.A.M.)


Cdma optique o cdma

CDMA optique : O-CDMA

Utilisateur #1

CONVERSION

ELECTRONIQUE

OPTIQUE

CODEUR

O-CDMA #1

COUPLEUR

FIBRE

CONVERSION

ELECTRONIQUE

OPTIQUE

Utilisateur #k

CODEUR

O-CDMA #k

N utilisateurs


Cdma optique o cdma1

CDMA optique : O-CDMA

Tb

 r(t)c1(t)dt

0

DETECTEUR

OPTIQUE

Destinataire #1

kTb

I.A.M.

DETECTEUR

OPTIQUE

CORRELATEUR

O-CDMA #N

Destinataire #N


Etat de l art

Etat de l’art

Augmente l’Interférence d’Accès Multiple (IAM)

Le nombre d’utilisateurs N

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…


Etat de l art1

Etat de l’art

  • Modulation – Codage correcteur d’erreur :

    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 d’interférence,…

    • Multi-utilisateurs: Cohérent, non-cohérent


Etat de l art2

Etat de l’art

  • Techniques d’étalement 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 d’onde change au cours du temps

    • CDMA + WDMA ( accès multiple en longueur d’onde)

      Chaque code signature est ré-utilisée à différentes 

    • Formes hybrides


Etudes men es geste

Etudes menées à GESTE

depuis janvier 2002 :

2 Maîtres de Conférences

3 doctorants

Objectif principal :

Simulation de réseaux d’accès 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


Etudes men es geste1

Client 1

Code1

Tb

 r(t)c1(t)dt

0

Récepteur 1

Canal Optique

kTb

Code1

Client N

Code N

Etudes menées à GESTE

Chaîne de référence:

DS – CDMA synchrone

Modulation O.O.K.

Codage O.O.C. (Optical Orthogonal Code)


Etudes men es geste2

DATA « zero »

DATA « one »

Tb

Tc

Etudes menées à GESTE

Chaque donnée de durée Tb est « découpée » en sous-intervalles de durées Tc (« chips ») tel que Tc = Tb/L

  • Un utilisateur est identifié par son code OOC (L,W)

    L : Longueur du codeW : Poids du code (chips à 1)

    Séquence unipolaire  Pas d’orthogonalité stricte IAM


Etudes men es geste3

Etudes menées à GESTE

Les propriétés des codes OOC limitent le nombre d’utilisateurs N :

N si L et W pour une valeur d’auto- et d’inter-corrélation l donnée

  • Exemples de codes ( L,W, l ):

  • (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


Etudes men es geste4

Etudes menées à GESTE

  • Mise en œuvre d’outils 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 d’un système O-CDMA

    • Prise en compte des limitations dues aux performances des composants optiques et optoélectroniques

  • Etudes des méthodes de réduction de l’I.A.M.

    • Récepteur dé-corrélateur avec et sans « hard-limiter »

    • Influence du seuil de détection

    • Annulation parallèle de l’I.A.M.

    • Annulation série de l’I.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


    R sultats marquants

    User

    1

    C1(t)

    S

    kT

    C1(t)

    User

    5

    Récepteur conventionnel

    C5(t)

    Résultats marquants

    Système DS-OCDMA de référence:

    code OOC (64,4,1) ; N = 5 utilisateurs actifs


    R sultats marquants1

    Résultats marquants

    S1=1, S2=2, S3=3, S4=4


    R sultats marquants2

    Résultats marquants

    Comsis  prise en compte des composants optiques et du traitement du signal

     faisabilité des systèmes O-CDMA

    Modulation directe

    Modulation externe


    R sultats marquants3

    Résultats marquants


    R sultats marquants4

    r(t)

    kT

    Ck(t)

    kth utilisateur interférant

    Ck(t)

    S

    Récepteur conventionnel

    Utilisateur désiré

    Résultats marquants

    Annulation série de l’IAM due à 1 utilisateur :


    R sultats marquants5

    Résultats marquants

    Résultats de simulation (en C) pour le Récepteur à annulation Série (SIC)


    R sultats marquants6

    Récepteur conventionnel

    Interférant 1

    Récepteur conventionnel

    Interférant (N-1)

    Récepteur conventionnel

    Utilisateur désiré

    r(t)

    C2(t)

    C(N-1)(t)

    Résultats marquants

    Annulation parallèle de l’IAM:


    R sultats marquants7

    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


    Production scientifique

    Production scientifique

    • Conférences Nationales

      • «Interférence d’accès multiple dans les systèmes optiques CDMA», Saad Naufal, Julien-Vergonjanne A., Cances J.P., Dumas J.M., JNOG, Sept 2002.

      • «Méthodes d’analyse des performances des systèmes CDMA optiques»,  Saad Naufal, Zouine Y., Julien-Vergonjanne A., Aupetit-Berthelemot C., Cances J.P., Dumas J.M., JNOG, Nov 2003.

      • « Analyse des performances de plusieurs structures d’émetteur pour un système CDMA optique à l’aide d’un simulateur système  » Saad Naufal, Zouine Y., Julien-Vergonjanne A., Aupetit-Berthelemot C., Cances J.P., Dumas J.M., JNOG, Nov 2003.

    • 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 2003.

      • «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.


    Perspectives

    Perspectives

    • Optimisation et comparaison des récepteurs à annulation série et parallèle d’interférence

    • validation système et mise en œuvre réaliste d’un 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 d’étalement compatibles avec une implantation hardware des algorithmes de traitement du signal

    • Problème de la synchronisation dans les réseaux O-CDMA


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