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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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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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Presentation Transcript
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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]

Claire GOURSAUD [email protected]

Jean-Pierre CANCES, Jean-Michel DUMAS

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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 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
ad