Techniques de pré-distorsion numérique pour l'optimisation des réseaux d'accès optiques

Pre-distortion techniques for optimizing optical access networks

• Auteur / Autrice : Mohamad Younes
• Direction : Noël Tanguy, Stéphane Azou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunications
• Date : Soutenance le 13/09/2019
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance
• Jury : Président / Présidente : Anne Julien-Vergonjanne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Noël Tanguy, Stéphane Azou, Anne Julien-Vergonjanne, Geneviève Baudoin, Yann Frignac, Iyad Dayoub
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Geneviève Baudoin, Yann Frignac

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de communication sans fil

Mots clés libres

Communications numériques

Réseaux de télécommunications optiques

Amplification optique

Systèmes non linéaires

Pré-distorsion numérique en bande de base

Digital communications

Optical telecommunications networks

Optical amplification

Non-linear systems

Baseband digital pre-distortion

Résumé

La montée en débit et la flexibilité d’accès sont des enjeux majeurs pour les futurs réseaux de télécommunication. Dans cette perspective, la fibre optique constitue un support de transmission incontournable permettant à ce jour des débits symétriques de l’ordre du Gb/s. La détection cohérente et l’emploi de formats de modulation multi-porteuse ont récemment eu un impact profond dans le domaine des communications optiques et l’une des implémentations les plus remarquables concerne l’OFDM optique cohérent (CO-OFDM). Cependant, l’OFDM présente un facteur de crête important, ce qui constitue un inconvénient notable limitant ses performances, en raison des non-linéarités diverses du canal. Cette thèse a eu pour objectif d'optimiser les performances d'un système de transmission CO-OFDM, en explorant la piste de la pré-distorsion des signaux numériques en bande de base en vue d’une linéarisation de l’émetteur, et principalement de l’amplificateur optique à semi-conducteurs (SOA). Divers algorithmes de pré-distorsion ont été comparés et ont montré leur intérêt au regard du compromis performance - faible complexité paramétrique. Le système de pré-distorsion étant non adaptatif, sa robustesse aux variations de caractéristiques de l’émetteur et du point de fonctionnement de l’amplificateur a été évaluée. L’optimisation d’une structure particulière de pré-distorsion a également été proposée.

The increase in bandwidth and access flexibility are major challenges for future telecommunication networks. In this context, optical fiber is an essential transmission medium that nowadays allows symmetrical data rates in the Gb/s range. The coherent detection and use of multi-carrier modulation formats has recently had a profound impact in the field of optical communications. One of the most notable implementations is the coherent optical OFDM (CO-OFDM). However, OFDM has a significant peak factor due to the various non-linearities of the channel, which is a downside limiting its performance.The objective of this thesis was to optimize the performance of the CO-OFDM transmission system by exploring the pre-distortion of digital baseband signals for linearization of the transmitter, and mainly of the semiconductor optical amplifier (SOA). Various pre-distortion algorithms were evaluated and have shown their impact on the trade-off between performance and low parametric complexity.As the pre-distortion system is non-adaptive, its robustness with respect to variations in transmitter characteristics and amplifier operating point was evaluated. The optimization of a particular pre-distortion structure has also been proposed.