Thèse soutenue

Schémas de transmission à haute efficacité spectrale pour les systèmes de communication optique sous-marine sans-fil

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Auteur / Autrice : Taha Essalih
Direction : Mohammad-Ali KhalighiHassan Akhouayri
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Optique, Photonique et Traitement d’Image
Date : Soutenance le 12/03/2021
Etablissement(s) : Ecole centrale de Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Fresnel (Marseille, France) - Institut FRESNEL / FRESNEL
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohammad-Ali Khalighi, Hassan Akhouayri, Laurent Ros, Éric Simon, Stanislav Zvanovec, Muriel Roche
Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Ros, Éric Simon

Résumé

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Les applications maritimes émergentes ont un besoin inhérent de liaisons sans-fil à haut débit. Les communications optiques sans-fil sous-marines (UWOC) permettent d’atteindre des débits très élevés et sont reconnues comme une technologie alternative ou complémentaire aux systèmes de communication sous-marine acoustiques et radiofréquences avec les avantages indéniables en termes d’efficacité énergétique et de coût. Pour étendre la portée des liaisons UWOC, il y a eu un intérêt croissant depuis quelques années pour l’utilisation des photomultiplicateurs en silicium (SiPM) au récepteur, qui permettent une sensibilité élevée, en plus d’une mise en œuvre moins complexe comparé aux tubes photomultiplicateurs, pour exemple. Cette thèse est consacrée à l’étude des liaisons UWOC utilisant des SiPMs et se concentre sur les schémas de transmission qui offrent une efficacité spectrale élevée afin de surmonter les limitations de bande passante des composants optoélectroniques. En particulier, nous considérons les schémas optiques de multiplexage orthogonal par répartition en fréquence (O-OFDM) et étudions leurs avantages et limites en tenant compte de la dynamique limitée de l’émetteur et du récepteur et de la contrainte sur la puissance à l’émission. Dans un premier temps, nous étudions les performances des deux schémas populaires de DCO-OFDM et ACO-OFDM et démontrons l’avantage du premier en termes de flexibilité de la portée de liaison UWOC. Ensuite, nous nous intéressons à plusieurs schémas d’O-OFDM récemment proposés pour améliorer leurs efficacités spectrales, tels que le HACO-OFDM et le LACO-OFDM. Nous montrons, entre autres, le bon compromis qu’ils font entre l'efficacité énergétique et la flexibilité de la portée, au prix d’une complexité calculatoire plus élevée et d’une latence plus importante au niveau du récepteur.