Conception d'algorithmes temps réel pour transpondeurs optiques élastiques à très haut débit

Design of real-time algorithms for very high speed and elastic optical transponders

• Auteur / Autrice : Marwa Kazdoghli Lagha
• Direction : Pascal Scalart, Robin Gerzaguet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunications
• Date : Soutenance le 21/06/2021
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : MATHSTIC
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (Rennes) - GRANIT
• Jury : Président / Présidente : Laurent Ros
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Laot, Stéphanie Castan, Alexandre Rio
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Ros, Laurent Clavier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement du signal -- Techniques numériques

Bruit de phase

Multiplexage

Mots clés libres

Multiplexage en polarisation

Déséquilibre IQ

Bruit de phase de laser

Traitement numérique du signal

Polarization multiplexing

IQ imbalance

Laser phase noise

Digital signal processing

Résumé

Cette thèse s’inscrit dans le contexte de la transmission sur fibre optique élastique à très haut débit, se servant du détecteur cohérent et de traitement du signal numérique en chaîne de réception. Trois algorithmes ont été mis en avant. L’ algorithme “joint” qui réalise conjointement les opérations de démultiplexage de polarisation et de compensation du déséquilibre IQ en plus de deux algorithmes de compensation de bruit de phase de laser “MDD-CPR” et “R-BPS”. L’approche “joint” assure l’adaptabilité à une transmission agile. Sa robustesse face à d’autres distorsions (les pertes dépendant de la polarisation, multiplexage dynamique) a été démontrée avec une complexité moindre par rapport à l’approche classique de la littérature “CMA+BASS”. La validation expérimentale de “joint” a été assurée sur des données réelles. D’autre part, “MDD-CPR” est une version modifiée de l’algorithme classique de compensation de phase à décision dirigée dont les performances en simulation et avec les signaux réels ont été testées. Des caractéristiques avantageuses de sa courbe en S par rapport à l’approche classique et de sa robustesse face au bruit de phase soulignent son intérêt. “R-BPS” permet de corriger l’effet du bruit de phase de laser avec un nombre minimal de phase de tests réduisant ainsi sa complexité globale. Ses performances avec traitement parallèle pour divers formats de modulation ont mis en évidence sa capacité d’opération meilleure que le “BPS” avec un coût plus faible.

This thesis deals with digital signal processing techniques used in the coherent optical communication systems for high speed and flexible optical transmissions. Three different algorithms have been proposed. The “joint” algorithm performs the polarization demultiplexing and IQ imbalance compensation. Two other carrier phase noise recovery algorithms called “ MDD-CPR ” and “ R-BPS ” were introduced. “joint” approach performs well in the flexible context. Its robustness to other distortions (polarization dependent losses, dynamic multiplexing) has been demonstrated with less complexity compared to classic “CMA + BASS” approach and it was validated experimentally on real data. On the other hand, “MDD-CPR” is a modified version of the classic decision-directed algorithm whose performance in simulation and with real signals has been tested. Advantageous characteristics of its S-curve compared to the conventional approach and its robustness against phase noise underline its interest. "R-BPS" al-lows laser phase noise recovery with a minimum number of test phases. Numerical and experimental parallel processing have demonstrated its ability to operate better than “ BPS ” with lower overall complexity.