Les effets du bruit thermique et du bruit de grenaille dans les

GEL7014 Communications numériques Leseffetsdubruitthermiqueetdubruitdegrenailledanslessystèmes
IM/DD(BERthéorétique)
Le devoir est à compléter individuellement. Vous êtes encouragé à discuter ce travail avec vos collègues, mais vous devrez produire les commandes Matlab manquantes vous‐même et produire votre propre texte. L’objectif du devoir est de valider les courbes théorétiques pour le BER en présence du bruit thermique et du bruit de grenaille. Deux taux de transmission sont considérés, et trois formes d’onde – un total de six scénarios (deux taux de transmission et trois formes d’onde). Dans ce travail vous examinerez que les valeurs théoriques dans une zone d’opération ou la théorie est exacte – quand les effets de filtrage sont négligeables. Dans le devoir futur, vous allez faire rouler des simulations Monte‐Carlo pour les taux de transmission de Rs = 10 Gb/s et Rs = 40 Gb/s quand le filtrage amènera des valeurs différentes que les valeurs théoriques. Vous allez calculer le BER en Matlab pour un système optique de communications multilongueur d’onde (WDM). Le fichier principal .m (GEL7014_HW1.m) est fourni, en plus des fichiers secondaires (HW_Bessel_filter, HW_RC_pulse, et HW_Super_Gaussian_filter). Un gabarit pour le fichier secondaire (HW_theory) qui calcule le BER est à compléter. Le fichier principal génère les courbes de BER, et le fichier HW_theory calcule les valeurs de BER. Lecture
[1] Agrawal, G. P., Fiber‐Optic Communication Systems, Chapter 4 Optical Receivers, Wiley, fourth edition, 2010. Vidéo
Visionner Lecture 1: Noise Sources at https://www.youtube.com/watch?v=BPTkMYe6Tc0 jusqu’à la section sur l’ASE. Le bruit ASE sera couvert dans le devoir 2. Visionner les premières 10 minutes du vidéo à http://youtu.be/K2aBGhSj1so qui se concerne le système de communications dans le devoir et la limite du bruit thermique. 1 GEL7014 Communications numériques Plusieurs lignes du fichier HW_theory.m sont incomplètes. Utilisez la vidéo et référence fournit pour compléter HW_theory.m. Faire rouler le fichier GEL7014_HW1.m et générer des courbes de BER. Il faut remettre le fichier HW_theory.m via PIXEL avec le nom theory_Student_Name.m. Àremettre
Le fichier HW_theory.m, les courbes de BER généré par votre fichier, et une discussion des résultats doivent être remis via PIXEL. 
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Fichier Matlab (theory_Student_Name.m) o Fixez I_ASE=0 et utilisez l’équation 4.4.4 de [1] pour trouver le bruit de grenaille (shot noise) sig_sn0 et sig_sn1 aux lignes 34 et 35 de HW_theory.m comme une fonction de la largeur de bande effective trouvée numériquement en GEL7014_HW1.m. o Utilisez l’équation 4.4.7 de [1] pour trouver sig_th à ligne 48 de HW_theory.m comme une fonction de la largeur de bande effective trouvée numériquement en GEL7014_HW1.m o Fixez sig1_ase=0 trouver sig0_theory et sig1_theory comme une fonction de sig_th, sig_sn0 et sig_sn1 Courbes de BER (fichier PDF) o Trois courbes à 10 Gb/s – une courbe pour NRZ, une courbe pour RZ, et une courbe pour RC 30% o Trois courbes à 0 Gb/s – une courbe pour NRZ, une courbe pour RZ, et une courbe pour RC 30% Discussion des résultats (fichier PDF) o Puissance de signal et de bruit  Exploitation de puissance reçue au lieu de SNR pour l’axe de x  Comment sont‐ils différents?  Comment est‐il plus facile d’exploiter la puissance reçue expérimentalement?  Comment est‐il plus facile d’exploiter la puissance reçue en simulation?  Méthode exploitée pour normaliser les bruits  Quels sont les bruits ajoutés?  Quel bruit est indépendant du signal?  Pour le bruit qui dépende du signal, comment est‐il référencé à la puissance du signal?  Plage de puissance  Faire balayer la puissance transmit de ‐40 dBm à 0 dBm.  Examinons‐nous une plage adéquate de puissance?, c.‐à‐d., est‐ce que nos courbes ressemblent des cascades? o Faire contraster les performances des trois formes d’onde  Le vidéo calcule la puissance requise pour atteindre BER=10‐4 pour NRZ 10 Gb/s.  Répétez le calcul pour RZ 10 Gb/s (le double de largeur de bande) et RC 30% (15% de plus pour la largeur de bande d’une coté). 2 GEL7014 o
Communications numériques  Validez vos courbes à BER=10‐4 pour les trois formes d’onde. 10 Gb/s vs 40 Gb/s  Le vidéo calcule la puissance requise pour atteindre BER=10‐4 pour NRZ 10 Gb/s.  Répétez le calcul de la puissance requis pour atteindre BER=10‐4 pour NRZ, RZ et RC 30% à 40 Gb/s.  Validez vos courbes à BER=10‐4 pour les trois formes d’onde. Descriptiondesscénariosàsimuler
Nous n’examinerons pas le crosstalk ni les non‐linéarités, c.‐à‐d., l’influence des canaux adjacents est considérée d’être nul. Donc en réalité il y a qu’une longueur d’onde qui est simulée. Nous considérons, quand même, que seulement une largeur de bande optique de 50 GHz est disponible dans notre système WDM. Peu importe la largeur de bande du signal, la largeur de bande optique est limitée à 50 Hz. Nous utilisons un filtre super gaussien de 50 GHz de largeur de bande de 3‐dB pour représenter le canal optique. Le rapport d’extinction est pratiquement infini, c.‐à‐d., pour un zéro logique la puissance envoyée est nulle. Desindicespourlavalidationdesrésultats
Le PIN doit suivre les équations en [1], incluant les modelés AWGN pour le bruit thermique (température de la pièce, valeurs typiques) et le bruit de grenaille (densité spectrale de puissance qui varie avec la puissance reçue). Validez vos résultats en calculant le facteur Q nécessaire pour atteindre BER de 10‐4 et utilisant l’équation 4.6.18 dans la limite de bruit thermique. 3