Transmisión y procesado óptico de señales UWB para comunicaciones por fibra óptica

Abstract

[ES] En esta Tesina se propone y estudia el uso de señales de banda ultra-ancha (UWB, ultra-wide band) para su distribución en redes de fibra óptica. La técnica de modulación radio UWB es una de las más interesantes actualmente debido a su comportamiento ante coexistencia con otros servicios con y sin licencia, su baja potencia radiada, su robustez al desvanecimiento multicamino y la baja probabilidad de intercepción. La distribución de señales UWB por fibra óptica proporciona dos ventajas importantes: (a) Las redes de fibra hasta el hogar (FTTH, fiber to the home) proporcionan ancho de banda suficiente para distribuir un gran número de señales UWB. (b) No es necesaria la modulación ni la conversión en frecuencia en casa del usuario final ya que la señal viaja en su formato original. La viabilidad de la tecnología UWB-en-fibra propuesta en esta Tesina es estudiada analíticamente y demostrada experimentalmente en el laboratorio mediante la transmisión de señales UWB a 1.25 Gbit/s por diferentes enlaces de fibra FTTH donde las señales OFDM presentan mejor comportamiento que las impulse radio. La transmisión de 5 canales BPSK a 1.56 Gbit/s es demostrada experimentalmente hasta un alcance de 100 km de fibra monomodo. Los resultados indican que la configuración multicanal, la modulación empleada, y el número de portadoras piloto son factores importantes a tener en cuenta al definir los sistemas UWB-sobre-fibra. Finalmente, se demuestra la conectividad UWB proporcionando 400 Mbit/s por usuario a distancias de transmisión radio de 1.5 m tras la propagación por 10 km SSMF y de 1 m tras 25 km.

[EN] In this work, the use of an ultra-wide band (UWB) radio technique is proposed as a viable solution for the distribution over optical fiber networks. UWB is one of the most promising radio modulation techniques in wireless communications. The growing interest in this technique is due to its excellent coexistence with other licensed and unlicensed wireless services, its low radiated power, tolerance to multipath fading and low probability of interception. Distribution of UWB signals on fiber exhibits two main advantages: (a) Fiber to the home (FTTH) networks provide bandwidth enough to distribute a large number of UWB signals. (b) No trans-modulation or frequency up-conversion is required at customer premises to be radiated. The approach suitability is demonstrated by the transmission of standards-based UWB signals at 1.25 Gb/s along different FTTH fiber links, where OFDM-UWB signals exhibit better transmission performance in FTTH networks than impulse radio UWB signals. Transmission of 5 BPSK-OFDM channels with an accumulated bit-rate of 1.56 Gbit/s over 100 km of SSMF is demonstrated experimentally. The results reveal multichannel configuration, OFDM modulation and the number of pilot tones as important parameters to be considered in UWB radio signals transmission over optical systems. Finally, UWB connectivity is demonstrated at 1.5 m wireless after 10 km SSMF transmission, or 1 m wireless after 50 km SSMF, providing 400 Mbit/s bitrate per user.