Codage en phase

Le format de modulation de phase le plus simple, est doté d’une amplitude quasi-constante et d’une phase valant 0 ou π selon les données binaires à transmettre. Cependant la tension appliquée au modulateur ne correspond pas directement aux données binaires, un précodage logique est nécessaire. L'avantage d'utiliser un pré-code est que la récupération de l'information ne nécessite plus de référence de phase constante : c'est le bit précédent qui va servir de référence. On s'affranchit alors des problèmes liés à l'accord entre l'oscillateur local de réception et la porteuse optique. L’avantage de ce type de modulation et sa tolérance à la dispersion chromatique et sa capacité à supporter des débits assez élevés de l’ordre de 100Gbit/s ‎[26].Par contre, pour une application dédiée au réseau d’accès, la complexité de l’émetteur et du récepteur, augmenterait le coût des OLTs et des ONUs.

Dans le cas d’une modulation DPSK par MZM, la tension de commande est centrée sur un minimum de la fonction de transfert en intensité du MZM, et évolue entre ses deux maxima adjacents avec une amplitude de 2Vπ, comme la sur-modulation CS-RZ. Mais, elle

40 évolue à la fréquence d’information du signal, et non à sa moitié. La meilleure méthode pour générer un format DPSK, est d’utiliser la configuration « push-pull» évoquée au §I.5.2. Dans une telle configuration, à chaque bras du MZM est appliqué un signal électrique d’amplitude Vπ de signe opposé à celui du signal appliqué à l’autre bras. Lorsqu’un différentiel de tension nul est appliqué au MZM, le signal optique modulé conserve sa phase nulle. Lorsqu’un différentiel de tension de 2Vπ est appliqué, une phase de π est appliquée au signal optique modulé. À noter que lors d’un changement de phase du signal optique, lorsque la tension de commande passe d’une valeur extrême à une autre, elle doit transiter par la valeur qui correspond au minimum de la fonction de transfert du MZM. De ce fait, à chaque changement de phase, un signal DPSK voit son intensité s’annuler avant de revenir à sa valeur plateau.

La Figure I.19 représente la trace temporelle en amplitude et en phase, le diagramme de l’œil et le spectre du format DPSK. Le spectre d’un signal DPSK a une largeur similaire à celle du spectre d’un signal NRZ-OOK. Mais dans un spectre DPSK, la fréquence de l’onde porteuse, ainsi que ses harmoniques, ne sont pas apparentes.

Figure I. 19 La‎trace‎temporelle,‎Le‎diagramme‎de‎l’œil‎et‎Le‎spectre‎du‎format‎DPSK.

Il est possible d’ajouter à une modulation DPSK de nombreuses sur-modulations périodiques telles que celles décrites pour les formats OOK. Nous abordons en détail la détection différentielle dans ce qui suit.

 Détection différentielle

Les détecteurs optiques (photodiodes) ne sont sensibles qu’à la puissance du signal et non à sa phase. Il faut donc faire interférer le signal avec un signal de référence afin de

41 récupérer la phase, celui-ci peut être généré avec un oscillateur local stabilisé en fréquence et en phase. C’est le principe même de la détection cohérente, mais ce sont des montages qui restent assez coûteux pour l’accès. La détection différentielle se présente alors comme alternative. L’idée est de faire interférer le signal optique transmis avec lui-même, mais décalé d’un temps-bit. Pour cela le signal optique est injecté dans un interféromètre de Mach-Zehnder dont un bras est plus long que l’autre d’une longueur équivalente à la distance de propagation du signal durant 1 temps-bit (environ 4 cm pour 10 Gbit/s, ou 1 cm pour 40 Gbit/s). Cet interféromètre est appelé démodulateur différentiel. Il est placé juste avant le détecteur, et forme avec lui ce que l’on nommera un détecteur différentiel. Nous rappelons qu’un Mach-Zehnder est un interféromètre à deux ondes, et qu’il comporte deux sorties : le port constructif, pour lequel les interférences entre les signaux provenant de chacun des deux bras sont constructives si les signaux sont en phase, et le port destructif, pour lequel les interférences entre ces mêmes signaux sont destructives. La Figure I.20 montre le schéma d’un détecteur différentiel DPSK.

Figure I. 20 . Structure‎d’un‎détecteur‎différentiel‎pour‎DPSK‎(T :‎retard‎d’un‎temps-bit).

Ainsi, pour la détection différentielle, si deux impulsions successives sont en phase, elles interféreront constructivement au niveau du port constructif, et destructivement au niveau du port destructif. Si elles sont en opposition de phase, alors ce sera le contraire. Cette méthode permet une tolérance accrue du format DPSK aux effets non-linéaires, et en particulier à la SPM. Par contre, le bruit de phase non-linéaire présent est susceptible d’agir sur le différentiel de phase, et peut être très pénalisant pour la DPSK.

 Précodage logique

L’information détectée n’est pas l’information logique codée en phase par chaque symbole. Un « 1 »est détecté quand la tension détectée au niveau du port constructif est plus élevée que celle détectée au niveau du port destructif, ce qui correspond au cas où deux impulsions consécutives sont en phase. Un « 0 » est détecté de la même manière quand deux impulsions consécutives sont en opposition de phase. Afin de récupérer l’information, il est

42 nécessaire, au niveau de l’émetteur, d’effectuer un codage logique de la séquence binaire à transmettre, qui correspond à l’opération inverse de la détection différentielle. Le précodage logique requis pour une modulation DPSK peut être résumé par la table de vérité suivante :

s(t) p(t-1) p(t)

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Tableau I. 3 Table de vérité du précodage DPSK.

Où s(t)désigne le bit de la séquence initiale au temps t,(t étant normalisé par rapport au temps-bit), et p(t)le bit de la séquence précodée au temps t. On reconnaît, dans cette table de vérité, la fonction logique « OU exclusif inverse ». Le précodage DPSK consiste donc à effectuer l’opération logique suivante :

̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ (1.5)

: désigne la fonction logique « OU exclusif » et la barre désigne la fonction logique « NON ».

I.6.3.3. Codage Différentiel Quadratique de Phase DQPSK (Differential