Le banc de mesure utilisé pour l’évaluation des performances de la liaison avec agrégation de porteuses décrit sur la figure 3-27 est identique au banc précédent. La génération du multiplex est réalisée sous Matlab de manière similaire à la transmission mono-porteuse. Les différents canaux sont multiplexés dans le domaine fréquentiel et transformés dans le domaine temporel par une transformée de Fourier inverse (IFFT). Pour les mesures expérimentales, l’AWG transpose le multiplex autour d’une porteuse RF à bande latérale unique (SSB, Single-Side Band). Pour les simulations, l’AWG est représenté par un bloc d’interpolation suivi d’un convertisseur SSB qui centre le multiplex à la fréquence RF désirée.
Du côté du récepteur, après une correction temporelle les canaux sont démultiplexés à l’aide d’un banc de filtres numériques suivi d’un bloc d’égalisation fréquentielle. Finalement, l’EVM est estimé pour chaque canal.
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Figure 3-27. Banc de mesure des performances de la transmission multi-canaux. Visualisation des spectres des multiplex : A- générés en émission, B- à l'entrée du lien
optique, C- en sortie du lien optique. EVM : D- mesuré et E- simulé.
Les paramètres utilisés en mesure et simulation sont listés dans le tableau 3-6. La fréquence RF mentionnée pour chaque expérience correspond à la fréquence de la première porteuse du multiplex. Elle est choisie de telle sorte à avoir le spectre du multiplex approximativement centré à la fréquence du maximum du gain (FSR/2). Une première série de mesures a été réalisée et comparée à la simulation pour un FSR de 6 GHz, avec un multiplex de 11 canaux à une fréquence RF de 1.6 GHz. L’espacement entre porteuses, pour cette série de mesure, est fixé à 60 kHz avec une largeur de bande totale de 792 MHz.
Tableau 3.6. Paramètres des multiplex utilisés en mesure et simulation
Paramètre 11 canaux 16 canaux (simulation)
Espacement entre porteuses (kHz) 60 120
Taille FFT/IFFT 2048 2048
Nombre de trames 5 5
Modulation QAM-64 QAM-64
Fréquence RF (GHz) 1.6 3.1/3.5
Puissance RF moyenne (dBm) -8 -8
FSR (GHz) 6 10
Sous-porteuses de données 1200 1200
Largeur de bande par canal (MHz) 72 144
Debit total agrégé (Gbit/s) 4.3 12.4
Ensuite, une simulation est réalisée avec un multiplex de 16 canaux, un FSR de 10 GHz et une fréquence RF de 3.1 GHz. L’espacement entre porteuses considéré ici est de 120 kHz pour chaque canal avec une largeur de bande de 144 MHz, ce qui donne une largeur totale agrégée de 2.3 GHz. Une dernière analyse est effectuée avec un multiplex de 16 canaux à une fréquence
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RF de 3.5 GHz avec les paramètres de la liaison qui donnent les meilleures performances analogiques (tableau 3-2).
La figure 3-28 montre les spectres d’entrée en bande de base des deux multiplex (point A) générés sous Matlab. La largeur des multiplex est supérieure à celle mentionnée ci-dessus pour laquelle, les fréquences nulles et les intervalles de garde ne sont pas comptabilisés. Les intervalles de garde réduisent l’efficacité spectrale du système mais leur taille peut être contrôlée par optimisation du filtrage réalisée dans le processus de démultiplexage.
Figure 28. Spectres en bande de base des multiplex en entrée au point A de la figure 3-22 générés sous Matlab (a) à 11 canaux et (b) à 16 canaux.
La figure 3-29 représente les spectres (densités spectrales de puissance en dBm/MHz) des multiplex à 11 canaux en entrée et sortie du lien optique (points B et C). La puissance RF moyenne à l’entrée est de -8 dBm ce qui donne des niveaux de puissance -38 dBm/MHz. Nous remarquons que les spectres sont centrés à 2.2 GHz et que nous retrouvons le gain de cette liaison à environ -30 dB autour de 2 GHz.
La figure 3-30 montre les valeurs des EVM mesurées et simulées pour chaque canal (points E et D). Des courbes de tendance sont rajoutées au tracé pour visualiser la dispersion des valeurs de l’EVM par rapport à leur valeur moyenne. La comparaison des résultats d’EVM en mesure
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et simulation pour 11 canaux montre une excellente concordance pour l’ensemble des canaux. Les valeurs d’EVM restent toujours dans la marge spécifiée pour les modulations 64-QAM (8%). Le débit total agrégé de la liaison est de 4.3 Gbit/s. La variation de l’EVM indique une réduction de celui-ci (1 dB de réduction entre le canal 1 et le canal 11) pour les canaux proches de la fréquence FSR/2 qui correspond au gain maximal et par conséquent, à un meilleur rapport signal à bruit.
Figure 3-29. Spectre du multiplex à 11 canaux en entrée (point B) et en sortie (point C) de la liaison PM-DD pour un FSR de 6 GHz, une fréquence RF de 1.6 GHz et une
puissance RF moyenne de -8 dBm.
Figure 3-30. EVM mesuré et simulé du multiplex à 11 canaux (points D et E).
Les simulations d’EVM réalisées pour 16 canaux sont représentées sur la figure 3-31 et montrent des résultats d’EVM satisfaisants. Les EVM obtenus restent dans l’intervalle entre 4
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et 6% avec un débit total de la liaison de 12.4 Gbit/s. Du fait de la largeur de bande élevée du multiplex, la courbe d’EVM suit en partie la courbe du gain et montre la tendance de l’EVM à diminuer pour les canaux proches de 5 GHz.
(a) (b)
Figure 3-31. (a) Spectre du multiplex à 16 canaux en entrée (point B) et sortie (point C) pour un FSR de 10 GHz, une fréquence RF de 3.1 GHz et une puissance RF
moyenne de -6 dBm. (b) EVM simulé du multiplex (point E).
Comme pour les différents scénarios précédents, une analyse des performances dans le cas d’une liaison à très hautes performances (laser à très haute pureté spectrale et détection équilibrée) est effectuée avec un multiplex de 16 canaux et pour une longueur de fibre de 20 km. Les résultats de simulation sont rapportés sur la figure 3-32. D’excellentes performances sont obtenues avec des EVM inférieurs à 1% pour tous les canaux. Ceci est le résultat d’un gain plus important et d’un niveau de bruit réduit pour cette configuration (la puissance du laser est de 19 dBm et sa largeur à mi-hauteur est de 10 kHz). Le multiplex est centré à une fréquence proche de FSR/2 (5 GHz) qui correspond approximativement au canal 8. Le choix de la fréquence RF et du FSR peut donc être déterminant pour optimiser les performances de la liaison à modulation de phase et détection interférométrique.
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(a) (b)
Figure 3-32. (a) spectres du multiplex à 16 canaux en entrée (point B) et en sortie (C) pour la liaison PM-DD à hautes performances. Le FSR est à 10 GHz, la fréquence RF
à 3.5 GHz et la puissance RF moyenne de – 6 dBm. (b) EVM simulé du multiplex (point E).