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Tesis defendida por Alberto Jorge Quiroz Rodríguez Dr ... · PDF fileTesis defendida por Alberto Jorge Quiroz Rodríguez y aprobada por el siguiente Comité Dr. Francisco Javier Mendieta

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  • Tesis defendida por

    Alberto Jorge Quiroz Rodrguez

    y aprobada por el siguiente Comit

    Dr. Francisco Javier Mendieta Jimnez Dr. Arturo Arvizu Mondragn

    Codirector del Comit Codirector del Comit

    Dr. Horacio Soto Ortiz Dr. Salvador Villarreal Reyes

    Miembro del Comit Miembro del Comit

    Dr. Jorge Torres Rodrguez

    Miembro del Comit

    Dr. Csar Cruz Hernndez Dr. David Hilario Covarrubias Rosales

    Coordinador del programa de posgrado

    en Electrnica y telecomunicaciones

    Director de Estudios de Posgrado

    27 de Febrero del 2013

  • CENTRO DE INVESTIGACIN CIENTFICA Y DE EDUCACIN SUPERIOR

    DE ENSENADA

    Programa de Posgrado en Ciencias

    en Electrnica y Telecomunicaciones

    Recepcin ptica Coherente en Aplicaciones de Radio sobre Fibra

    Tesis

    que para cubrir parcialmente los requisitos necesarios para obtener el grado de

    Maestro en Ciencias

    Presenta:

    Alberto Jorge Quiroz Rodrguez

    Ensenada, Baja California, Mxico

    2013

  • ii

    Resumen de la tesis de Alberto Jorge Quiroz Rodrguez, presentada como requisito parcial

    para la obtencin del grado de Maestro en Ciencias en Electrnica y Telecomunicaciones

    con orientacin en Telecomunicaciones. Ensenada, Baja California. Febrero del 2013

    Recepcin ptica coherente en aplicaciones de radio sobre fibra

    R e s u m e n e n e s p a o l

    Resumen aprobado por:

    ________________________________

    Dr. Arturo Arvizu Mondragn

    La creciente demanda de servicios de comunicaciones inalmbricas, cada vez de mayor

    velocidad, obliga a los proveedores de servicios a buscar formas de acomodar un mayor

    nmero de usuarios en sus sistemas. Una forma de lograr esto es la reduccin de las clulas

    de manera que se aumente el reso de canales, sin embargo una reduccin en el tamao de

    la clula implica un mayor nmero de clulas para la cobertura de un rea dada y por tanto

    un mayor costo de operacin.

    El aumento en el nmero de clulas ha impulsado la bsqueda de estaciones base cada vez

    ms simples. La tecnologa de radio sobre fibra hace posible centralizar las funciones de

    procesamiento de seales en una sola ubicacin compartida y entonces hacer uso de fibra

    ptica para distribuir las seales a diversas estaciones base. De esta manera las estaciones

    base son simplificadas de manera significativa ya que solo requieren realizar funciones de

    amplificacin y conversin del dominio ptico al dominio elctrico.

    En este trabajo de tesis se describe el estudio, diseo e implementacin de un sistema UWB

    sobre fibra ptica. La meta de los sistemas UWB es utilizar banda ancha de espectro no

    licenciado emitiendo seales con niveles de potencia comparables a emisiones espurias y

    hacer uso de las bajas prdidas de la fibra ptica para su distribucin.

    De igual forma se presenta el diseo de un detector remoto heterodino para la generacin

    remota de una portadora de radio frecuencia, eliminando las funciones de conversin de

    subida de seal y simplificando el diseo de la estacin base. La estabilidad de la portadora

    de radio frecuencia generada es controlada mediante la implementacin de un circuito de

    amarre de fase ptico.

    Palabras Clave: Deteccin Remota Heterodina (RHD), Banda Ultra Ancha (UWB),

    Deteccin Directa (DD-IM), OPLL, Radio sobre Fibra, VPI Photonics.

  • iii

    Abstract of the thesis presented by Alberto Jorge Quiroz Rodrguez as a partial requirement

    to obtain the Master of Science degree in Electronics and Telecommunications with

    orientation in Telecommunications. Ensenada, Baja California, Mxico. February 2013

    Coherent optical reception in radio over fiber applications

    R e s u m e n e n i n g l e s

    Abstract approved by:

    ________________________________

    Dr. Arturo Arvizu Mondragn R e s u m e n e n i n g l e s

    The growing demand for wireless communication services, of increasingly higher speeds

    forces service providers to find ways to accommodate more users on their systems. One

    way to accomplish this is to reduce the cell size so as to increase the reuse of channels,

    however a reduction in cell size entails a greater number of cells to cover a given area and

    thus greater cost operation.

    The increase in the number of cells has prompted the search for base stations increasingly

    simple. The radio over fiber technology makes it possible to centralize the signal

    processing functions in a single shared location and then make use of fiber optics to

    distribute the signals to different base stations. In this way the base stations are

    significantly simplified as they are only required to perform amplification and optical to

    electrical conversion functions.

    This thesis describes the study, design and implementation of a UWB over fiber system.

    The goal of UWB systems is to use broadband unlicensed spectrum emitting signals with

    power levels comparable to spurious emissions and use of low-loss optical fiber for

    distribution.

    Additionally, the design of a remote heterodyne detector for remote generation of a radio

    frequency carrier is presented, eliminating the conversion up-conversion function and

    simplifying the base station design. The stability of the generated radio frequency carrier is

    controlled by implementing an optical phase locked loop.

    Keywords: Remote Heterodyne Detection (RHD), Ultra Wide Band (UWB), Direct

    Detection Intensity Modulation (DD-IM), OPLL, Radio over Fiber, VPI Photonics.

  • iv

    Dedicatoria

    A mis padres Por ser el pilar fundamental en mi vida, por haberme apoyado en todo momento,

    por sus consejos, sus valores, por la motivacin constante que me ha

    permitido llegar hasta aqu, pero ms que nada, por su amor.

    A mis amigos Por creer en m,

    por sus palabras de aliento, pero sobre todo, por no dejarme caer.

    A ti Por iluminar los momentos

    ms oscuros de la travesa que es la tesis

  • v

    Agradecimientos

    A los miembros de mi comit, Dr. Arturo Arvizu, Dr. Javier Mendieta, Dr. Salvador

    Villarreal, Dr. Horacio Soto y Dr. Jorge Torres por sus comentarios, aliento y participacin

    en la elaboracin de este trabajo.

    A mis compaeros de posgrado, en especial a Lilia Chairez, Miriam Nieto y Oscar

    Montao por los momentos compartidos. A Fernando, Aldo, Hctor y Arturo, por hacer

    ms amenas las prcticas de mviles.

    A Rene Torres por su disposicin y atenciones en el prstamo de material. A Juan

    Carlos Dominguez por resolver mis dudas y su ayuda en la implementacin del esquema

    experimental.

    A la familia Hernndez Arias por abrirme las puertas de su casa y tratarme como un

    miembro de su familia. Hicieron de Ensenada mi segundo hogar.

    A la familia Acosta Silva, fueron para m un pedacito de casa en tierra ajena. En

    especial a Orlando y al Momo por las aventuras vividas.

    A todo el personal de CICESE y los profesores de posgrado, por la infraestructura y el

    conocimiento transmitido.

    Al Dr. David Covarrubias por el carcter formativo de sus ctedras y por su apoyo

    como persona y como director de estudios de posgrado

    A CONACyT por potenciar el desarrollo de esta tesis.

  • vi

    Tabla de contenido

    Resumen en espaol ............................................................................................................. ii

    Resumen en ingles ............................................................................................................... iii

    Dedicatoria ........................................................................................................................... iv

    Agradecimientos ................................................................................................................... v

    Lista de figuras .................................................................................................................. viii

    Lista de tablas .................................................................................................................... xiii

    Captulo I Introduccin ........................................................................................................ 14

    I.1 Antecedentes y Motivacin ...................................................................................... 14

    I.2 Objetivos ................................................................................................................... 17

    I.3 Organizacin del documento .................................................................................... 17

    Captulo II Conceptos bsicos de radio sobre fibra ............................................................. 19

    II.1 Arquitectura celular ................................................................................................. 19

    II.1.1 Qu es una clula? ........................................................................................ 19

    II.2 Radio sobre fibra ..................................................................................................... 20

    II.3 Aplicaciones de radio sobre fibra ............................................................................ 22

    II.4 Ventajas de los sistemas RoF ...................................................................

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