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 ...................................................................
