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En el presente trabajo de investigación se estudia el procesamiento de información cuántica utilizando estados coherentes con fotones agregados (PACS). Se parte de un estudio de la superposición general de PACS con $n$, $m$ fotones agregados a los estados coherentes $\ket{\alpha}$ y $\ket{\beta}$ de la forma $\ket{\psi} \propto u \ket{{\alpha},m}\ket{{\beta},n }+ v \ket{{\beta},n}\ket{{\alpha},m}$ cuyo entrelazamiento es caracterizado por medio de la concurrencia. Se obtuvieron las condiciones generales para entrelazamiento no nulo, así como una familia de estados máximamente entrelazados mediante expresiones analíticas de la concurrencia y, se estudió el efecto de un canal despolarizante simple sobre esta superposición. En la siguiente etapa, los estados generales se restringen a los que pueden obtenerse experimentalmente, en donde se ha agregado sólo un fotón en uno de los subistemas de la forma $\ket{\psi}_{\text{dp,pa}}=\mathcal{N} (\hat{a}^\dagger \mp \hat{b}^\dagger )\ket{\alpha}\ket{\alpha}$, por lo que son superposiciones de PACS individuales (SPACS). Estas superposiciones se denominan canal de fotones desplazados (DPC) para la ``-", y de fotones agregados (PAC) para la ``+". Las características no clásicas de los DPC y PAC sometidos a la influencia de ruido por esparcimiento y fluctuaciones de fase se estudian a través de la perturbación inducida por una medición homodina (MID homodino) y la discordia cuántica (QD). Se obtuvieron expresiones analíticas que relacionan el QD con una observable para casos sin ruido y con ruido. La observable utilizada son las fluctuaciones de la cuadratura del campo de un subsistema. Los canales DPC y PAC se utilizan como recurso entrelazado para realizar procesamiento de información cuántica a través de un protocolo de teleportación híbrido basado en detección de fotones individuales y detección homodina. Se analizó la capacidad del canal a través de la fidelidad para teleportar un estado, y se obtuvieron expresiones tanto para el caso puro como el caso con ruido. La fidelidad se calcula para cada estado a teleportar y como un promedio para evaluar la capacidad de teleportación del canal. Finalmente, se propone la generación de los canales estudiados en la banda de telecomunicaciones a través de fotones o SPACS anunciados generados en una fibra óptica no lineal mediante el proceso de la mezcla espontánea de cuatro ondas (SFWM) y mezclados en un divisor de haz con el vacío. Se prueba la viabilidad de generar SPACS me In this work, we study quantum information processing with photon added coherent states (PACS). First, the general superposition of $n,m$ added photons to the coherent states $\ket{\alpha}$ and $\ket{\beta}$ of the form $\ket{\psi} \propto u \ket{{\alpha},m}\ket{{\beta},n }+ v \ket{{\beta},n}\ket{{\alpha},m}$ is studied, whose entanglement is characterized by means of Concurrence. The general conditions for non-null entanglement as long as a family of maximally entangled states were obtained. The decoherent effect a simple depolarization channel was also analyzed. As a second part of the study, the states are restricted to the easiest experimentally feasible, in which only one photon is added to each subsystem in the form $\ket{\psi}_{\text{dp,pa}}=\mathcal{N} (\hat{a}^\dagger \mp \hat{b}^\dagger )\ket{\alpha}\ket{\alpha}$ forming superpositions of single PACS (SPACS). These superpositions are named displaced photons channel (DPC) for ``-", and photon added channel (PAC) for ``+". The non-classical character of DPC and PAC affected by noise sources of scattering and phase fluctuation are studied by means of homodyne measurement induced disturbance (homodyne MID) and quantum discord (QD). Analytical expressions that relate QD and one observable were obtained for pure and noise-influenced cases. The observable used is field-quadrature fluctuations for one subsystem. DPC and PAC channels are used as an entangled resource to perform quantum information process through a hybrid quantum teleportation protocol based on single photon and homodyne detections. The channel capacity was analyzed with the fidelity to teleport a state, and closed expressions were obtained for the pure and mixed cases. Fidelity was calculated for each state to teleport and as an average as well to evaluate the teleportation capacity of the channel. Finally, the generation of the studied channels is proposed in the telecommunications band with heralded single photons or SPACS generated within a non-linear fiber optic by spontaneous four wave mixing (SFWM) that are mixed in a beamsplitter with vacuum. The viability of SPACS generations with SFWM was also proved. The generated channels have spectral properties related withe the non-linear process. The non-classical signature of the channel is evaluated by means of the teleportation fidelity for defined spectral windows. Average fidelities of $ \mathcal{F}>0.8 $ were obtained for some spectral windows, which proves the viability of this prop

En este trabajo se realiza el estudio teórico-experimental de los sistemas de comunicaciones ópticas cuánticas con aplicaciones satelitales. Se describe en primer lugar la teoría pertinente a dichos sistemas cuánticos y en base, a los requerimientos y características de este tipo de sistemas, se propone y se diseña un esquema de comunicación óptica cuántica para enlaces en espacio libre empleando estados ópticos coherentes fuertemente atenuados modulados en fase. Este sistema fue implementado utilizando dispositivos ópticos en espacio libre. Por conveniencia, se emplea un esquema auto-homodino que consta de un láser operando a 1550 nm, del cual se obtiene la señal de datos y el oscilador local. La señal de datos es modulada en fase y atenuada fuertemente para simular las pérdidas presentes en un enlace en espacio libre a largas distancias, logrando potencias ópticas equivalentes a 0.25 (12x10-15 watts) y 5 fotones (200x10-15 watts) por pulso con una velocidad de transmisión de 350 KHz. El esquema de recepción hace uso de los estados de polarización de la señal de datos y el oscilador local, lineal a 45 grados y circular, respectivamente, para permitir la medición simultánea de los componentes en cuadratura del campo óptico, también conocido como híbrido óptico de 90 grados. Además, se diseñó e implementó una estructura de sincronización de fase por medio de un lazo de Costas, la cual fue optimizada considerando el ruido de amplitud y de fase. Usando la estructura de sincronización de fase optimizada, se obtuvieron los parámetros de desempeño del sistema completo, los cuales estuvieron en buen acuerdo con el análisis teórico para bajo número de fotones. Además, se implementó un esquema semejante al mencionado, solo que ahora usando un hibrido óptico de 90 grados fibrado y dos fuentes láseres independientes con un ancho de línea angosto (

La creciente demanda de servicios de comunicaciones inalámbricas, cada vez de mayor velocidad, obliga a los proveedores de servicios a buscar formas de acomodar un mayor número de usuarios en sus sistemas. Una forma de lograr esto es la reducción de las células de manera que se aumente el reúso de canales, sin embargo una reducción en el tamaño de la célula implica un mayor número de células para la cobertura de un área dada y por tanto un mayor costo de operación. El aumento en el número de células ha impulsado la búsqueda de estaciones base cada vez más simples. La tecnología de radio sobre fibra hace posible centralizar las funciones de procesamiento de señales en una sola ubicación compartida y entonces hacer uso de fibra óptica para distribuir las señales a diversas estaciones base. De esta manera las estaciones base son simplificadas de manera significativa ya que solo requieren realizar funciones de amplificación y conversión del dominio óptico al dominio eléctrico. En este trabajo de tesis se describe el estudio, diseño e implementación de un sistema UWB sobre fibra óptica. La meta de los sistemas UWB es utilizar banda ancha de espectro no licenciado emitiendo señales con niveles de potencia comparables a emisiones espurias y hacer uso de las bajas pérdidas de la fibra óptica para su distribución. De igual forma se presenta el diseño de un detector remoto heterodino para la generación remota de una portadora de radio frecuencia, eliminando las funciones de conversión de subida de señal y simplificando el diseño de la estación base. La estabilidad de la portadora de radio frecuencia generada es controlada mediante la implementación de un circuito de amarre de fase óptico. 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.

El uso de las comunicaciones ópticas inalámbricas es una tendencia tanto en la investigación científica como en el ámbito tecnológico-comercial, sin embargo son diversos los retos que este tipo de enlaces enfrentan, uno de ellos es la interacción con el canal atmosférico y las perturbaciones que el mismo ocasiona en la señal óptica al propagarse a través de él; de la misma manera son diversas las técnicas empleadas para la mitigación de dichos efectos, el procesamiento digital de la señal y el uso de la diversidad espacial son dos de estas técnicas. Es en este sentido que el presente trabajo analiza los efectos del canal óptico atmosférico en dos parámetros específicos de la señal: la intensidad y el estado de polarización. Mediante un modelo de teoría-simulación se evalúa la repercusión de los tres regímenes de turbulencia (débil, media y fuerte) en las variaciones de intensidad de la señal, la magnitud de dichas variaciones es cuantificada por la variable índice de centelleo σ ²ᵎ . Los resultados obtenidos por dicho modelo fueron respaldados con enlaces en el exterior para valores diversos de longitud de onda λ y distancia del enlace L; de igual modo se validó el uso del dispositivo emulador de turbulencia atmosférica para las pruebas en el entorno del laboratorio. De esta manera, dentro del laboratorio se elaboró un enlace con modulación binaria de la fase de la portadora óptica, con un esquema de detección coherente y sometido a los tres regimenes de turbulencia (generados por la cámara de turbulencia). Tras la adquisición de las señales recibidas se implemento un estimador de fase (procesamiento fuera de línea). Por ultimo se elaboró una adaptación del algoritmo de recepción para la evaluación del desempeño del sistema mediante variados escenarios con diversidad espacial, grados 2 y 4. The optical wireless communications are a trend not just for scientific research but also for the technological industry, however this kind of systems deal with several difficulties, the perturbation on the optical signal caused by it's interaction with the atmospheric channel is one of this impairments. By processing the signal digitally and using spatial diversity the aforementioned effect can be mitigated. The current job analyzes the effects of the optical atmospheric channel in two specific signal's parameters: intensity and state of polarization. Based on a theoretical-simulated model the impact of the three turbulence regimes (weak, medium and strong) were evaluated as a function of the intensity variations, the magnitude of those variations is quantified by σI 2 . The results of this model were validated by an outdoor link with different values of wavelength λ and link distance L; the use of the emulator device of atmospheric turbulence for the laboratory tests was also validated with the same model. This project implements an optical communication link with binary phase shift keying and coherent detection in the laboratory, and tests it under three different regimes of turbulence (provided by the turbulanche chamber). A phase estimator was programmed to process the acquired signals (offline processing). Finally, an adaption of the reception algorithm was proposed to evaluate the performance of the system under several scenarios with two different grades of spatial diversity, 2 and 4.

En este trabajo se presenta el estudio teórico y experimental de las repercusiones de las propiedades de polarización de campos ópticos parcialmente polarizados sobre: a) la resultante de la superposición de dichos campos y b) el proceso de la fotocorriente producida por la recepción coherente de dichas ondas, con énfasis en la detección heterodina, se hace uso de la formulación en términos de las matrices de coherencia y de los parámetros de Stokes. Primero se efectúa el análisis para la superposición de dos campos láser parcialmente polarizados y estadísticamente independientes: la señal óptica recibida y el oscilador local en un sistema de comunicaciones, y se relacionan sus propiedades de polarización individuales a las del campo resultante, obteniendo expresiones en forma cerrada para el grado de polarización y para la potencia heterodina disponible, para campos de cualquier estadística, en función de los grados de polarización individuales y de la geometría en la esfera de Poincaré. A continuación se hace el análisis para el caso particular de la superposición de campos láser estabilizados en amplitud y con fluctuaciones estocásticas de sus fases instantáneas, frecuentemente encontrados en sistemas de comunicaciones y sensores ópticos, obteniendo también expresiones en forma cerrada para el grado de polarización y la potencia heterodina disponible. Usando funciones de correlación de segundo orden, se encuentra la densidad espectral de potencia de la fotocorriente generada por el batimiento heterodino de dichos campos. Para verificar los resultados se implementó un arreglo experimental basado en un interferómetro heterodino con estados de polarización de estadística controlable, a través de la modulación electroóptica de la fase de una de las componentes; se observaron las representaciones en la esfera de Poincaré y se efectuaron mediciones del grado de polarización del campo resultante. También se desarrolló un sistema de detección heterodina y se efectuaron mediciones de la densidad espectral de la fotocorriente resultante del batimiento de los campos ópticos. In this work we present the theoretical and experimental study of the repercussions of the properties of polarization of partially polarized optic fields on: a) the resultant of the superposition of the fields and b) the photocurrent process generated by the coherent reception of these waves, with emphasis on heterodyne detection. This formulation is made in terms of the coherence matrices and the Stokes parameters. First the analysis is made for the superposition of two partially polarized and stabilized laser fields with stochastic fluctuations in their instantaneous phases, frequently occurring in communication systems and optical sensors, also obtaining closed form expressions for the degree of polarization and the available eterodyne power. Using second order correlation functions, we obtain the power spectral density of the photocurrent generated by the heterodyne beating of these fields. In order to verify the results an experimental arrangement was implemented, based on a heterodyne interferometer with states of polarization of controllable statistics, using electrooptical phase modulation on one of the components; representations on the Poincaré sphere were observed and measurements of the degree of polarization of the resultant field were made. An experimental setup for the heterodyne detection was also developed and measurements of the photocurrent spectral density were made.

La radiación emitida por láseres de semiconductor utilizados en telecomunicaciones ópticas presenta inestabilidades en frecuencia y fase ópticas (ruido de fase) inevitables, debidas a procesos cuánticos en la cavidad láser. Si bien la presencia de estas fluctuaciones no afecta a los sistemas de telecomunicaciones ópticas con fotodetección directa (incoherente), sí constituye un ruido que degrada drásticamente el desempeño de los sistemas de telecomunicaciones ópticas coherentes, especialmente los que utilizan modulación angular, tales como PSK ó FSK óptica. En este trabajo se presentan los resultados obtenidos con la implementación de una técnica interferométrica auto-heterodina que permite el análisis de las propiedades espectrales de láseres de semiconductor. Se describe la teoría asociada con los conceptos del ruido de fase en láseres de semiconductor, se realizan mediciones de las propiedades espectrales de un láser de InGaAsP mediante la utilización de técnicas de medición en el dominio tiempo-frecuencia. The radiation emitted by semiconductor lasers used in optical telecommunication systems presents unavoidable instabilities in optical frequency and phase (phase noise), due to quantum processes in the laser cavity. Although the presence of these fluctuations doesn´t affect the optical telecommunication systems with direct photo-detection (incoherent), it does constitute a noise that drastically degrades the performance of the coherent optical communications systems, especially those that utilize angular modulation, such as optical PSK or FSK. In this work we present the results from the implementation of a delayed self-heterodyne interferometric technique that allows the analysis of the spectral properties of semiconductor lasers. The theory associated with the concepts of noise in semiconductor lasers is described and finally we carry out measurements on the spectral properties of an InGaAsP laser using time-frequency techniques.

Los láseres de semiconductor de alta velocidad son dispositivos esenciales para los sistemas actuales de: comunicaciones digitales, transmisión de subportadora analógica, dispositivos de microondas, e instrumentación. En la transmisión de señales de microondas por fibra óptica se tienen grandes ventajas sobre los sistemas de microondas terrestres y de cable coaxial por: el gran ancho de banda, la baja atenuación, la baja dispersión, la inmunidad a la interferencia electromagnética, etc. Para las aplicaciones enunciadas anteriormente se requieren dispositivos láser con: gran ancho de banda, bajo ruido de intensidad, baja anchura espectra, alta eficiencia de modulación, gran intervalo de temperatura, baja distorsión, etc. Esta tesis presenta un estudio de los factores que limitan el ancho de banda intrínsecos y extrínsecos del diodo láser de semiconductor. En particular, se presenta una contribución a la vez teórica y experimental acerca de la extracción de los elementos parásitos (extrínsecos) del circuito eléctrico equivalente del diodo láser. Se introducen nuevas técnicas de medición para la extracción de la resistencia serie de diodos láser de semiconductor. Se validan los estudios teóricos de las técnicas propuestas de medición de la resistencia serie en DC y RF. Asimismo, se muestra la relevancia del conocimiento del valor de la resistencia serie parásita en aplicaciones de simulación de sistemas optoelectrónicos y en el acoplamiento eléctrico de fuentes generadoras de señales de microondas al dispositivo láser. En este trabajo también se hace una revisión de las características espectrales de la emisión de láseres de semiconductor monofrecuenciales. Se presenta el principio de la técnica interferométrica con la relación de Schawlow-Townes modificada y la técnica interferométrica autohomodina, describiendo los montajes experimentales utilizados para la medición del espectro del campo óptico y se presentan mediciones realizadas sobre un láser DFB. En la medición de la anchura espectral por medio de un interferómetro heterodino con fibra monomodo para diferentes valores de la corriente de inyección se observó un producto anchura espectral por potencia óptica de una decena de MHz.mW. High speed semiconductor lasers are key devices for: digital communications, analog subcarrier transmission, microwave devices, and instrumentation. Microwave signal transmission using optical fibers have many advantages over the terrestrial microwave systems and coaxial due to: wide bandwidth, low attenuation, low dispersion, inmunity to electromagnetic interference, etc. For this kind of applications it is required laser devices with: broadband, low intensity noise, low linewidth, high modulation efficiency, wide temperature range, low distortion, etc. This disertation presents a study about bandwidth limiting factors (intrinsic and extrinsic) in semiconductor laser diodes. Particularly, is presented a theoretical and experimental work concerning the parasitic element extraction (extrinsic) for the laser diode equivalent electrical circuit. Furthermore, using DC and RF measurements, new techniques for the series resistance extraction in semiconductor laser diodes are presented. The theoretical studies about measurement techniques proposed for series resistance in DC and RF are validated. Likewise, the importance of the parasitic series resistance in opto-electronic systems and in the electrical matching of microwave sources to the laser device is presented. On the other hand, a review of the spectral characteristics of the single-frequency semiconductor laser emission is presented. The principle of an auto-homodyne interferometric technique for the linewidth measurement is described and an experimental set-up for the measurement of the field spectrum of a DFB laser is reported. In addition a linewidth measurement set-up with heterodyne interferometric technique using singlemode fiber is presented and an experimental set-up is described, leading to the measurement of a product linewidth optical power about 10 MHz.mW.

En este trabajo se efectuó el estudio, síntesis, realización y caracterización de un estimador subóptimo de la fase de una portadora óptica con modulación binaria de la fase (BPSK) en presencia de fluctuaciones aleatorias de la fase del campo óptico y de ruido aditivo en el canal. La síntesis del estimador se realizó a partir de un observable eléctrico obtenido mediante la detección coherente homodina de la señal óptica de información, empleando la teoría de la máxima verosimilitud, las ecuaciones del estimador y de la varianza así como la ecuación de Fokker-Planck, requiriendo el tratamiento de algunos términos de alto orden que aparecen en la función de verosimilitud y los cuales no se manifiestan en sistemas convencionales con detección heterodina. La estructura de estimador sintetizada fue caracterizada mediante simulación para diferentes condiciones de relación señal de ruido y ancho de línea de las fuentes ópticas, y se obtuvo una estructura simplificada, la cual se realizó posteriormente mediante un circuito analógico que se caracterizó en un montaje óptico autohomidino y en un experimento puramente eléctrico. Además el estimador de fase simplificado se realizó también mediante un procesador digital de señales. La principal aportación de este trabajo fue la síntesis de una estructura estimadora que funciona en banda base con mejores características de desempeño que las estructuras convencionales (diseñadas para frecuencia intermedia) tales como el PLL y el lazo de Costas. This thesis work presents a study, synthesis, implementation and characterization of a sub-optimal phase estimator of an optical carrier modulated with binary phase shift keying (BPSK) and affected by random noise on its phase and amplitude. The synthesis was made by using the observable eléctrical signal obtained by homodyning the optical information signal with the local oscillator. Use of the maximum-likelihood theory, the variance and estimator equations and the Fokker-Planck equation was made, incluiding additional high-order terms in the maximum-likelihood equation which are not present in conventional optical communication systems with heterodyne detection. The synthesized estructure was characterized by simulation under different signal-to-noise ratios and laser line-widths, arriving at a simplified structure which was implemented using analog electronic circuits in an auto-homodyne experiment and also in a purely eléctrical setup. This resulting estimator was also implemented using a digital signal processor. The main contribution of this work was the synthesis of an estimator structure that works in base-band with better characteristics than conventional structures (designed for intermediate frequency) such as the PLL and the Costas Loop.

Los receptores de sistemas de comunicaciones ópticas coherentes están formados básicamente por un arreglo de fotodiodos y un preamplificador de banda ancha. El diseño del preamplificador se realiza empleando las técnicas conocidas de diseño de sistemas de microondas. Una parte importante del diseño del preamplificador se realiza con ayuda de programas de simulación de circuitos de microondas, los cuales emplean modelos de los componentes pasivos y activos del sistema. Dichos modelos se derivan de mediciones realizadas a los componentes. El elemento crítico en el diseño de un amplificador es el dispositivo activo o transistor, que para el caso de nuestro diseño fue un dispositivo del tipo PHEMT (Transistor Pseudomórfico de Electrones de Alta Movilidad - por sus siglas en inglés-). Por lo tanto es crucial conocer con exactitud los elementos del modelo en pequeña señal del transistor. En este trabajo se describe la metodología empleada para extraer los valores de los elementos del modelo del transistor por medio de mediciones dinámicas realizadas bajo diferentes condiciones de polarización. Una contribución original de este trabajo se presenta en el estudio sistemático realizado sobre el efecto del portador (chip carrier). Basado en los resultaods obtenidos de la investigación, se desarrolló un nuevo modelo para el portador. The receivers used for coherent optical communications are composed by a set of photodiodes and a wideband preamplifier. The design of the amplifier is performed using the well known microwave techniques. Normally the design is done with microwave CAD software which uses models of the pasive and active components. The models are derived from measurements. The key element in amplifiers design is the active device (PHEMT - Pseudo-Morphic High Electron Movility Transistor - in our case), therefore it is very important to know accurately the small-signal transistor model. In this work the methodology used to extract the element values by dynamic characterization under different bias conditions is described. An original contribution of this work is presented in the sistematic study about the package (chip carrier) effect. Based on the results obtained from this package investigation a new model was developed for the chip carrier.

México se encuentra en un proceso de apertura y modernización de telecomunicaciones en el cual las comunicaciones inalámbricas juegan un papel fundamental. Para impulsar el desanollo de la telefonía básica, la COFETEL (Comisión Federal de Telecomunicaciones) efectuó de Octubre de 1997 a Mayo de 1998 el proceso de licitación de las bandas de frecuencias para la prestación del servicio inalámbrico fijo (AIF) y móvil (PCS). Debido a los costos de las frecuencias y de los equipos para proveer servicios es necesario disei'íar sistemas que sean eficientes espectralmente. La eficiencia espectral de un sistema de comunicación celular depende principalmente de la opción de esquema de acceso múltiple. Actualmente existe un debate sobre cual esquema de acceso, TDMA (Acceso Múltiple por División de Tiempo) o CDMA (Acceso Múltiple por División de Código), proporciona mayor capacidad para la tecnología AIF, lo cual es clave para el operador. Por tal motivo, el objetivo principal de este trabajo es realizar el estudio de la eficiencia espectral del sistema TDMA, considerando el estándar GSM (Sistema Global para Comunicaciones Móviles) para la tecnología AIF en México. Para llevar a cabo el objetivo se desarrolló una metodología detallada y explícita para el cálculo de la eficiencia espectral del sistema TDMA, considerando el estándar GSM, aplicada a la tecnología AIF, en la cual se involucra el proceso de la planeación del enlace para la obtención del Eb /N0 , y se consideran los factores necesarios que permiten analizar la eficiencia espectral del sistema en una región particular. En base a la metodología se desanolló un programa de computadora, que puede ser utilizado como una herramienta que hace posible el análisis de la eficiencia espectral según el escenario planteado de una manera práctica, sistemática, y rápida, permitiendo realizar una toma de decisiones adecuada en el diseño de la red. La metodología y programa se aplicaron en un caso de estudio de un escenario real, incorporándose una comparación con el sistema CDMA. Los resultados obtenidos indican que la mejor eficiencia espectral del sistema GSM se obtiene con un factor de reuso de frecuencia 3, tipo de celda ornnidireccional y con el menor radio de celda. La eficiencia espectral del sistema CDMA es mayor a la del sistema GSM, y puede representar un menor costo, aunque eso depende de la demanda de tráfico de la zona. GSM es un estándar competitivo a CDMA por sus características y por el apoyo económico por parte de Europa. Mexico is in the process of aperture and modernization for telecommunications in which wireless communications play a fundamental role. To help push forward in the development of basic telephony the COFETEL (Comisión Federal de Telecomunicaciones) conducted, f r om October 1997 to May 1998, the process of legislation for frequency bands utilized in fixed (WLL) and mobile (PCS) wireless services. Due to the cost of frequency and equipment to provide service, it is necessary to design spectral efficient systems. The spectral efficiency of a cellular communications system depends mainly on the rnultiple access scherne that is being used. Nowadays there is a debate over which access scheme, TDMA (Time Division Multiple Access) or CDMA (Code Division Multiple Access), provides more capacity for WLL technology, which is a key issue for the operator. Considering this, the rnain objective for this work is to conduct a study on the spectral efficiency of the TDMA system, taking into account the GSM standard (Global System for Mobile Communications) for WLL in Mexico. To realize this objective a detailed and explicit methodology was created to determine the spectral efficiency of the TDMA system, considering the GSM standard applied to WLL technology in which it involves the link budget to obtain the El NIŇ0 and considering also the necessary factors that allow the analysis of the spectral efficiency of a system in a particular region. Based on the methodology a computer program was developed to be used as a too! during the decision making of the network in the design stage, and it provides for a fast, practical and systematic analysis of the spectral efficiency in a given scenario. The methodology and test program was applied to a real life case study, a CDMA system study is included for cornparison. The results obtained indicate that the GSM system gets a better spectral efficiency for a cell reuse factor equal to 3 with a omnidirectional cell and with the smallest cell radius. The spectral efficiency of the CDMA systern is greater than the GSM standard. lt could performs a lower cost, although depends on the traffic demand of the zone. Due features and economic support frorn the Europe's countries GSM standard is a challenger to CDMA.

México se encuentra en un proceso de apertura y modernización de telecomunicaciones en el cual las comunicaciones inalámbricas juegan un papel fundamental. Para impulsar el desarrollo de la telefonía básica, la COFETEL (Comisión Federal de Telecomunicaciones) efectuó de Octubre de 1997 a Mayo de 1998 el proceso de licitación de las bandas de frecuencias para la prestación del servicio inalámbrico fijo (AIF) y móvil (PCS). Debido a los costos de las frecuencias para proveer servicios es necesario diseñar sistemas que sean eficientes espectralmente. La eficiencia espectral de un sistema de comunicación celular depende principalmente de la opción de esquema de acceso múltiple. Actualmente existe un debate sobre cual esquema de acceso, CDMA (Acceso Múltiple por División de Código) o TDMA (Acceso Múltiple por División de Tiempo), proporciona mayor capacidad para la tecnología AIF, lo cual es clave para el operador. Por tal motivo, el objetivo principal de este trabajo es realizar el estudio de la eficiencia espectral del sistema CDMA, considerando el estándar IS-95 (Estándar Interino-95) para la tecnología AIF en México. Para llevar a cabo el objetivo se desarrolló una metodología detallada y explícita para el cálculo de la eficiencia espectral del sistema CDMA IS-95, considerando el estándar IS-95, aplicada a la tecnología AIF, en la cual se involucra el proceso de la planeación del enlace para la obtención del Eb /No, y se consideran los factores necesarios que permiten analizar la eficiencia espectral del sistema en una región particular. En base a la metodología se desarrolló un programa de computadora, que puede ser utilizado como una herramienta que hace posible el análisis de la eficiencia espectral según el escenario planteado de una manera práctica, sistemática, y rápida, permitiendo realizar una toma de decisiones adecuada en el diseño de la red. La metodología y programa se aplicaron en un caso de estudio de un escenario real, incorporándose una comparación con el sistema TDMA. Los resultados obtenidos indican que fa mejor eficiencia espectral del sistema CDMA IS-95 se obtiene con una relación Eb /No igual a 6 dB, tipo de celda sectorizada 120º y con el menor radio de celda. La eficiencia espectral del sistema CDMA es mayor a la del sistema GSM, y puede representar un menor costo, aunque eso depende . de la demanda de tráfico de la zona. Por sus ventajas en capacidad se espera que en los próximos años CDMA tenga mayor penetración en el mercado y pueda ser la tecnología de mayor utilización. Mexico is in the process of aperture and modemization for telecommunications in which wireless communications play a fundamental role. To help push forward in the development of basic telephony the COFETEL (Comisión Federal de Telecomunicaciones) conducted, from October 1997 to May 1998, the legislation for frequency bands utilized in fixed (WLL) and mobile (PCS) wireless services. Due to the cost associated with the use of this of frequencies and equipment to provide service, it is necessary to design spectral efficient systems. The spectral efficiency of cellular communications systems depends mainly on the multiple access scheme that is being used. Nowadays there is a debate over which access scheme, CDMA (Code Division Multiple Access) or TDMA (Time Division Multiple Access), provides more capacity for WLL technology, that being a key issue for the operator. Considering this, the main objective for this work is to conduct a study on the spectral efficiency of the CDMA system, taking into account the IS-95 (Interim Standard95) for WLL in Mexico. To realize this objective a detailed and explicit methodology was created to determine the spectral efficiency of the CDMA system considering the IS-95 standard applied to WLL technology; this involves the link budget to obtain the Eb /No and also includes the necessary factors that allow for the analysis of the spectral efficiency of a system in a particular region. Based on this methodology, a computer program was developed to be used as a tool during the decision making of the network in the design stage, it provides for a fast, practica! and systematic analysis of the spectral efficiency in a given scenario. The methodology and test program was applied to a real life case study with the results presented; a TDMA system study is included for comparison. The results obtained show that the CDMA system gets a better spectral efficiency for a Eb /No equal to 6 dB with a 120º sectored cell and with the smallest cell radius. The spectral efficiency of a CDMA system is greater than the GSM standard. It ould performs a lower cost, although depends on the traffic demand of the zone.It is expected that CDMA will have deeper penetration, being the most widely used technology in the market in the coming years.

En la presente tesis se presenta el análisis de simulación de un círculo consistente de un lazo de Costas modificado, que forma parte de la etapa de demodulación en un receptor para comunicaciones ópticas coherentes. Se simuló y analizó en su forma convencional (voltaje vs tiempo), así mismo, se aplicó la técnica de modelado de fase (fase vs tiempo), la cual reduce subtancialmente los tiempos de simulación. Se realizaron diversas simulaciones en ausencia y presencia de señal de información y ruido de fase, está última correspondiendo a las fluctuaciones de fase óptica encontradas en osciladores láser. Por último, se llevó a cabo una evaluación del desempeño del sistema empleando para ello observación visual, tales como: diagramas de “ojo” y constelaciones, así como mediciones en el dominio del tiempo y de la frecuencia, para lo cual, además del simulador de circuitos se emplearon programas de procesamiento digital de señales. In this thesis we present the analysis and simulation of a circuit consisting a modified Costas Loop, as a part of a demodulation stage in a receiver for coherent optical communications. The simulation and analysis made in a conventional way (voltage vs time), as well as in the relative phase modeling technique (phase vs time), which substantially reduces the simulation time. Simulations were conduced in the absence and presence of information signal and phase noise, the latter corresponding to the optical phase fluctuations found in laser oscilators. Finally, an evaluation of the performance of our system was done employing visual observation, such as “eye” diagrams and constellations, as well as measurements in the time and frecuency domains. For this task, in addition to the circuit simulator, we employed digital signal processing program.

La evolución de los sistemas de comunicaciones por fibras ópticas y los parámetros principales de los sistemas de comunicaciones ópticas como son: los tipos de enlace, la velocidad máxima de transmisión, la tasa máxima de bits erróneos, la capacidad real de transmisión y las principales aplicaciones de este tipo de redes de telecomunicaciones, se introducen como referencia para el estudio de los elementos de los sistemas de comunicaciones muy de alta velocidad por fibras ópticas, conocidas como redes fotónicas. Entre las principales ventajas que ofrecen las redes fotónicas se encuentran el uso de las fibras ópticas de dispersión corrida, la reducción al mínimo o la eliminación de los componentes electrónicos, y el uso de la multicanalización por división de longitud de onda. El fenómeno de dispersión de pulsos ópticos limita la velocidad máxima de transmisión y la distancia entre repetidores; las fibras de dispersión corrida permiten incrementar la velocidad de transmisión. Otras ventajas de estas redes son la multicanalización y la demulticanalización óptica, los filtros ópticos sintonizables en longitud de onda como los láseres de semiconductor de varias longitudes de onda centradas a 1550 nm, la amplificación óptica mediante el uso de libras contaminadas con Erbio con lo que se alcanzan mayores longitudes de los enlaces y la extracción óptica del reloj. Con estas ventajas, las redes totalmente ópticas representan la opción más viable para satisfacer la creciente necesidad de ancho de banda para cubrir las aplicaciones de voz, datos y video de los sistemas de comunicaciones del futuro. Se realiza el análisis de los fenómenos no lineales que afectan la transmisión de pulsos ópticos de alta velocidad como el esparcimiento estimulado de Brillouin (SBS), el esparcimiento estimulado de Raman (SRS), la modulación inducida por la portadora (CIPM), la modulación cruzada de fase (XPM) y el corrimiento de longitud de onda (CHIRP) que se presenta en los láseres de semiconductor modulados directamente a alta velocidad. A partir de los resultados de este análisis, se establecen los valores límite de la potencia máxima de transmisión, la longitud máxima de enlaces; la dispersión máxima de pulso permisible y finalmente la velocidad máxima de transmisión en función de la dispersión total. El planteamiento tentativo de una red fotónica basado en los resultados obtenidos también se presenta. Se realiza un análisis del ancho de banda requerido para dar servicios de vos, datos y video mediante la red propuesta lo cual nos lleva a establecer la factibilidad de implementación de una red de este tipo en nuestro país. Se proponen los temas a considerar en trabajos futuros The development of fibre optic communications systems, the main parameters of these systems like: different kind of links, maximum data rate transmision, maximum bit error rate, real transmisión capacity and the main applications of this kind of networks are introduced as background for the study of the high speed communications systems, the photonic networks. Among the main advantages of photonic networks are the use of dispersion shifted optical fibres, the maximum reduction or total elimination of electrnic components and the wavelength division multiplexing. Optical pulse dispersion limits the maximum data rate of optical links and the maximum link length; dispersion shifted fibres allows increasing this maximum rate. Other advantages are optical multiplexing and demultiplexing, wavelenght-tunable optical filters like tunable optical semiconductor lasers tuned at 1550 nm, optical amplification by erbium doped optical fibres in order to have longer optical links and optical clock recovery. Using this advantages, all-optical networks are the option to satisfy the growing bandwith demand for future voice, data and video communication systems. Non-linear phenomenae, which affect high data rate optical pulse transmission, stimulated Brillouin scattering (SBS), stimulated Raman scattering (SRS), carried-induced phase modulation (CIPM), cross-phase modulation (XPM) and wavelength-shifting in high- speed directly-modulated semiconductor lasers (CHIRP), are analyzed. Based on these results, the maximun transmission power, the maximum link length, the maximum permissible pulse dispersion and the maximum date rate as a function of total dispersion were found. Based on the results obtained, a tentative photonic network is also presented. The analysis of bandwidth required for voice, data and video applications is presented for this network which guided us to state the factibility of implementation of a photonic network in our country. Topics that should be studied in future works are proposed.

En este trabajo se presenta el análisis de estructuras de microcinta con fronteras finitas y sus efectos de dispersión. En la primera parte, el análisis se realiza en el modo quasi-estático, válido a bajas frecuencias, mediante el método de elementos finitos. Se propone un algoritmo para la discretización de la estructura de manera automática, basado en una retícula variable (malla no-uniforme) y el conocimiento apriori de las regiones con gradientes grandes, como una alternativa mucho más eficiente que los métodos autoadaptables para este problema en particular. Dicho algoritmo, es válido para analizar, con alto grado de precisión, estructuras de microcinta tanto abiertas como con fronteras finitas, considerando el espesor del conductor y sin requerir de un gran número de elementos. En la segunda parte, se estudian los efectos de dispersión en la constante dieléctrica efectiva empleando métodos analíticos aproximados. Los resultados se validan experimentalmente mediante la utilización de un método resonante y el análisis de redes hasta 20 GHz. Observaciones a partir de las mediciones permiten determinar efectos no considerados anteriormente en la literatura. Se realiza un análisis de errores que permite determinar la precisión de los modelos adecuados para el diseño asistido por computadora, así como la de algunos métodos rigurosos. Por último, se propone un conjunto de ecuaciones adecuadas para el diseño asistido por computadora de estructuras de microcinta abierta, con fronteras finitas y considerando los efectos del espesor del conductor en la constante dieléctrica efectiva, así como en la capacitancia e impedancia. Se propone una metodología para corregir el efecto de dispersión en estructuras con fronteras finitas y se presentan resultados originales que extienden el intervalo de validez de los modelos existentes. In this work, the analysis of dispersion effects in microstrip structures with finite boundaries is presented The first part of this work is related to the quasi-static analysis of shielded and open microstrip structures with finite conductor thickness by the Finite - Element Method (FEM). An automatic and efficient algorithm to discretize the microstrip structure is proposed. The algorithm generates a non-uniform mesh based on the a-priori knowledge of large gradient regions, representing for this particular structure, an alternative much more efficient than the self-adaptive mesh generator algorithms, avoiding repetitive solutions. With this method, it can be possible to analyze with a high degree of accuracy, both open and finite boundary microstrip structures, using a small number of elements. The second part, concerns the study of the frequency dependent effective dielectric constant of the microstrip using approximate numerical and analytical methods. Besides, experimental verification of these models is described using a resonant method and performing automatic network analysis up to 20 GHz. An error analysis of the models for the calculation of the frequency dependent effective dielectric constant, suitable for computer-aided design (CAD), and others full-wave methods, has been performed. Finally, a set of accurate equations suitable for CAD of microstrip structures with open and finite boundaries is proposed in order to determine the effective dielectric constant, the capacitances and impedance of the structure. A methodology to take into account the dispersion effect on shielded microstrip is also proposed, extending the validity range of existing models. A very good agreement between the analysis with other rigurous methods and measurements is obtained.

El modelo numérico de predicción de oleaje conocido como Modelo de Densidad Espectro-Angular DSA es de los llamados modelos de primera generación que se caracteriza en que cada una de las componentes espectrales del oleaje evolucionan independientemente de las otras (evolución desacoplada). Este modelo fué adaptado a la estación de trabajo SUN, aumentándose la resolución espectral tanto en dirección como en frecuencia (pasando de 76 a 352 componentes). Además se modificó la física del modelo incluyendo el término de interacciones no lineales para simular la transferencia de energía entre diferentes componentes espectrales. Esto hace que la evolución del oleaje sea de manera acoplada y como consecuencia convierte al modelo DSA en un modelo de segunda generación (DSANL). Antes y después de la inclusión del término de interacciones no lineales, se hicieron experimentos numéricos con campos hipotéticos de viento propuestos por el proyecto SWAMP (1985) que van desde experimentos de advección pura y campos de viento homogéneos y estacionarios hasta campos de viento complejos como el de un huracán. A pesar de la sencillez y naturaleza semi-empírica del modelo DSA, sus resultados son similares a los de cualquier modelo participante en el SWAMP. El modelo modificado (DSANL) simula de manera razonable la evolulción acoplada del oleaje en todos los casos, excepto en el del huracán en el cual los resultados obtenidos con el DSANL son muy similares a los del DSA debido principalmente a que la parametrización empleada del término de transferencia no lineal de energía entre olas simula una interacción débil. N/E

En este trabajo se presentan los principios de funcionamiento, el diseño, el desarrollo y la construcción de una terminal numérica de línea para comunicaciones por fibras ópticas a la velocidad de 2.048 Mbps, correspondiente a una señal multicanalizada con 30 canales de 64 Kbps en el estándar CCITT. Se describen y discuten los bloques constitutivos del sistema, los criterios de diseño, el procedimiento de construcción de un equipo que comprende la interfaz MIC, el atenuador de ruido de fase, el CODEC de canal, el transceptor óptico y la unidad de supervisión y control, incluyendo funciones de monitoreo de error y, además, operación en lazo local y remoto. El equipo está construido en tarjetas STD con un microcontrolador a bordo para las funciones de supervisión y control así como para el mando automático desde una computadora personal industrial constituida por una tarjeta en el ducto STD; se menciona entonces la programación realizada para este efecto. Se comentan las adaptaciones realizadas para la solución de problemas asociados a la obsolescencia de los componentes, a la lógica auxiliar y a la interconexión de elementos ópticos y electrónicos en el frente de entrada/salida. Finalmente se presentan resultados de la operación del sistema realizado a nivel eléctrico en el dominio del tiempo (tasa de error de bit) y de la frecuencia (espectros); y a nivel óptico, de acuerdo a las normas aplicables.

En este trabajo se presenta el diseño, desarrollo y caracterización de la circuitería de un excitador de láseres de semiconductor que permitió realizar experimentos con las fibras ópticas, los cuales hicieron posible el diseño y elaboración de la electrónica de un Reflectómetro óptico en el Dominio del Tiempo. El excitador se realizó con la posibilidad de suministrar a los diferentes láseres de inyección pulsos eléctricos de 60 ns de duración al 50% de la altura máxima con tasa variable de repetición de 0 a 1kHz, y con modulación también variable en la amplitud de la corriente aplicada en la gama de 0 a 50 A pico.

Se describe las bases teóricas e implementación de algunos de los metódos y técnicas de procesado digital de imágenes que han mostrado ser de gran beneficio en el mejoramiento de imágenes radiográficas médicas generadas por transmisión con propósitos de diagnostico, Ei sistema de procesado digital de imágenes a través del cual se han realizado las diversas operaciones consta de una computadora [PDP 11/70] Ja cual se encarga de controlar los procesos, siendo empleada una cámara de televisión digitalizadora para la adquisición de las imágenes de entrada y una interfase de video en conjunción con un monitor visualisador de gráficos para la presentación de la imagen de salida. Dentro de las principales operaciones que se han Ilevado a cabo están las que procuran la apreciación de detalles pequeños de interés en base a la remción de información de fondo tanto en el plano espacial como frecuencial, así como aquellas que intentan un mejoramiento en base a la modificación de histogramas de niveles de gris.