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This article validates a design methodology for a wireless telecommunications network to extend rural connectivity in Andean areas of Colombia in the post-conflict framework. The presented methodology allows the design of different types of networks according to geographic information of the urban-rural area of the municipality of Marulanda, located in the region of Caldas, Colombia. Internet connectivity will be delivered through a self-managing telecommunications technology known as WiBACK, which will support future 5G communication technology. Thus, the advantages and disadvantages of two network topologies are compared and a projection of the technological components for the implementation of the network is presented. The results of the research will design the roadmap and the comparative evaluation of the expansion scenarios of the Colombian broadband access network in post-conflict scenarios. En este artículo se valida una metodología de diseño de una red inalámbrica de telecomunicaciones para extender la conectividad rural en zonas andinas de Colombia en el marco del posconflicto. La metodología presentada permite el diseño de diferentes tipologías de red de acuerdo con información geográfica de la zona urbano-rural del municipio de Marulanda, localizado en la región de Caldas, Colombia. La conectividad a Internet se entregará a través de una tecnología de telecomunicaciones autogestionable conocida como WiBACK, que admitirá la tecnología futura de comunicación 5G. Así, se comparan las ventajas y desventajas de dos topologías de red y se presenta una proyección de los componentes tecnológicos para la implementación de la red. Los resultados de la investigación diseñarán la hoja de ruta y la evaluación comparativa de los escenarios de expansión de la red de acceso colombiana de banda ancha en escenarios de postconflicto.

A broad-range tunable all optical wavelength conversion scheme that is based on a dual driven Mach-Zehnder modulator with an integrated microwave generator to tune the channel spacing along the entire C band, is proposed. Successful signal demodulation up to 8 wavelength conversions, in steps of 50-400 GHz of 100 Gbps Nyquist QPSK channels with configurable channel spacing is reported. The proposed wavelength conversion scheme enables flexible wavelength routing on gridless optical networks, as can be seen in the Superchannels with a BER lower than 10-13. En esta investigación se propone un esquema de conversión de longitud de onda netamente óptico sintonizable y de banda ancha usando como dispositivo de conversión un modulador Mach-Zehnder junto con un generador de microondas para sintonizar el espaciamiento entre canales a lo largo de la banda C. Se reporta una demodulación exitosa de hasta 8 conversiones de longitud de onda, en pasos desde 50-400GHz de canales en formato Nyquist QPSK de 100Gbps con espaciamiento entre canal configurable. El esquema de conversión de longitud de onda propuesto habilita el enrutamiento flexible de longitudes de onda en redes ópticas con grilla espectral no fija, tal y como se puede observar en los Supercanales con una tasa de error de bit más baja que 10-13.

RESUMEN: El continuo crecimiento de la demanda de datos está dirigiendo la investigación para dar luz a una red eficiente en el uso de la fibra óptica y el espectro radioeléctrico. La próxima generación de redes será el resultado de una convergencia entre el dominio óptico e inalámbrico para reunir cada una de sus virtudes en una vasta red de telecomunicaciones más resiliente y más simplificada. Colombia no estará marginada de estos avances ya que actualmente despliega fibra óptica por gran parte del territorio nacional y por tal motivo debe estar informada de los progresos actuales en lo referente a redes de telecomunicaciones de nueva generación y orientar de mejor forma los lineamientos legales del ministerio de TIC (Tecnologías de la Información y las Comunicaciones) para traer en consecuencia grandes beneficios a la regulación de la red interna de telecomunicaciones en cuanto a lo decretado acerca de los inmuebles de propiedad horizontal. En este trabajo se plasman los avances en investigación concernientes a transmisiones por fibra óptica, incluyendo el nuevo paradigma de redes híbridas de fibra óptica con redes inalámbricas que permitirán simplificar la red global de telecomunicaciones. Las redes elásticas del futuro sugieren que las redes internas de telecomunicaciones serán más reducidas, simples y versátiles, lo cual facilitará la libre competencia entre los proveedores de servicios de comunicaciones, evitando el monopolio de espacios dentro de edificios de propiedad horizontal. Palabras clave: FI-WI, PON, redes elásticas, redes malla, supercanales, WDM. ABSTRACT: The continuous growth in data demand is leading research to bring to light an efficient network using fiber optics and radioelectric spectrum. The next generation of networks will be the result of a convergence between the optical and wireless domain with the purpose to gather all of their virtues in a vast telecommunications network more resilient and more simplified. Colombia will not be marginalized of these advances because actually has deployed optical fiber in most of the country and therefore they must be informed of current progress in terms of new generation of telecommunications networks and guide in a better way the legal guidelines of the Ministry of ICT (Information and Communications Technology) to bring great benefits to the regulation of internal telecommunications network, concerning what was decreed about the immovable of horizontal property. In this paper, research advances are reflected concerning optical fiber transmission, including the new paradigm of hybrid fiber optic networks with wireless networks that will simplify the global telecommunications network. The elastic networks of the future suggest that internal telecommunications networks will be smaller, simple, and versatile, which will facilitate competition between communication service providers, avoiding the monopoly of spaces within horizontal property buildings. Keywords: Elastic networks, FI-WI, mesh networks, PON, superchannels, WDM.

Radio over Fiber (RoF) systems have been proposed as a promising solution for transmitting radiofrequency signals at high data rates over long distances. To reach data rates in the Gbps range, studies indicate using the W-Band (75 -110 GHz). However, in this frequency band, chromatic dispersion becomes an issue that increases the bit-error-rate. This paper presents a novel digital dispersion monitoring technique for RoF systems based on asynchronous histogram analysis. This method quantifies the intensity level of the distortion of a radiofrequency demodulated signal by a dispersion factor. This dispersion factor is calculated using an enhanced clustering ap-proach, which carries out a Gaussian fitting technique through the expectation-maximization algorithm. Dispersion monitoring was performed on radiofrequency transmission simulations using non-return-to-zero and binary phase-shift keying modulated signals over 80 km of optical fiber at 60, 75 and 100 GHz. The bit error rate is estimated and compared to the dispersion factor, showing that the behavior of the dispersion effects are not proportional to the increase of carrier frequency, bit rate and distances. This novel monitoring method can be used to estimate the feasibility of RoF systems for future hybrid networks under specific transmission parameters such as fiber length, modulation format, and carrier frequency. Los sistemas de Radio sobre Fibra (RoF), se proponen como una solución prometedora para transmitir señales de radiofrecuencia a altas tasas de transmisión y sobre largas distancias. Algunos estudios proponen el uso de frecuencias portadoras en la banda W (75 - 110 GHz), para lograr transmisiones en el rango de los Gbps. Sin embargo, en este rango de frecuencias la dispersión cromática, se convierte en uno de los principales factores para el incremento de la tasa de error del bit.Este artículo presenta un nuevo método de monitoreo de la dispersión, basado en histogramas asíncronos para sistemas de RoF. El método planteado cuantifica el nivel de distorsión de la señal de radiofrecuencia, mediante un valor adimensional llamado: factor de dispersión. Dicho factor, se calcula mediante una técnica de agrupamiento, la cual se lleva a cabo usando ajustamiento gaus-siano, mediante el algoritmo de máxima esperanza sobre histogramas asíncronos. El monitoreo de la dispersión se realiza sobre una plataforma de simulación, donde se transmiten las señales de radiofrecuencia, empleando modulación No retorno a cero (NRZ) y modulación binaria con desplazamiento de fase (BPSK), sobre 80 km de fibra óptica a 60, 75 y 100 GHz. Así, se estima la tasa de error de bit y se compara con el factor de dispersión; dónde se evidencia que los efectos de la dispersión no son proporcionales al incre-mento en la frecuencia de la portadora, la velocidad de transmisión y la distancia. El novedoso método de monitoreo, puede ser usado para estimar la viabilidad de los futuros sistemas de telecomunicaciones híbridos, basados en redes de fibra y bajo ciertos parámetros de transmisión tales como: la distancia, el formato de modulación y la frecuencia de la portadora.

Radio over Fiber (RoF) systems have been proposed as a promising solution for transmitting radiofrequency signals at high data rates over long distances. To reach data rates in the Gbps range, studies indicate using the W-Band (75 -110 GHz). However, in this frequency band, chromatic dispersion becomes an issue that increases the bit-error-rate. This paper presents a novel digital dispersion monitoring technique for RoF systems based on asynchronous histogram analysis. This method quantifies the intensity level of the distortion of a radiofrequency demodulated signal by a dispersion factor. This dispersion factor is calculated using an enhanced clustering approach, which carries out a Gaussian fitting technique through the expectation-maximization algorithm. Dispersion monitoring was performed on radiofrequency transmission simulations using non-return-to-zero and binary phase-shift keying modulated signals over 80 km of optical fiber at 60, 75 and 100 GHz. The bit error rate is estimated and compared to the dispersion factor, showing that the behavior of the dispersion effects are not proportional to the increase of carrier frequency, bit rate and distances. This novel monitoring method can be used to estimate the feasibility of RoF systems for future hybrid networks under specific transmission parameters such as fiber length, modulation format, and carrier frequency.

En la actualidad una de cada seis parejas presenta problemas de fertilidad y en el 50% de los casos se debe al factor masculino. A la fecha, el análisis seminal es la única prueba que permite determinar el potencial fértil de un hombre. Entre otros parámetros, la viabilidad espermática es evaluada manualmente presentando una variabilidad debido a la subjetividad producida por la fatiga ocular del experto. El propósito de este trabajo fue desarrollar y validar experimentalmente una herramienta computacional flexible, programable y modular basada en el procesamiento digital de imágenes, para la identificación y clasificación de espermatozoides humanos en una muestra seminal. Las regiones fueron extraídas mediante la técnica de análisis discriminante de Fisher y su clasificación se realizó a través del análisis de agrupamiento y particularmente la técnica de K-medias. Los resultados obtenidos muestran 87,9% de exactitud en la identificación de los espermatozoides vivos y los espermatozoides muertos, 93,4% de efectividad para detectar espermatozoides vivos y 76% de efectividad para detectar los espermatozoides muertos, a partir de un conjunto de 110 imágenes obtenidas de 14 individuos, en comparación con el análisis manual acorde a los procedimientos establecidos por la Organización Mundial de la Salud. La herramienta computacional mostrada aquí contribuye al análisis objetivo de espermatozoides humanos, convirtiéndose en una alternativa a los costosos sistemas comerciales de análisis seminal asistido por computador. Currently one out of six couples present fertility problems, with 50% of the cases being due to the male. Until now, seminal fluid analysis is the only test that evaluates a male's fertility potential. Among other parameters, sperm viability is manually assessed, which contributes to high data variability as a result of expert subjectivity and eye-fatigue. The purpose of the present study was to develop and experimentally validate a flexible, programmable and modular-based computational tool for digital image processing, identification and classification of human sperm in a semen sample. The regions were extracted using Fisher discriminant analysis and classification methods by cluster analysis and particularly the K-means technique. The results show 87.9% accuracy in identifying living and dead sperm, 93.4% effectiveness in detecting live sperm and 76% effectiveness in detecting dead sperm, from a set of 110 images obtained from 14 individuals, compared with manual analysis according to the procedures established by the World Health Organization. This computational tool contributes to the objective analysis of human sperm, becoming an alternative to expensive commercial systems for computer-assisted semen analysis.

En este artículo se presenta una revisión de los trabajos científicos más relevantes de la tecnología de radio sobre fibra. Se exponen los aspectos más importantes en la evolución del estado del arte de esta tecnología, basado en la descripción de sus principales dispositivos y las pruebas experimentales más recientes que sugieren la integración entre las redes inalámbricas y cableadas, además de la convergencia de servicios en redes heterogéneas. En esta revisión se identificó una tendencia hacia el incremento en la frecuencia de la portadora de radiofrecuencia en la banda de las ondas milimétricas (75 - 100 GHz), que indican que la próxima generación de sistemas de radio sobre fibra operará en esta banda de gran capacidad disponible. El gran reto consiste en lograr transmisiones inalámbricas en estos sistemas a velocidades multiGbps en un futuro cercano. In this paper, we present a review based in the most relevant scientific works of radio-over-fiber technology. The most important issues of the state-of-the-art evolution are exposed. We show a description of the main devices and the most recent experimental tests that suggest the integration between wired and wireless networks, and the convergence in heteroge-neous networks. In this review, we identify a trend toward the increase of the radiofrecuency-carrier in the millimeter-wave bands (75-100 GHz) which show that the next generation of radio-over-fiber system will operate in this band of large capacity available. The challenge consisting of reaching multi-Gbps wireless transmissions in these systems very soon.

RESUMEN: En este trabajo se presenta el diseño e implementación de una red de fibra óptica en el laboratorio de fibra óptica del Instituto Tecnológico Metropolitano de Medellín, que es configurada a partir de diferentes topologías en un escenario con condiciones similares a las reales para realizar pruebas a dispositivos con enlaces hasta 45 km. En esta red se implementa un multiplexor sobre la base de redes de Bragg en fibras ópticas para la consiguiente multiplexación por división de longitud de onda. Usando este dispositivo, se hace un análisis de la transmisión de cuatro longitudes de onda a través de 12 y 32 km de fibra monomodo estándar. Las simulaciones numéricas muestran un buen desempeño del sistema bajo condiciones de temperatura extrema. Este es el primer reporte experimental en Colombia de un multiplexor óptico para redes pasivas multiplexadas por longitud de onda. ABSTRACT: In this work, we designed and built a fiber optic-network in the optical laboratory of the Instituto Tecnológico Metropolitano of Medellín City. This network was used to emulate different topologies in similar conditions to real environments with the possibility to make connections up to 45 km. In this network, an optical multiplexer based on fiber Bragg grating was implemented for wavelength division multiplexing in a passive optical network. By using this device, the transmission of four different wavelengths through 12 and 32 km of single-mode optical fiber is demonstrated with acceptable power levels in reception at 12 km. Numerical simulations show good performance of the system under extreme temperature conditions. This is the first experimental report in Colombia of an optical multiplexer for wavelength-division-multiplexed passive optical networks. COL0044448

RESUMEN: En este trabajo se presenta el diseño e implementación de una red de fibra óptica en el laboratorio de fibras ópticas del Instituto Tecnológico Metropolitano que se configura en diferentes topologías y constituye un escenario con condiciones similares a las reales para realizar pruebas de dispositivos en enlaces de hasta 45 km. Se presentan los resultados experimentales del análisis de pérdidas en diferentes tramos de la red, y de la transmisión de las señales provenientes de un multiplexor de fibra óptica de cuatro canales sobre 12 km y 32 km en un escenario de una red óptica pasiva multiplexada por longitud de onda. Finalmente se implementa una topología en estrella y se analizan los resultados de potencia, pérdidas, y transmisión de pulsos de luz provenientes de un Reflectómetro Óptico en el dominio del tiempo. Este es el primer reporte en Colombia del desarrollo tecnológico de un ambiente en laboratorio con condiciones similares a las reales, con potenciales aplicaciones en las comunicaciones ópticas como desarrollos de sensores y enrutamiento óptico. Palabras claves: Red de fibra óptica, multiplexor óptico, topología, pérdidas. ABSTRACT: In this work, we designed and built a fiber optic-network in the optical laboratory of the Instituto Tecnológico Metropolitano. This network was used to emulate different topologies almost real conditions with the possibility to make connections up to 45 km. We present experimental results of analysis in different network scenarios. Furthermore, we present experimental results for signal transmission and the transmission of four simultaneous channels by using an optics-multiplexor. Successful detection after 12 and 32 km through and passive optical network by wavelength division multiplexing is demonstrated. Finally, we present power and loss measures in terminals with a star topology and results for pulse transmission from Optical Reflectometer in the time domine. As far as we know, this is the first report and application in Colombia of a technological development of a laboratory network for topology analysis. This laboratory network will allow future applications like sensors testing and optical routing. Keywords: optical fiber network, optical multiplexor, topology, loss.

La visión por computador trata con el problema de encontrar interpretaciones o descripciones significativas a partir de datos visuales y se pueden pensar tres preguntas que conduzcan a la interpretación significativa de los mismos. ¿Cuál es la información relevante de la imagen? ¿Cómo debe extraerse la información relevante ¿Qué medidas o características pueden obtenerse? Este trabajo pretende responder a la segunda pregunta, así como de identificar desde la imagen qué objetos están en el mundo y donde están en él. Se recurre a la representación en el espacio de escala para el análisis de los datos en diferentes niveles de la imagen y se propone una metodología de segmentación basada en la relación de cada uno de los píxeles con su vecindario. Los espacios de escala son reducciones sucesivas de características de la imagen que permiten identificar las propiedades más significativas de la misma, aplicando un filtro Gaussiano cuyos parámetros son variados a medida que la escala aumenta. Para las pruebas se emplearon imágenes de café y los resultados muestran regiones más completas con respecto a otras técnicas de segmentación / Abstract: The vision by computer deals with the problem to find interpretations or significant descriptions from visual data and can be thought three questions that lead to the significant interpretation of such. Which is the excellent information of the image? How must be extracted the excellent information of the data? What measures or characteristics can be obtained from the extracted information? This work tries to respond to the second question, as well as to identify from the image what objects are in the world and where they are in him. One resorts to the representation in the space of scale for the analysis of the data in different levels from the image and a methodology of segmentation based on the relation of each one of pixels with its neighbourhood sets out. The scale spaces are successive reductions of characteristics of the image that allow to identify the most significant properties of the same one, applying a Gaussian filter whose parameters are varied as the scale increases. For the tests coffee images were used and the results show more complete regions with respect to another techniques of segmentation. Maestría

graficas, tablas This thesis presents an investigation of the different formats and modulation methods used in Optical Wireless Communications (OWC), specifically in Visible Light Communications (VLC), using solid-state lighting devices (SSL). The final objective is to propose, model and validate an adaptive spatial (three-dimensional) modulation scheme that allows the optimization of the effective bandwidth through the use of power RGB LEDs. Initially, a taxonomy of the different technologies and possible uses of OWC communications is made in order to identify their functionalities and characteristics. From this classification, the challenges presented by visible light communications for indoor use also called VLC (which is within the OWC category), were identified, as well as the different modulation formats used in it. Once the above has been determined, a review of the state of the art for each of the identified challenges is made, and the contribution that was made to solve this particular challenge (if applicable) during the course of the Doctoral process and that made it possible to reach the proposed solution. In section 3, the underlying theory of LEDs is shown, which are a fundamental part of VLC systems. Based on the electrical model, the equations that allow characterizing relevant aspects such as electrical bandwidth, optical bandwidth, radiation patterns, and optical power are determined. Finally, the experimental characterization (laboratory measurements) of the RGB LED device used to implement the final proposal of this thesis is presented. Section 4 presents an overview of different baseband digital modulation formats used in VLC systems. Some of these formats allow lighting control by themselves, or in conjunction with techniques such as PWM or current injection (I-bias). In subsection 4.4, the work carried out during the development of this research process is exposed in detail using some modulation formats presented in the previous subsections and which allow solving the lighting control problem by keeping constant the transmission speed of data. The aforementioned works, achieved a constant transmission rate of $6$ Kbps using a codification that combines in the same bit frame PWM modulation for brightness control and M-PPM coding for the creation of data words, the transmitter was implemented with two 10W RGB LEDs located 0.9 meters from the receiver (Texas Instruments OPT101 photo-detector), and a range of illumination was obtained between 25% to 85% of the possible light power of the LED sources. Similarly, a second work implements a Differential Manchester-PWM hybrid differential encoding for data transmission and brightness control in a real-time system, the proposed digital modulation allows simultaneous control of brightness while maintaining data transmission with a constant rate of 50 Kbps using three 10 W white LEDs at a distance of 0.9 meters, and a brightness range between 10% and 90% of the maximum luminous flux of the LED sources. It should be noted that these proposed hybrid encodings are self-authored and to the best of our knowledge, had not been presented prior to publication and submission to IEEE Latin America and COLCOM 2020 respectively. Given the good results obtained in the previously presented works, we focused on optimizing the available bandwidth, taking into account that in an RGB LED, three transmission sources are available (one for each color) similar to the WDM technique (wavelength division multiplexing). In the first instance, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) multicarrier modulation was used and it was determined by means of simulations which were the most efficient coding schemes taking the Bit Error Rate (BER) as a reference. Next, it was explored which was the best way to segment the information in order to be transmitted through each of the available channels. It was determined that the data bit stream should be segmented into groups of 6 bits (4 M-QAM coded bits and 2 M-PAM coded bits) using the Spatial Multiplexing (SM) transmission scheme, generating a three-dimensional constellation and obtaining a speed of 27.3 Mbps through a 1.5 m VLC link (subsection 5.4.1) (Texto tomado de la fuente) Esta tesis presenta una investigación sobre los diferentes formatos y métodos de modulación usados en comunicaciones ópticas inalámbricas (OWC - Optical Wireless Communications), específicamente en las comunicaciones sobre luz visible (VLC - Visible Light Communications), utilizando dispositivos de estado sólido para iluminación (SSL). El objetivo final es proponer, modelar y validar un esquema de modulación espacial (tridimensional) adaptativo, que permita la optimización del ancho de banda efectivo mediante el uso de LED’s RGB de potencia. Inicialmente, se hace una taxonomía de las diferentes tecnologías y posibles usos de las comunicaciones OWC con el fin de identificar sus funcionalidades y características. A partir de esta clasificación, se identificaron los desafíos que presentan las comunicaciones por luz visible para uso en interiores también denominada VLC (la cual se encuentra dentro de la categoría OWC), así como también los diferentes formatos de modulación usados en ella. Una vez se ha determinado lo anterior, se hace una revisión sobre el estado del arte para cada uno de los desafíos identificados, y se indica la contribución que se realizó para resolver ese reto en particular (si es del caso) durante el transcurso del proceso Doctoral y que permitieron llegar a la solución propuesta. En la siguiente sección se presenta la teoría subyacente a los LED, los cuales son parte fundamental de los sistemas VLC. En esta, a partir del modelo eléctrico, se determinan las ecuaciones que permiten caracterizar aspectos relevantes tales como como el ancho de banda eléctrica, ancho de banda óptico, patrones de radiación y potencia óptica. Al finalizar, se presenta la caracterización experimental (medidas tomadas en laboratorio) del dispositivo LED RGB usado para implementar la propuesta final de esta tesis. A continuación, se muestra una descripción general de diferentes formatos de modulación digital en banda base usados en los sistemas VLC. Algunos de estos formatos permiten el control de iluminación por si solos, en unión con técnicas tales como PWM o inyección de corriente (I-bias). En la subsección 4.4, se exponen de manera detallada los trabajos realizados durante el desarrollo de este proceso de investigación usando algunos formatos de modulación presentados en las subsecciones anteriores, los cuales permiten dar solución al problema del control de iluminación manteniendo constante la velocidad de transmisión de datos. Los trabajos mencionados anteriormente, lograron una velocidad de transmisión constante de 6 Kbps usando una codificación que combina en una misma trama de bits la modulación PWM para control de brillo y la codificación M-PPM para la creación de palabras de datos, el transmisor se implementó con dos LEDs RGB de 10 W ubicados a 0.9 metros del receptor (foto-detector OPT101 de Texas Instruments), y se obtuvo un rango de iluminación entre 25% al 85% de la potencia luminosa posible de las fuentes LED. De igual forma, un segundo trabajo implementa una codificación diferencial híbrida Manchester-PWM para la transmisión de datos y el control de luminosidad en un sistema en tiempo real, la modulación digital propuesta permite el control simultáneo de la luminosidad manteniendo la transmisión de datos con una velocidad constante de 50 Kbps utilizando tres LED’s blancos de 10 W a una distancia de 0.9 metros, y un rango de luminosidad entre el 10% y el 90% del flujo luminoso máximo de las fuentes LED. Cabe anotar que estas codificaciones hibridas propuestas, son de autoría propia y según nuestro mejor conocimiento, no habían sido presentadas antes de la publicación y presentación en la revista IEEE Latinoamérica y COLCOM 2020 respectivamente. Dados los buenos resultados obtenidos en los trabajos presentados anteriormente, nos enfocamos en optimizar el ancho de banda disponible, teniendo en cuenta que en un LED RGB, se tienen disponibles tres fuentes de transmisión (una por cada color) similar a la técnica WDM (multiplicación por división de longitud de onda). En una primera instancia, se hizo uso de la modulación multiportadora OFDM (Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales) y se determinó por medio de simulaciones cuáles eran los esquemas de codificación más eficientes, teniendo como referencia tasa de error de bit (BER). A continuación, se exploró cual era la mejor forma de segmentar la información con el fin de ser transmitida por cada uno de los canales disponibles, se determinó que el flujo de bits de datos debía ser segmentado en grupos de 6 bits (4 bits codificados M-QAM y 2 bits codificados M-PAM) usando en esquema de transmisión por Multiplexación Espacial (SM) generando una constelación tridimensional obteniendo una velocidad de 27.3 Mbps a través de un enlace VLC de 1.5 m (subsección 5.4.1). Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid Doctorado Doctor en Ingeniería - Ingeniería Automática Comunicaciones Opticas Inalambricas. Eléctrica, Electrónica, Automatización Y Telecomunicaciones

The need of increasing the capacity of current deployed optical networks to perform terabits transmissions has been driven to the development of superchannel systems, (principally based on Nyquist-WDM) to be carried out in flexible grid or gridless scenarios. Nevertheless, one of the main issues to be mitigated in these systems is the interchannel interference (ICI), whose effect is intensified when the spectral channel spacing is reduced (for further spectral efficiency increment). In this thesis, we present a study of the ICI effects in Nyquist-WDM systems by means of BER calculation as a function of several system parameters such as: frequency channel spacing, roll-off factor of the digital pulse-shaping filter, laser's linewidth, transmission distance, mark probability of the pseudo-random bit sequence, optical-to-signal noise ratio, among others. Besides, two methods enabling ICI mitigation are proposed: on one hand, a method based on FEC-coded sequence distribution among optical carriers for applications of multiple carriers (superchannels) as a single entity, and on the other hand, a method to perform nonsymmetrical demodulation (NSD) based on the k-means algorithm enabling time-varying distortions mitigation. In contradiction of techniques for ICI mitigation in recent art, these proposals avoid the use of multiple-input multiple-output equalizers or training sequences. Specifically, for NSD approach, information of adjacent channels is not required.

En este trabajo se estudian los efectos de la dispersión cromática en un sistema de radio sobre fibra de largo alcance que transmite en la banda de las ondas milimétricas, a partir de modelos realizados en simulación en el software VPI (Virtual photonics instruments) para sistemas con detección directa, y en Matlab para sistemas con detección coherente. Estos modelos transmiten señales de radiofrecuencia a distancias de hasta 80 km. Se hizo un análisis cualitativo de la señal mediante la calidad de los diagramas de ojo y de los espectros ópticos y eléctricos. También se calculó la tasa de error de bit de acuerdo a las variaciones de la relación señal a ruido óptica, mostrando transmisiones aceptables para modulaciones en amplitud hasta los 80 km a 1 Gbps para frecuencias de portadora entre los 60 y 100 GHz, y para transmisiones en BPSK con detección directa se calculó la magnitud del error vectorial mostrando buen desempe~no las transmisiones a 155 Mbps en distancias hasta los 100 km a 60 GHz y para 2.5 Gbps hasta los 2 km. Se presentó un novedoso método de estimación de la dispersión cromática usando ajustamiento gaussiano en histogramas asíncronos mediante el algoritmo de máxima esperanza, mostrando que los efectos de las dispersión cromática no incrementan proporcionalmente al aumento de la frecuencia de la portadora ni de la distancia de transmisión y que una pequeña variación en un parámetro de la red puede afectar signficativamente la señal recibida. / Abstract. In this work is studied the chromatic dispersion effects of long-reach Radio-over-Fiber systems in millimeter-wave band through simulations in Virtual Photonics (VPI) for intensity modulation and direct detection systems, and in Matlab for phase modulation and coherent detection systems. Those networks transmit optical signals in radiofrequency to a distance of 80 km. The qualitative analysis of data transmission through the passive optical network is made based on the quality of the eye diagram, and the optical and electrical spectrums. Also, the bit-error rate is calculated according to the optical-to-signal noise ratio to make a quantitative analysis regarding the transmission distance and speed, showing good results in a non-return-to-zero modulation at 80 km, and in BPSK transmissions with direct detection the error vectorial magnitude is estimated presenting good performance in transmission at 155 Mbps to a distance of 100 km using carrier of 60 GHz, and at 2.5 Gbps to a distance of 2 km. Radio over fiber systems with coherent detection shows better performance. A novel method for chromatic dispersion estimation is presented, using Gaussian fitting in asynchronous histograms trough expectation-maximization algorithm, showing that the effects of chromatic dispersion does not increase proportionally to the carrier frequency, or the transmission distance and that a small change in one parameter of the network may vary signifcantly the effect produced in the received signal. Maestría

This project is about the channel equalization in radio over ber transmission links. In particular, we focus on minimizing the effect of additive white Gaussian noise and the dispersion caused by transmission. To solve the problem of channel equalization, filters such as Finite Impulse Response (FIR) or Infinite Impulse Response (IIR), have already been investigated deep enough, thus, our project will be taken from another point of view. The goal of this project is to achieve signal equalzation in the receiver decision module, increasing the performance of the Bit Error Rate curves in digital formats. In order to do that, we will use artificial intelligence algorithms. This document is divided into four chapters. First of all, an introduction to the theoretical background used in this project will be described. Then, we will define the problem, and possible solutions. Once a solution is chosen, we will start discussing the implementation, in order to justify the results obtained in the computer simulations. Our systems under study uses digital modulations theory. In concrete, we will be focusing on Phase-shift keying modulations, since it is going to be the base for our project. The channel is one of the most important bulding blocks on our scheme, because it generates the signal distorsions that we want to mitigate. Thus, ber channels model will be reviewed in order to extract the features that will produce the noise and how it influences the transmitted signal. This noise can be classified as additive white Gaussian noise (AWGN) and the dispersion. Our proposed and studied solution is based on artificial intelligence (AI) algorithms in the decider module of the receiver: Expectation Maximization (EM) and Hidden Markov Models (HMM). These two algortihms learn from the channel behaviour in the system and adapt the decision boundaries to make more correct decisons. We performed computer simulations of our proposed solution, and the results proved an important improvement over the current systems. Our proposed approach is not only capable of signi cantly reducing the BER of the system, but it is also able of correcting other phenomena's such constellation phase rotation or changes in the distribution of the received symbols in the constellation. Ingeniería Técnica en Sistemas de Telecomunicación