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Optical networks employing wavelength division multiplexing technology have been well recognized as the core networks for the next generation Internet. In such networks, any fiber cut or node failure may lead to huge data loss. Thus, reliability is of great importance in the design of modern high-speed networks. At the same time, traffic grooming is another important design objective since it addresses multi-granularity traffic. The traditional routing approaches with differentiated services do not consider the traffic grooming case or reconfiguration method. Therefore, they are not resource-efficient for the next generation Internet. In this dissertation, an effective reconfigurable traffic grooming with differentiated reliability scheme is proposed to efficiently use network resources. Compared with the conventional rerouting method, the proposed scheme makes the network more robust and immune from service interruptions. An integer linear programming (ILP) formulation is presented first. By solving the ILP formulation, an optimal solution is obtained for each incoming connection request. However, the solution is so time consuming, a heuristic algorithm is introduced to get an approximate optimal solution. The performance evaluation indicates that the connection blocking probability can be decreased greatly by the proposed scheme.

In wireless communications, frequency-selective fading is a major source of impairment for wireless communications. In this research, a novel Frequency-Domain Independent Component Analysis (ICA-F) approach is proposed to blindly separate and deconvolve signals traveling through frequency-selective, slow fading channels. Compared with existing time-domain approaches, the ICA-F is computationally efficient and possesses fast convergence properties. Simulation results confirm the effectiveness of the proposed ICA-F. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) systems are widely used in wireless communications nowadays. However, OFDM systems are very sensitive to Carrier Frequency Offset (CFO). Thus, an accurate CFO compensation technique is required in order to achieve acceptable performance. In this dissertation, two novel blind approaches are proposed to estimate and compensate for CFO within the range of half subcarrier spacing: a Maximum Likelihood CFO Correction approach (ML-CFOC), and a high-performance, low-computation Blind CFO Estimator (BCFOE). The Bit Error Rate (BER) improvement of the ML-CFOC is achieved at the expense of a modest increase in the computational requirements without sacrificing the system bandwidth or increasing the hardware complexity. The BCFOE outperforms the existing blind CFO estimator [25, 128], referred to as the YG-CFO estimator, in terms of BER and Mean Square Error (MSE), without increasing the computational complexity, sacrificing the system bandwidth, or increasing the hardware complexity. While both proposed techniques outperform the YG-CFO estimator, the BCFOE is better than the ML-CFOC technique. Extensive simulation results illustrate the performance of the ML-CFOC and BCFOE approaches.

Over the last decade, rapid growth of broadband services necessitated research aimed at increasing transmission capacity in fiber-optic communication systems. Wavelength division multiplexing (WDM) technology has been widely used in fiber-optic systems to fully utilize fiber transmission bandwidth. Among optical amplifiers for WDM transmission, semiconductor optical amplifier (SOA) is a promising candidate, thanks to its broad bandwidth, compact size, and low cost. In transmission systems using SOAs, due to their large noise figures, high signal launching powers are required to ensure reasonable optical signal-to-noise ratio of the received signals. Hence the SOAs are operated in the saturation region and the signals will suffer from SOA impairments including self-gain modulation, self-phase modulation, and inter channel crosstalk effects such as cross-gain modulation, cross-phase modulation, and four-wave mixing in WDM. One possibility to circumvent these nonlinear impairments is to use constant-intensity modulation format in the 1310 nm window where dispersion is also negligible. In this dissertation, differential phase-shift keying (DPSK) WDM transmission in the 1310 nm window using SOAs was first considered to increase the capacity of existing telecommunication network. A WDM transmission of 4 x 10 Gbit/s DPSK signals over 540 km standard single mode fiber (SSMF) using cascaded SOAs was demonstrated in a recirculating loop. In order to increase the transmission reach of such WDM systems, those SOA impairments must be compensated. To do so, an accurate model for quantum-dot (QD) SOA must be established. In this dissertation, the QD-SOA was modeled with the assumption of overall charge neutrality. Static gain was calculated. Optical modulation response and nonlinear phase noise were studied semi-analytically based on small-signal analysis. The quantitative studies show that an ultrafast gain recovery time of ~0.1 ps can be achieved when QD-SOAs are under high current injection, which leads to high saturation output power. However more nonlinear phase noise is induced when the QD-SOAs are used in the transmission systems operating at 10 Gbit/s or 40 Gbit/s. Electronic post-compensation for SOA impairments using coherent detection and digital signal processing (DSP) was investigated next in this dissertation. An on-off keying transmission over 100 km SSMF using three SOAs at 1.3 [micrometer] were demonstrated experimentally with direct detection and SOA impairment compensation. The data pattern effect of the signal was compensated effectively. Both optimum launching power and Q-factor were improved by 8 dB. For advanced modulation formats involving phase modulation or in transmission windows with large dispersion, coherent detection must be used and fiber impairments in WDM systems need to be compensated as well. The proposed fiber impairment compensation is based on digital backward propagation. The corresponding DSP implementation was described and the required calculations as well as system latency were derived. Finally joint SOA and fiber impairment compensations were experimentally demonstrated for an amplitude-phase-shift keying transmission.

Yes / The issue of asset tracking in dense environments where the performance of the global positioning system (GPS) becomes unavailable or unreliable is addressed. The proposed solution uses a low-profile array of antenna elements (sensors) mounted on a finite conducting ground. A compact-size sensor array of six electrically small dual-band omnidirectional spiral antenna elements was designed as a front end of a tracker to operate in the 402 and 837 MHz spectrum bands. For the lower band, a three-element superposition method is applied to support estimation of the angle of arrival (AOA), whereas all six sensors are employed for the higher band. A low complexity and accurate AOA determination algorithm is proposed, the projection vector (PV), and this is combined with the array mentioned. Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is integrated with the PV technique to increase the estimation resolution. The system was found to be suitable for installation on the roof of vehicles to localize the position of assets. The proposed system was tested for the tracking of nonstationary sources, and then two scenarios were investigated using propagation modeling software: outdoor to outdoor and outdoor to indoor. The results confirm that the proposed tracking system works efficiently with a single snapshot. / European Union Horizon 2020 Research and Innovation Program; 10.13039/501100009928 - Higher Committee for Education Development (HCED), Iraq

In today's digital world, information and communication technology accounts for 3% and 2% of the global power consumption and CO2 emissions respectively. This alarming figure is on an upward trend, as future telecommunications systems and handsets will become even more power hungry since new services with higher bandwidth requirements emerge as part of the so called ¿future internet¿ paradigm. In addition, the mobile handset industry is tightly coupled to the consumer need for more sophisticated handsets with greater battery lifetime. If we cannot make any significant step to reducing the energy gap between the power hungry requirements of future handsets, and what battery technology can deliver, then market penetration for 4G handsets can be at risk. Therefore, energy conservation must be a design objective at the forefront of any system design from the network layer, to the physical and the microelectronic counterparts. In fact, the energy distribution of a handset device is dominated by the energy consumption of the RF hardware, and in particular the power amplifier design. Power amplifier design is a traditional topic that addresses the design challenge of how to obtain a trade-off between linearity and efficiency in order to avoid the introduction of signal distortion, whilst making best use of the available power resources for amplification. However, the present work goes beyond this by investigating a new line of amplifiers that address the green initiatives, namely green power amplifiers. This research work explores how to use the Doherty technique to promote efficiency enhancement and thus energy saving. Five different topologies of RF power amplifiers have been designed with custom-made signal splitters. The design core of the Doherty technique is based on the combination of a class B, class AB and a class C power amplifier working in synergy; which includes 90-degree 2-way power splitter at the input, quarter wavelength transformer at the output, and a new output power combiner. The frequency range for the amplifiers was designed to operate in the 3.4 - 3.6 GHz frequency band of Europe mobile WiMAX. The experimental results show that 30dBm output power can be achieved with 67% power added efficiency (PAE) for the user terminal, and 45dBm with 66% power added efficiency (PAE) for base stations which marks a 14% and 11% respective improvement over current stateof- the-art, while meeting the power output requirements for mobile WiMAX applications.

Few-mode fibers (FMFs) and multimode fibers (MMFs) can provide much higher data-carrying capacities compared with single-mode fibers. But in order to achieve this goal, one must address the challenge of intermodal coupling and dispersion. Therefore the ability to accurately control the optical signal propagation in FMFs/MMFs can play a pivotal role in FMF/MMF applications. This thesis demonstrates the ability to excite, in FMFs and MMFs, the desired linearly polarized (LP) modes as well as their superpositions through adaptive optics (AO). Specifically, in the case of step-index FMFs, a phase-only spatial light modulator (SLM) is employed to manipulate the light at the fiber input end, driven by the feedback signal provided by the correlation between the charge coupled device (CCD) camera captured images at the fiber output end and the target light intensity profile. Through such an adaptive optical system, any arbitrarily selected LP modes can be excited at the distal end of the four-mode and seventeen-mode fibers, respectively. For a graded-index MMF with a uniform Bragg grating, we use a deformable mirror (DM) to perform the wavefront modulation at the fiber input end, where the feedback is based on the ratio of the grating-reflected signal power to the transmitted signal power. At the Bragg grating position of this highly multimode fiber, any desired principal mode groups can be successfully chosen. These experimental results suggest that adaptive control of optical wavefront in FMFs/MMFs is indeed feasible. / Master of Science / Optical fibers, in terms of the number of modes they support, can be generally divided into single-mode fibers (SMFs), and few-mode fibers/multimode fibers (FMFs/MMFs). FMFs/MMFs can provide much higher data-carrying capacities than SMFs. For example, an FMF/MMF that supports M modes can ideally increase the data transmission rate by a factor of M, where each mode can serve as a distinct communication channel. However, in order to achieve good performance, one must accurately control signal propagation in FMFs/MMFs, which are often degraded due to the multiple-mode nature. This thesis demonstrates the ability, using adaptive optics (AO), to control signal propagation in FMFs and a highly MMF, respectively. Specifically, in the case of FMFs, a phase-only spatial light modulator (SLM) is employed to manipulate the light at the fiber input, driven by AO feedback signal provided by the similarity between the real-time fiber output image and the target mode profile. Through such an adaptive optical system, any desired linearly-polarized (LP) modes can be excited at the output of the four-mode and seventeen-mode fibers, respectively. For the highly MMF with uniform Bragg grating, we use a deformable mirror (DM) to perform the wavefront modulation at the fiber input, where AO feedback is provided by the fiber Bragg grating (FBG) reflectivity. At the FBG position, any desired principal mode groups can be successfully chosen. These experimental results suggest that adaptive control of optical wavefront in FMFs/MMFs is indeed feasible, and may find a large number of applications in optical communication, sensing, and imaging.

En este trabajo se realiza una intensiva labor teórica de descripción de sistemas de comunicaciones ópticas que utilizan la técnica de multiplexación por división de frecuencias ortogonales (OFDM en inglés), más concretamente en sistemas con modulación directa de la intensidad de un láser y detección directa. Se parte pues de un modelo analítico que estudia con detalle todos aquellos fenómenos que afectan a la señal de información detectada en el receptor. Tales fenómenos son: la nolinealidad del láser, las modulaciones de intensidad y de fase ópticas, la propagación a través de la fibra óptica teniendo en cuenta la dispersión cromática de primer orden, y la detección de intensidad óptica final mediante un detector de ley cuadrática. El modelo analítico es validado mediante comparaciones con resultados obtenidos a través de simulaciones con software comercial. Dada la característica singularidad de las señales OFDM debidas a su naturaleza multi-portadora, la amplitud de la señal generada es aleatoria, y el modelo analítico es complementado con un estudio que contempla el recorte o "clipping" en el transmisor. Además, se tiene en cuenta los efectos de filtrado de la señal a lo largo de sistema de comunicaciones. Con el trabajo analítico realizado se está en disposición de realizar una descripción bastante completa de los principales fenómenos y realizar estudios para evaluar el funcionamiento final ante diferentes valores de los parámetros del sistema. Es bien sabido que los sistemas de comunicaciones ópticas con modulación y detección directa se ven perjudicados por la distorsión no lineal, que para señales multi-portadora como OFDM se traduce en la mezcla de los símbolos de información que transportan las diferentes subportadoras. Para mitigar la distorsión no lineal y así mejorar el funcionamiento del sistema, se propone el uso de una técnica de pre-distorsión que se basa en el modelo analítico previamente propuesto. Esta técnica mejora la eficiencia de modulación, haciendo posible incrementar el término de la señal de información sin que se vea incrementada la distorsión no lineal en el receptor. La técnica aquí propuesta se compara también con otra ya publicada con el objetivo de evaluar su funcionamiento. Otra técnica para la mejora de sistemas con modulación y detección directas es la realizada mediante filtrado óptico. Aunque se conoce de forma más o menos intuitiva su funcionamiento para formatos de modulación ópticos tradicionales, es preciso disponer de una formulación matemática para señales ópticas OFDM para entender de forma exacta su principio de operación, las mejoras obtenidas, así como su potencial. En esta estapa se realiza esta formulación matemática ampliando el análisis teórico previamente propuesto, y se aplica para evaluar el funcionamiento obtenido con diversas estructuras de filtrado óptico. Finalmente, puesto que un potencial escenario de funcionamiento para señales ópticas OFDM son las redes de acceso donde operan más de un usuario, se propone y se estudia la técnica "interleaving division multiple access" (IDMA) en combinación con OFDM. / Sánchez Costa, C. (2014). Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexed communication systems: analysis, design and optimization [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39375

[EN] Space-division multiplexing fibers emerged as a promising solution to overcome the imminent capacity crunch of conventional singlemode fiber networks. Despite these fibers were initially conceived as distribution media for long-haul high-capacity digital communications, they can be applied to a wide variety of scenarios including centralized radio access networks for wireless communications, data-center interconnects, Microwave Photonics signal processing and fiber sensing. Particular interest is raised by emerging communications paradigms, such as 5G and The Internet of Things, which require a full integration between the optical fiber and the wireless networks segments. Microwave Photonics, discipline that focuses on the generation, processing, control and distribution of radiofrequency signals by photonics means, is called to play a decisive role. One of the major challenges that Microwave Photonics has to overcome to satisfy next-generation communication demands relates to the reduction of size, weight and power consumption while assuring broadband seamless reconfigurability and stability. There is one revolutionary approach that has however been left untapped in finding innovative ways to address that challenge: exploiting space, the last available degree of freedom for optical multiplexing. In this Thesis, we propose to exploit the inherent parallelism of multicore and few-mode fibers to implement sampled discrete true time delay lines, providing, in a single optical fiber, a compact and efficient approach for both Microwave Photonics signal distribution and processing. For the multicore fiber approach, we study the influence of the refractive index profile of each heterogeneous core on the propagation characteristics as to feature specific group delay and chromatic dispersion values. We designed and fabricated two different heterogeneous trench-assisted 7-core fibers that behave as sampled true time delay lines. While one of them was fabricated by using 7 different preforms to feature a plenary performance, the other one employed a single preform with the aim of minimizing fabrication costs. In the case of few-mode fibers, we propose the implementation of a tunable true time delay line by means of a custom-designed fiber with a set of inscribed long period gratings that act as mode converters to properly tailor the sample group delays. We designed and fabricated a true time delay line on a 4-mode fiber by inscribing 3 long period gratings at specific positions along the fiber link. As a proof-of-concept validation, we experimentally demonstrated different Microwave Photonics signal processing functionalities implemented over both multicore and few-mode fiber approaches. This work opens the way towards the development of distributed signal processing for microwave and millimeter wave signals in a single optical fiber. These true time delay lines can be applied to a wide range of Information and Communication Technology paradigms besides fiber-wireless communications such as broadband satellite communications, distributed sensing, medical imaging, optical coherence tomography and quantum communications. / [ES] La multiplexación por división espacial en fibras ópticas surgió como una solución prometedora al inminente colapso en la capacidad de las redes de fibra monomodo convencionales. Aunque estas fibras fueron concebidas inicialmente como medio de distribución en comunicaciones digitales de larga distancia y alta capacidad, pueden emplearse en una amplia variedad de escenarios, incluyendo redes de acceso radio centralizadas para comunicaciones inalámbricas, interconexiones en centros de datos, así como procesado de señal en Fotónica de Microondas y sensado en fibra. Los paradigmas de comunicaciones emergentes despiertan un interés particular, como 5G y el Internet de las Cosas, que requieren una integración total entre el segmento de red de fibra óptica y el inalámbrico. La Fotónica de Microondas, disciplina que se focaliza en la generación, procesado, control y distribución de señales de radiofrecuencia por medio de la fotónica, está destinada a jugar un papel decisivo. Uno de los mayores desafíos que la Fotónica de Microondas debe superar para satisfacer los requisitos de las nuevas generaciones de comunicaciones se basa en la reducción de tamaño, peso y consumo de potencia, mientras se garantiza reconfiguración y estabilidad de banda ancha. Encontramos aquí un enfoque revolucionario capaz de abordar este desafío de una manera innovadora que, sin embargo, no ha sido aprovechado en este contexto: la explotación del espacio, el último grado de libertad para multiplexación óptica. En esta Tesis, proponemos explotar el paralelismo inherente de las fibras ópticas multinúcleo y de pocos modos para implementar líneas de retardo en tiempo real muestreadas que proporcionan, en una sola fibra óptica, una solución compacta y eficiente tanto para distribución como para procesado de señales de Fotónica de Microondas. En el caso de fibras multinúcleo, estudiamos la influencia del perfil de índice de refracción de cada núcleo heterogéneo en las características de propagación para que exhiba unos valores concretos de retardo de grupo y dispersión cromática. Diseñamos y fabricamos dos fibras distintas de 7 núcleos con zanjas que se comportan como líneas de retardo en tiempo real muestreadas. Mientras que una de ellas se fabricó utilizando 7 preformas diferentes para garantizar un funcionamiento completo, la segunda se fabricó utilizando una única preforma con el objetivo de minimizar costes de fabricación. En el caso de fibras de pocos modos, proponemos la implementación de líneas de retardo en tiempo real sintonizables mediante el uso de una fibra específicamente diseñada y la inscripción de un conjunto de redes de difracción de periodo largo que actúan como conversores de modos para ajustar adecuadamente el retardo de grupo de las muestras. Diseñamos y fabricamos una línea de retardo en tiempo real en una fibra de 4 modos mediante la inscripción de 3 redes de difracción de periodo largo en posiciones concretas a lo largo de enlace de fibra. Como validación de prueba de concepto, demostramos experimentalmente diferentes funcionalidades de procesado de señal de Fotónica de Microondas implementadas en fibras multinúcleo y de pocos modos. Este trabajo abre el camino hacia el desarrollo del procesado de señal distribuido para señales de microondas y ondas milimétricas en una única fibra óptica. Además, las líneas de retardo en tiempo real desarrolladas pueden aplicarse a una amplia variedad de paradigmas de Tecnologías de la Información y Comunicaciones más allá de las comunicaciones radio sobre fibra, como es el caso de las comunicaciones de banda ancha por satélite, el sensado distribuido, la imagen médica, la tomografía óptica coherente y las comunicaciones cuánticas. / [CA] La multiplexació per divisió espacial en fibres òptiques va sorgir com una solució prometedora a l'imminent col·lapse en la capacitat de les xarxes de fibra monomode convencionals. Encara que estes fibres foren concebudes inicialment com a mitjà de distribució en comunicacions digitals de llarga distància i alta capacitat, poden emprar-se en una àmplia varietat d'escenaris, incloent xarxes d'accés radio centralitzades per a comunicacions sense fils, interconnexions en centres de dades, així com processat de senyal en Fotònica de Microones i sensat en fibra. Els paradigmes de comunicacions emergents desperten un interès particular, com el 5G i la Internet de les Coses, que requereixen una integració total entre els segments de xarxa de fibra òptica i el de sense fils. La Fotònica de Microones, disciplina que es focalitza en la generació, processat, control i distribució de senyals de radiofreqüència per mitjà de la fotònica, està destinada a jugar un paper decisiu. Un dels majors desafiaments que la Fotònica de Microones ha de superar per satisfer els requisits de les noves generacions de comunicacions es basa en la reducció de grandària, pes i consum de potència, mentre es garanteix reconfiguració i estabilitat de banda ampla Trobem ací un enfocament revolucionari capaç d'abordar aquest desafiament d'una manera innovadora que, no obstant això, no ha sigut aprofitat encara en este context: la explotació de l'espai, l'últim grau de llibertat per a multiplexat òptic. En aquesta Tesi, proposem explotar el paral·lelisme inherent de les fibres òptiques multinucli i de pocs modes per a implementar línies de retard en temps real de mostres discretes que proporcionen, en una sola fibra òptica, una solució compacta i eficient tant per a distribució com per a processat de senyals de Fotònica de Microones. En el cas de fibres multinucli, estudiem la influència del perfil d'índex de refracció de cada nucli heterogeni en les característiques de propagació perquè exhibisca uns valors concrets de retard de grup i dispersió cromàtica. Dissenyem i fabriquem dues fibres distintes de 7 nuclis amb rases que es comporten com a línies de retard en temps real mostrejades. Mentre que una d'elles es va fabricar utilitzant 7 preformes diferents per a garantir un funcionament complet, la segona va fabricar-se utilitzant una única preforma amb l'objectiu de minimitzar costos de fabricació. En el cas de fibres de pocs modes, proposem la implementació de línies de retard en temps real sintonitzables mitjançant l'ús d'una fibra específicament dissenyada i la inscripció d'un conjunt de xarxes de difracció de període llarg que actuen com a convertidors de modes per tal d'ajustar adequadament el retard de grup de les mostres. Dissenyem i fabriquem una línia de retard en temps real en una fibra de 4 modes mitjançant la inscripció de 3 xarxes de difracció de període llarg en posicions concretes al llarg de l'enllaç de fibra. Com a validació de proba de concepte, demostrem experimentalment diferents funcionalitats de processat de senyal de Fotònica de Microones implementades en fibres multinucli i de pocs modes. Aquest treball obri el camí cap al desenvolupament del processat de senyal distribuït per a senyals de microones i ones mil·limètriques en una única fibra òptica. A més, aquestes línies de retard en temps real poden aplicar-se a una àmplia varietat de paradigmes de Tecnologies de la Informació i Comunicacions més enllà de les comunicacions radio sobre fibra, com es el cas de les comunicacions de banda ampla per satèl·lit, el sensat distribuït, la imatge mèdica, la tomografia òptica coherent i les comunicacions quàntiques. / Agradezco al Ministerio de Economía y Competitividad del Gobierno de España por la financiación recibida mediante la ayuda FPI. / García Cortijo, S. (2020). Distributed radiofrequency signal processing based on space-division multiplexing fibers [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/147858

[ES] La red de sexta generación (6G) es la solución potencial para satisfacer los requisitos exponencialmente crecientes de los servicios y aplicaciones emergentes. La plataforma 6G espera ofrecer altas velocidades de datos, conectividad ultra alta y baja latencia en función de los indicadores clave de rendimiento (KPI) requeridos. La tecnología de comunicación por luz visible (VLC) representa una tecnología clave para la red 6G, pero requiere una técnica de modulación avanzada eficiente para cumplir con dichos requisitos. En las últimas décadas, las señales ópticas basadas en el esquema de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) han atraído mucha atención y se han convertido en la modulación más popular entre varios esquemas de acceso multiportadora, gracias a su robustez y simplicidad frente a la cancelación por trayectos múltiples utilizando el prefijo cíclico (CP). Una de las formas de onda más prometedoras para redes de próxima generación es la técnica de modulación Filter Bank MultiCarrier (FBMC). El principal beneficio del esquema FBMC es que no depende de CP y de un gran número de muestras de banda de guarda, por lo tanto, emplea varias funciones de pulso localizadas en el tiempo con una alta relación de supresión de lóbulos laterales, lo que permite mejorar la eficiencia espectral y el rendimiento del sistema como factores clave en las redes ópticas de próxima generación, y proporciona una buena alternativa a la técnica CP-OFDM. Esta Tesis pretende dar un paso adelante en la propuesta de formatos de modulación para ser utilizados en sistemas VLC como tecnología habilitadora en redes 6G. Por lo tanto, se propone el sistema Flip-FBMC con un algoritmo de truncamiento para ofrecer una transmisión de alta velocidad con baja latencia Flip-FBMC mediante el uso del algoritmo de transformación ortogonal isotrópica (IOTA) y la capa PHYsical para DYnamic AccesS y filtros de radio cognitiva (PHYDYAS). En esta Tesis se propone la ecualización multitap con el fin de mitigar la Interferencia imaginaria intrínseca (IMI) en un canal con perfiles de retardos elevado en sistemas VLC de interiores. Además, se ha mejorado rendimiento de error de las señales FBMC no coherentes mediante el análisis de la propiedad de la localización de tiempo-frecuencia con la función gaussiana extendida (EGF), donde el factor de dispersión desempeña un papel crucial en la determinación del equilibrio entre las características espectrales y la reconstrucción óptima de la calidad de la señal. Además, la Tesis proporciona el primer análisis teórico que informa de la degradación en la estimación para varios factores de clipping basada en el impacto del nivel de interferencia imaginario fuera de la zona de primer orden que no puede ser estimada mediante el preámbulo de IAM. Sin embargo, se debe enfatizar en el valor de la técnica Flip-FBMC/IAM para proporcionar el modelo unipolar en comparación con el uso del formato FBMC óptico polarizado con corriente continua (DCO-FBMC) que sufre una reducción en la estimación de la precisión. Por lo tanto, se ha demostrado el descenso del rendimiento con el sistema DCO-FBMC debido al IMI inducido fuera de los símbolos de orden cero, y que es más evidente cuando se requieren niveles bajos de corriente DC. Desde esta perspectiva, la técnica de repetición de tramas con señales Flip-FBMC ha demostrado ser una solución importante para minimizar la interferencia inducida. Por lo tanto, en esta Tesis, la modulación Flip-FBMC con repetición de tramas y perfil de filtro PHYDYAS se propone como un candidato viable para hacer frente al rango dinámico restringido del LED, en comparación con el rendimiento de los sistemas Flip-CP-OFDM y Flip-FBMC/IAM en futuras redes 6G basadas en acceso VLC. / [CA] La xarxa de sexta generació (6G) és la solució potencial per a satisfer els requisits exponencialment creixents dels servicis i aplicacions emergents. La plataforma 6G espera oferir altes velocitats de dades, connectivitat ultra alta i baixa latència en funció dels indicadors clau de rendiment (KPI) requerits. La tecnologia de comunicació per llum visible (VLC) representa una tecnologia clau per a la xarxa 6G, però requerix una tècnica de modulació avançada eficient per a complir amb estos requisits. En les últimes dècades, els senyals òptics basats en l'esquema de multiplexació per divisió de freqüència ortogonal (OFDM) han atret molta atenció i s'han convertit en la modulació més popular entre diversos esquemes d'accés multiportadora, gràcies a la seua robustesa i simplicitat enfront de la cancel·lació per trajectes múltiples utilitzant el prefix cíclic (CP). Una de les formes d'ona més prometedores per a xarxes de pròxima generació és la tècnica de modulació Filter Bank MultiCarrier (FBMC). El principal benefici de l'esquema FBMC és que no depén de CP i d'un gran nombre de mostres de banda de guarda, per tant, empra diverses funcions de pols localitzades en el temps amb una alta relació de supressió de lòbuls laterals, la qual cosa permet millorar l'eficiència espectral i el rendiment del sistema com a factors clau en les xarxes òptiques de pròxima generació, i proporciona una bona alternativa a la tècnica CP-OFDM. Esta Tesi pretén fer un pas avant en la proposta de formats de modulació per a ser utilitzats en sistemes VLC com a tecnologia habilitadora en xarxes 6G. Per tant, es proposa el sistema Flip-FBMC amb un algoritme de truncament per a oferir una transmissió d'alta velocitat amb baixa latència Flip-FBMC mitjançant l'ús de l'algoritme de transformació ortogonal isotròpica (IOTA) i la capa PHYsical per a DYnamic AccesS i filtres de ràdio cognitiva (PHYDYAS). En aquesta Tesi, es proposa l'equalització multitap per als sistemes VLC en interiors per a mitigar la interferència imaginària intrínseca (IMI) en un canal amb perfils de retards elevat. A més, el rendiment d'error dels senyals FBMC no coherents es millora mitjançant l'anàlisi de la propietat de la localització de temps-freqüència amb la funció gaussiana estesa (EGF), on el factor de dispersió exercix un paper crucial en la determinació de l'equilibri entre les característiques espectrals i la reconstrucció òptima de la qualitat del senyal. En tal escenari, a causa del rang dinàmic limitat del díode emissor de llum (LED), la millora de la precisió de l'estimació depén dels nivells de potència dels pseudopilots amb l'ús de l'arquitectura del Mètode d'Aproximació d'Interferència (IAM) i per tant, no és adequada en sistemes VLC d'il·luminació i comunicació. A més, la Tesi proporciona la primera anàlisi teòrica que informa de la degradació en l'estimació per a diversos factors de clipping basada en l'impacte del nivell d'interferència imaginari fora de la zona de primer orde que no pot ser estimada mitjançant el preàmbul de IAM. No obstant això, s'ha d'emfatitzar en el valor de la tècnica Flip-FBMC/IAM per a proporcionar el model unipolar en comparació amb l'ús del format FBMC òptic polaritzat amb corrent continu (DCO-FBMC) que patix una reducció en l'estimació de la precisió. Per tant, s'ha demostrat el descens del rendiment amb el sistema DCO-FBMC a causa del IMI induït fora dels símbols d'orde zero, i que és més evident quan es requerixen nivells baixos de corrent DC. Des d'esta perspectiva, la tècnica de repetició de trames amb senyals Flip-FBMC ha demostrat ser una solució important per a minimitzar la interferència induïda. Per tant, en esta Tesi, la modulació Flip-FBMC amb repetició de trames i perfil de filtre PHYDYAS es proposa com un candidat viable per a fer front al rang dinàmic restringit del LED, en comparació amb el rendiment dels sistemes Flip-CP-OFDM i Flip-FBMC/IAM en futures xarxes 6G basades en accés VLC. / [EN] The sixth generation (6G) network is the potential solution to meet the exponentially increasing requirements of the emerging services and applications. The 6G platform expects to offer high data rates, ultra-high connectivity, and low latency based on the required key performance indicators (KPIs). The visible light communication (VLC) technology represents a key technology for 6G network but requires an efficient advanced modulation technique to support such requirements. In the last decades, optical signals based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) scheme has attracted a lot of attention and become the most popular modulation among several multicarrier access schemes, thanks to its robustness and simplicity against multipath fading using the cyclic prefix (CP). One of the most candidate waveforms that is considered as the promising modulation technique for the next generation requirements and applications is Filter Bank MultiCarrier (FBMC) multiplexing. The major benefit of FBMC scheme is non-reliance on CP and high numbers of guard band samples, thereby, it employs several well time-frequency localized pulse functions with high side-lobe suppression ratio instead, which allows enhancing the spectral efficiency and system performance as key factors in next generation optical networks, and provides a good alternative to CP-OFDM technique. This Thesis aims to make a step forward in proposing modulation formats to be used in VLC systems as enabling technology in 6G networks. Hence, Flip-FBMC system with a truncation algorithm is proposed to offer a high-speed transmission with low latency by tackling the doubled-overhead tails at the subframes of Flip-FBMC burst by the use of the isotropic orthogonal transformation algorithm (IOTA) and PHYsical layer for DYnamic AccesS and cognitive radio (PHYDYAS) filters. Multitap equalization is proposed in this Thesis for the sake of mitigating the intrinsic imaginary interference (IMI) over a channel with high delays profile for indoor VLC system. Moreover, the error performance of non-coherent FBMC signals is enhanced by analysing the property of time-frequency localization with Extended Gaussian Function (EGF), where the spreading factor plays a crucial role in determining the trade-off between the spectral features and optimal reconstruction of signal quality. In such scenario, due to the limited dynamic range of light emitting diode (LED), improving in the accuracy of estimation depends on the power-levels of pseudo pilots with the use of Interference Approximation Method (IAM) architecture. Thereby, the analysis reveals that IAM sequence is not suitable for a real transmission scenario due to high power of IAM over the payload data which conflicts with VLC purposes of illumination and communication simultaneously. Additionally, the Thesis provides the first theoretical analysis reporting the degradation of estimation accuracy for several clipping ratios based on the impact of imaginary interference level outside the first order neighbourhood zone that cannot be estimated by IAM preamble. However, the value of Flip-FBMC/IAM technique in providing the unipolar model must be emphasized compared to the use of Direct Current biased Optical FBMC (DCO-FBMC) format that suffers from a reduction in estimating accuracy. Thereby, the downfall performance with DCO-FBMC system has been reported because of the induced IMI that spreads out the first neighbourhood symbols, which is more evident when low levels of the added DC-bias are required. From such perspective, the frame repetition technique with Flip-FBMC signals has been demonstrated as a major solution for minimizing the induced interference. Therefore, in this Thesis, Flip-FBMC/frame repetition with PHYDYAS profile is proposed as a viable candidate to cope with the restricted dynamic range of the LED, compared to the performance for each Flip-CP-OFDM and Flip-FBMC/IAM system in future 6G networks based on VLC access. / Bahaaelden, MS. (2024). Novel 5G-Modulation Formats and Their Application in Optical Wireless Communications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/204634