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Communication Using the Nonlinear Fourier Transform

Descrizione del progetto

Una comunicazione a fibra ottica basata sulle trasformate non lineari di Fourier

La fibra ottica costituisce la spina dorsale dei nostri sistemi di comunicazione. Le reti a fibra ottica sono sottoposte a una pressione sempre maggiore a causa dell’aumento esponenziale del traffico dati. La fibra ottica è un mezzo non lineare perché le sue proprietà variano con l’intensità del segnale. È risaputo che la non linearità della fibra limita i tassi di informazione raggiungibili dei metodi di trasmissione convenzionali nella comunicazione ottica. L’obiettivo del progetto COMNFT, finanziato dal CER, consiste nel definire i limiti della teoria delle informazioni nella fibra ottica e nello sviluppare algoritmi di comunicazione che approccino tali limiti. Il progetto impiega le trasformate non lineari di Fourier per progettare i sistemi di comunicazione a fibra ottica che non siano soggetti alle principali alterazioni dei canali lineari e non lineari.

Obiettivo

High-speed optical fiber networks form the backbone of the information and communication technologies, including the Internet. More than 99% of the Internet data traffic is carried by a network of global optical fibers. Despite their great importance, today's optical fiber networks face a looming capacity crunch: The achievable rates of all current technologies characteristically vanish at high input powers due to distortions that arise from fiber nonlinearity. The solution of this long-standing complex problem has become the holy grail of the field of the optical communication.

The aim of this project is to develop a novel foundation for optical fiber communication based on the nonlinear Fourier transform (NFT). The NFT decorrelates signal degrees-of-freedom in optical fiber, in much the same way that the conventional Fourier transform does for linear systems. My collaborators and I have recently proposed nonlinear frequency-division multiplexing (NFDM) based on the NFT, in which the information is encoded in the generalized frequencies and their spectral amplitudes (similar to orthogonal frequency-division multiplexing). Since distortions such as inter-symbol and inter-channel interference are absent in NFDM, it achieves data rates higher than conventional methods. The objective of this proposal is to advance NFDM to the extent that it can be built in practical large-scale systems, thereby overcoming the limitation that fiber nonlinearity sets on the transmission rate of the communication networks. The proposed research relies on novel methodology and spans all aspects of the NFDM system design, including determining the fundamental information-theoretic limits, design of the NFDM transmitter and receiver, algorithms and implementations.

The feasibility of the project is manifest in preliminary proof-of-concepts in small examples and toy models, PI's leadership and track-record in the field, as well as the ideal research environment.

Meccanismo di finanziamento

ERC-STG - Starting Grant

Istituzione ospitante

INSTITUT MINES-TELECOM
Contribution nette de l'UE
€ 1 499 180,00
Indirizzo
19 PLACE MARGUERITE PEREY
91120 Palaiseau
Francia

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Regione
Ile-de-France Ile-de-France Essonne
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 499 180,00

Beneficiari (1)