FCT ::: Relatório de Progresso. Formulário Relatório de Progresso - Componente Científica

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1 1 of :14 «Voltar ao Projecto Relatório de Progresso [Relatório de Progresso Lacrado com Sucesso a ] Informação: Qualquer dúvida relacionada com o preenchimento do Formulário de Relatório de Progresso, por favor consulte o link "Notas e Informações", Relatórios Científicos de Progresso. Atenção: - A sessão expira ao fim de 20 minutos de inactividade! - O formato da data a utilizar é dd-mm-yyyy Nota para Projectos com a referência PEst: A equipa que figura neste relatório de progresso resulta do cruzamento das equipas atualizadas à data de e e das alterações (inclusão/exclusão de elementos e alterações de %) solicitadas pelos beneficiários no decurso do ano de Brevemente será solicitada às instituições de I&D a atualização da equipa nos moldes habituais, motivo pelo qual não é imperativo o preenchimento/atualização dos campos editáveis do formulário de progresso relativos à equipa de investigação. Formulário Relatório de Progresso - Componente Científica Relatório de Progresso nº 1 Período a que o relatório diz respeito: Data de início: Data de fim: Identificação do Projecto Referência do Projecto: PTDC/EEI-TEL/3283/2012 Responsável: Armando Humberto Moreira Nolasco Pinto Instituição Proponente: Instituto de Telecomunicações (IT) Data de Início: Data de Fim: Financiamento Concedido: ,00

2 2 of :14 2. Resumo dos Trabalhos Desenvolvidos e Desvios à Proposta aprovada Resumo dos trabalhos Descreva de forma breve as actividades desenvolvidas no período em apreço e os resultados alcançados. Referia-se em concreto às tarefas que tiveram execução no período a que o relatório respeita. Task 0. scientific dissemination In the framework of Task T0 a monthly coordination meeting, one general meeting and one workshop were organized during the first year of the project. Besides that a project web site ( was also developed and continuously updated. Task 1. Main related milestone M1. Nonlinear equalization techniques for WDM transmission (concluded) (01/03/2014) This milestone was achieved through the development of a dual-polarization Volterra series nonlinear equalizer (VSNE) and experimental in a WDM optical system, employing 100G polarization-multiplexed quaternary phase-shift keying (PM-QPSK) signals. The performance of the dual-polarization VSNE was assessed in both single-channel and in wavelengthdivision multiplexing (WDM) scenarios, providing direct comparisons with its single-polarization version and with the widely studied back-propagation split-step Fourier (SSF) approach. The optimum power was increased by about 1 db, relatively to the single-polarization equalizers, and up to 3 db over linear equalization, with a corresponding bit error rate (BER) reduction of up to 63% and 85%, respectively. Task 2. Nonlinear numerical tools for few-mode fibers Main related milestone M3. Analysis and equalization tools for few-mode fibers (in progress) (to be concluded in 01/09/2014) In this task, we have investigated the mode evolution in few-mode fibers by considering the mode coupling between the several modes supported by the FMF. Furthermore, we develop an analytical model addressing the optical modal dynamics considering the A-O effect. The model takes into account the transverse distribution of the refractive index perturbation induced by the acoustic waves in the calculations of the mode coupling coefficients. Supported by the analytical model, we have proposed an inline mode converter based on microwires able to adjust the output optical mode. The acoustic frequency allows to select the optical modes in which the resonant coupling takes place and the acoustic wave amplitude can be used to adjust the mode conversion efficiency. Task 3. Figures of merit for Main related milestone M2 - Analytical tools to assess the merit of digital equalization (concluded) (01/07/2014) In this task, we have performed a thorough performance and complexity analysis of a recently proposed Volterra series nonlinear equalizer (VSNE) for digital post-compensation of nonlinear fiber impairments in high-speed and long-haul coherent optical communication systems. We have derived a symmetric VSNE filter array formulation for polarization-multiplexed (PM) signals, whose full VSNE equivalent is up to 3 more computationally efficient, with zero performance penalty. By pruning the less significant column/diagonal coefficients in the third-order VSNE kernel, the full VSNE can be reduced to a restrict set of Nk frequency-domain filters, leading to O(NkN2) complexity, associated with negligible performance loss. Finally, a simplified VSNE approach with invariant Kernel coefficients was proposed, delivering O(NkN) complexity at the expense of controlled performance penalty. Performing a comparison between the simplified VSNE and the widely used split-step Fourier method in a long-haul 224 Gb/s PM-16QAM transmission system, we have demonstrated a reduction of over 60% in terms of computational effort and 90% in terms of equalization latency. Regarding the complexity reduction and modulation format transparency of the digital polarization demultiplexing subsystems, we have proposed a novel technique for complex-modulated signals using the Stokes space polarization representation of the signal samples. We showed that the transparency to higher-level M-ary signals of the 3D Stokes space PolDemux is compatible with a dynamic and computationally efficient calculation of the inverse SOP rotation matrix. The performance of the method was assessed through EVM calculations for frequency rotations up to 15 micro-rad/symbol, showing a maximum penalty of 1 db. For the highest frequency rotation value, the adaptive Stokes space based polarization demultiplexing technique presented a gain of 1 db when compared with the CMA technique counterpart. Moreover, the proposed technique can incorporate an additional stage for PDL compensation without penalties in terms of EVM results and

3 3 of :14 algorithm complexity. Task 4. Experimental Main related milestone M4 - Offline of digital equalization techniques (in progress) (to be concluded in 1/3/2015) In this task, a fiber-optic recirculating loop was implemented in the optical communication laboratories of the Instituto de Telecomunicações. Using this recirculating loop, we have transmitted a 100 Gbps DP-QPSK signal over 6400 km of standard single-mode fiber, by keeping the BER below the forward error correction (FEC) threshold of 3.8x10-3. Regarding the implementation of equalization techniques, we have already demonstrated through a Xilinx s System Generator a hardware implementation of chromatic dispersion (CD) equalization in polarization-multiplexed quaternary phase-shift keying (PM-QPSK) transmission systems. M5 - Real-time implementation of equalization techniques (in progress) (to be concluded in 01/06/2015) We have already demonstrated real-time implementation of a QPSK signal operating at 1.25 Gb/s. The clock drift and the laser impairments were compensated using post-detection DSP. We have used ADCs operating at 1.25GSa/s communicating with an ML605 board, which contains a Virtex-6 FPGA, where clock recovery, frequency and phase equalization have been implemented. Desvios à Proposta Aprovada Se tiver havido desvios à proposta aprovada, quer do ponto de vista científico como financeiro, aponte os desvios e justifique-os. Se teve dificuldades na execução do plano de trabalhos aprovado, identifique-os e indique de que modo pretende ultrapassá-los. Se no período em apreço tiver informado a FCT sobre alteração orçamental inter-rubricas (necessitem ou não de autorização por parte da FCT), indique aqui o motivo. The project is running according with the plan. Equipa de Investigação Nome Cargo Função Tarefas %Tempo Dt Entrada Dt Saída Desistiu Armando Humberto Moreira Nolasco Pinto Inv. Responsável 50% Antonio Luis Jesus Teixeira Fernando Pedro Pereira Guiomar *** Nonlinear numerical tools for few-mode fibers 50%

4 4 of :14 Gil Gonçalo Martins Fernandes Nonlinear numerical tools for few-mode fibers *** Experimental Jacklyn Dias Reis 25% José Rodrigues Ferreira da Rocha Manuel Alberto Reis de Oliveira Violas Nonlinear numerical tools for few-mode fibers *** Experimental Nelson de Jesus Cordeiro Muga *** Nonlinear numerical tools for few-mode fibers Nuno Alexandre Peixoto Silva Nonlinear numerical tools for few-mode fibers *** Figures of merit for digital nonlinear equalizers Paulo Sergio de Brito Andre *** Nonlinear numerical tools for few-mode fibers Sofia Batalha de Oliveira Pascoal Amado 50% Sudhir Kumr Routray 25% Sofia Batalha de Oliveira Pascoal Amado Bolseiro *** Nonlinear numerical tools for few-mode fibers 100%

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6 6 of :14 3. Publicações Apenas para o período a que respeita o Relatório de Progresso, indique trabalhos apresentadas ou aceites para publicação ou apresentação, e trabalhos submetidos no período a que o relatório respeita. A informação pretendida neste campo é inserida em formato livre. Para cada publicação deve ser indicada a seguinte informação: Descrição, contendo os seguintes elementos: - Em livros ou monografias: autor(es), título, número e/ou identificação da edição, número do volume, lugar da publicação, número de páginas; - Em revistas científicas: autor(es), título, título da revista, lugar da publicação, número do volume, número da primeira e última página; - Em artigos ou abstracts de comunicações científicas ou outras participações de índole científica em congressos internacionais ou nacionais: autor(es), título do artigo ou comunicação, nome da publicação, volume, número de páginas; Estado, indicando a situação: - Publicado/Apresentado; - Aceite para publicação/apresentação; - Submetido. Nos trabalhos aceites para apresentação ou publicação, a data de aceitação deve ser indicada no campo descrição. Nota em : Para os trabalhos que tenham sido publicados ou apresentados deve ser indicado o URL onde o mesmo possa ser consultado, devendo este URL ser mantido pelo mesmo período do dossier de projecto. Exemplos: - Aceite - I. Santos, J. Rodrigues, "Non linear control design of a team of autonomous vehicles", aceite (Dezembro de 2008) para apresentação na IEEE Conference on Control Systems, Madrid, Espanha, Maio de URL: - Publicado - A. Silva, P. Oliveira, "Social behaviour of a dog colony in extreme conditions", Journal of Animal Behaviour, Elsevier, Vol. 2, Nº3, pp , September URL: - Apresentado - V. Santos, J. Rodrigues, "Medical image segmentation for endoscopy applications", Proc. of the International Conference on Medical Imaging, Pittsburgh, USA, March 2009, pp URL: - Submetido - M. Santos, P. Oliveira, "Comparative Analysis of Elephant Populations", submetido (Fevereiro de 2009) para apresentação na International Conference on Veterinary Studies, S. Paulo, Brasil, Novembro de Nota em : Chama-se a atenção para a necessidade absoluta do cumprimento das Normas de Informação e Publicidade disponíveis para consulta em Nessas normas são indicadas frases tipo de publicitação para o caso de artigos científicos e teses. The publications can be downloaded in the project site ( Using the following credentials: Login- Administrator; Password- dineqgroup2014. Papers in international journals - Publicado- F. P. Guiomar and A. N. Pinto, Simplified Volterra Series Nonlinear Equalized for Polarization-Multiplexed Coherent Optical Systems, IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology, vol. 31, no. 23, pp , 2013 ( - Publicado- N. J. Muga and A. N. Pinto, Digital PDL Compensation in 3D Stokes Space, IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology, vol. 31, no. 13, pp , July Publicado- S. K. Routray, G. Sahin, J. R. Ferreira da Rocha, and A. N. Pinto, Estimation of Link-Dependent Parameters in Optical Transport Networks from Statistical Models, IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking (JOCN), vol. 6, no. 9, pp , 2014 ( - Aceite- N. J. Muga, and A. N. Pinto, Adaptive 3D Stokes Space Based Polarization Demultiplexing Algorithm, IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology, 2014 (

7 7 of :14 - Aceite- G. M. Fernandes, N. J. Muga and A. N. Pinto, Tunable Mode Conversion Using Acoustic Waves in Optical Microwires, IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology, 2014 ( Papers in national journals - Submetido- S. Ziaie, F. P. Guiomar, R. M. Ferreira, S. B. Amado, A. Shahpari, A. L. Teixeira and A. N. Pinto, 100 Gbps DP-QPSK Transmission over 6400 km Standard Single Mode Fiber using Recirculating Loop Technique, Revista do Departamento de Electrónica, Telecomunicações e Informática, Universidade de Aveiro, Communications in international scientific meetings - Apresentado - F. P. Guiomar, S. B. Amado, N. J. Muga, J. D. Reis, A. L. Teixeira, A. N. Pinto, Simplified Volterra Series Nonlinear Equalizer by Intra-Channel Cross-Phase Modulation Oriented Pruning, Proc ECOC European Conf. on Optical Communications, London, We.3.C.6, United Kingdom, 2013 ( - Apresentado - A. N. Pinto, S. B. Amado, N. J. Muga, F. P. Guiomar, Equalization of Fiber Impairments Using High-Speed Digital Signal Processing, Proc ICTON International Conf. on Transparent Optical Networks, Cartagena, Spain, 2013 ( - Apresentado - N. J. Muga, F. P. Guiomar, A. N. Pinto, Stokes Space Based Digital PolDemux for Polarization Switched-QPSK Signals, Proc CLEO Conference on Lasers and Electro-Optics, CM1G.4., San Jose, California, USA, 2013 ( - Apresentado - S. K. Routray, J. R. Ferreira da Rocha and A. N. Pinto, Estimating the Parameters of Optical Transport Networks from Their Circumferential Ellipses, Proc ICT International Conference on Telecommunications, Lisbon, Portugal, 2014 ( - Apresentado - A. N. Pinto, F. P. Guiomar, S. B. Amado, S. Ziaie, A. Shahpari, R. M. Ferreira, N. J. Muga and A. L. Teixeira, Digital Equalization of Optical Nonlinearities in Very High-Speed Optical Communication Systems, Proc ICTON International Conference on Transparent Optical Networks, Graz, Austria, Apresentado - N. J. Muga, and A. N. Pinto, Dynamic Method for Stokes Space Based Polarization Demultiplexing of Advanced Modulation Formats, Proc ICTON International Conference on Transparent Optical Networks, Tu.B1.6, Graz, Austria, Aceite- F. P. Guiomar, S. B. Amado, A. Carena, G. Bosco, A. Nespola, A. N. Pinto, Transmission of PM-64QAM over 1524 km of PSCF using Fully-Blind Equalization and Volterra-Based Nonlinear Mitigation, ECOC European Conf. on Optical Communications, Cannes, France, Apresentado - F. P. Guiomar, S. B. Amado and A. N. Pinto, "Reducing the complexity of digital nonlinear compensation for high-speed coherent optical communication systems," Proc AOP International Conference on Applications of Optics and Photonics, Aveiro, Portugal, 2014 ( - Apresentado - G. M. Fernandes, N. J. Muga and A. N. Pinto, "Mode Conversion Based on the Acousto-Optic Effect for Mode Division Transmission," Proc AOP International Conference on Applications of Optics and Photonics, Aveiro, Portugal, 2014 ( - Apresentado - S. B. Amado, R. M. Ferreira, P. S. Costa, F. P. Guiomar, S. Ziaie, A. L. Teixeira, N. J. Muga and A. N. Pinto, "Clock and carrier recovery in high-speed coherent optical communication systems, Proc AOP International Conference on Applications of Optics and Photonics," Aveiro, Portugal, 2014 ( Communications in national scientific meetings - Apresentado - N. J. Muga, A. N. Pinto, Digital Signal Processing for Coherent Detection: a 3D Stokes Space Based Approach, Proc Confetele Conf. on Telecommunications, Vol. 1, pp , Castelo Branco, Portugal, Apresentado - S. B. Amado, F. P. Guiomar and A. N. Pinto, "Digital Equalization of Chromatic Dispersion in an FPGA, Proc Confetele Conf. on Telecommunications," Vol. 1, pp , Castelo Branco, Portugal, Apresentado - N. J. Muga, A. N. Pinto, "Adaptive 3D Stokes Space Based PolDemux in High-Speed Optical Transmission Systems," (Poster), Research Day UA, University of Aveiro, 3rd of June 2014.

8 8 of :14 4. Indicadores de Realização Física Neste quadro deve indicar os valores referentes ao período a que corresponde o Relatório de Progresso. Neste quadro deve apenas indicar concretizações efectivas. Não indique publicações submetidas para publicação, nem teses que ainda não tenham sido discutidas. Indicadores Quantidade realizada A - Publicações Livros 0 Artigos em revistas internacionais 5 Artigos em revistas nacionais 0 B - Comunicações Comunicações em encontros científicos internacionais 10 Comunicações em encontros científicos nacionais 3 C - Relatórios 1 D - Organização de seminários e conferências 1 E - Formação avançada Teses de Doutoramento 0 Teses de Mestrado 1 Outras 0 F - Modelos 0 G - Aplicações computacionais 0 H - Instalações piloto 0 I - Protótipos laboratoriais 2 J - Patentes 0 L - Outros 5. Ficheiros Anexos (opcional) Neste item poderá incluir, apenas se entender como estritamente necessário, ficheiros com formato PDF, que tenham sido referidos no relatório, por exemplo, gráficos, esquemas, fotografias. O conjunto dos ficheiros (em número máximo de cinco) ou o arquivo comprimido a submeter não poderão ultrapassar 10MB. Nome Ponto do RP Descrição