Periodic nonlinear Fourier transform for fiber-optic communications, Part I:theory and numerical methods

In this work, we introduce the periodic nonlinear Fourier transform (PNFT) method as an alternative and efficacious tool for compensation of the nonlinear transmission effects in optical fiber links. In the Part I, we introduce the algorithmic platform of the technique, describing in details the direct and inverse PNFT operations, also known as the inverse scattering transform for periodic (in time variable) nonlinear Schrödinger equation (NLSE). We pay a special attention to explaining the potential advantages of the PNFT-based processing over the previously studied nonlinear Fourier transform (NFT) based methods. Further, we elucidate the issue of the numerical PNFT computation: we compare the performance of four known numerical methods applicable for the calculation of nonlinear spectral data (the direct PNFT), in particular, taking the main spectrum (utilized further in Part II for the modulation and transmission) associated with some simple example waveforms as the quality indicator for each method. We show that the Ablowitz-Ladik discretization approach for the direct PNFT provides the best performance in terms of the accuracy and computational time consumption.

Periodic nonlinear Fourier transform for fiber-optic communications, Part II:eigenvalue communication

In this paper we propose the design of communication systems based on using periodic nonlinear Fourier transform (PNFT), following the introduction of the method in the Part I. We show that the famous "eigenvalue communication" idea [A. Hasegawa and T. Nyu, J. Lightwave Technol. 11, 395 (1993)] can also be generalized for the PNFT application: In this case, the main spectrum attributed to the PNFT signal decomposition remains constant with the propagation down the optical fiber link. Therefore, the main PNFT spectrum can be encoded with data in the same way as soliton eigenvalues in the original proposal. The results are presented in terms of the bit-error rate (BER) values for different modulation techniques and different constellation sizes vs. the propagation distance, showing a good potential of the technique.

Capacity estimates for optical transmission based on the nonlinear Fourier transform

What is the maximum rate at which information can be transmitted error-free in fibre-optic communication systems? For linear channels, this was established in classic works of Nyquist and Shannon. However, despite the immense practical importance of fibre-optic communications providing for >99% of global data traffic, the channel capacity of optical links remains unknown due to the complexity introduced by fibre nonlinearity. Recently, there has been a flurry of studies examining an expected cap that nonlinearity puts on the information-carrying capacity of fibre-optic systems. Mastering the nonlinear channels requires paradigm shift from current modulation, coding and transmission techniques originally developed for linear communication systems. Here we demonstrate that using the integrability of the master model and the nonlinear Fourier transform, the lower bound on the capacity per symbol can be estimated as 10.7 bits per symbol with 500 GHz bandwidth over 2,000 km.

Rôles de Gab 1/2 et de Shp2 dans l'établissement du phénotype transformé et invasif de cellules MDCK infectées par le virus du sarcome de Moloney

Un document accompagne le mémoire et est disponible pour consultation au Centre de conservation des bibliothèques de l'Université de Montréal (http://www.bib.umontreal.ca/conservation/).

Effect of dental tissue conditioners and matrix metalloproteinase inhibitors on type I collagen microstructure analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Infrared image enhancement based on hybrid-domain consideration and data fusion methods

Au cours des dernières décennies, l’effort sur les applications de capteurs infrarouges a largement progressé dans le monde. Mais, une certaine difficulté demeure, en ce qui concerne le fait que les objets ne sont pas assez clairs ou ne peuvent pas toujours être distingués facilement dans l’image obtenue pour la scène observée. L’amélioration de l’image infrarouge a joué un rôle important dans le développement de technologies de la vision infrarouge de l’ordinateur, le traitement de l’image et les essais non destructifs, etc. Cette thèse traite de la question des techniques d’amélioration de l’image infrarouge en deux aspects, y compris le traitement d’une seule image infrarouge dans le domaine hybride espacefréquence, et la fusion d’images infrarouges et visibles employant la technique du nonsubsampled Contourlet transformer (NSCT). La fusion d’images peut être considérée comme étant la poursuite de l’exploration du modèle d’amélioration de l’image unique infrarouge, alors qu’il combine les images infrarouges et visibles en une seule image pour représenter et améliorer toutes les informations utiles et les caractéristiques des images sources, car une seule image ne pouvait contenir tous les renseignements pertinents ou disponibles en raison de restrictions découlant de tout capteur unique de l’imagerie. Nous examinons et faisons une enquête concernant le développement de techniques d’amélioration d’images infrarouges, et ensuite nous nous consacrons à l’amélioration de l’image unique infrarouge, et nous proposons un schéma d’amélioration de domaine hybride avec une méthode d’évaluation floue de seuil amélioré, qui permet d’obtenir une qualité d’image supérieure et améliore la perception visuelle humaine. Les techniques de fusion d’images infrarouges et visibles sont établies à l’aide de la mise en oeuvre d’une mise en registre précise des images sources acquises par différents capteurs. L’algorithme SURF-RANSAC est appliqué pour la mise en registre tout au long des travaux de recherche, ce qui conduit à des images mises en registre de façon très précise et des bénéfices accrus pour le traitement de fusion. Pour les questions de fusion d’images infrarouges et visibles, une série d’approches avancées et efficaces sont proposés. Une méthode standard de fusion à base de NSCT multi-canal est présente comme référence pour les approches de fusion proposées suivantes. Une approche conjointe de fusion, impliquant l’Adaptive-Gaussian NSCT et la transformée en ondelettes (Wavelet Transform, WT) est propose, ce qui conduit à des résultats de fusion qui sont meilleurs que ceux obtenus avec les méthodes non-adaptatives générales. Une approche de fusion basée sur le NSCT employant la détection comprime (CS, compressed sensing) et de la variation totale (TV) à des coefficients d’échantillons clairsemés et effectuant la reconstruction de coefficients fusionnés de façon précise est proposée, qui obtient de bien meilleurs résultats de fusion par le biais d’une pré-amélioration de l’image infrarouge et en diminuant les informations redondantes des coefficients de fusion. Une procédure de fusion basée sur le NSCT utilisant une technique de détection rapide de rétrécissement itératif comprimé (fast iterative-shrinking compressed sensing, FISCS) est proposée pour compresser les coefficients décomposés et reconstruire les coefficients fusionnés dans le processus de fusion, qui conduit à de meilleurs résultats plus rapidement et d’une manière efficace.

A simple but efficient voice activity detection algorithm through Hilbert transform and dynamic threshold for speech pathologies

A simple but efficient voice activity detector based on the Hilbert transform and a dynamic threshold is presented to be used on the pre-processing of audio signals -- The algorithm to define the dynamic threshold is a modification of a convex combination found in literature -- This scheme allows the detection of prosodic and silence segments on a speech in presence of non-ideal conditions like a spectral overlapped noise -- The present work shows preliminary results over a database built with some political speech -- The tests were performed adding artificial noise to natural noises over the audio signals, and some algorithms are compared -- Results will be extrapolated to the field of adaptive filtering on monophonic signals and the analysis of speech pathologies on futures works

Double Fourier analysis for Emotion Identification in Voiced Speech

We propose a novel analysis alternative, based on two Fourier Transforms for emotion recognition from speech -- Fourier analysis allows for display and synthesizes different signals, in terms of power spectral density distributions -- A spectrogram of the voice signal is obtained performing a short time Fourier Transform with Gaussian windows, this spectrogram portraits frequency related features, such as vocal tract resonances and quasi-periodic excitations during voiced sounds -- Emotions induce such characteristics in speech, which become apparent in spectrogram time-frequency distributions -- Later, the signal time-frequency representation from spectrogram is considered an image, and processed through a 2-dimensional Fourier Transform in order to perform the spatial Fourier analysis from it -- Finally features related with emotions in voiced speech are extracted and presented

From engaging to enabling : could an asset-based approach transform Indigenous affairs?

Adquisición y análisis de señales cerebrales utilizando el dispositivo MindWave

La actividad cerebral puede ser monitoreada mediante la electroencefalografía y utilizada como un indicador bioeléctrico. Este articulo muestra como un dispositivo de bajo costo y fácil acceso puede utilizarse para el desarrollo de aplicaciones basadas en interfaces cerebro-computador (BCI). Los resultados obtenidos muestran que el dispositivo MindWave puede efectivamente utilizarse para la adquisición de señales relacionadas a la actividad cerebral en diversas actividades cerebrales bajo la influencia de diversos estímulos. Se propone además el uso de la transformada Wavelet para el acondicionamiento de las señales EEG con el objetivo de utilizar algoritmos de inteligencia artificial y técnicas de reconocimiento de patrones para distinguir respuestas cerebrales.