Magnetic Characteristics of a High-layer-number NiFe/FeMn Multilayer

We report the static & dynamic magnetic characteristics of a high-layer-number NiFe/FeMn multilayer test structure with potential applications in broadband absorber and filter devices. To allow fine control over the absorption linewidths and to understand the mechanisms governing the resonances in a tailored structure similar to that expected to be used in real world applications, the multilayer was intentionally designed to have layer thickness and interface roughness variations. Magnetometry measurements show the sample has complex hysteresis loops with features consistent with single ferromagnetic film reversals. Structural characterisation by transmission electron microscopy allows us to correlate the magnetic properties with structural features. Analysis of resonance frequencies from broadband ferromagnetic resonance measurements as a function of field magnitude and orientation provide values of the local exchange bias, rotatable anisotropy, and uniaxial anisotropy fields for specific layers in the stack and explain the observed mode softening. The linewidths of the multilayer are adjustable around the bias field, approaching twice that seen at larger fields, allowing control over the bandwidth of devices formed from the structure.

Towards generalized Doherty power amplifier design for multiband operation

This paper presents a new variant of broadband Doherty power amplifier that employs a novel output combiner. A new parameter ∝ is introduced to permit a generalized analysis of the recently reported Parallel Doherty power amplifier (PDPA),and hence offer design flexibility. The circuit prototype of the new DPA fabricated using GaN devices exhibits maximum drain efficiency of 85% at 43-dBm peak power and 63% at 6-dB backoff power (BOP). Measured drain efficiency of >60% at peak power across 500-MHz frequency range and >50% at 6-dB BOP across 480-MHz frequency range were achieved, confirming the  theoretical wideband characteristics of the new DPA.

Paving the way to nanoionics: atomic origin of barriers for ionic transport through interfaces

The blocking of ion transport at interfaces strongly limits the performance of electrochemical nanodevices for energy applications. The barrier is believed to arise from space-charge regions generated by mobile ions by analogy to semiconductor junctions. Here we show that something different is at play by studying ion transport in a bicrystal of yttria (9% mol) stabilized zirconia (YSZ), an emblematic oxide ion conductor. Aberration-corrected scanning transmission electron microscopy (STEM) provides structure and composition at atomic resolution, with the sensitivity to directly reveal the oxygen ion profile. We find that Y segregates to the grain boundary at Zr sites, together with a depletion of oxygen that is confined to a small length scale of around 0.5 nm. Contrary to the main thesis of the space-charge model, there exists no evidence of a long-range O vacancy depletion layer. Combining ion transport measurements across a single grain boundary by nanoscale electrochemical strain microscopy (ESM), broadband dielectric spectroscopy measurements, and density functional calculations, we show that grain-boundary-induced electronic states act as acceptors, resulting in a negatively charged core. Ultimately, it is this negative charge which gives rise to the barrier for ion transport at the grain boundary

Transit Observations of the Hot Jupiter HD 189733b at X-Ray Wavelengths

We present new X-ray observations obtained with Chandra ACIS-S of the HD 189733 system, consisting of a K-type star orbited by a transiting Hot Jupiter and an M-type stellar companion. We report a detection of the planetary transit in soft X-rays with a significantly deeper transit depth than observed in the optical. The X-ray data favor a transit depth of 6%-8%, versus a broadband optical transit depth of 2.41%. While we are able to exclude several possible stellar origins for this deep transit, additional observations will be necessary to fully exclude the possibility that coronal inhomogeneities influence the result. From the available data, we interpret the deep X-ray transit to be caused by a thin outer planetary atmosphere which is transparent at optical wavelengths, but dense enough to be opaque to X-rays. The X-ray radius appears to be larger than the radius observed at far-UV wavelengths, most likely due to high temperatures in the outer atmosphere at which hydrogen is mostly ionized. We furthermore detect the stellar companion HD 189733B in X-rays for the first time with an X-ray luminosity of log LX = 26.67 erg s-1. We show that the magnetic activity level of the companion is at odds with the activity level observed for the planet-hosting primary. The discrepancy may be caused by tidal interaction between the Hot Jupiter and its host star.

Between-taxon matching of common and rare species richness patterns

Aim: Our primary aim is to understand how assemblages of rare (restricted range) and common (widespread) species are correlated with each other among different taxa. We tested the proposition that marine species richness patterns of rare and common species differ, both within a taxon in their contribution to the richness pattern of the full assemblage and among taxa in the strength of their correlations with each other. Location The UK intertidal zone. Methods: We used high-resolution marine datasets for UK intertidal macroalgae, molluscs and crustaceans each with more than 400 species. We estimated the relative contribution of rare and common species, treating rarity and commonness as a continuous spectrum, to spatial patterns in richness using spatial crosscorrelations. Correlation strength and significance was estimated both within and between taxa. Results: Common species drove richness patterns within taxa, but rare species contributed more when species were placed on an equal footing via scaling by binomial variance. Between taxa, relatively small sub-assemblages (fewer than 60 species) of common species produced the maximum correlation with each other, regardless of taxon pairing. Cross-correlations between rare species were generally weak, with maximum correlation occurring between small sub-assemblages in only one case. Cross-correlations between common and rare species of different taxa were consistently weak or absent. Main conclusions: Common species in the three marine assemblages were congruent in their richness patterns, but rare species were generally not. The contrast between the stronger correlations among common species and the weak or absent correlations among rare species indicates a decoupling of the processes driving common and rare species richness patterns. The internal structure of richness patterns of these marine taxa is similar to that observed for terrestrial taxa.

SATCOM Retrodirective Array

We present an in depth look at the challenges involved in using analogue retrodirective arrays for satellite communications. The main technical issues surrounding the development of a retrodirective (self-steering) Satellite Communications (SATCOM) system are given and techniques for mitigating these issues provided. Detailed results are given for a prototype high performance circularly polarized retrodirective array architecture suitable for mounting on an un-stabilized mobile platform. The paper concludes with practical retrodirective L-band array results with the array used to acquire actual broadband satellite data signals from a commercial L-band satellite system. Received satellite signals as low as -130dBm at the antenna elements are tracked. Accurate self-tracking occurs over the azimuth range of up to +/- 40 degrees.

Investigations of ultrafast charge dynamics in laser-irradiated targets by a self probing technique employing laser driven protons

The divergent and broadband proton beams produced by the target normal sheath acceleration mechanism provide the unique opportunity to probe, in a point-projection imaging scheme, the dynamics of the transient electric and magnetic fields produced during laser-plasma interactions. Commonly such experimental setup entails two intense laser beams, where the interaction produced by one beam is probed with the protons produced by the second. We present here experimental studies of the ultra-fast charge dynamics along a wire connected to laser irradiated target carried out by employing a ‘self’ proton probing arrangement – i.e. by connecting the wire to the target generating the probe protons. The experimental data shows that an electromagnetic pulse carrying a significant amount of charge is launched along the wire, which travels as a unified pulse of 10s of ps duration with a velocity close to speed of light. The experimental capabilities and the analysis procedure of this specific type of proton probing technique are discussed.

Materials in extreme environments for energy, accelerators and space applications at ELI-NP.

As a leading facility in laser-driven nuclear physics, ELI-NP will develop innovative research in the fields of materials behavior in extreme environments and radiobiology, with applications in the development of accelerator components, new materials for next generation fusion and fission reactors, shielding solutions for equipment and human crew in long term space missions and new biomedical technologies. The specific properties of the laser-driven radiation produced with two lasers of 1 PW at a pulse repetition rate of 1 Hz each are an ultra-short time scale, a relatively broadband spectrum and the possibility to provide simultaneously several types of radiation. Complex, cosmic-like radiation will be produced in a ground-based laboratory allowing comprehensive investigations of their effects on materials and biological systems. The expected maximum energy and intensity of the radiation beams are 19 MeV with 10^9 photon/pulse for photon radiation, 2 GeV with 108 electron/pulse for electron beams, 60 MeV with 10^12 proton/pulse for proton and ion beams and 60 MeV with 107 neutron/pulse for a neutron source. Research efforts will be directed also towards measurements for radioprotection of the prompt and activated dose, as a function of laser and target characteristics and to the development and testing of various dosimetric methods and equipment.

M Dwarf Flare Continuum Variations on One-second Timescales: Calibrating and Modeling of ULTRACAM Flare Color Indices

We present a large data set of high-cadence dMe flare light curves obtained with custom continuum filters on the triple-beam, high-speed camera system ULTRACAM. The measurements provide constraints for models of the near-ultraviolet (NUV) and optical continuum spectral evolution on timescales of ≈1 s. We provide a robust interpretation of the flare emission in the ULTRACAM filters using simultaneously obtained low-resolution spectra during two moderate-sized flares in the dM4.5e star YZ CMi. By avoiding the spectral complexity within the broadband Johnson filters, the ULTRACAM filters are shown to characterize bona fide continuum emission in the NUV, blue, and red wavelength regimes. The NUV/blue flux ratio in flares is equivalent to a Balmer jump ratio, and the blue/red flux ratio provides an estimate for the color temperature of the optical continuum emission. We present a new “color-color” relationship for these continuum flux ratios at the peaks of the flares. Using the RADYN and RH codes, we interpret the ULTRACAM filter emission using the dominant emission processes from a radiative-hydrodynamic flare model with a high nonthermal electron beam flux, which explains a hot, T ≈ 104 K, color temperature at blue-to-red optical wavelengths and a small Balmer jump ratio as observed in moderate-sized and large flares alike. We also discuss the high time resolution, high signal-to-noise continuum color variations observed in YZ CMi during a giant flare, which increased the NUV flux from this star by over a factor of 100. Based on observations obtained with the Apache Point Observatory 3.5 m telescope, which is owned and operated by the Astrophysical Research Consortium, based on observations made with the William Herschel Telescope operated on the island of La Palma by the Isaac Newton Group in the Spanish Observatorio del Roque de los Muchachos of the Instituto de Astrofsica de Canarias, and observations, and based on observations made with the ESO Telescopes at the La Silla Paranal Observatory under programme ID 085.D-0501(A).

Multilayer optimization in radio resource allocation for the packet transmission in wireless networks

Na última década tem-se assistido a um crescimento exponencial das redes de comunicações sem fios, nomeadamente no que se refere a taxa de penetração do serviço prestado e na implementação de novas infra-estruturas em todo o globo. É ponto assente neste momento que esta tendência irá não só continuar como se fortalecer devido à convergência que é esperada entre as redes móveis sem fio e a disponibilização de serviços de banda larga para a rede Internet fixa, numa evolução para um paradigma de uma arquitectura integrada e baseada em serviços e aplicações IP. Por este motivo, as comunicações móveis sem fios irão ter um papel fundamental no desenvolvimento da sociedade de informação a médio e longo prazos. A estratégia seguida no projecto e implementação das redes móveis celulares da actual geração (2G e 3G) foi a da estratificação da sua arquitectura protocolar numa estrutura modular em camadas estanques, onde cada camada do modelo é responsável pela implementação de um conjunto de funcionalidades. Neste modelo a comunicação dá-se apenas entre camadas adjacentes através de primitivas de comunicação pré-estabelecidas. Este modelo de arquitectura resulta numa mais fácil implementação e introdução de novas funcionalidades na rede. Entretanto, o facto das camadas inferiores do modelo protocolar não utilizarem informação disponibilizada pelas camadas superiores, e vice-versa acarreta uma degradação no desempenho do sistema. Este paradigma é particularmente importante quando sistemas de antenas múltiplas são implementados (sistemas MIMO). Sistemas de antenas múltiplas introduzem um grau adicional de liberdade no que respeita a atribuição de recursos rádio: o domínio espacial. Contrariamente a atribuição de recursos no domínio do tempo e da frequência, no domínio espacial os recursos rádio mapeados no domínio espacial não podem ser assumidos como sendo completamente ortogonais, devido a interferência resultante do facto de vários terminais transmitirem no mesmo canal e/ou slots temporais mas em feixes espaciais diferentes. Sendo assim, a disponibilidade de informação relativa ao estado dos recursos rádio às camadas superiores do modelo protocolar é de fundamental importância na satisfação dos critérios de qualidade de serviço exigidos. Uma forma eficiente de gestão dos recursos rádio exige a implementação de algoritmos de agendamento de pacotes de baixo grau de complexidade, que definem os níveis de prioridade no acesso a esses recursos por base dos utilizadores com base na informação disponibilizada quer pelas camadas inferiores quer pelas camadas superiores do modelo. Este novo paradigma de comunicação, designado por cross-layer resulta na maximização da capacidade de transporte de dados por parte do canal rádio móvel, bem como a satisfação dos requisitos de qualidade de serviço derivados a partir da camada de aplicação do modelo. Na sua elaboração, procurou-se que o standard IEEE 802.16e, conhecido por Mobile WiMAX respeitasse as especificações associadas aos sistemas móveis celulares de quarta geração. A arquitectura escalonável, o baixo custo de implementação e as elevadas taxas de transmissão de dados resultam num processo de multiplexagem de dados e valores baixos no atraso decorrente da transmissão de pacotes, os quais são atributos fundamentais para a disponibilização de serviços de banda larga. Da mesma forma a comunicação orientada à comutação de pacotes, inenente na camada de acesso ao meio, é totalmente compatível com as exigências em termos da qualidade de serviço dessas aplicações. Sendo assim, o Mobile WiMAX parece satisfazer os requisitos exigentes das redes móveis de quarta geração. Nesta tese procede-se à investigação, projecto e implementação de algoritmos de encaminhamento de pacotes tendo em vista a eficiente gestão do conjunto de recursos rádio nos domínios do tempo, frequência e espacial das redes móveis celulares, tendo como caso prático as redes móveis celulares suportadas no standard IEEE802.16e. Os algoritmos propostos combinam métricas provenientes da camada física bem como os requisitos de qualidade de serviço das camadas superiores, de acordo com a arquitectura de redes baseadas no paradigma do cross-layer. O desempenho desses algoritmos é analisado a partir de simulações efectuadas por um simulador de sistema, numa plataforma que implementa as camadas física e de acesso ao meio do standard IEEE802.16e.

Novel furan polymer materials based on the reversible Diels-Alder reaction

A futura e inevitável escassez dos recursos fósseis, juntamente com o aumento imprevisível dos seus preços, levou, nas últimas décadas, a um aumento impressionante de iniciativas dedicadas não só à procura de fontes alternativas de fornecedores de energia, mas também de produtos químicos e polímeros a partir de fontes renováveis, em particular da biomassa vegetal. Entre estes, os polímeros derivados de monómeros furânicos constituem uma classe única de materiais cujas estruturas podem, em princípio, simular virtualmente os seus homólogos actualmente derivados de recursos fósseis. O anel furânico é uma estrutura heterocíclica com um carácter diénico pronunciado, o que torna-o um dieno particularmente apropriado para a reacção de Diels-Alder (DA) com dienófilos como a maleimida. Um dos aspectos mais relevantes da reacção de DA é a sua reversibilidade em função da temperatura, a qual permite que os aductos sejam facilmente revertidos nos seus precursores por aumento da temperatura (reacção de retro-DA). No caso específico da combinação furano-maleimida, a formação do aducto predomina até cerca de 60ºC, enquanto a reacção inversa é dominante acima de 100ºC. A combinação desta característica da reacção de DA com a química de compostos furânicos pode abrir um novo caminho para a preparação de materiais macromoleculares funcionais com base em fontes renováveis e com aplicações promissoras como auto-reparação e reciclabilidade. O principal objectivo desta Tese, é a síntese e caracterização de novos materiais poliméricos termo-reversíveis, aplicando a reacção de DA a monómeros complementares com estruturas dos tipos furânico (o dieno, designado por A) e de maleimida (o dienófilo, designado por B). A primeira etapa neste trabalho envolveu a síntese, purificação e caracterização de novos monómeros furânicos e de maleimida do tipo AA, A3, BB, B3, AB, AB2, cada um com diferentes grupos separadores das funções reactivas. Posteriormente, estes monómeros foram polimerizados e despolimerizados por ciclos de DA/retro-DA utilizando diferentes combinações. A formação e dissociação de todos os aductos de DA foram seguidas por ambas espectroscopias de UV e RMN de 1H. O primeiro sistema de DA estudado foi uma combinação modelo entre reagentes mono-funcionais (-A+-B), nomeadamente o acetato furfurílico (FA) e a N-metilmaleimida (MM), ambos comercialmente disponíveis. O objectivo desta abordagem foi estudar a cinética e o equilíbrio da formação/dissociação dos aductos de DA e obter indicações sobre as condições mais adequadas a serem usadas na preparação dos correspondentes novos materiais macromoleculares. Além disso, pretendia-se verificar a presença ou ausência de reacções secundárias que poderiam intervir em ambas as vias directa e inversa das reacções, mesmo após vários ciclos. A espectroscopia de UV forneceu informação quantitativa sobre a cinética de formação do aducto através da diminuição progressiva da absorvência máxima a 293 nm correspondente ao grupo maleimida, a diferentes temperaturas (35, 50, 65 ºC) Reciprocamente, a correspondente reacção de retro-DA foi seguida a 90 ºC através do aumento do mesmo pico. A reversibilidade destes sistemas foi verificada com sucesso após uma sequência de ciclos de DA/retro-DA. Adicionalmente, verificou-se que os espectros originaram um ponto isosbéstico, provando que estes sistemas não envolvem quaisquer reacções secundárias. Uma vez que foi usado um excesso de FA, as reacções de DA modelo apresentaram um comportamento cinético de pseudo-primeira ordem, com a constante de velocidade k mais alta (2.1x10-5 dm3mol-1s-1) para T=65 ºC. A correspondente energia de activação foi de 39.0 kJ.mol-1. A reacção de retro-DA seguiu um comportamento de primeira ordem, com constante de velocidade de 1.6x10-6 s-1. A evolução deste sistema por RMN de 1H a 65ºC deu-nos informações mais detalhadas sobre a sua evolução estrutural, ou seja, à medida que a intensidade dos picos atribuídos à formação do aducto aumentaram progressivamente ao longo do tempo, os pertencentes aos reagentes iniciais diminuiram proporcionalmente. O “rendimento final”, calculado após 20 dias à temperatura ambiente, foi de aproximadamente 70%. A reacção de retro-DA foi depois seguida a 90ºC, observando-se tal como na espectroscopia de UV, o deslocamento da reacção no sentido da regeneração dos reagentes de partida. A viabilidade de múltiplos ciclos de DA/retro-DA estabelecidos pela espectroscopia de UV foi igualmente confirmada por RMN de 1H. O passo seguinte envolveu o estudo de um sistema de policondensação linear baseado no crescimento gradual por reacção de DA entre um monómero bisfurânico A-A e um do tipo bismaleimida B-B, seguindo a mesma abordagem que no sistema modelo. O poliaducto linear foi obtido a partir de soluções equimolares dos monómeros, por reacção de DA a 65ºC. O progresso desta polimerização foi seguido por espectroscopia de UV e RMN de 1H e, mais qualitativamente, pelo aumento da viscosidade do meio. A reacção seguiu um comportamento de segunda ordem, com uma constante de velocidade de 9.4x10-6 dm3mol-1s-1, e observou-se novamente um ponto isosbéstico nos dados de UV. Os espectros de RMN apresentaram o padrão esperado, nomeadamente o aumento progressivo dos sinais associados ao aducto e a correspondente diminuição dos grupos furano e maleimida livres. A despolimerização do poliaducto através da reacção de retro-DA foi seguida a 110ºC usando as mesmas técnicas. Os dados de UV mostraram o retorno progressivo da absorção dos grupos de maleimida, seguindo um comportamento cinético de primeira ordem, com constante de velocidade de 2.5x10-6 s-1, até à completa regeneração de ambos os monómeros. Os espectros de RMN providenciaram mais uma vez informação estrutural sobre o progresso da despolimerização, a qual foi acompanhada por uma diminuição progressiva da viscosidade. Adicionalmente, para seguir a retro- DA, adicionou-se um excesso de composto furânico monofuncional, nomeadamente o 2,5-dimetilfurano (DMFu), ao sistema de modo a bloquear as funções maleimida complementares, evitando assim a repolimerização após arrefecimento. Os productos isolados foram então o monómero bisfurânico AA, DMFu que não reagiu e o bisaducto não-polimerizável de BB com DMFu. Este resultado indicou claramente que o polímero foi de facto revertido nos seus monómeros durante a reacção de retro-DA. O terceiro sistema estudado foi outra polimerização linear, seguindo as mesmas condições experimentais que os anteriores, mas com uma estratégia diferente de modo a contornar o problema clássico de assegurar a estequiometria exacta dos monómeros. As estruturas dos monómeros utilizados incorporam ambos os grupos reactivos, i.e, moléculas do tipo A-B. A polimerização prematura destes monómeros intrinsecamente reactivos foi evitada com a protecção do grupo maleimida na forma de um aducto de DA com furano, até a incorporação do substituinte furânico na outra extremidade. Portanto, a policondensação destes monómeros foi iniciada após a desprotecção in situ deste composto mediante aquecimento, seguido de arrefecimento até à temperatura adequada para polimerizar. Os resultados obtidos por UV e RMN sugerem que de facto o uso de monómeros do tipo A-B oferece um melhor sistema linear. Em seguida, foram estudados sistemas de policondensação não-linear por reacção de DA, entre monómeros (um ou ambos) com funcionalidade superior a dois, nomeadamente sistemas do tipo A3+B-B ou A-A+B3, seguindo mais uma vez as mesmas condições experimentais. Uma vez que utilizam monómeros complementares contendo, em média, mais de duas funcionalidades, estes sistemas conduzem a materiais reticulados. Nestes estudos, foram usadas três razões molares de [maleimida]/[furano], nomeadamente 1.0, 0.75 e 0.5, de modo a estudar ambas as situações de não-gelificação e reticulação. Ambos sistemas apresentaram um comportamento regular e boa reciclabilidade quer para gerar situações que possam conduzir à formação de redes a diferentes graus de conversão, ou que possam parar antes da sua obtenção, conforme previsto pela equação de Flory-Stockmayer. Como esperado, a utilização de grupos complementares em quantidades estequiométricas produziu o espessamento mais rápido e a reticulação quase completa; à medida que a quantidade relativa de monómero trifuncional decresceu, as reacções pararam antes da reticulação, ou seja, originaram meios altamente viscosos contendo polímeros solúveis altamente ramificados. As reacções de retro-DA a 110 ºC conduziram à gradual dissolução das partículas de gel (quando presentes), tendo sido comprovado pelos espectros de UV e de RMN de 1H, evidenciado a regeneração dos monómeros. Tal como no sistema do tipo A-A+B-B, a reacção de retro-DA foi seguida adicionando um excesso de DMFu ao sistema reaccional. Como esperado, os produtos finais foram os monómeros furânicos, o DMFu em excesso e o trisaducto ou o bisaducto maleimida-DMFu, o que confirma a eficiência da despolimerização com regeneração dos monómeros iniciais. O último sistema de policondensação por reacção de DA envolveu um monómero assimetricamente substituído do tipo AB2, capaz de originar estruturas macromoleculares hiper-ramificadas que não reticulam. Este estudo preliminar deste sistema foi seguido nas mesmas condições experimentais que os anteriores, apresentando um comportamento com as características esperadas.

Sectorial antennas for WSN localization system

This work investigates low cost localization systems (LS) based on received signal strength (RSS) and integrated with different types of antennas with main emphasis on sectorial antennas. The last few years have witnessed an outstanding growth in wireless sensor networks (WSN). Among its various possible applications, the localization field became a major area of research. The localization techniques based on RSS are characterized by simplicity and low cost of integration. The integration of LS based on RSS and sectorial antennas (SA) was proven to provide an effective solution for reducing the number of required nodes of the networks and allows the combination of several techniques, such as RSS and angle of arrival (AoA). This PhD thesis focuses on studying techniques, antennas and protocols that best meet the needs of each LS with main focus on low cost systems based on RSS and AoA. Firstly there are studied localization techniques and system that best suit the requirements of the user and the antennas that are most appropriate according to the nature of the signal. In this step it is intended to provide a fundamental understanding of the undertaken work. Then the developed antennas are presented according to the following categories: sectorial and microstrip antennas. Two sectorial antennas are presented: a narrowband antenna operating at 2.4 to 2.5 GHz and a broadband antenna operating at 800MHz-2.4GHz. The low cost printed antennas were designed to operate at 5 GHz, which may be used for vehicular communication. After presenting the various antennas, several prototypes of indoor/outdoor LS are implemented and analyzed. Localization protocols are also proposed, one based on simplicity and low power, and the other on interoperability with different types of antennas and system requirements.

Characterization of RSOA modulators in radio over fiber links

In this work physical and behavioral models for a bulk Reflective Semiconductor Optical Amplifier (RSOA) modulator in Radio over Fiber (RoF) links are proposed. The transmission performance of the RSOA modulator is predicted under broadband signal drive. At first, the simplified physical model for the RSOA modulator in RoF links is proposed, which is based on the rate equation and traveling-wave equations with several assumptions. The model is implemented with the Symbolically Defined Devices (SDD) in Advanced Design System (ADS) and validated with experimental results. Detailed analysis regarding optical gain, harmonic and intermodulation distortions, and transmission performance is performed. The distribution of the carrier and Amplified Spontaneous Emission (ASE) is also demonstrated. Behavioral modeling of the RSOA modulator is to enable us to investigate the nonlinear distortion of the RSOA modulator from another perspective in system level. The Amplitude-to-Amplitude Conversion (AM-AM) and Amplitude-to-Phase Conversion (AM-PM) distortions of the RSOA modulator are demonstrated based on an Artificial Neural Network (ANN) and a generalized polynomial model. Another behavioral model based on Xparameters was obtained from the physical model. Compensation of the nonlinearity of the RSOA modulator is carried out based on a memory polynomial model. The nonlinear distortion of the RSOA modulator is reduced successfully. The improvement of the 3rd order intermodulation distortion is up to 17 dB. The Error Vector Magnitude (EVM) is improved from 6.1% to 2.0%. In the last part of this work, the performance of Fibre Optic Networks for Distributed and Extendible Heterogeneous Radio Architectures and Service Provisioning (FUTON) systems, which is the four-channel virtual Multiple Input Multiple Output (MIMO), is predicted by using the developed physical model. Based on Subcarrier Multiplexing (SCM) techniques, four-channel signals with 100 MHz bandwidth per channel are generated and used to drive the RSOA modulator. The transmission performance of the RSOA modulator under the broadband multi channels is depicted with the figure of merit, EVM under di erent adrature Amplitude Modulation (QAM) level of 64 and 254 for various number of Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) subcarriers of 64, 512, 1024 and 2048.

IB-DFE receiver techniques for CP-assisted block transmission within DS-CDMA and MC-CDMA systems

MC-CDMA (MultiCarrier Code Division Multiple Access), currently regarded as a promissing multiple access scheme for broadband communications, is known to combine the advantages of an OFDM-based (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), CP-assisted (Cyclic Prefix) block transmission with those of CDMA systems. Recently, it was recognised that DS-CDMA (Direct Sequence) implementations can also take advantage of the beneficts of the CP-assisted block transmission approach, therefore enabling an efficient use of FFT-based (Fast Fourier Transform), chip level FDE (Frequency- Domain Equalisation) techniques. In this paper we consider the use of IB-DFE (Iterative Block Decision Feedback Equalisation) FDE techniques within both CP-assisted MC-CDMA systems with frequency-domain spreading and DS-CDMA systems. Our simulation results show that an IB-DFE receiver with moderate complexity is suitable in both cases, with excellent performances that can be close to the single-code matched filter bound (especially for the CP-assisted DSCDMA alternative), even with full code usage.

A frequency-domain receiver for asynchronous systems employing CP-assisted DS-CDMA schemes

In this paper we consider the uplink transmission within CP-assisted (Cyclic Pre¯x) DS-CDMA (Direct Sequence Code Division Multiple Access) systems and we present a frequency-domain MUD (MultiUser Detection) receiver with iterative estimation and compensation of residual frequency errors. The proposed receiver is suitable for broadband wireless systems, with performances that can be close to the single-user MFB (Matched Filter Bound), even for fully loaded systems and/or in the presence of strong interfering signals. The receiver is powerful enough for typical asynchronous scenarios, requiring only a coarse synchronization between users.