Esquemas de codificación avanzados para comunicaciones ópticas

Abstract

La demanda de mayores velocidades de transporte motiva el uso de novedosas técnicas avanzadas de modulación, detección, procesado de señal y codificación en los sistemas de comunicaciones ópticas de alta velocidad. En este proyecto, se revisa el uso de las técnicas correctoras de errores en los sistemas de comunicaciones de fibra óptica de ultra larga distancia y se muestra el potencial de utilizar técnicas de codificación avanzadas. Los códigos basados en grafos, como los códigos de chequeo de paridad con baja densidad (Low Density Parity Check, LDPC), se han estandarizado en muchas aplicaciones. Entre los diferentes tipos de códigos LDPC, los códigos LDPC con acoplamiento espacial (Spatially- Coupled LDPC, SC-LDPC) son especialmente apropiados para los sistemas de comunicaciones ópticas. Se utiliza una representación basada en protographs para describir la construcción de los códigos SC-LDPC terminados, y se propone un decodificador enventanado que está basado en el algoritmo Belief Propagation (BP) y aprovecha la estructura de los códigos con acoplamiento. El esquema de decodificación enventanado proporciona una latencia y complejidad computacional más reducidos. Finalmente, se presentan los resultados obtenidos simulando la decodificación en ventanas sobre un canal que añade ruido blanco, gaussiano, comparándolos con esquemas FEC de primera, segunda y tercera generación.

Demands for higher transport speed inspire the applications of novel advanced techniques in modulation, detection, signal processing and coding in high speed optical communication systems. In this Project, application of forward error correction techniques to long-haul fiberoptic communication systems is reviewed and the potential for applying advanced coding techniques is illustrated. Codes on graphs, such as Low Density Parity Check (LDPC) codes, are becoming standard in many applications. Among different kinds of LDPC codes, Spatially-Coupled LDPC (SCLDPC) codes are especially suitable for optical communication systems. We use a protograph representation to describe the construction of terminated SC-LDPC codes, and we propose a sliding windowed decoder that is based on the Belief-Propagation (BP) algorithm and exploits the structure of coupled codes. The windowed decoding scheme provides reduced latency and computational complexity. Finally, we give results obtained by simulating windowed decoding over an additive Gaussian noise channel, comparing them with first, second and thirdgeneration FEC schemes.