New Coding Techniques for High Bit-Rate Optical Transmission Systems
Nouvelles Techniques de Codage pour les Communications Optiques à Haut-Débit
Résumé
Since the development of high-speed electronics, digital signal processing has become essential to optical transmission systems. In particular, equalization now allows compensating signal distortions resulting from the propagation in the fiber. In this thesis, we focus on another type of signal processing: the coding techniques. We present three new ideas in order to improve systems performance by reducing either the bit-error rate or the receiver complexity. Forward-error correction has been used for many years in optical transmission systems in order to guarantee very low bit-error rates. With the increase of transmission bit rates, more powerful codes are expected such as low-density parity check (LDPC) codes. We study this new family of codes and show its impressive performance. We also propose a new construction of LDPC code that has optimal performance in comparison to codes proposed in the literature. Then we present a new interleaving scheme for optical transmission systems using differential encoding. Our technique leads to performance improvement and allows a large complexity reduction of the receiver. Finally we present a new coding technique for optical systems, based on space-time coding. We show that polarization dependent loss can be almost entirely suppressed in transmissions systems using polarization division multiplexing.
Depuis le développement de l'électronique à très hauts débits, les techniques de traitement du signal ont pris une part essentielle dans les systèmes de communications optiques. Dans cette thèse nous nous intéressons principalement aux techniques de codage du signal. Nous présentons trois nouveaux procédés qui permettent d'améliorer grandement les performances et la complexité des systèmes de transmission optiques à hauts débits. Les techniques proposées couvrent plusieurs domaines : les codes correcteur d'erreur, l'entrelacement des données et le codage espace-temps. Le codage correcteur d'erreurs est utilisé depuis des dizaines d'années dans les systèmes optiques pour assurer des taux d'erreurs extrêmement bas. Les promesses faites par le développement de l'électronique permettent d'envisager une implémentation prochaine de codes de dernière génération, les codes LDPC. Nous proposons une nouvelle construction de code LDPC qui obtient des performances optimales en comparaison aux autres constructions proposées dans la littérature. Dans un second temps, nous présentons une nouvelle technique d'entrelacement qui en générant une structure de donnée très particulière, permet d'améliorer les performances et surtout de réduire très fortement la complexité du décodage des systèmes optiques utilisant un encodage différentiel. Pour finir nous présentons une nouvelle technique de codage basé sur les codes espace-temps. Nous montrons que cette technique permet de lutter très efficacement contre les pertes dépendantes de la polarisation.
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