Design of Efficient and Robust Forward Error Correction for Real-Time Application in Coherent Optical Communication Systems: = Entwurf einer effizienten, robusten und echtzeitfähigen Kanalcodierung für kohärente optische Übertragung
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| Format: | Thesis Book |
| Language: | German English |
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Aachen
Shaker
2016
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| Series: | Optische Hochfrequenztechnik und Photonik
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CONTENTS
ZUSAMMENFASSUNG
ABSTRACT
1 INTRODUCTION
2 FUNDAMENTALS
*
SYSTEM CONTEXT
2.1 COHERENT OPTICAL C OM M UNICATION
.
2.1.1 TRANSM
ITTER.
2.1.2 OPTICAL CHANNEL
.
2.1.3 COHERENT RECEIVER .
2.1.4 CARRIER PHASE RECOVERY
*
DIFFERENTIAL ENCODING
*
AND
PHASE S LIP S
.
2.2 FORWARD ERROR
CORRECTION.
2.2.1 SHANNON LIMIT .
2.2.2 FEC CONCEPTS
.
2.2.3 STANDARDIZED AND STATE OF THE ART FEC FOR OPTICAL
COMMUNICATION.
2.2.4 LOW-DENSITY PARITY-CHECK CODES .
2.2.5 MESSAGE PASSING DECODING.
2.3 CHARACTERIZATION OF FEC CODES AND DECODERS .
2.3.1 FIGURES OF MERIT
.
2.3.2 HARD-DECISION BOUNDED-DISTANCE DECODING .
2.3.3 EXIT CHART A NALYSIS
.
2.3.4 CODE GRAPH ANALYSIS
.
2.3.5 SIMULATION TECHNIQUES
.
9 4 ASIC TECHNOLOGY .
2.4.1 FEASIBILITY L IM ITS
.
ILL
=
*
5
6
7
9
1
3
7
7
8
9
1
3
4
4
6
6
0
1
*
0
*
*
2.4.2 PROGRESS IN ASIC TECHNOLOGIES
.
41
3 FEC DESIGN 45
3.1 REQUIREMENTS
SPECIFICATION. 45
3.1.1 SPECTRAL
EFFICIENCY. 46
3.1.2 PERFORM
ANCE. 46
3.1.3 REAL-TIME IMPLEMENTATION
.
47
3.1.4
CONFIGURABILITY.
47
3.1.5 R
OBUSTNESS.
48
3.2 BIT-INTERLEAVED LDPC CODED MODULATION . 49
3.2.1 STRUCTURED LDPC C O D E S
.
50
3.2.2 ALGORITHM SELECTION FOR BICM DECODING . 53
3.2.3 OPTIMIZED DEGREE DISTRIBUTION FOR LDPC DECODING . 66
3.3 TURBO DIFFERENTIAL D E CO D IN G
.
74
3.3.1 SOFT-INPUT SOFT-OUTPUT DIFFERENTIAL DECODING . 77
3.3.2 OPTIMIZED DEGREE DISTRIBUTION FOR TURBO DIFFERENTIAL
D
ECODING.
88
3.3.3 COMPOUND INTERLEAVER FOR TURBO DIFFERENTIAL DECODING 104
3.3.4 MULTI-RATE TURBO DIFFERENTIAL DECODING . 108
3.4 LDPC CODE D
ESIGN.114
3.4.1 GIRTH MAXIMIZATION FOR SHIFT-LPDC CODES . 115
3.4.2 GIRTH-DEPENDENT
PERFORMANCE.119
4 IMPLEMENTATION ASPECTS 123
4.1 COMPLEXITY
CONSIDERATIONS.124
4.1.1 ALGORITHMIC COM
PLEXITY.125
4.1.2 ARCHITECTURAL
COMPLEXITY.128
4.1.3 GATE-LEVEL
COMPLEXITY.136
4.2
FEASIBILITY.
140
4.2.1 GENERAL FEASIBILITY L IM ITS
.140
4.2.2 R
OUTABILITY.142
4.3 POWER CONSUMPTION AND TOGGLE ACTIVITY
.
150
4.3.1 CONVERGENCE BEHAVIOR OF TDD . 151
4.3.2 ITERATION CONTROL ALGORITHMS
.
153
4.3.3 GATE-LEVEL ACTIVITY AND NUMBER REPRE^ . . . 154
5 PERFORMANCE AND ROBUSTNESS CHARACTERIZATION 157
5.1 AWGN PERFORMANCE B A S E LIN E
. 157
5.1.1 L D PC D
ECODING. 158
5.1.2 TURBO DIFFERENTIAL DECODING . 159
5.1.3 ERROR FLOOR AND POST-CLEANUP PERFORMANCE . 160
5.2 ROBUSTNESS
CHARACTERIZATION.
168
5.2.1 ENHANCED CHANNEL MODEL FOR COHERENT OPTICAL COM-
M
UNICATION.
169
5.2.2 PHASE N
OISE.
170
5.2.3 SLIP-INDUCED TDD FAILURE . 171
5.2.4 POLARIZATION DEPENDENT L O S S
.
174
5.2.5 DE-16QAM CONSTELLATION MISMATCH . 175
6 IMPROVED NON-UNEAR PHASE N
0
*SE TOLERANCE 179
6.1 LASER LINEWIDTH AND NON-LINEAR PHASE NOISE MODEL . 179
6.2 VITERBI-VITERBI CARRIER PHASE RECOVERY
.
181
6.3 SLIP-REDUCED CAIRIER PHASE R E C O E ^
.
183
6.4 HYBRID TURBO DIFFERENTIAL DECODI^^ . 185
6.5 COMBINED CHARACTERIZATION OF CPR AND TDD . 187
7
REAL-TIME MEASUREMENTS 191
7.1 T ESTS
ETUP.
191
7.2 BASE PERFOMANCE FOR EMULATED AWGN . . 193
7.3 NON-LINEAR
ROBUSTNESS.
195
8 SUMMARY AND OUTLOOK 199
BIBLIOGRAPHY 203
LIST OF FIGURES 214
LIST OF TABLES 221
ACKNOWLEDGEMENT 223 |
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| series2 | Optische Hochfrequenztechnik und Photonik |
| spelling | Bisplinghoff, Andreas Verfasser aut Design of Efficient and Robust Forward Error Correction for Real-Time Application in Coherent Optical Communication Systems = Entwurf einer effizienten, robusten und echtzeitfähigen Kanalcodierung für kohärente optische Übertragung Andreas Bisplinghoff Entwurf einer effizienten, robusten und echtzeitfähigen Kanalcodierung für kohärente optische Übertragung Aachen Shaker 2016 XXII, 224 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm x 14.8 cm, 369 g txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Optische Hochfrequenztechnik und Photonik Dissertation Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2015 Übertragungsqualität (DE-588)4394621-5 gnd rswk-swf Weißes Rauschen (DE-588)4189502-2 gnd rswk-swf QPSK (DE-588)4373003-6 gnd rswk-swf DPSK (DE-588)7638168-7 gnd rswk-swf Übertragungskanal (DE-588)4186649-6 gnd rswk-swf Bitfehlerhäufigkeit (DE-588)4145765-1 gnd rswk-swf Optische Nachrichtenübertragung (DE-588)4172668-6 gnd rswk-swf Vorwärtsfehlerkorrektur (DE-588)7647969-9 gnd rswk-swf Low-Density-Parity-Check-Code (DE-588)7614708-3 gnd rswk-swf Kanalcodierung (DE-588)4163183-3 gnd rswk-swf Forward Error Correction Optical Communication Phase Modulation (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Optische Nachrichtenübertragung (DE-588)4172668-6 s Vorwärtsfehlerkorrektur (DE-588)7647969-9 s Low-Density-Parity-Check-Code (DE-588)7614708-3 s QPSK (DE-588)4373003-6 s DPSK (DE-588)7638168-7 s Übertragungskanal (DE-588)4186649-6 s Weißes Rauschen (DE-588)4189502-2 s Kanalcodierung (DE-588)4163183-3 s Bitfehlerhäufigkeit (DE-588)4145765-1 s Übertragungsqualität (DE-588)4394621-5 s DE-604 Shaker Verlag (DE-588)1064118135 pbl DNB Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=029109753&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
| spellingShingle | Bisplinghoff, Andreas Design of Efficient and Robust Forward Error Correction for Real-Time Application in Coherent Optical Communication Systems = Entwurf einer effizienten, robusten und echtzeitfähigen Kanalcodierung für kohärente optische Übertragung Übertragungsqualität (DE-588)4394621-5 gnd Weißes Rauschen (DE-588)4189502-2 gnd QPSK (DE-588)4373003-6 gnd DPSK (DE-588)7638168-7 gnd Übertragungskanal (DE-588)4186649-6 gnd Bitfehlerhäufigkeit (DE-588)4145765-1 gnd Optische Nachrichtenübertragung (DE-588)4172668-6 gnd Vorwärtsfehlerkorrektur (DE-588)7647969-9 gnd Low-Density-Parity-Check-Code (DE-588)7614708-3 gnd Kanalcodierung (DE-588)4163183-3 gnd |
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