Publicação: Análise de desempenho de códigos LDPC em sistemas de comunicações ópticas coerentes
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Data
2021-03-04
Autores
Orientador
Benedito, Cintya Wink de Oliveira 
Garde, Ivan Aritz Aldaya
Coorientador
Pós-graduação
Curso de graduação
Engenharia Eletrônica e de Telecomunicações - CESJBV
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (inglês)
Channel encoding consists of the insertion of redundant bits in the information to be sent, in order to protect the information, allowing the receiver to recover it without the need for retransmission. This technique was introduced by Shannon in 1948 and since then it has been widely studied and several channel coding strategies have been presented. In the last decades, the technique known as foward error correction (FEC) based on low density verification codes (LDPC) has been widely used in several areas, but has shown to be very promising in applications related to coherent optical communications systems, due to their efficiency in long-range transmissions, as well as in transmissions with a high information rate. This work has as main objective to explore the theory and techniques for obtaining efficient LDPC codes, applying a coding technique from its parity control matrix obtained through a method known as balanced incomplete block design (BIBD) and an iterative decoding using a soft-decision algorithm called the sum-product algorithm (SPA). Computational simulations will be performed using the Python programming language in order to verify the performance of LDPC codes in an optical communication channel. This channel was modeled from a Gaussian channel, where using certain criteria it could be approximated to a channel with additive noise gaussian and white (AWGN). The results show the possibility of using a method of obtaining the parity check matrix different from the traditional one proposed by Gallager, in addition to demonstrating the direct link between the increase in performance and the number of iterations in the SPA decoding algorithm and allowing to measure the coding gain in relation to SNR, which in the best simulated scenario was 4.91 dB.
Resumo (português)
A codificação de canal consiste na inserção de bits redundantes na informação a ser enviada, de modo a proteger a informação, possibilitando ao receptor recuperá-la sem a necessidade de retransmissão. Esta técnica foi apresentada por Shannon em 1948 e desde então vem sendo amplamente estudada e diversas estratégias de codificação de canal tem sido apresentadas. Nas últimas décadas, a técnica denominada como correção antecipada de erros (Foward Error Correction, FEC) baseada em códigos de verificação de baixa densidade (Low Density Parity Check, LDPC) vem sendo amplamente utilizada em diversas áreas, e tem se mostrado muito promissora em aplicações relacionadas a sistemas de comunicações ópticas coerentes, devido à sua eficiência em transmissões de longo alcance, bem como em transmissões com alta taxa de informação. Este trabalho tem como objetivo principal explorar a teoria e as técnicas para a obtenção de códigos LDPC eficientes, aplicando uma técnica de codificação a partir de sua matriz controle de paridade obtida por meio de um método conhecido como projeto de bloco incompleto balanceado (Balanced Incomplete Block Design, BIBD) e uma decodificação iterativa através de um algoritmo do tipo soft-decision chamado de algoritmo soma-produto (Sum- Product Algorithm, SPA). Serão realizadas simulações computacionais utilizando a linguagem de programação Python a fim de verificar o desempenho dos códigos LDPC em um canal de comunicação óptico, este canal foi modelado a partir de um canal gaussiano, em que utilizando certos critérios pôde ser aproximado para um canal com ruído aditivo gaussiano e branco (Additive White Gaussian Noise, AWGN). Os resultados mostram a possibilidade de utilizar um método de obtenção da matriz verificadora de paridade diferente do tradicional proposto por Gallager, além de demonstrar a ligação direta entre o aumento do desempenho ao número de iterações no algoritmo de decodificação SPA e possibilitando mensurar o ganho de codificação em relação a SNR, que no melhor cenário simulado foi de 4.91 dB.
Descrição
Idioma
Português
