Turbo-codes en bloc pour les communications optiques de la prochaine génération

Block turbo codes for next generation optical communications

• Auteur / Autrice : Abir Hannachi
• Direction : Ramesh Pyndiah, Luiz Anet Neto, Jean-Claude Carlach
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunication
• Date : Soutenance le 11/03/2025
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et le numérique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Equipe CODES - Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance
• Jury : Président / Présidente : Ghaya Rekaya Ben Othman
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ramesh Pyndiah, Luiz Anet Neto, Jean-Claude Carlach, Catherine Lepers, Olivier Berder, Fabienne Saliou, Yves Louët
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Lepers, Olivier Berder

Mots clés

Mots clés contrôlés

Codes correcteurs d'erreurs (théorie de l'information)

Codes de Reed-Solomon

Télécommunications optiques

Mots clés libres

Code Reed-Solomon

Code produit

Correction d’erreurs

Réseaux optiques passifs (PONs)

Point à point (PtP)

Reed-Solomon code

Product code

Forward error correction

Passive optical networks (PONs)

Point-To-Point (PtP)

Résumé

Cette thèse étudie l’application des codes produits Reed Solomon (RS) dans les systèmes de communication optique, visant à améliorer la correction d’erreurs et optimiser les performances tout en réduisant la complexité. Cela permet l’utilisation de composants à faible coût, essentiel dans les réseaux d’accès optiques où l’aspect économique est crucial. La thèse présente les réseaux optiques passifs (PON) et leurs avancées, en mettant l’accent sur les configurations Point-à-Point (PtP). Elle aborde également la nécessité de correction d’erreurs fiable et explore la théorie des codes de canal, notamment les codes RS, leur construction, propriétés et décodage. Une contribution importante de cette thèse est l’association des codes RS avec des codes Single Parity Check (SPC), analysée à travers des simulations de performance avec de paquets de taille dynamiques. Enfin, la thèse évalue la performance des codes produits RS de faible complexité dans les canaux optiques, notamment dans des systèmes de 50 et 100 Gb/s dans les sens montant et descendant, utilisant la modulation binaire (NRZ) et la modulation d’amplitude en impulsions (PAM4) associées à une modulation d’intensité et détection directe (IM/DD). Les résultats montrent que les codes produits RS améliorent la correction d’erreurs dans les réseaux optiques, en augmentant la fiabilité tout en équilibrant coût et complexité.

This thesis studies the application of Reed Solomon (RS) product codes in optical communication systems, with a focus on improving error correction and optimizing system performance while reducing complexity. This allows the use of low-cost components, a crucial factor in optical access networks where cost is a key consideration. The thesis introduces Passive Optical Networks (PON) and their advances, with emphasis on Point-to-Point (PtP) configurations. It also discusses the need for reliable error correction and explores the channel coding theory, in particular RS codes, their construction, properties and decoding. An important contribution of this thesis is the association of RS codes with Single Parity Check (SPC) codes, analyzed through performance simulations with dynamic packet sizes. Lastly, the thesis evaluates the performance of low-complexity RS product codes in optical channels, particularly in downstream and upstream 50 and 100 Gb/s systems using NRZ and pulse amplitude modulation (PAM4) with intensity modulation and direct detection (IM/DD). The findings show that RS-based product codes improve error correction in optical networks, enhancing reliability while balancing cost and complexity.