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Rezgui , Gada , 1993-....

Fijalkow , Inbar , 19..-....

Boutros , Joseph , 19..-....

Tillich , Jean-Pierre , 19..-....

Andriyanova , Iryna , 1980-....

Poulliat , Charly , 1977-.... , enseignant-chercheur en informatique

Savin , Valentin , 19..-.... , auter en mathématiques

CY Cergy Paris Université , 2020-....

École doctorale Économie, Management, Mathématiques, Physique et Sciences Informatiques , Cergy-Pontoise, Val d'Oise

Equipes Traitement de l'Information et Systèmes , Cergy-Pontoise, Val d'Oise

Codes correcteurs et modulations codées pour la communication optique , Gada Rezgui ; sous la direction de Inbar Fijalkow

Titre provenant de l'écran-titre

Ecole(s) Doctorale(s) : Ecole doctorale Économie, Management, Mathématiques , Physique et Sciences Informatiques (EM2PSI)

Partenaire(s) de recherche : Equipes Traitement de l'Information et Systèmes (Cergy-Pontoise) (Laboratoire)

Autre(s) contribution(s) : Joseph Boutros (Président du jury) ; Inbar Fijalkow, Jean-Pierre Tillich, Iryna Andriyanova, Charly Poulliat, Valentin Savin, Alexandre Graell i amat (Membre(s) du jury) ; Jean-Pierre Tillich (Rapporteur(s))

Thèse de doctorat STIC (Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication) - ED EM2PSI CY Cergy Paris Université 2021

Les câbles de communication optique transcontinentale constituent un maillon essentiel dans les communications modernes. Ils permettent de faire transiter des volumes importants de données à grande distance, tout en induisant une faible latence de transmission. L'amélioration de leurs performances est un enjeu pour la société d'aujourd'hui, la société numérique et connectée. Les précédentes évolutions de la communication optique ont été majoritairement liées à l'amélioration en termes du traitement du signal, comme par exemple le multiplexage par division de polarisation, qui a pratiquement multiplié par dix le débit de transmission. Le moment est venu de revoir la conception des codes correcteurs et des modulations numériques dans la chaine de communication optique.L'objectif de cette thèse est d'étudier la conception des codes correcteurs et des modulations codées pour la transmission optique tout en s'appuyant sur le concept des codes en graphes sur GF(q), q=2^m. L'originalité de notre approche par rapport à l'état de l'art se trouve dans le fait qu'on se positionnera sur les tailles des alphabets modérées, notamment GF(4) et GF(8), ce qui nous permettrait, sans grande augmentation de complexité, de s'approcher de la capacité de canal et de réduire la taille de l'entrelaceur entre le démodulateur et le décodeur.Le travail effectué se résume en trois contributions principales. La première contribution concerne le schéma de Symbol Interleaved Coded Modulation (SICM) basée sur les modulations de type M-QAM: il est démontré que la QAM-SICM avec q>2 se comporte mieux que la Bit Interleaved Coded Modulation (BICM) et que, dans le cas de q= M, la SICM atteint la capacité du canal AWGN.La deuxième contribution concerne les codes LDPC réguliers sur GF(q) utilisés dans le schéma QAM-SICM : pour les rendements de code élevés, les codes LDPC 3-réguliers avec des valeurs modérées de q offrent des meilleurs performances que les autres codes LDPC réguliers, considérés dans le cadre de la transmission optique. Finalement, la troisième contribution réside dans la construction d'une nouvelle famille des codes LDPC doublement généralisées sur GF(q), appelés les codes RPP (Repeatition-Parity-Parity), efficaces pour des rendement de code élevés à la fois en terme du seuil asymptotique et de la distance minimale.

Transcontinental optical-fiber communication cables play an essential role in data net-working. They enable to transmit huge amount of data at large distances, while respect-ing low-latency transmission constraints. Their design upgrade is an important challenge,given that the optical networks are the backbone of modern Internet. The main evolutionin the optical-fiber transmission in the past has been mainly related to the improvement ofthe signal-processing part of the communication chain, for example the introduction of thepolarization division multiplexing technique has increased the transmission throughput bya factor of ten. Nowadays, it became relevant to reconsider the design of error-controland modulation parts of the optical communication chain.The main goal of this thesis is to investigate the design of error-control codes andcoded modulations for optical communication by using the concept of non-binary graphcodes over GF(q), q= 2^m. The novelty of the approach with respect to the state of artlies in the fact that we are going to consider the codes over moderate alphabet sizes such as GF(4) and GF(8). This would allow us to approach to the channel capacity and toreduce the size of the interleaver between the demodulator and the decoder, at cost of areasonable complexity growth.Our work has lead to three following contributions. The first contribution relates to thescheme of Symbol Interleaved Coded Modulation (SICM) based onM-QAM modulations:it has been demonstrated that the QAM-SICM scheme with q >2 behaves better thanthe traditional Bit Interleaved Coded Modulation (BICM), and that, in the case of q= M,the SICM scheme achieves the AWGN capacity. The second contribution is focused onregular LDPC codes over GF(q) used within the QAM-SICM scheme: in the context ofhigh-rate codes, 3-regular LDPC codes with moderate values ofqoffer better Bit-ErrorRate (BER) performances than other regular LDPC codes, considered for optical trans-mission. Finally, the third contribution consists in a design of a new non-binary Doubly-Generalized LDPC (DG-LDPC) code family, called RPP (Repetition-Parity-Parity) codes,showing remarkable performances both in terms of the asymptotic decoding thresholdand average minimum, in the interval of high code rates.

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(Accès au texte intégral) http://www.theses.fr/2021CYUN1067/document

http://www.theses.fr/2021CYUN1067/abes

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