التحقق من فعالية شفرات التحقق من التكافؤ منخفضة الكثافة: دراسة باستخدام نظام اتصالات ضوئي
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.24147965الكلمات المفتاحية:
سلامة البيانات، شفرات تصحيح الأخطاء، شفرات ريد سولومون، شفرات مانشستر، شفرات التحقق من التكافؤ منخفضة الكثافةالملخص
تعد اتصالات الألياف الضوئية بنية أساسية بالغة الأهمية لنقل البيانات الحديثة، مما يوفر إنتاجية عالية ووثوقية استثنائية للإرسال عبر مسافات طويلة، ومع ذلك، تظل سلامة البيانات المرسلة عرضة للتشويه، مما يزيد من معدل الخطأ في البتات (BER). ينشأ هذا بشكل فعال بسبب زيادة التشتت الناتج عن الزيادة في معدل البت، وقد تم تطوير العديد من رموز التصحيح للتغلب على هذه المشكلة، مثل مانشستر وريد-سولومون وريد-مولر، ولكن معظمها يعاني من عيوب كبيرة منها التعقيد، واستهلاك الطاقة، وقدرات تصحيح الأخطاء دون المستوى الأمثل. تم تقديم كود التحقق من التكافؤ منخفض الكثافة (LDPC) كتقنية تشفير فعالة للتغلب على المشكلة المذكورة أعلاه نظرًا لميزاته الجذابة، مثل فك التشفير التكراري والمعالجة المتوازية. يهدف هذا البحث إلى التحقق من فعالية كود LDPC من خلال تطبيقه جنباً إلى جنب مع أكواد أخرى مصممة لنفس الغرض على نظام اتصالات ضوئية قائم على OFDM/QAM ومقارنة الأداء. يتم اختبار الأداء بناءً على معدل الخطأ في البتات (BER) باستخدام برنامج Optisystem. وأكدت النتائج تفوق كود LDPC حيث أظهر انخفاض في معدل الخطأ في البتات مما يساهم في زيادة مسافة الإرسال.
المراجع
• Berrou, C., Glavieux, A., & Thitimajshima, P. (1993). Near Shannon limit error correcting coding and decoding: Turbo-codes. IEEE International Conference on Communications, 1064-1070.
• Gallager, R. G. (1962). Low-density parity-check codes. IRE Transactions on Information Theory, 8(1), 21-28.
• Gallager, R. G. (1962). Low-density parity-check codes. IRE Transactions on Information Theory, 8(1), 21-28.
• Gupta, M. K., et al. (2021). LDPC-coded modulation for coherent optical systems. IEEE Transactions on Communications, 69(3), 1532-1543.
• Johnson, S. J., & Weller, S. R. (2010). A comparative study of LDPC and Turbo codes for high bandwidth applications. IEEE Transactions on Communications, 58(4), 1116-1125.
• Kao, K. C., & Hockham, G. A. (1966). Dielectric-fiber surface waveguides for optical frequencies. Proceedings of the Institution of Electrical Engineers, 113(7), 1151-1158.
• Lee, J. H., & Park, H. (2016). Performance analysis of LDPC and Reed-Solomon codes over optical communication channels. Optics Communications, 369, 100-106.
• Liu, X., et al. (2020). High-speed LDPC-coded modulation for optical transport networks. IEEE Journal of Lightwave Technology, 38(2), 298-306.
• MacKay, D. J. C. (1999). Good error-correcting codes based on very sparse matrices. IEEE Transactions on Information Theory, 45(2), 399-431.
• MacKay, D. J. C., & Neal, R. M. (1997). Near Shannon limit performance of low density parity check codes. Electronics Letters, 33(6), 457-458.
• Norris, L., et al. (2023). Quantum-resistant LDPC codes for secure optical networks. IEEE Transactions on Quantum Engineering, 4(1), 14-22
• Peterson, A., et al. (2022). Energy-efficient hardware architectures for high-speed LDPC decoders. IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, 30(8), 916- 929.
• Reed, I. S., & Solomon, G. (1960). Polynomial codes over certain finite fields. Journal of the Society for Industrial and Applied Mathematics, 8(2), 300-304.
• Richardson, T., Shokrollahi, M., & Urbanke, R. (2001). The capacity of low-density parity check codes under message-passing decoding. IEEE Transactions on Information Theory, 47(2), 599-618.
• Zhang, Q., et al. (2019). Modified LDPC codes for phase noise mitigation in nonlinear fiber optic communications. Journal of Lightwave Technology, 37(6), 1500-1506.
• Zhang, L., et al. (2022). Integrating machine learning with LDPC decoding: A performance study. IEEE Access, 10, 4422-4433.
