نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

تحلیل مقایسه‌ای عملکرد کدهای RS، BCH و LDPC در سیستم‌های انتقال نوری تک‌حالته در حضور نویز تداخل غیرخطی (NLI)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشگاه جامع امام حسین(ع)، دانشکده برق
10.22034/joeds.2025.543130.1099
چکیده
این مقاله به تحلیل عملکرد و مقایسه جامع ۹ طرح کدگذاری تصحیح خطای پیشرو استاندارد در یک کانال فیبر نوری تک‌حالته دوربرد می‌پردازد که در آن اثرات غیرخطی به عنوان عامل اصلی محدودکننده عملکرد در نظر گرفته شده‌اند. با بهره‌گیری از یک چارچوب شبیه‌سازی یکپارچه و قدرتمند که در پایتون توسعه یافته، عملکرد هر کد تحت تأثیر تفکیک‌شده پدیده‌های غیرخطی کلیدی یعنی مدولاسیون خودفاز، مدولاسیون فاز متقابل و ترکیب چهارموج و همچنین نویز گسیل خودبه‌خودی تقویت‌شده ارزیابی می‌شود. نتایج در قالب نمودارهای نرخ خطای بیت در برابر نسبت انرژی بیت به نویز ارائه شده و "جریمه عملکرد" ناشی از هر یک از اثرات غیرخطی به صورت کمی محاسبه می‌گردد. تحلیل مقایسه‌ای نشان می‌دهد که کدهای با تصمیم‌گیری نرم مانند LDPC، با دستیابی به BER هدف (10^(-5)) در کمترین مقدار E_b/N_0، عملکردی به مراتب برتر از طرح‌های با تصمیم‌گیری سخت دارند. این پژوهش با ارائه داده‌های دقیق و مقایسه‌ای و بحث در مورد مصالحه بین عملکرد و پیچیدگی پیاده‌سازی، یک راهنمای عملی برای انتخاب بهینه‌ترین ساختار FEC در طراحی سیستم‌های انتقال نوری پرسرعت فراهم کرده و زیربنای لازم برای تحقیقات آتی را پایه‌ریزی می‌کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Comparative Performance Analysis of RS, BCH, and LDPC Codes in Single-Mode Optical Transmission Systems in the Presence of Nonlinear Interference (NLI)

نویسندگان English

HamidReza Kakaei Motlagh
Mohammad Javad Nateghi
Imam Hossein Comprehensive University, Department of Electrical Engineering
چکیده English

This paper presents a comprehensive performance analysis and comparison of nine standard Forward Error Correction (FEC) schemes over a long-haul, single-mode optical fiber channel, where nonlinear effects are considered the primary performance-limiting factor. Utilizing a unified and powerful simulation framework developed in Python, the performance of each code is evaluated under the distinct impact of key nonlinear phenomena—namely Self-Phase Modulation (SPM), Cross-Phase Modulation (XPM), and Four-Wave Mixing (FWM)—in addition to Amplified Spontaneous Emission (ASE) noise. The results are presented as Bit Error Rate (BER) versus Bit Energy-to-Noise Ratio (E_b/N_0) curves, and the "performance penalty" incurred by each nonlinear effect is quantitatively calculated. The comparative analysis reveals that soft-decision codes, such as Low-Density Parity-Check (LDPC) codes, significantly outperform hard-decision schemes by achieving the target BER of 10⁻⁵ at the lowest E_b/N_0. By providing detailed, comparative data and discussing the trade-off between performance and implementation complexity, this research offers a practical guide for selecting the optimal FEC structure in the design of high-speed optical transmission systems and establishes the necessary groundwork for future research.

کلیدواژه‌ها English

Optical Fiber
Nonlinear Effects
Forward Error Correction
Self-Phase Modulation
Cross-Phase Modulation
Four-Wave Mixing

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 04 آذر 1404