Im Forschungsprojekt wurden hocheffiziente Kanalcodierungsverfahren in der höchstbitratigen optischen Übertragungstechnik unter harten Komplexitätsbeschränkungen bei der Implementierung untersucht.
In optischen Weitverkehrsnetzen setzt sich derzeit die kohärente Übertragungstechnik für 100+ Gbit/s je Kanal im dichten Wellenlängenmultiplex-Betrieb (DWDM) durch. Das Projekt COCONFECt hatte die Zielsetzung, neue, leistungsfähige Verfahren zur Kanalcodierung (FEC) zu erarbeiten und ihre Eignung für diese Anwendung zu untersuchen. Dabei war die enge Komplexitätsbeschränkung digitaler Signalverarbeitung bei höchsten Datenraten zu beachten, was den Einsatz sehr aufwendiger Algorithmen verhindert und eine optimierte Investition der limitierten Verarbeitungskapazität erfordert.
Im Projekt wurde eine Klasse implementierungsfreundlicher LDPC-Codes (lineare Blockcodes zur Fehlerkorrektur) für detaillierte Studien ausgewählt. Zur robusten Anpassung an den kohärenten Empfangskanal mit Phasenschlupf in der Trägerphasenrückgewinnung war eine differenzielle Vorcodierung vorgesehen. Damit wurden die LDPC-Codes sowohl isoliert wie auch in einem iterativen Detektionsschema (Turbo Loop mit Soft Differential Detection) untersucht und verglichen, wobei Verfahren zur theoretischen Leistungsanalyse (EXIT Charts) verfeinert und angepasst wurden.
Iterative FEC-Algorithmen zeigen oft eine inakzeptable Restfehlerrate (Error Floor), deshalb war es eine besondere Herausforderung, frühzeitig Aussagen über die Lage des Error Floors unterhalb von 10 -15 zu gewinnen. Dies wurde mit speziellen Extrapolationsverfahren plausibilisiert, mittels GPU (Grafikprozessor)-basierten Hochleistungsrechnern punktuell verifiziert und mit Hardware-basierter Kanalemulation experimentell bestätigt. Es zeigte sich, dass bestimmte Kanaleigenschaften, z. B. Phasenschlupf, bei der FEC-Algorithmenwahl und beim Leistungsvergleich keinesfalls vernachlässigt werden dürfen. Als Ergebnis mit besonderer Praxisrelevanz wurde ein umsetzbares Turbo-Decoderschema mit abgestimmter Trägerphasenschätzung vorgelegt, das sich leicht auf 200 Gbit/s erweitern lässt.
