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光传输系统中超强FEC级联码的研究

作　者: 张本
导　师: 袁建国
学　校: 重庆邮电大学
专　业: 物理电子学
关键词: 光传输系统级联码超强FEC 净编码增益误码率
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 83次
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内容摘要

前向纠错(FEC)编码技术通过在信号中加入少量的冗余信息来发现并纠正误码,从而降低接收端光信噪比容限,改善系统误码率,提高系统可靠性,延长传输距离,同时降低系统成本。因而目前广泛被用于光传输系统中。但随着光传输技术的日益发展,光纤中的传输效应(如色散、偏振模色散(PMD)和非线性效应就会严重影响传输速率和传输距离的进一步提高。为此,人们不断研究开发性能更好的新超强FEC码型,使其获得更高的净编码增益(NCG)和更好的纠错性能,满足光传输系统高速发展的需要和尽量避免实施设备昂贵复杂的色散补偿技术等。在超强FEC的实现方案中,由于级联码具有极强的纠突发和纠随机错误的能力,因而它是光传输系统中高效编码的主要研究对象。因此本文针对光传输系统中超强FEC级联码的码型方案进行深入研究。超强FEC编码技术是2003年国家―863‖重大科技科技项目―光纤通信创新技术研究‖的主要研究对象之一。本课题就是以国家―863‖重大项目(课题编号:2A001AA122012)―WDM超长距离光通信技术的研究与实现‖为应用背景开展的研究。本文完成的主要工作与结论如下:1.对光传输系统中的各种噪声进行了分析,确立了光传输系统的信道模型即:加性高斯白噪声(AWGN)信道,并在该信道模型的基础上进行了误码率(BER)分析。进而对影响FEC码型性能的主要参数进行探讨后,提出了光传输系统中FEC码型的主要构造方法。并从构造码型与纠错性能的角度对线性分组码,循环码以及BCH码和RS码的相关理论进行了分析。2.基于级联码对现有几种级联码的码型、冗余度及其纠错性能进行了探讨。通过对比分析,提出了加入交织器与采用迭代译码技术的级联码是改善现有级联码码型的纠错性能最理想的方案之一。3.对光传输系统中级联码特性和ITU-T G.975.1中2种超强FEC级联码进行分析后,提出了一种新颖的超强FEC交织型级联码码型:RS ?2 55,239?+ BCH ?2 040,1930?,仿真表明该级联码与ITU-T G.975.1中RS(255,239)+CSOC(k0/n0=6/7,J=8)码相比较,具有更低的冗余度和更好的纠错性能,并在经过三次迭代、BER为10-12时其净编码增益(NCG)比ITU-T G.975.1中BCH(3860,3824)+BCH(2040,1930)码和RS(255,239)+CSOC (k0/n0=6/7,J=8)码要分别大0.45dB和0.48dB,且比RS(255,239)大2.81dB。因而它更适用于超高速、超大容量和超长距离的光传输系统。并探讨了该级联码型的设计与实现问题。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-9
第一章绪论  9-15
  1.1 光传输系统现状  9-10
  1.2 课题研究的意义  10-13
  1.3 本文所做的主要工作  13-14
  1.4 本章小结  14-15
第二章信道模型与 FEC 码型构造方法  15-31
  2.1 引言  15
  2.2 限制光传输系统中的影响因素  15-16
  2.3 光传输系统中的噪声分析  16-25
    2.3.1 光发射机中的噪声  17
    2.3.2 光纤中的噪声  17-25
  2.4 信道噪声分析与信道模型的确立  25-28
    2.4.1 信道噪声分析  25
    2.4.2 光通信中的噪声引起的差错  25
    2.4.3 光纤信道模型的确立  25-26
    2.4.4 AWGN 信道模型下的差错分析  26-28
  2.5 FEC 码型构造分析  28-30
    2.5.1 影响FEC 码型性能的主要参数  29
    2.5.2 FEC 码型的主要构造方法  29-30
  2.6 本章小结  30-31
第三章信道编码理论  31-55
  3.1 引言  31
  3.2 信道编码概述  31-35
    3.2.1 通信系统中的差错控制  32-34
    3.2.2 差错控制编码分类  34-35
  3.3 线性分组码  35-39
    3.3.1 分组码  35-36
    3.3.2 线性分组码  36
    3.3.3 线性分组码的几个重要概念  36-39
  3.4 循环码  39-44
    3.4.1 循环码的生成矩阵  40-41
    3.4.2 任一(n,k)循环码的生成多项式  41-42
    3.4.3 循环码的编、译码方法  42-44
  3.5 二进制BCH 码  44-49
    3.5.1 二进制BCH 码定义与生成多项式  44-45
    3.5.2 二进制BCH 码多项式与校验矩阵  45-46
    3.5.3 二进制BCH 码的译码  46-49
  3.6 里德-索洛蒙码（Reed-Solomon）  49-51
    3.6.1 RS 码的定义及其生成多项式  49-50
    3.6.2 RS 码的译码  50-51
  3.7 交织码  51-53
  3.8 本章小结  53-55
第四章光传输系统中 FEC 码型的分析及其应用  55-69
  4.1 引言  55-56
  4.2 前向纠错技术（FEC）的应用  56
  4.3 带内FEC 和带外FEC  56-61
    4.3.1 SDH 系统中的带内FEC  57-58
    4.3.2 光传送网（OTN）中的带外FEC  58-61
    4.3.3 带内FEC 和带外FEC 的比较  61
  4.4 编码增益与净编码增益（NCG）  61-63
  4.5 FEC 误码纠错能力  63-65
  4.6 FEC 的技术优势  65-66
  4.7 本章小结  66-69
第五章光传输系统中超强 FEC 级联码分析  69-85
  5.1 引言  69
  5.2 级联码的出现  69-70
  5.3 串行级联码的分析  70-73
  5.4 并行型级联码的探讨  73-74
  5.5 交织型级联码的分析研究  74-83
    5.5.1 交织型级联码的迭代译码  76-77
    5.5.2 交织型级联码的仿真与性能分析  77-83
  5.6 几种级联码型的性能分析与比较  83
  5.7 本章小结  83-85
第六章新颖超强 FEC 交织型级联码的研究  85-105
  6.1 引言  85-86
  6.2 级联码的优化  86-88
    6.2.1 加入交织器与迭代译码的级联码  86-87
    6.2.2 优化后的级联码的纠错性能分析  87-88
  6.3 ITU-T 建议的超强FEC 码型分析  88-94
    6.3.1 超强FEC 在现有光传输系统中的应用与ITU-T 建议  88
    6.3.2 超强 FEC 级联码 RS(255,239)+CSOC(n0//k0=7/6,J=8)及其纠错性能分析  88-90
    6.3.3 超强 FEC 级联码 BCH(3860,3824)+BCH(2040,1930)及其纠错性能  90-91
    6.3.4 G.975.1 建议的其他超强FEC 构码与纠错性能  91-93
    6.3.5 超强FEC 的构造特点归纳  93-94
  6.4 基于级联码的新颖超强FEC 的构造  94-95
  6.5 新颖超强FEC 的编译码  95-96
  6.6 新颖超强FEC 级联码型的仿真与性能分析  96-98
  6.7 新颖超强FEC 的设计与实现  98-103
    6.7.1 光信道传输单元（OTU）  99-100
    6.7.2 OTU 子帧FEC 编码  100
    6.7.3 数字包封技术的硬件实现  100-101
    6.7.4 OTU 中的FEC 编码  101-102
    6.7.5 OTU 中的FEC 译码  102-103
  6.8 本章小结  103-105
第七章结论与展望  105-107
  7.1 结论  105-106
  7.2 展望  106-107
致谢  107-109
参考文献  109-113
附录  113
  A. 读研期间发表的论文情况  113
  B. 读研期间参与的科研项目  113

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