文爱军老师-光编码调制基础研究-3

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1、光编码光调制研究工作体会文爱军2010-1-14摘要光信道编码光调制格式光OFDM调制光纤毫米波调制光调制器件摘要光信道编码光调制格式光OFDM调制光纤毫米波调制光调制器件光传输信道编码前向纠错（FEC）方法应用在高速光通信中，能够延长光信号的传输距离，降低光发射机发射功率，最早在超长距离的海底光缆系统中得到应用。随着陆地光通信系统的发展，单信道速率不断提升，复用信道数目变大，差错控制技术成为必不可少的一部分。由于光纤通信系统高速率、高效率的要求，检错重传方式几乎是不可能的，因此，在光通信系统中为了实现差

2、错控制一般需要采用前向纠错技术。FEC不会过多地加大系统成本，但却可明显地改善光通信系统的误码率性能，降低设备要求容限和系列成本，提高系统通信的可靠性。光传输信道编码加入FEC的光传输系统示例：电域的很多性能较好的码在光通信中不能取得理想效果，主要由于光线信道的一些特性，比如：信息速率高（100Gb/s)非线性(自相位调制，布里渊散射，四波混频效应……)色散(偏振模色散，频率色散）具有上述特点的光纤信道和一般高斯信道各自容量对比如下图所示光传输信道编码传统AWGN信道容量特性测试的光纤信道容量特性光传输信道

3、编码光信号在光纤中的演化满足如下的非线性薛定谔方程：想要建立准确的光纤信道模型，则必须求解薛定谔方程。对于一般形式的薛定谔方程，求解它是非常困难的。目前现有的做法都是对信道模型进行简化，比如说考虑无色散的情况，或者将非线性近似为乘性噪声等等。其中，表示光信号，表示噪声衰减，表示色散，表示科尔非线性。光传输信道编码不同于传统电通信，在光纤通信中，所关心的误码率在范围的数量级，因此需要采用误码平层很小的编码方式。在衡量标准上，光纤通信中习惯用Q值表示电通信中的信噪比的概念。同时，在衡量编码增益的时候需要考虑码率

4、的影响。由于光通信中很高的信息速率，在电域完成编码的时候必须得要先分成n路分别编码后再合路后进行传输。同时对电域的编码速率要求非常高，因此必须要采用复杂度很低的编码算法。现有的和研究较多的光传输信道编码：RS码：编译码算法简单，硬件实现速度快，性能稍差；Turbo码：性能良好，逼近香农限，译码复杂度高；LDPC码：性能良好，逼近香农限，译码算法简单，编码复杂度稍高。我们需要研究并分析现有的信道编码方式和新型信道编码方式在光纤通信系统中的性能，以及与各种调制方式结合后的性能，提出适合于高速光纤通信系统的信道编

5、码方案，要有逼近香农限的良好性能，很低的差错平层，并且编码和译码算法的复杂度要尽量的低。光传输信道编码现有光传输信道编码标准主要采用RS码和BCH码。我们研究并分析现有的信道编码方式和新型信道编码方式在光纤通信系统中的性能，以及与各种调制方式结合后的性能，提出适合于高速光纤通信系统的信道编码方案。OTU4目前有两种方案，采用130Gbps的速率承载3个ODU3，或者采用112Gbps的速率承载100G以太网，FEC开销小于7%。光传输信道编码按照ITU-T的规定，ODU1、ODU2和ODU3具体结构和误码要

6、求都已有既定标准，端到端的误块率（块的大小是4×3824×8=122368比特，其中只要有一个误码，就算误块）要求为：ODU1是，ODU2是，ODU3是，ODU4的误块率要求为，即误码率要求大约为，我们将重点研究适合于OTU4的前向纠错方案，并提交相应的国际标准提案。重点研究LDPC码，即低密度奇偶校验码（LowDensityParityCheckCode，LDPC）不仅有逼近Shannon限的良好性能，而且译码复杂度较低,结构灵活，是近年信道编码领域的研究热点。它的性能优于其他码型,且具有较大灵活性和较低

7、的差错平层特性(errorfloors)，而且描述简单，对严格的理论分析具有可验证性，同时译码复杂度低,还可实现完全的并行操作,硬件复杂度低,适合硬件实现，吞吐量大，极具高速译码潜力。光传输信道编码研究方向：寻找性能优译码简单的信道码如：a）准循环LDPC码b）不规则LDPC码降低超长距离光纤信道可靠传输的误码率：a）选择合适的星座点（ConstellationDesign）b）优化编码调制方案（CodedModulation)c）选择合适的传输波形(shaping)d）均衡技术光传输信道编码摘要光信道编

8、码光调制格式光OFDM调制光纤毫米波调制光调制器件考虑光信号的电场一般表达式如下图所示。电场的参量包括振幅A、频率ω0、相位φ和偏振方向e。光调制格式由此相对应的，调制振幅可以得到ASK信号，调制频率则产生FSK信号，调制相位产生PSK或DPSK信号，调制偏振方向产生POLSK信号。另外，结合两种相对独立的调制方式可形成如幅度相位联合调制，偏振相位联合调制的正交调制。光调制格式10Gbit/s和10Gbit/s以