多码并行级联的研究及其极低误码率FEC系统的设计-通信与信息系统专业论文.docx

万方数据 万方数据 摘 要 摘要 国际电信联盟组织（ ITU-T ）的 G.707 、 G.709 、 G.975 和 G.975.1标准中推 荐的前向纠错（FEC）方案，在误码率为10?15 时的净编码增益仅约 6~9dB，随着 超远距离和超大容量 100Gbps 光纤传输系统的发展，这些 FEC 方案已经不再适用， 需要设计更高增益的 FEC 方案。 本文首先提出了多码并行级联的设计原理，采用多个并行外码和多个并行内 码级联的编译码方式，然后详细分析了在多码并行级联 FEC 系统中内外码码型和 交织器方式的选取问题，确定内码为二元 EG-LDPC 码，外码为八元汉明码或二 元 BCH 码，交织器方式为行列交织。接着对多码并行级联 FEC 系统性能仿真模 型进行了构建和实现，重点分析了蒙特卡洛仿真随机数的产生方法和超大数据量 性能仿真的实现过程，同时制定了具体的仿真计划，设计了内码和多码并行级联 FEC 系统性能仿真流程。 为了得到极低误码率的多码并行级联 FEC 系统，本文依次设计和性能仿真了 三种不同码型和结构的多码并行级联 FEC 方案。 方案一为 76 个并行（73,70）八元汉明码和 4 个并行（5100,4337）二元 EG-LDPC 码 级 联 ， 总 码 率 为 0.7823 ， 在 信 噪 比 Eb/N0=4.2dB 时， 浮点 仿真 误 码 率 BER= 4.6563?10?9 。 方案二为 96 个并行（73,70）八元汉明码和 3 个并行（8176,7156）二元 EG-LDPC 码级联，总码率为 0.8219，在 Eb/N0=4.2dB 时，浮点仿真 BER=1.7587 ?10?9 。 方案三为 32 个并行（3860,3824）二元 BCH 码和 11 个并行（13299,11285） 二元 EG-LDPC 码级联，总码率为 0.83648，在 Eb/N0=3.84dB 时，4 比特定点仿真 BER= 4.2424?10?12 。 方案一和方案二的总码率小于 0.8333，且在误码率为10?12 时的净编码增益小 于 9.6dB，不满足技术指标要求，而方案三的总码率大于 0.8333，在误码率为10?12 时的净编码增益为 10.1dB，同时理论分析了在误码率为10?15 时，不会出现误码平 层现象，该方案还满足 100 Gbps 光纤传输 OTU4 帧格式和硬件实现的要求，因而， 它可以作为 100 Gbps 光纤通信的高性能 FEC 解决方案。 关键词： 100 Gbps ，FEC，净编码增益，多码并行级联，极低误码率 I ABSTRACT A B S T R A C T The FEC schemes, recommended by ITU-T’s G.707, G.709 , G.975 and G.975.1 standard, only have 6~9dB NCG when BER equals to 10-15. With the development of 100Gbps optical fiber transmission system, they are no longer applicable. The paper proposes the design principle of multi-code parallel concatenation firstly. The concatenation pattern of encoding and decoding is more parallel inner codes and more parallel outer codes. After that, system simulation model is built and implemented. The method of random numbers and the implementation process of the large amount of data simulation is the important issue. In order to get the FEC scheme with extremely low BER, the paper designs and simulates three kinds of schemes. The first scheme is multi-code parallel concatenation by 76 parallel (73, 70) 8-ary HAMMING codes and 4 parallel (5100, 4337) EG-LDPC codes. When Eb/N0 equ