基于LDPC的软判决前向纠错(SD-FEC)技术.pdfVIP

基于LDPC的软判决前向纠错

(SD-FEC)技术

基于LDPC的软判决前向纠错(SD-FEC)技术

泰尔网2014-06-0914:06:24来源[电信网技术]作者华为技术有限公司

摘要

1FEC实现光通信系统的可靠传输

波分复用技术作为现在通信系统的基础承

载技术，伴随着网络流量的快速增长，也经

历了容量从小到大的发展过程。在这一发展

过程中，每一次单波长速率的提升都伴随着

技术的重大变化。从单波长2.5G时代的直接

调制方式到10G时代的外调制方式及DCM色散

补偿。10G时代到40G时代则是OOK调制技术

向PSK调制技术的转变。40G时代到100G时

代的关键技术特征则是高速DSP（ADC采用速

率达到56Gbit/s以上）使能的相干技术。

在波分复用技术的发展过程中，前向纠错

（FEC，ForwardErrorCorrection）技术作

为实现信息可靠传输的关键，逐渐成为必不

可少的主流技术。光纤通信中的FEC也经历

了几代技术的演变，从经典硬判决，到级联

码，100G相干技术的出现使得软判决成为演

进的方向。

FEC技术是一种广泛应用于通信系统中的

编码技术。以典型的分组码为例，其基本原

理是：在发送端，通过将kbit信息作为一个

分组进行编码，加入（n-k）bit的冗余校验

信息，组成长度为nbit的码字；码字经过

信道到达接收端之后，如果错误在可纠范围

之内，通过译码即可检查并纠正错误bit，从

而抵抗信道带来的干扰，提高通信系统的可

靠性。在光通信系统中，通过FEC的处理，

可以以很小的冗余开销代价，有效降低系统

的误码率，延长传输距离，实现降低系统成

本的目的（见图1）。

●第二代FEC

在经典的硬判决码字的基础上，采用级联

的方式，并引入了交织、迭代、卷积的技术

方法，大大提高了FEC方案的增益性能，可

以支撑10G，甚至40G系统的传输需求。许多

方案性能均达到8dB以上。ITU-TG.975.1

中推荐的FEC方案可以作为第二代FEC的代

表。

现有10G系统多数采用第二代硬判决FEC，

采用更大开销的硬判决FEC可以支撑现有系

统的平滑升级。例如，10G海缆传输系统目前

采用ITU-TG.975.1推荐的开销为6.69％的

硬判决FEC方案，若采用20％开销的高性能

硬判决FEC，较现有方案可以提高1.5dB左右

的编码增益，极大的改善系统的性能。

●第三代FEC

相干接收技术在光通信中的应用使软判决

FEC的应用成为可能。采用更大开销（20%或

以上）的软判决FEC方案，如Turbo码，LDPC

码和TPC码，可以获得大于10dB的编码增益，

有效支撑40G，100G至400G的长距离传输需

求。

现有40G系统可以采用更大开销硬判决FEC

完成平滑升级，也可以基于相干接收方案，

采用软判决FEC，提供更强的传输性能。而

100G以及400G光传输系统采用相干接收技

术，非常适合采用软判决FEC技术。基于软

判决FEC，采用级联、卷积、交织等技术，提

供11dB以上的高性能FEC方案，可以有效支

撑100G和400G系统的应用需求（见图3）。

图3光通信FEC的演进

（1）软判决原理

硬判决译码器接收的序列中仅包含“0”

和“1”序列，主要利用码字中的代数结构进

行硬判决译码。这种方式实际上丢失了信号

中包含的信道干扰的统计特征信息。

为了充分利用接收波形中的信息，提升