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超强前向纠错技术在100Gb/s WDM系统中的应用与研究

作 者: 李艳子
导 师: 何建明
学 校: 武汉邮电科学研究院
专 业: 通信与信息系统
关键词: 100Gbit/s波分复用 光信噪比 超强前向纠错 净编码增益 软判决 低密度奇偶校验码
分类号: TN929.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 9次
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内容摘要


随着信息需求的与日俱增,通信技术的发展以及新业务的不断涌现,对光通信网络的带宽和容量提出了越来越高的要求。目前单信道速率已经达到或超过100Gb/s,且高速处理器件基本成熟,100Gbit/s波分复用(WDM)光传输系统已具备商用能力。然而随着单信道速率的提升,光纤信道中的色散、偏振模色散和非线性效应等因素导致信号传输损伤越来越明显,通信质量得不到保障。因此,为了消除信号传输过程中的损伤所带来的影响,采用高净编码增益(NCG)的超强前向纠错编码技术也是改善系统性能的重要办法之一。本文的研究目的旨在研究一种超强前向纠错编码技术,要求线路误码率为10E-12时,其净编码增益达到10dB以上,且能够为超强前向纠错技术在100Gbit/s WDM系统中的应用提出实际的工程指导意义。本文首先针对100Gbit/s WDM系统的长距离传输受限因素,介绍了应用于100Gbit/s WDM高速光纤传输系统中的主要技术;然后介绍了前向纠错编码中的一些基本概念和常用的前向纠错技术;接着重点分析比较了软判决FEC和硬判决FEC,并通过Matlab仿真软件对不同冗余度的各种硬判决和软判决的FEC进行仿真,通过仿真结果表明采用冗余度为20%的软判决超强FEC技术能获得更高的净编码增益,且容易实现;本文通过实验仿真提出采用性能较优的软判决低密度奇偶校验码(LDPC),另外为了弥补LDPC码存在误码平台的缺陷且获得较高的NCG,本文提出了冗余度为20.5%软判决LDPC(9216,7936)+RS(992,956)级联码作为100Gbit/s WDM系统的候选码型,其净编码增益可达到11dB以上;最后结合公司100G OTU单盘完成背靠背系统测试和传输距离线路传输系统测试,通过实际测试此类FEC能够获取11dB编码净增益,纠错极限约为2E-2,比较适合应用于100G信号这种高误码率和突发误码长度较大的应用场合。同时,此类FEC过系统的表现,不仅在OSNR代价还是Q值裕量上,都获得较好的性能,且传输长度达1280km。实验结果表明本文提出的超强前向编码技术满足100Gbit/s WDM系统要求。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章 引言  9-14
  1.1 国内外光传输网发展现状及趋势  9-10
  1.2 采用超强前向纠错技术的必要性  10-11
  1.3 本课题国内外研究现状  11-12
  1.4 本课题研究目的和意义  12-13
  1.5 本课题主要内容及创新点  13
  1.6 本章小结  13-14
第2章 100G 光传输系统的分析  14-21
  2.1 高速光传输系统受限的因素  14-18
    2.1.1 衰耗受限  14-15
    2.1.2 色散受限  15-16
    2.1.3 PMD 受限  16-17
    2.1.4 OSNR 受限  17
    2.1.5 非线性效应受限  17-18
  2.2 100G WDM 光传输系统涉及的关键技术  18-20
  2.3 本章小结  20-21
第3章 前向纠错编码原理  21-33
  3.1 信道编码概述  21-26
    3.1.1 差错控制技术  22-24
    3.1.2 差错控制编码分类  24-25
    3.1.3 编码的几个重要概念  25-26
  3.2 线性分组码  26-28
    3.2.1 监督矩阵  26-27
    3.2.2 生成矩阵  27-28
  3.3 循环码  28-30
    3.3.1 循环码的生成多项式  28-29
    3.3.2 循环码的编码和解码  29-30
  3.4 BCH 码  30-31
  3.5 RS 码  31
  3.6 交织码  31-32
  3.7 本章小结  32-33
第4章 100G 系统中超强 FEC 技术的分析与应用  33-49
  4.1 100G 系统中 FEC 码型分析  33
  4.2 软判决  33-37
  4.3 LDPC 编码  37-44
    4.3.1 LDPC 码的二分图  39-40
    4.3.2 LDPC 码的编码  40-42
    4.3.3 LDPC 码的译码  42
    4.3.4 误码平台  42-44
  4.4 基于 LDPC 码的新颖超强 FEC 构造  44-48
    4.4.1 级联码  44-45
    4.4.2 LDPC 码和 RS 码级联  45-48
  4.5 本章小结  48-49
第5章 超强 FEC 技术 16×80KM LEAF 传输实验  49-60
  5.1 100G WDM 系统产品介绍  49-50
  5.2 传输系统平台介绍  50-54
  5.3 系统 FEC 性能  54-59
    5.3.1 背靠背系统测试  55-57
    5.3.2 线路传输系统测试  57-59
    5.3.3 实验结论  59
  5.4 本章小结  59-60
第6章 总结与展望  60-62
参考文献  62-64
致谢  64-65
附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文  65-66
附录 2 主要英文缩写语对照表  66-67

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 光波通信、激光通信
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