基于水印位的信道估计对100 Gb/sPDM-DQPSK光通信系统中低密度奇偶校验码纠错性能的提升

针对高速光通信系统中高斯白噪声和偏振模色散(PMD)引起的干扰问题,研究了一种改进的前向纠错方法,通过向低密度奇偶校验(LDPC)码中插入具有固定信息的比特位("水印位")来估计信道,并将其与译码算法结合构成新的算法。研究发现,若以误比特率(BER)低于10-9为标准,则在纠错性能方面,高斯信道中含16、32位水印位的LDPC码与卡方信道中传统的LDPC码相比,所需的光信噪比(OSNR)值可分别减少约0.25dB、0.35dB;当考虑高速光通信中的PMD时,在差分群时延(DGD)为20ps和30ps时,含16、32位水印位的LDPC码与传统LDPC码字相比,所需OSNR值可分别减少约0.63dB、0.98dB和1.16dB、1.87dB。     

PM-QPSK相干系统中改进的OSNR监测方法

针对100Gbit/s及以上PM-QPSK(偏振复用正交相移键控)相干光通信系统,提出了一种改进的基于统计矩的带内OSNR(光信噪比)监测方案,并在搭建的100Gbit/s PM-QPSK相干接收系统中对该方案进行了数值仿真。结果表明,在5~25dB的OSNR范围内,该改进方案对不同占空比的RZ(归零)码调制信号的监测误差均小于0.5dB;根据商用相干接收机对接收端OSNR的要求,取其参考值为14dB,则在0.5dB的监测范围内,对CD(色散)的容忍度为2 400ps/nm,对一阶PMD(偏振模色散)即DGD(差分群时延)的容忍度为62ps。     

PM-QPSK相干光通信系统中基于高阶统计矩的光信噪比监测方法的修正

对于偏分复用的正交相移键控(PM-QPSK)相干接收系统,提出了一种修正的基于高阶统计矩的光信噪比(OSNR)监测方案,讨论了不同占空比调制格式的修正结果以及该修正结果对剩余色散(CD)和偏振模色散(PMD)的容忍度。搭建了112Gb/s PM-QPSK系统仿真平台,对8dB~26dB范围内的光信噪比进行了测量,结果表明提出的修正方案对不同码型的监测误差均小于0.5dB。并且当OSNR为14dB时,在0.5dB的监测误差范围内,对CD的容忍度约为2800ps/nm,对一阶PMD的容忍度约为65ps。因此,这种修正方案可用于PM-QPSK相干接收系统中带内实时OSNR监测,且计算复杂度小、不需要额外的监测设备。     

一种光通信中基于LDPC码的新颖级联码

基于SCG(4,k)码的构造方法对SCG-LDPC码进行优化改进,构造一种适用于光通信系统的新颖LDPC(3969,3720)码,通过增大其码长,构造码率为95.1%的新颖SCG-LDPC(6561,6240)码,使其码率更符合光通信系统的高码率要求。并用SCG-LDPC(6561,6240)码与码率为94.5%的BCH(127,120)码进行级联,构造出一种新颖的BCH(127,120)+LDPC(6561,6240)级联码。仿真分析表明:在误码率为10-7时,新构造的BCH(127,120)+LDPC(6561,6240)级联码的净编码增益比已广泛应用于光通信系统的经典RS(255,239)码和SCG-LDPC(6561,6240)码分别提高了2.27dB和0.49dB。因而该级联码更适合于光通信系统。     

光通信系统中基于LDPC码的SFEC码型研究

基于光通信系统中低密度奇偶校验(LDPC)码型的构造原则和构造方法,构造了适用于光通信系统中冗余度为6.69%的新颖LDPC(3969,3720)和冗余度为4.56%的新颖LDPC(8281,7920)码。仿真分析表明:在10-12的误码率(BER)时,这两种新颖码型在迭代18次后的净编码增益(NCG)分别比ITU-TG.975中RS(255,236)码的NCG大1.63dB和1.49dB,并且LDPC码的译码可在硬件上并行实现;这两种新颖码型的译码速度相当快,与ITU-TG.975.1中级联码型相比,这两种LDPC码的实现复杂度要低得多,可在将来的硬件实现中节省存储空间和减少计算量。因而,所构造的这两种新颖LDPC码型都可作为超验前向纠错(SFEC)码的候选码型。     

π旋转LDPC码在MB-OFDM超宽带系统中的性能分析

π旋转LDPC码克服了以往LDPC码编码复杂度高的缺点,具有码率变化灵活,长码构造简单,无需求出生成矩阵,节约储存空间等优点。为了提高超宽带(UWB)系统的传输可靠性,利用π旋转LDPC码设计了一种不采用交织的多带正交频分复用(MB-OFDM)超宽带的实现方案,并通过仿真计算分析了π旋转LDPC码与并行级联卷积码的性能差异。     

高速光通信的前向纠错技术研究

根据高速光通信系统对于OSNR(光信噪比)的要求,提出了一种基于非规则LDPC(低密度单奇偶校验)长码的Super-FEC(超级前向纠错)方案。Super-FEC方案采用以不同进制的BCH(博斯-查德胡里-霍昆格姆)码为外码,LDPC码为内码的级联方式。针对系统不同的码率需求,分别设计了不同的级联构造形式。仿真结果表明,这些Super-FEC方案的净编码增益为6.18～7.63dB,高于传统方案。     

π旋转LDPC码在MB-OFDM超宽带系统中的性能分析

π旋转LDPC码克服了以往LDPC码编码复杂度高的缺点,具有码率变化灵活,长码构造简单,无需求出生成矩阵,节约储存空间等优点.为了提高超宽带(UWB)系统的传输可靠性,利用π旋转LD-PC码设计了一种不采用交织的多带正交频分复用(MB-OFDM)超宽带的实现方案,并通过仿真计算分析了π旋转LDPC码与并行级联卷积码的性能差异.     

40Gb/s DWDM系统不同码型传输性能的比较

采用Optisystem软件,对比分析了非归零码(NRZ)、归零码(RZ)、载波抑制归零码(CS-RZ)和载波抑制归零差分相移键控码(CSRZ-DPSK)四种码型在8×40Gb/s DWDM系统的传输性能。结果表明,CSRZ-DPSK码抗色度色散和PMD性能最优,CS-RZ码的OSNR容限最低。当入纤光功率适中、色散和色散斜率同时补偿时,CSRZ-DPSK码和CS-RZ码的最大传输距离超过2700km。     

D8PSK调制格式研究及其传输性能分析

研究了基于相位调制原理的新型调制格式差分八相相移键控(D8PSK),给出了串联和并联两种信号生成方案,对包括非归零码(NRZ)、33%占空比归零码(33%RZ)、50%占空比归零码(50%RZ)、载波抑制归零码(CSRZ)4种不同码型的生成方式进行了说明,对信号的接收过程和预编码公式进行了理论推导,并对系统进行了仿真。仿真系统中信号总速率达到100 Gbit/s,信号生成采用串联方式,信号接收采用4个马赫-曾德尔时延干涉仪(MZI)平衡检测接收机,色散补偿方式采用对称补偿,通过眼图可以看到其接收效果良好。最后对不同码型的D8PSK与DQPSK系统在抵抗群速度色散效应、非线性效应及偏振模色散效应3种主要影响系统传输性能的因素方面进行了分析比较。当眼图张开度代价为1dB时,CSRZ-D8PSK信号的群速度色散容限、非线性容限及偏振模色散容限分别为190ps/nm、4.4 dBm及24 ps,结果表明其具有较好的传输性能。     

光通信中基于BIBD与循环矩阵分解的QC-LDPC码新颖构造方法

为了满足光通信系统中对纠错码高码率、低误码率(EBR)的要求,基于平衡不完全区组设计(BIBD)和循环矩阵分解,提出一种构造简单的新颖准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码构造方法,并构造了适用于光通信系统的规则BIBDdes-QC-LDPC(6736,6316)码。仿真结果表明,在BER=10-6时其码率均为93.7%的情况下,所构造的BIBDdes-QC-LDPC(6736,6316)码的净编码增益(NCG)比已广泛应用于光通信系统中的经典RS(255,239)码改善了约2.2dB,并且比只基于BIBD所构造的同码率同码长的规则BIBD-QC-LDPC(6736,6315)和基于伽罗华域(GF)乘群所构造的同码率的非规则QC-LDPC(3843,3603)码都分别改善了约0.2dB。因而,运用本文方法构造的QC-LDPC码型的纠错性能更强,更适用于高速长距离光通信系统。并且,本文方法还具有BIBD构造方法的优点,可灵活地调整码率码长。     

无线激光通信系统中LDPC码的设计及性能分析

大气随机信道对光信号产生影响,致使系统误码率增加,严重影响了通信系统的性能;LDPC码是目前已知的距离Shannon限最近的纠错码.介绍了π-旋转LDPC码的原理和编码方法;分析了基于雪崩光电二极管光电检测器输出的译码软信息的计算;仿真验证了在无线光通信系统中采用π-旋转LDPC码的系统性能.仿真结果表明,在无线光通信系统中采用LDPC纠错码,当误码率为10-6时,编码前后信号光子数大约节约了30个,提高了系统的抗干扰能力,改善了系统性能.     

光通信系统中基于BIBD对QC-LDPC码的研究

基于平衡不完全区组设计(BIBD),深入分析与研究了准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的一种新颖构造方法,并通过该构造方法构造了3种同码率不同码长的QC-LDPC码,通过对这3种QC-LDPC码的仿真分析表明,同码率下,码长越长性能越好。同时在BER=10-6时码率均为93.7%的情况下,所构造的BIBD-QC-LDPC(5392,5056)码的净编码增益(NCG)比已广泛应用于光通信系统中的经典RS(255,239)码和ITU-T G.975.1中的LDPC(32640,30592)码分别提高了约2.13dB和1.41dB。因而其纠错性能更强,更适用于高速长距离光通信系统。该新颖构造方法简单灵活且编译码更容易实现。     

光通信系统中LDPC码的构造及其编译码算法分析

针对低密度奇偶校验（LDPC）码的相关理论和LDPC码自身特性以及光通信系统具有低噪声、高信噪比的传输特点进行分析后,提出了光通信系统中LDPC码型的构造方法,这为光通信系统中LDPC码型的构造和仿真分析奠定了基础。并对光通信系统中LDPC码的编译码算法进行了深入分析与研究,得到一些有利于降低其编译码算法复杂度的重要结论,这有助于降低其编译码器的设计与实现复杂度。     

LDPC码的改进及在相干光OFDM系统中的应用

LDPC码(低密度奇偶校验码)是一种具有超强纠错性能和接近香农极限性能的码型,将改进后的准循环LDPC码(QC-LDPC)和LDPC卷积码应用于相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统中,采用典型的光纤信道的简化模型,基于MATLAB仿真软件得到了系统的频谱图、星座图及LDPC编码前后的误码率曲线图.研究表明,LDPC码具有抑制信道色散、降低系统误码率和提高系统性能等优点.     

光通信中基于有限域加群的一种QC-LDPC码

针对光通信系统传输特性要求的日益提高,基于有限域GF(q)加群提出了一种构造简单且适合光通信系统的新颖准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码构造方法,该构造方法可灵活的调整码长、码率且其编译码复杂度低。用此方法构造了适用于光通信系统的规则QC-LDPC(4599,4307)码。仿真结果表明,在BER=10-7时且码率均为93.7%的情况下,所构造的QC-LDPC(4599,4307)码的净编码器增益(NCG)比已广泛应用于光通信系统中的经典RS(255,239)码提高了约2.2dB,比用SCG构造方法构造的SCG-LDPC(3969,3720)码和非规则的QC-LDPC(3843,3603)码的NCG分别提高了约0.47dB和0.25dB,距离香农限约1dB。因而其纠错性能更强,更适用于高速长距离光通信系统。     

基于级联交织码的水下LED光通信误码性能分析

为了提升系统误比特率,减小基线漂移以及海水信道的吸收散射等特性对光信号产生的影响,采用了基于水下发光二极管(LED)光通信系统的低密度奇偶校验码(LDPC)-里所(RS)级联交织码方案,在模拟水下LED光通信实验系统的情况下,分析码字方案中RS码、LDPC码以及交织参量对系统误比特率性能的影响,得到了级联交织码方案的优化参量,并进行了实验模拟验证。结果表明,优化后的级联交织码系统与未编码系统、RS码系统、LDPC码系统相比分别可获得3.8dB,2dB,1.2dB的增益,可有效提高系统的误比特率性能。该研究为提高水下无线光通信系统的可靠性提供了参考。     

高码率短码长两边类型LDPC码的设计

高码率LDPC(low-density parity-check)码的设计一直是当前纠错编码领域的难点,尤其在短码长情况下。近年被提出的两边类型LDPC(tow-edge type LDPC,TET-LDPC)码在高码率情况下具有比传统LDPC码更加优秀的纠错性能。基于对TET-LDPC码结构优势的分析,文中提出一种优化设计方法,该方法通过合理选取TET-LDPC码中删余变量节点的度以及优化校验节点和变量节点的连接关系,进一步提高了该码型的性能。仿真结果显示,在AWGN信道下,文中设计的高码率短码长TET-LDPC码,不仅好于传统LDPC码,而且也好于传统的TET-LDPC码,具有更低的误码平台。     

基于LDPC码和MIMO的无线光通信系统性能

针对大气湍流严重影响无线光通信系统性能的问题,研究了基于低密度奇偶校验(LDPC)码和多输入多输出(MIMO)无线光通信系统性能,给出了基于LDPC码的空时编码MIMO(ST MIMO)和重复编码MIMO(rep MIMO)系统的解码算法,最后在对数正态模型和K分布模型下进行了仿真分析。仿真结果表明rep MIMO系统性能优于ST MIMO和单输入单输出(SISO)系统,ST MIMO在强湍流情况下性能明显优于SISO系统,基于LDPC码的ST MIMO和rep MIMO能取得10 dB以上的编码增益,并且编码增益随着湍流强度的增大而增加,基于LDPC码和rep MIMO的无线光通信系统差错性能更加优异,可以有效提高系统抗干扰能力。     

光传输系统中LDPC码的新颖随机构造方法

分析光传输系统的传输特性与规则LDPC码的随机构造方法之后,提出LDPC码的一种新颖随机构造方法。基于该构造方法构造了一种新颖的码率为93.7%、冗余度为6.69%的规则SCG-LDPC(3969,3720)码,该规则LDPC码在将来的硬件实现中可相对地节省硬件存储空间和减少计算量。仿真分析表明:该新颖的SCG-LDPC(3969,3720)码在BER为10-8时,与同码率同冗余度的ITU-T G.975建议中RS(255,239)码和ITU-T G.975.1建议中LDPC(32640,30592)码相比,其净编码增益(NCG)和距离Shannon限都分别改善了约1.92dB和0.97dB。因而该规则LDPC码的纠错性能更为优越,更适用于光传输系统。