光纖通信中FEC技術(shù)編碼方案的優(yōu)劣及其發(fā)展歷程

1、光纖通信中FEC技術(shù)編碼方案的優(yōu)劣及其發(fā)展歷程羅秋園，龔巖芬，張宗寶，李培煉，黃志鋒摘要：本文簡(jiǎn)述了前向糾錯(cuò)與差錯(cuò)控制的基本概念，總結(jié)了FEC技術(shù)的編碼方法，結(jié)合FEC所采用的BCH-3碼和RS-8碼的編碼技術(shù)，著重分析比較了FEC編碼方法的優(yōu)劣勢(shì)。最后總結(jié)了近幾年FEC技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。關(guān)鍵詞: 光線(xiàn)通信；前向糾錯(cuò)碼型；帶內(nèi)FEC;帶外FEC1 引言近30年來(lái)，光纖通信傳輸速率正以每五年十倍的速度增長(zhǎng)，而提高信息的傳輸速率和延長(zhǎng)傳輸距離是光纖通信發(fā)展的兩個(gè)重要方向，提高光纖傳輸速率的非常有效的兩種途徑是提高單信道的傳輸速率和采用密集波分復(fù)用技術(shù)。在速率大幅提高的同時(shí)，又伴隨著對(duì)傳輸距離的新限制

2、因素的出現(xiàn)，這些物理限制因素包括色度色散、非線(xiàn)性效應(yīng)和偏振模色散等，為了降低這些不利因素，國(guó)內(nèi)外研究者進(jìn)行了大量的研究，并提出了前向糾錯(cuò)等技術(shù)1（Forward-Error-Correction 簡(jiǎn)稱(chēng)為FEC）。F E C 技術(shù)早已廣泛的應(yīng)用于電通信系統(tǒng), 有著堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ), 經(jīng)過(guò)多年發(fā)展已相當(dāng)成熟。它的主要優(yōu)點(diǎn)是不需要反饋信道, 譯碼實(shí)時(shí)性較好。缺點(diǎn)是譯碼設(shè)備比較復(fù)雜, 所選用的糾錯(cuò)碼必須與信道的干擾情況相匹配, 對(duì)信道的適應(yīng)性差。目前, 在海底光纜系統(tǒng)中已經(jīng)采用了F E C 技術(shù)。 前向糾錯(cuò)編碼是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離高速光纖通信的關(guān)鍵技術(shù)，能提高數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性，降低誤碼率以改善光傳輸系統(tǒng)通信

3、的質(zhì)量，其在深空通信，衛(wèi)星通信，移動(dòng)通信及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中已得到廣泛應(yīng)用2。目前，廣泛應(yīng)用于光傳輸系統(tǒng)中的前向糾錯(cuò)（FEC）就是應(yīng)用糾錯(cuò)編碼進(jìn)行差錯(cuò)控制的一種方式3。由于編碼后的碼組長(zhǎng)度大于編碼前的信息碼組長(zhǎng)度，從而降低了信息傳輸速率，可見(jiàn)采用FEC技術(shù)來(lái)提高光傳輸系統(tǒng)的可靠性是以降低通信的有效性為代價(jià)的4。因而，F(xiàn)EC技術(shù)在光通信中的應(yīng)用主要為了獲得額外的增益（所謂增益是指為達(dá)到同樣的誤比特率，無(wú)編碼和有編碼情況下所需信噪比之差），也就是關(guān)鍵要在有效性和可靠性之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，即在不過(guò)分犧牲通信有效性的基礎(chǔ)上盡量提高通信的可靠性。2 糾錯(cuò)碼與差錯(cuò)控制糾錯(cuò)碼又稱(chēng)為信道編碼，其基本原理是發(fā)送端在帶

4、傳輸?shù)男畔⑿蛄泻蟀匆欢ǖ囊?guī)則增加一些用以實(shí)現(xiàn)糾、檢錯(cuò)的冗余監(jiān)督碼元，構(gòu)成一個(gè)字碼，再送入信道傳輸；在接收端則按同樣的規(guī)則檢測(cè)所接收的碼組看是否有錯(cuò)，若發(fā)生的錯(cuò)誤數(shù)不大于碼的糾、檢錯(cuò)能力，則可能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，要求對(duì)方重發(fā)或自動(dòng)加以糾正。糾錯(cuò)碼按其信息元處理方法分為分組碼和卷積碼, 考慮到光通信中的差錯(cuò)大部分均為無(wú)記憶的獨(dú)立隨機(jī)差錯(cuò), 不必要應(yīng)用編譯碼結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜的卷積碼5 , 因而一般選用分組碼。按照所糾、檢錯(cuò)誤的類(lèi)型，糾錯(cuò)碼可分為糾正隨機(jī)錯(cuò)誤與糾正突發(fā)錯(cuò)誤的碼。分組碼的種類(lèi)很多，典型的有漢明碼、BCH碼、RS碼、RM碼、Coppa碼等，光纖通信中目前采用的是BCH碼和RS碼。一種糾錯(cuò)碼用于只糾錯(cuò)，

5、只檢錯(cuò)，還是既糾錯(cuò)又檢錯(cuò)，這取決于系統(tǒng)所采用的猜錯(cuò)控制方式。差錯(cuò)控制方式通常有3種：前向糾錯(cuò)（FEC）、自動(dòng)請(qǐng)求重傳（ARQ）及混合ARQ。糾錯(cuò)碼的性能取決于碼的糾錯(cuò)能力、譯碼算法及所用的差錯(cuò)控制方式。3 FEC編碼方案及其優(yōu)劣1996年，實(shí)驗(yàn)達(dá)到每條光纖的傳輸速率為1Tb/s,而到2001年是為10Tb/s,光纖通信速率的突飛猛進(jìn)增長(zhǎng)歸功于先進(jìn)光技術(shù)和前向糾錯(cuò)技術(shù)的大力支持6。FEC在光纖通信中的應(yīng)用是近年來(lái)才提出的基本原因在于：一是光纖本身有較強(qiáng)的抗干擾能力；二是在光纖通信初期對(duì)速率的要求不高，一條光纖只須傳輸一個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)。由于當(dāng)年在開(kāi)發(fā)該技術(shù)時(shí)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)闹饕獦I(yè)務(wù)仍是話(huà)音，話(huà)音對(duì)誤碼不太

6、敏感，線(xiàn)路傳輸速率也不高，因而并沒(méi)有考慮采用糾錯(cuò)碼。隨著網(wǎng)絡(luò)的普及與迅速發(fā)展，通信業(yè)務(wù)量大增，因而需要采用波分復(fù)用（WDM）,甚至密集波分復(fù)用（DWDM）技術(shù)，使線(xiàn)路速率提高到10Gb/s、40Gb/s甚至更高。不同通信系統(tǒng)要求的性能指標(biāo)不同，信道的干擾特性也不同，故須采用不同的編碼方案。同步光網(wǎng)/同步數(shù)字體系（SONET/SDH）是高速光纖通信目前采用的骨干傳輸技術(shù)。根據(jù)FEC編碼和SDH之間的關(guān)系，提出了用于SDH/DWDM的實(shí)用化FEC主要有以下三種：3.1 帶內(nèi)FEC帶內(nèi) FEC是 ITU-T在 2000年 10月通過(guò)的 G.707建議中提出的。所謂內(nèi)帶是指將監(jiān)督碼元映射到S D H幀

7、結(jié)構(gòu)中, 即利用未使用的開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)傳送FEC的校驗(yàn)位，無(wú)須增加額外的帶寬。該方案適用于4路 OC-48/STM-16，或單路 OC-192/STM-64信號(hào)，線(xiàn)路速率為 10Gb/s，速率低OC-48/STM-16時(shí)不使用 FEC，高于此速率時(shí)須在此方案基礎(chǔ)上加上交織技術(shù)。顯然, 這種方式避免了碼速調(diào)整,但這種方式的解碼延時(shí)比帶外F E C 的稍大, 同時(shí), 由于校驗(yàn)位可獲得的帶寬嚴(yán)格受限, 從而使糾錯(cuò)性能受到一定的影響, 編碼增益較小( 3一4dB )。因帶內(nèi) FEC是在不改變 SONET/SDH原有幀格式的基礎(chǔ)上引入的，線(xiàn)路速率保持不變，并能與不用 FEC的系統(tǒng)兼容。為了便于接收機(jī)區(qū)分發(fā)送端

8、是否用了 FEC，在開(kāi)銷(xiāo)中加了兩比特的 FEC狀態(tài)指示器（FSI），若 FSI為 01，便表明用了 FEC，若為 00，則表示未用 FEC。2.2 帶外FEC ITU-T在2001年制定的G.709標(biāo)準(zhǔn)中便提出了適合DWDM光傳輸網(wǎng)（OTN）2.5、10、40Gb/s速率的帶外方案，帶外方案指在S D H 層下另外增加一個(gè)FE C 層, 專(zhuān)門(mén)用于FE C 的處理。其優(yōu)點(diǎn)是不用改變 SONET/SDH的幀格式、無(wú)須提高線(xiàn)路速率，并可方便地插人FE C 開(kāi)銷(xiāo)而不受S D H 幀格式的限制, 具有較強(qiáng)的靈活性，但其糾錯(cuò)能力非常有限，已不能滿(mǎn)足更高速率的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量要求，且插人的開(kāi)銷(xiāo)增加了線(xiàn)路碼率,

9、 從而提高了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性;。而 G .795提出的帶外 FEC方案則主要用于 2.5Gb/s以及更高的速率海底光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)。這兩種帶外 FEC方案基本相同，不同點(diǎn)是G . 975采用的交織技術(shù)未形成標(biāo)準(zhǔn)，G . 709則有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。以上兩種帶外 FEC均采用 Reed-Solomon碼(簡(jiǎn)稱(chēng)RS碼)。ITU-T G .709標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用RS（255，238）碼，編碼冗余度更大，且開(kāi)銷(xiāo)有一定的靈活性。由于各設(shè)備廠商的廣泛支持和應(yīng)用，目前帶外 FEC基本上已成為事實(shí)上的 FEC編碼標(biāo)準(zhǔn)，也解決了初期由于 FEC編碼不同引起的不同公司設(shè)備不能互通的問(wèn)題。帶外FEC采用數(shù)字封裝技術(shù)（ Digi

10、tal Wrapper）。帶外 FEC采用 RS（255，239）碼，一個(gè)數(shù)字封裝幀由 4080個(gè)字節(jié)組成，共 16行，每行就是長(zhǎng)為 255字節(jié)的一個(gè)（255，239）RS碼的碼字。這實(shí)際上是采用了一種深度為 16的字節(jié)交織技術(shù), 發(fā)送時(shí)首先由上而下逐個(gè)字節(jié)地發(fā)送第一列中的 16個(gè)字節(jié)，接著發(fā)送第 2列中的 16個(gè)字節(jié)，以此類(lèi)推最后發(fā)送第 255列的 16個(gè)字節(jié)。數(shù)字封裝幀中的第 1列用于系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，第 2列到第 239列用于傳送有效負(fù)載數(shù)據(jù)，第 240列到第 255列則是用于糾錯(cuò)冗余校驗(yàn)元。采用交織技術(shù)后該方案具有很強(qiáng)的糾突發(fā)錯(cuò)誤的能力, 不僅能糾正一個(gè)接收碼組中發(fā)生的不多于 8個(gè)字節(jié)的錯(cuò)誤,

11、 而且能糾正 4080字節(jié)中最多長(zhǎng)達(dá) 128個(gè)字節(jié)的突發(fā)錯(cuò)誤。將不同數(shù)目的數(shù)字封裝幀組合起來(lái)便構(gòu)成代表不同傳輸速率的光傳輸單元（ OTU）,即OTU 1、OTU 2和OTU 3，其線(xiàn)路速率分別為 2.5Gb/s、10Gb/s和40Gb/s。另外, 隨著碼長(zhǎng)的增加, 譯碼錯(cuò)誤概率按指數(shù)接近零, 但是隨著碼長(zhǎng)的增加, 在一個(gè)碼組中要求糾錯(cuò)的數(shù)目相應(yīng)增加, 譯碼器的復(fù)雜性和計(jì)算量也相應(yīng)增加以致難以實(shí)現(xiàn), 特別是在光通信中采用復(fù)雜的編、譯碼方案不現(xiàn)實(shí)。為了解決性能與設(shè)備復(fù)雜度及實(shí)現(xiàn)可能性的矛盾, 考慮要引入新的碼型到光通信中來(lái)。級(jí)聯(lián)碼就是一種很好的方案7。 2.3 超級(jí)FEC（SFEC）超級(jí)F E C

12、 則是在w D M 系統(tǒng)中使用, 一個(gè)波長(zhǎng)用于傳送信息碼元, 另一個(gè)波長(zhǎng)傳校驗(yàn)碼, 該方式具有較高的糾錯(cuò)性能, 且與S D H 有較好的兼容性, 解碼延時(shí)也比帶內(nèi)F E C小。然而, 在多波長(zhǎng)系統(tǒng)中, 若采用單模光纖( SM F ) , 由于群速度色散( G V D ) 造成的時(shí)延差異難以消除, 限制了傳輸距離; 若采用零色散位移光纖( Z D F ) , 雖然可以消除延時(shí)差異, 但四波混頻效應(yīng)( FWM ) 引起的串?dāng)_使得F E C 技術(shù)難以克服系統(tǒng)性能的惡化; 若采用非零色散位移光纖(NZ D )F 和服用波長(zhǎng)的匹配也能進(jìn)行長(zhǎng)距離的F E C 傳輸, 但無(wú)疑增加了系統(tǒng)的成本。在DWDM系統(tǒng)

13、中增加了光通道密度，在 DWDM系統(tǒng)中，光信號(hào)的頻譜展寬會(huì)使鄰近信道的性能惡化。隨著光通道密度的增加，這種惡化會(huì)更加嚴(yán)重。FEC的編碼增益減輕了這種串?dāng)_的影響，從而增加了 DWDM系統(tǒng)中的光通道密度。因此隨著WDM技術(shù)的日趨成熟，光纖通信系統(tǒng)對(duì)FEC碼的糾錯(cuò)能力的要求越來(lái)越高，出現(xiàn)了級(jí)聯(lián)碼與迭代譯碼等技術(shù)結(jié)合的編譯碼方案稱(chēng)之為超級(jí) FEC方案。涉及的碼型包括RS級(jí)聯(lián)碼、分組 Turbo碼、Goppa碼等。在該方案中采用迭代硬判決譯碼技術(shù)的級(jí)聯(lián)碼又稱(chēng)為第二代光纖通信 FEC碼，如級(jí)聯(lián) RS碼等。而采用迭代軟判決譯碼技術(shù)的 FEC碼則稱(chēng)為第三代光纖通信 FEC碼，如分組 Turbo碼等。由于SFE

14、的編譯碼中采用了交織及迭代譯碼技術(shù)，因而具有較長(zhǎng)的延時(shí)。該方案主要應(yīng)用于時(shí)延要求不嚴(yán)、編碼增益要求特別高的光纖通信系統(tǒng)。若對(duì)編碼增益要求不太高、不想對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行大的調(diào)整，帶內(nèi) FEC則是一種最佳的方案，可方便實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。帶外 FEC具有靈活的開(kāi)銷(xiāo)，可用于需更高的編碼增益的通信系統(tǒng)，但由于會(huì)改變調(diào)制速率，須根據(jù)碼率對(duì)整個(gè)發(fā)送 /接收設(shè)備作一定的更換。帶內(nèi) FEC適用于線(xiàn)路速率為 10Gb/s的 4路OC-48/STM-16，或單路 OC-192/STM-64信號(hào)，帶外 FEC則適合 DWDM光傳輸網(wǎng)（OTN）2.5、10、40Gb/s速率以及海底光纖傳輸系統(tǒng)使用。4 光纖通信 FEC技術(shù)研

15、究進(jìn)展FEC在電通信系統(tǒng)中的應(yīng)用已有很長(zhǎng)的歷史，但FEC在光纖通信中的應(yīng)用研究一直被忽視。直至1988年，Grover最早將 FEC用于光纖通信系統(tǒng)，他將（ 224，216）縮短漢明碼應(yīng)用于只有565Mb/s的低速數(shù)據(jù)流中，在輸出誤比特率（BERout）為 1×10-13時(shí)可獲得5.8dB的編碼增益。到了上世紀(jì)九十年代初， FEC在光纖通信系統(tǒng)特別是海底電纜中得很好的應(yīng)用。這時(shí)，著名的BCH碼、RS碼被用于海底電纜，而RS(255,239)則成為ITU-T G.975標(biāo)準(zhǔn)被用于大范圍長(zhǎng)距離通信系統(tǒng)中。隨著波分復(fù)用（WDM）技術(shù)的成熟，具有更強(qiáng)糾錯(cuò)能力的級(jí)聯(lián)碼出現(xiàn)了。采用交織和迭代硬判

16、決譯碼技術(shù)的級(jí)聯(lián)碼使其糾錯(cuò)能力大大增強(qiáng)。近年來(lái)，采用軟判決譯碼技術(shù)的 Turbo碼8與 LDPC碼9以其逼近仙農(nóng)限的糾錯(cuò)能力成為信道編碼領(lǐng)域的熱點(diǎn)，凈編碼增益可達(dá)十余 dB, 從而使光纖通信能以數(shù)十 Gb/s的速率傳輸。從技術(shù)的角度光纖通信中的 FEC可分為三代。3.1 第一代FEC 以 RS（255，239）碼（簡(jiǎn)稱(chēng) RS-8）為代表的最初被用于通信系統(tǒng)的糾錯(cuò)碼被稱(chēng)為第一代 FEC碼，RS（255, 239）碼是在 k=239數(shù)據(jù)字節(jié)（每個(gè)字節(jié)為一個(gè)碼元符號(hào)）后加上 16個(gè)校驗(yàn)字節(jié)構(gòu)成長(zhǎng)為 n=255字節(jié)的碼字, 其編碼效率為 93.7%。RS（255，239）碼生多項(xiàng)式為：g(x)=x8+

17、x4+x3+x2+1。該碼可糾正接收碼組中任意 8字節(jié)的隨機(jī)錯(cuò)誤，糾單個(gè)突發(fā)錯(cuò)誤的最大長(zhǎng)度為 64比特。當(dāng)輸入 BERin為 1.4E-4時(shí)輸出 BER為1E-13。隨著輸出的 BERout的增加， RS(255,239)有凈編碼增益也增加，在輸出BERout為1×10-13時(shí)可獲得凈編碼增益為 5.8dB。RS (255,239)已被推薦為大范圍長(zhǎng)距離通信系統(tǒng)的 ITU-T G .975標(biāo)準(zhǔn)。在 239字節(jié)長(zhǎng)的有效負(fù)載中，有一個(gè)字節(jié)用于幀頭，故其數(shù)據(jù)率為編碼前比特流的 R=255/238倍。根據(jù) STM16幀格式可得數(shù)據(jù)率為：2.48832Gb/s×255/238=2.6

18、660571Gb/s。為了改善糾突發(fā)錯(cuò)誤的能力，ITU-T G .975中使用交織深度為16的交織器。在第一代糾錯(cuò)碼技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離越洋通信。1996年 RS(255,239)被成功用于跨太平洋、大西洋長(zhǎng)達(dá) 7000km的遠(yuǎn)洋通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)率達(dá)5Gb/s。3.2 第二代 FEC 采用硬判決技術(shù)的級(jí)聯(lián)碼稱(chēng)為第二代 FEC碼。編碼部分中，數(shù)據(jù)流通過(guò)符號(hào)交織后，進(jìn)入外編碼器，再解交織后進(jìn)入內(nèi)編碼器完成編碼，然后經(jīng)過(guò)線(xiàn)路傳輸后進(jìn)行譯碼。在接收端，接收到的比特?cái)?shù)據(jù)流依次經(jīng)內(nèi)譯碼器，符號(hào)交織器，外譯碼器，解交織器輸出臨時(shí)譯碼比特，再將輸出的譯碼比特輸入內(nèi)譯碼器進(jìn)行再次譯碼，經(jīng)過(guò)數(shù)次迭代后才輸出

19、最終的譯碼結(jié)果。最先被用于第二代FEC的是 RS級(jí)聯(lián)碼。隨后Ait Sab等人提出了 RS(255,239)+RS(255,223)的冗余度為 22%的級(jí)聯(lián)碼，該碼譯碼采用兩次迭代時(shí)用蒙德卡特仿真可獲得8.4dB的凈編碼增益。SeKi等提出了RS(255,239)+CSOC級(jí)聯(lián)方案，冗余度為25%，在輸出誤比特率為 1×10-12時(shí)可獲得 8dB的凈編碼增益。Takashi等人在文還提出了 RS(255,223)+RS(255,239)的級(jí)聯(lián)方案。RS(239,223)+RS(255,239)級(jí)聯(lián)方案的冗余度只有 14.2%。它以較小的冗余度就很好地避免了在高色散傳輸線(xiàn)路中光纖的非線(xiàn)

20、性效應(yīng)。為獲得更高的編碼增益，方案中采用了交織深度為 16的交織器和若干次迭代譯碼。RS(255,223)+RS(255,239)已在 10Gb/s、20Gb/s的傳輸系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)成功。近來(lái)年，Ait Sab為 40Gb/s傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種具有更強(qiáng)糾錯(cuò)能力、冗余度只有 6.7%的 BCH(1020,988)+BCH(1020,988)方案。在輸出誤比特率低時(shí)，BCH碼比 RS碼具有更好的糾錯(cuò)性能，它能糾1020比特中的任3位錯(cuò)誤。運(yùn)用蒙德卡特方法仿真表明，在輸出誤比特率為1×10-13時(shí)獲得 8.5dB的凈編碼增益，比用 RS(255,239)好2.7dB。由于第二代 FEC碼的編解

21、碼過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，目前還較少應(yīng)用，但其優(yōu)越性能必將成為新一代光纖通信 FEC的主流。可望成為ITU-T G .975.1標(biāo)準(zhǔn)的第二代 FEC碼有如下幾種：RS(255,239)+CSOC(n0/k0=6/7,J=8) 級(jí)聯(lián)碼，BCH(3860,3824)+BCH(2040,1930) 級(jí)聯(lián)碼， RS(1023,1007)+BCH(2047,1952) 級(jí)聯(lián)碼，RS(1901,1855)+擴(kuò)展?jié)h明乘積碼 (512,502)×(510,500) 級(jí)聯(lián)碼，兩正交級(jí)聯(lián) BCH碼，兩交織擴(kuò)展 BCH(1020,988)級(jí)聯(lián)碼等。3.3 第三代 FEC研究展望采用軟判決譯碼技術(shù)的Turbo碼或 L

22、DPC碼稱(chēng)為第三代 FEC碼。在前些年，商業(yè)化構(gòu)建的光纖傳輸速率達(dá)到了Tb/s數(shù)量級(jí)，第二代 FEC已不能滿(mǎn)足如此巨大的傳輸能力。滿(mǎn)足如此巨大的傳輸能力的 FEC的凈編碼增益至少要10dB，而且這種 Tb/s數(shù)量級(jí)系統(tǒng)的構(gòu)造成本很高，需要昂貴的設(shè)備支持：超寬帶光纖放大器、復(fù)雜的光纖信道均衡器、特優(yōu)質(zhì)光纖等。因此 FEC不僅要具有極強(qiáng)的糾錯(cuò)性能，而且要在構(gòu)建這些模塊上降低其成本。采用軟件判決迭代譯碼的 Turbo碼成為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的首選編碼方案。之前，Puc等人最早將軟判決譯碼應(yīng)用于RS碼與維特比卷積碼的級(jí)聯(lián)碼中，在2.5Gb/s的系統(tǒng)中達(dá)到了10.3dB的凈編碼增益。但是冗余開(kāi)銷(xiāo)高達(dá)到113%

23、, 遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足10Gb/s以上系統(tǒng)冗余開(kāi)銷(xiāo)不能超過(guò) 25%的要求。近年來(lái)，Ait Sab在計(jì)算基于乘積碼的分組 Turbo碼在光纖傳輸系統(tǒng)中的性能的基礎(chǔ)上, 通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真發(fā)現(xiàn)分Turbo碼以低于25%的冗余度便可獲得10.1dB凈編碼增益，但由于要構(gòu)建這樣的光通信系統(tǒng)的電路設(shè)備非常復(fù)雜，至今尚未能用硬件實(shí)現(xiàn)。高達(dá) 10.1dB凈編碼增益可望起到如下作用。（1）實(shí)現(xiàn)超高速傳輸；（2）減少中繼數(shù)量；（3）降低光纖的功率譜密度，減輕光纖的非線(xiàn)性效應(yīng)從而可最大限度降低光纖的等級(jí)。（4）將分組 Turbo碼與 DPSK調(diào)制結(jié)合，將提高了光接收機(jī)的靈敏度。在近幾年，學(xué)者們致力于40Gb/s傳輸系統(tǒng)的 F

24、EC研究，研究重點(diǎn)在于如何降低編碼冗余度與建網(wǎng)成本。 LDPC碼是另一種極具潛力的糾錯(cuò)碼10 , 可望成為該系統(tǒng)的編碼方案。 LDPC碼是一種基于稀疏校驗(yàn)矩陣的線(xiàn)性分組碼，其譯碼采用和-積算法的迭代軟判決譯碼，性能達(dá)到甚至超過(guò)了Turbo碼。Vasic和 Djordjevic等人已開(kāi)始了 LDPC碼在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究。結(jié)果表明 , 將LDPC應(yīng)用于40Gb/s的傳輸系統(tǒng)比用分組 Turbo碼在成本上將大大降低, 但由于譯碼迭代次數(shù)較多，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)極其復(fù)雜，至今未能用硬件實(shí)現(xiàn), 因而仍有待于研究。4 結(jié)束語(yǔ)前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離高速光纖通信的關(guān)鍵技術(shù)。FEC編碼所獲得的編碼增益，

25、可改善現(xiàn)有光纖鏈路的性能提高抗干擾能力，大大降低誤碼率, 實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無(wú)中繼傳輸, 或降低所需的發(fā)射功率, 因而可大大降低系統(tǒng)成本 , 帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著光傳輸系統(tǒng)向更高速、更大容量與更長(zhǎng)距離的進(jìn)一步發(fā)展，因而有必要對(duì)具有更強(qiáng)糾錯(cuò)性能的超強(qiáng)FEC碼型進(jìn)行研究。參考文獻(xiàn)1夏樣.光纖通信系統(tǒng)中的前向糾錯(cuò)技術(shù)J.山東通信技術(shù),Mar.2005, 1(25):30-31.2梁釗.長(zhǎng)距離高速光纖通信中的前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)J.光纖傳輸,Nov.2004, 11（11）:52-55.3TAGAMI H,KOBAYASHI T,MIYATA Y,et al.A 3.bit Soft-Decision IC for powerful ForwardError Correction in 10-Gb/s Optical Communication SystemsJ.IEEE Jour