相干光系統(tǒng)中LDPC編碼調(diào)制的研究.pdf

1、高速的光通信中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆炸式增長帶來巨大帶寬壓力。具有高靈敏度的相干光檢測成為了必然的選擇。在系統(tǒng)容量增大的同時，功率的增高對信號的可靠性帶來挑戰(zhàn)。低密度奇偶校驗（Low Density Parity Check，LDPC）碼，編碼調(diào)制方案，Turbo均衡成為了下一代前向糾錯（Forward Error Correction，F(xiàn)EC）的關(guān)鍵技術(shù)。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，M進(jìn)制正交幅度調(diào)制(Multilevel Quadrature Ampli

2、tudeModulation，M-QAM)中的8-QAM是一種優(yōu)秀的調(diào)制方式，并成為了下一代光通信中的熱門方案。因此本文重點研究基于8-QAM調(diào)制方式的編碼調(diào)制方案，及其和LDPC碼聯(lián)合后的仿真分析。
　　 本文主要完成了以下工作:
　　 首先系統(tǒng)地分析了LDPC碼的編譯碼理論基礎(chǔ)，以及錯誤平層成因，尤其是對基于有限域的準(zhǔn)循環(huán)LDPC(Quasi-cyclic LDPC，QC-LDPC)碼進(jìn)行了構(gòu)造及分析，然后對編碼調(diào)制

3、技術(shù)中的集分割方法及分組編碼調(diào)制(Block Coded Modulation，BCM)的編譯碼方案及Turbo均衡技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析及驗證。
　　 在此基礎(chǔ)上，本文對8-QAM的星座映射及調(diào)制解調(diào)方式進(jìn)行了深入研究，針對其星座圖的特點，提出一種新的映射方式，并根據(jù)此映射采用分組分割和自然分割的混合集分割方式，增大了星座點的歐式距離。隨后將提出的8-QAM集分割用于編碼調(diào)制。編碼時，不同位置比特采用不對等保護(hù)(Unequal

4、protection，UEP);在譯碼時，采用多級譯碼(Multistage Decoding，MSD)和并行譯碼(Parallel DecodingOn Levels,PDL)混合譯碼。隨后本文將從復(fù)雜度及性能兩個方面對所提出方案與傳統(tǒng)方案進(jìn)行比較分析。
　　 在計算復(fù)雜度方面，主要從運算次數(shù)的角度進(jìn)行比較。分析表明所提出方案的復(fù)雜度大大降低。按比例來說，其計算復(fù)雜度為傳統(tǒng)方案的2/3。
　　 為了驗證該方案的廣泛適用

5、性，利用兩組不同碼長不同構(gòu)造方式且碼率相差度不一樣的QC-LDPC碼和所提出方案結(jié)合并對其進(jìn)行仿真分析，并將結(jié)果和具有相同碼率的傳統(tǒng)的方案進(jìn)行比較分析。仿真結(jié)果表明:在兩個實驗中，在誤比特率(Bit Error Ratio,BER)為10-7時，所提出方案較與之擁有相同碼率的傳統(tǒng)方案相比，分別多帶來了0.2dB和0.42dB的凈編碼增益(Net Coding Gain，NCG)。并且碼率相差越大，提出方案帶來的優(yōu)勢更明顯。不僅如此，提出

6、方案的性能甚至優(yōu)于碼率更低的傳統(tǒng)方案。將本文中的LDPC編碼調(diào)制系統(tǒng)的理論曲線和BPSK調(diào)制采用RS(255，239)編碼的方案做比較。在頻率效率高3倍的情況下，仍能帶來編碼增益。
　　 綜上所述，本文所提出的方案在較低的計算復(fù)雜度情況下，在新的映射及分割方式的基礎(chǔ)上，配合相應(yīng)的編譯碼方式帶來了更多的凈編碼增益。同時與編譯碼簡單，錯誤平層較低的QC-LDPC碼結(jié)合后，整個方案在頻譜效率，NCG及復(fù)雜度、錯誤平層方面均滿足高速光通