光传输系统中LDPC码码型的研究

来源 :重庆邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gaolch012
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随着光通信的快速发展,人们对光传输系统性能的要求日益增强,因此具有更强纠错能力的前向纠错(Forward Error Correction,FEC)码型在光传输系统中显得尤为重要。低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check,LDPC)作为FEC技术的典型代表,具有高的纠错码能力、低的编译码复杂度等特点,是目前最逼近香农极限(Shannon Limit)的一类优质码型,因而成为信道编码技术的研究热点。对于信道编码技术而言,要求构造的LDPC码码型在特定误码率时所获得的净编码增益尽可能的大,而决定LDPC码纠错性能的关键在于其校验矩阵的构造。因此本文针对如何构造高性能LDPC码的校验矩阵展开了研究,并在此基础上构造出了相应的LDPC码码型。本文完成的主要工作如下:(1)对光传输系统的信道模型进行分析,确定了适合本文研究的信道模型;对LDPC码的理论进行了详细的分析,尤其是其码型构造的相关理论,确定了本文的构造方法;设置相关的性能仿真参数,运用MATLAB软件对构造的码型进行纠错性能的仿真。(2)在对LDPC码随机构造法分析的基础之上,本文重点研究了SCG(Systematically Constructed Gallager)构造法,并对该方法的不足进行改进,提出新的校验矩阵的构造方法。在针对光传输系统高码率要求的情况下,本文构造出了码率为93.7%的新颖LDPC(3969,3720)码。通过与ITU-T G.709和ITU-TG.975.1通信标准中的RS(255,239)码和LDPC(32640,30592)码的纠错性能对比分析,本文构造的新颖LDPC码的纠错性能明显要优于上述通信标准中的两种码型。在误码率为10-7时,本文构造的新颖LDPC(3969,3720)码的净编码增益(Net CodingGain,NCG)距Shannon Limit约1.25dB,比通信标准中的RS(255,239)码和LDPC(32640,30592)码的NCG分别提高了约1.99dB和1.14dB。(3)对LDPC码构造方法进行进一步研究,将随机构造法与结构构造法相结合,构造出新颖的SCG-LDPC(Systematically Constructed Gallager Low DensityParity Check)码。另外通过增大码率使其进一步符合光传输系统的要求。由于受到一些因素的影响,LDPC码的纠错性能在一定的信噪比时会出现错误平层(ErrorFloor)。为了消除这一现象,本文引入了级联码方案来解决这一问题,最终构造出新颖LDPC码级联码BCH(127,120)+LDPC(6561,6240)码,该码的码率为95.1%。在MATLAB软件中,设置相应的仿真参数,将本文构造的新颖LDPC码级联码与ITU-T G.709和ITU-T G.975.1通信标准中的RS(255,239)码和LDPC(32640,30592)码进行纠错性能的对比分析。纠错性能仿真曲线表明:本文构造的新颖BCH(127,120)+LDPC(6561,6240)码的纠错性能明显要优于上述通信标准中的码型,并且未出现错误平层现象。误码率为10-7时,新颖BCH(127,120)+LDPC(6561,6240)码的NCG距Shannon Limit约0.7dB,比光通信标准中的RS(255,239)码和LDPC(32640,30592)码的NCG分别提高了约2.33dB和1.28dB。
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