【正文】 Gaussian）信道以及加性高斯白噪聲（AWGN）信道[18]。一般來說，一個通信系統(tǒng)誤碼的產生往往都是發(fā)生在傳輸?shù)倪^程當中，光通信系統(tǒng)也不例外。同時根據(jù)EDFA的放大原理，該過程對信號放大的同時也伴隨著噪聲的放大，所以為了提高OSNR，一味的增加光纖放大器在經濟上不可取，同時在理論上也不可取。當他們衰變時，這些載流子自發(fā)輻射光子，雖然這些自發(fā)輻射的光子在與信息信號相同的頻率范圍內，但它們在相位和方向上是隨機的，它不僅會消耗大量的反轉粒子數(shù)，也限制了放大器的增益和功率，因此構成了EDFA的附加噪聲源。目前在硬件上對光線的非線性效應還沒有一個完善的解決方案，但在軟件上卻可以通過信道編碼加強信號的抗干擾能力。這個時候在光纖中就會產生較強的非線性現(xiàn)象。由于其具有隨機性，無法采用類似色度色散那種穩(wěn)定的補償方法。色度色散是當今長距離通信系統(tǒng)的主要限制因素，人們有兩項色散補償?shù)幕炯夹g：色散補償光纖（DCF）和色散補償光柵（DCG）。這些噪聲對光通信系統(tǒng)的容量有嚴重的限制，當通信容量或者傳輸速率達到某個較高值時，噪聲會使得誤碼率大幅升高，降低通信系統(tǒng)的可靠性。④ 1/F噪聲：在光電二極管中還存在這樣的一種噪聲，噪聲的單位帶寬的均方根與頻率成反比，這就說明它不是一個白噪聲。由于熱噪聲是由溫度引起的，如果將溫度降到絕對0度，就可以消除熱噪聲，但這只是理論上可行。這種現(xiàn)象則被稱為散粒噪聲。① 散粒噪聲：正常工作中的光電二極管在某個時刻接收到的光子實際數(shù)目是未知的。接收機靈敏度越高，那么這條光纖通信系統(tǒng)能夠在無中繼的情況下跨度就越長，該系統(tǒng)不僅帶來優(yōu)異的系統(tǒng)性能，在經濟上也表現(xiàn)得更有優(yōu)勢。這些噪聲往往只能通過改善光通信系統(tǒng)設備的工藝去降低它們的影響，而不能消除。強度波動引起了激光二極管中的強度噪聲，這種噪聲通常用相對強度噪聲表示（Relative Intensity Noise, RIN）來度量，可以由下式表示[14]： （32）其中，為平均噪聲功率，為平均輸出功率，BW為帶寬?，F(xiàn)在，我們來具體看一下激光器產生噪聲的原因。噪聲對通信系統(tǒng)的質量和可靠性有嚴重的影響，在下一章中，本文將重點討論噪聲對光通信系統(tǒng)的影響。這些噪聲都會影響到數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的可靠性。圖23 數(shù)字光纖通信一般模型數(shù)字光纖通信一般模型如圖23所示[1213]，光發(fā)送機將來自信源的電信號轉換成光信號，并且將光信號進行信源和信道編碼，最后將調制好的光信號發(fā)送到光纖信道里。第三節(jié) 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的基本模型光纖中傳輸?shù)墓庑盘柊凑照{制的方式不同可以分為：模擬信號和數(shù)字信號。在討論噪聲對通信系統(tǒng)來帶的影響時，主要是考慮起伏噪聲（特別是熱噪聲），它是通信系統(tǒng)中最基本的噪聲。熱噪聲，電子管內產生的散彈噪聲和宇宙噪聲等都屬于起伏噪聲。窄帶噪聲是一種非所需的連續(xù)的已調正弦波，簡單的說就是一個幅度恒定的單一頻率的正弦波。按照噪聲的性質分類可以分為脈沖噪聲，窄帶噪聲和起伏噪聲三類[12]。圖22 數(shù)字通信系統(tǒng)一般模型信源編碼的目的是對信源的信號進行變換，將其變換成適合數(shù)字傳輸系統(tǒng)的形式，進而提高傳輸?shù)挠行?。在電纜通信系統(tǒng)中，噪聲主要來自于信道，而對于光纖信道，噪聲不僅來自信道，也來自于發(fā)送設備。 信道是指傳輸信號的通道。傳輸模擬信號的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)，相反傳輸數(shù)字信號的系統(tǒng)成為數(shù)字通信系統(tǒng)。FEC技術有著較長的發(fā)展歷史，結合現(xiàn)階段國內外研究情況，逐步深入，研究并分析出最適合光傳輸系統(tǒng)的碼型。FEC技術針對噪聲的控制提供了諸多的碼型，不同的碼型帶給通信系統(tǒng)誤碼率降低的程度不同，同時各自碼型的冗余度也不一樣。但隨著LDPC碼發(fā)展，相信在超級FEC技術中，LDPC碼會成為新一代的編碼技術[911]。帶外方面，該標準規(guī)定使用RS(255,239)碼，該碼有著冗余度大，開銷靈活，糾錯性能強等特點。由于當時計算機水平發(fā)展有限，硬件很難實現(xiàn)整個過程，LDPC就被暫時遺忘了，直到1995年，Mackay和Neal重新發(fā)現(xiàn)LDPC碼和Turbo碼有著相似的優(yōu)秀性能，甚至在有些方面已經超過了Turbo碼，隨后LDPC碼才得到了大家的關注，成為了新的研究熱點。1993年，——Turbo碼[35]。1978年出現(xiàn)了矢量編碼，是一種高效的編碼技術。于此同時，美國的博斯（）、雷1950年美國數(shù)學家漢明（）發(fā)表了論文《檢錯碼和糾錯碼》，在文中首次提出了漢明碼[34]，該碼能夠檢測并糾正單個隨即錯誤，對糾錯碼的發(fā)展產生了重要的影響。1949年，法國數(shù)學家克勞德FEC技術的應用使得低成本，長傳輸距離變?yōu)榱爽F(xiàn)實，備受人們的關注。光放大器的引入使得每個跨距的長度不斷增加，但這種方法僅僅是在理論上可行。 analyze the factors that generate noise and the impact of noise for optical transmission system. Then analyze the channel model of optical transmission system and establish the best model for subsequent simulation. This paper discusses the BCH codes and RS codes monly used in FEC, including the basic nature of the code type, and encoding and decoding methods. Which concatenated code including the serial concatenated code and interleaved concatenated code with better Net Coding Gain, is the main target of this paper. Through the analysis of several codes of FEC, we use the MATLAB to simulate the several codes and get the curves of error correction performance. Simulation results show that the interleaved concatenated code has better error correction performance than the serial concatenated code and other single code. Therefore, the interleaved concatenated code is more suitable for optical transmission systems.【Key Words】 FEC NCG BCH Code RS Code Concatenated Code目 錄第一章 緒 論 1第一節(jié) 課題意義 1第二節(jié) 國內外研究現(xiàn)狀 1第三節(jié) 本文要解決的問題 3第四節(jié) 本章小結 3第二章 數(shù)字通信系統(tǒng) 4第一節(jié) 一般通信系統(tǒng)的基本模型 4第二節(jié) 數(shù)字通信系統(tǒng)的基本模型 4第三節(jié) 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的基本模型 6第四節(jié) 本章小結 6第三章 光通信系統(tǒng)信道噪聲與模型分析 7第一節(jié) 光源和發(fā)光機的噪聲分析 7第二節(jié) 光接收機的噪聲分析 7第三節(jié) 光纖中的噪聲分析 8一、 色度色散和偏振模色散 9二、 非線性效應 9第四節(jié) 光放大器中的噪聲 10第五節(jié) 光纖信道模型分析 10第六節(jié) 本章小結 11第四章 差錯控制編碼理論 12第一節(jié) 分組糾錯碼的基本概念 12一、 概述 12二、 編碼中的基本定義 13三、 最小漢明距離譯碼 14第二節(jié) 線性分組碼 14一、 奇偶校驗碼 15二、 線性分組碼的編碼 15三、 線性分組碼的譯碼 17四、 漢明碼 19第三節(jié) 循環(huán)碼 19一、 循環(huán)碼的定義與性質 20二、 循環(huán)碼的多項式 20三、 循環(huán)碼的生成多項式和生成矩陣 21四、 循環(huán)碼的編碼 21五、 循環(huán)碼的譯碼 23第四節(jié) 有限域 23一、 有限域的定義 23二、 擴展域 24三、 有限域的本原多項式 25第五節(jié) BCH碼 26一、 本原BCH碼 26二、 非本原BCH碼 28三、 BCH碼的譯碼 29第六節(jié) RS碼 31一、 RS碼的編碼 31二、 RS碼的譯碼 32第七節(jié) 級聯(lián)碼 35一、 串行級聯(lián)碼 35二、 交織級聯(lián)碼 37第八節(jié) 本章小結 39第五章 光傳輸系統(tǒng)中交織型級聯(lián)碼性能分析 40第一節(jié) 光傳輸系統(tǒng)中單一碼型性能仿真 40一、 無FEC性能仿真。其中級聯(lián)碼包括串行級聯(lián)碼和交織型級聯(lián)碼兩種，能夠帶來更高的編碼增益，是本文研究的主要對象。在對碼型研究的過程中發(fā)現(xiàn)，交織型級聯(lián)碼具有很強的糾錯性能，因此本文重點對交織型級聯(lián)碼進行研究。 編 號： 審定成績： 重慶郵電大學 畢業(yè)設計（論文）設計（論文）題目：光傳輸系統(tǒng)中交織型級聯(lián)碼性能分析學 院 名 稱 ：光電工程學院學 生 姓 名 ：李毅專 業(yè) ：光信息科學與技術班 級 ：0210601學 號 ：06030120指 導 教 師 ：袁建國答辯組 負責人 ：填表時間： 2010 年 6 月重慶郵電大學教務重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文）97摘 要 前向糾錯（FEC）技術是實現(xiàn)長距離高速光纖通信的關鍵技術之一。因此人們不斷研究開發(fā)性能更好的碼型，使得接收端能夠獲得更高的凈編碼增益（NCG）。同時本文探討了FEC中常用的BCH碼和RS碼，包括碼型的基本性質，以及編碼和譯碼的方法。【關鍵詞】 FEC NCG BCH碼 RS碼 級聯(lián)碼 ABSTRACTThe Forward Error Correction (FEC) coding technology is one of the major techniques for implementation of high speed optical fiber munications. Forward Error Correction applied in optical transmission system can reduce the receiver Optical Signal Noise Ratio (OSNR) tolerance effectively, improve the Bit Error Rate (BER) performance, increase the system reliability, extend the optical signal transmission distance and reduce the system cost, etc. With the increasing development of optical transmission system, the reliability of optical transmission systems have bee increasingly demanding. Hence people continue research and development of better performance code, so the receiver can obtain higher Net Coding Gain (NCG). The research shows that interleaved concatenated code gives strong error correction performance, so this article focuses on the interleaved concatenated code.Firstly, this paper describes optical transmission systems。起初為了滿足長距離傳輸?shù)男枰仨氃诠饫w線路上加上光放大器（OA），以補償光信號的衰減和對光信號的再整形。FEC技術是一種信道編碼技術，通過在原始信息中加入額外的開銷，使得傳送的信息具有糾錯特性，即使在傳輸過程中受到了各種因素的干擾，導致接收端收到了錯誤的信息，也能夠通過加入的額外開銷還原出正確的信息。第二節(jié) 國內外研究現(xiàn)狀縱觀數(shù)字通信發(fā)展的近幾十年，不少科學家在FEC研究方面做出了巨大的貢獻。就在這樣的一個理論基礎上，糾錯編碼得到了迅速的發(fā)展，先后有數(shù)位研究學者提出了他們各自的編碼方法，其中的部分碼型已經成為了現(xiàn)階段的常用碼型。1959年出現(xiàn)能夠糾正突發(fā)錯誤的哈格伯爾格碼和費爾碼。稱為維特比譯碼。近十年來，糾錯碼型的發(fā)展仍然有理論性的突破。1962年，Gallager提出了低密度分組效驗碼（LDPC Code, Low Density ParityCheck Code）[34]。該建議指出可以采用BCH(4359,4320)碼，這樣既不影響原來的SDH16幀格式，也不改變線路傳輸速率。對此ITUT ，其中RS(255,239)交織級聯(lián)RS(255,223)碼已被廣泛使用[8]。噪聲廣泛存于通信系統(tǒng)當中，光通信也不例外，噪聲對光通信系統(tǒng)帶來的誤碼率升高不容忽視。第四節(jié) 本章小結本章對該篇