【正文】 有著冗余度大，開銷靈活，糾錯性能強等特點。一個是用于SDH系統(tǒng)的帶內(nèi)FEC和用于光傳送網(wǎng)（OTN）的帶外FEC[67]。由于當(dāng)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(jīng)超過了Turbo碼，隨后LDPC碼才得到了大家的關(guān)注，成為了新的研究熱點。人們對Turbo碼的性能做了詳細的研究，研究表明該碼在信噪比很低的情況下仍然能保持良好的性能，特別是在移動通信中有很好的應(yīng)用前景，因此受到了各國研究人員的重視。1993年，——Turbo碼[35]。這種糾錯編碼技術(shù)能使得編碼器繼承電路的元件減少一個數(shù)量級，并且該碼已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種通信領(lǐng)域。1978年出現(xiàn)了矢量編碼，是一種高效的編碼技術(shù)。1965年提出序貫譯碼，其已經(jīng)用于空間通信。于此同時，美國的博斯（）、雷1957年引入了循環(huán)碼，循環(huán)碼構(gòu)造簡單，便于應(yīng)用開發(fā)相關(guān)電路，很容易實現(xiàn)。1950年美國數(shù)學(xué)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(chǎn)生了重要的影響。定理指出只要信息傳輸速率小于信道容量，就一定存在一類編碼，使得信息傳輸?shù)恼`碼率可以任意小。1949年，法國數(shù)學(xué)家克勞德因此本文對FEC中的編碼技術(shù)的研究對于改善光傳輸系統(tǒng)性能具有重要的意義。FEC技術(shù)的應(yīng)用使得低成本，長傳輸距離變?yōu)榱爽F(xiàn)實，備受人們的關(guān)注。這種情況下FEC理所當(dāng)然的被應(yīng)用在了光傳輸系統(tǒng)中。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。光纖通信始終向著超高容量和超長距離兩個方向發(fā)展，但是光纖通信中的存在的噪聲，如散射、色散以及非線性效應(yīng)等都會使得誤碼率（BER）增高，光信噪比（OSNR）降低，限制了通信的距離[12]。 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(nèi)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(jié) 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(jié) 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(yīng) 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(jié) 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(zhì) 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(jié) 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。仿真結(jié)果表明，交織型級聯(lián)碼比串行級聯(lián)碼以及其它單一碼型具有更好的糾錯性能，因此更適用于光傳輸系統(tǒng)。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。接著對光傳輸系統(tǒng)的信道模型進行分析，并且建立最佳的模型用于后面的仿真。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。隨著光傳輸技術(shù)的日益發(fā)展，光傳輸系統(tǒng)對可靠性的要求越來越高。 編 號： 審定成績： 重慶郵電大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）設(shè)計（論文）題目：光傳輸系統(tǒng)中交織型級聯(lián)碼性能分析學(xué) 院 名 稱 ：光電工程學(xué)院學(xué) 生 姓 名 ：李毅專 業(yè) ：光信息科學(xué)與技術(shù)班 級 ：0210601學(xué) 號 ：06030120指 導(dǎo) 教 師 ：袁建國答辯組 負責(zé)人 ：填表時間： 2010 年 6 月重慶郵電大學(xué)教務(wù)重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）97摘 要 前向糾錯（FEC）技術(shù)是實現(xiàn)長距離高速光纖通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。采用前向糾錯的光傳輸系統(tǒng)能夠有效地降低接收端光信噪比（OSNR）容限，從而達到改善系統(tǒng)的誤碼性能，提高系統(tǒng)的可靠性，延長光信號的傳輸距離以及降低系統(tǒng)成本等。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）。 本文首先對光傳輸系統(tǒng)進行介紹，分析其中產(chǎn)生噪聲的因素以及噪聲對光傳輸系統(tǒng)帶來的影響。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(zhì)，以及編碼和譯碼的方法。通過在理論上對FEC各種碼型的分析，最后運用MATLAB對各種碼型進行仿真，得到其糾錯性能曲線?！娟P(guān)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。 41二、 RS(255,239)碼性能仿真 42第二節(jié) 光傳輸系統(tǒng)中串行級聯(lián)碼的性能仿真 44一、 RS(239,223)串行級聯(lián)BCH(255,239)碼仿真 45二、 RS(127,119)串行級聯(lián)BCH(15,7)碼仿真 47第三節(jié) 光傳輸系統(tǒng)中交織型級聯(lián)碼的性能仿真 49一、 RS(239,223)交織級聯(lián)BCH(255,239)碼仿真 49二、 RS(255,239)交織級聯(lián)RS(255,223)碼仿真 51第四節(jié) 幾種碼型的性能分析 53第五節(jié) 本章小結(jié) 53第六章 結(jié)論與展望 54致 謝 56參考文獻 57附 錄 59一、 英文原文 59二、 英文翻譯 69三、 MATLAB仿真 77第一章 緒 論第一節(jié) 課題意義光纖通信從誕生開始到今天都在不斷地發(fā)展當(dāng)中，其在傳輸領(lǐng)域中已占主導(dǎo)地位，按照目前形勢來看，沒有任何一種新的技術(shù)能夠取而代之。起初為了滿足長距離傳輸?shù)男枰?，必須在光纖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。光放大器無疑增加了系統(tǒng)成本，在這樣的處境下，人們正試圖尋找一種低成本，長距離傳輸和可靠性高的方法。FEC技術(shù)是一種信道編碼技術(shù)，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(dǎo)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。人們對FEC技術(shù)的深入研究顯得尤為重要，在FEC研究上的突破無疑就是在光傳輸系統(tǒng)上的突破。第二節(jié) 國內(nèi)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(xué)家在FEC研究方面做出了巨大的貢獻。香農(nóng)（）在他發(fā)表的《有噪聲時的通信》一文中提出了信道容量的概念和信道編碼定理，為信道編碼奠定了理論基礎(chǔ)[34]。就在這樣的一個理論基礎(chǔ)上，糾錯編碼得到了迅速的發(fā)展，先后有數(shù)位研究學(xué)者提出了他們各自的編碼方法，其中的部分碼型已經(jīng)成為了現(xiàn)階段的常用碼型。1955年出現(xiàn)卷積碼，并且卷積碼至今仍在廣泛使用。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。橋達利（）和法國的奧昆岡（）幾乎在同一時間獨立研究出了一種著名的循環(huán)碼，即后來的BCH碼[34]。稱為維特比譯碼。1960年里德（Reed）和所羅門（Solomon）發(fā)現(xiàn)了RS碼，它實際上是多進制的BCH碼[34]。近十年來，糾錯碼型的發(fā)展仍然有理論性的突破。該碼采用一種并行級聯(lián)的方法實現(xiàn)了長碼的編碼，是一種非常實用的糾錯碼，其性能已經(jīng)非常逼近香農(nóng)性能的極限。1962年，Gallager提出了低密度分組效驗碼（LDPC Code, Low Density ParityCheck Code）[34]?，F(xiàn)在，ITUT規(guī)定了兩種FEC方案用于光通信系統(tǒng)。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。隨著WDM技術(shù)的日趨成熟，光傳輸系統(tǒng)對FEC碼的糾錯能力的要求越來越高，出現(xiàn)了級聯(lián)碼與迭代譯碼技術(shù)結(jié)合的編譯碼方案稱為超級FEC方案。對此ITUT ，其中RS(255,239)交織級聯(lián)RS(255,223)碼已被廣泛使用[8]。第三節(jié) 本文要解決的問題FEC(前向糾錯)技術(shù)是信息論糾錯編碼技術(shù)在光通信領(lǐng)域中的應(yīng)用，能夠有效地降低誤碼率，提高光信噪比，大幅加強了光傳輸系統(tǒng)的可靠性，因此對FEC技術(shù)的研究顯得尤為重要。噪聲廣泛存于通信系統(tǒng)當(dāng)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