论文部分内容阅读
无源光网络(PON)以其低成本、高带宽和性能稳定的优点成为一种主流的宽带接入技术。随着PON系统速率的提升,需要使用编码增益更高的前向纠错编码(FEC)来改善PON系统的功率预算。准循环低密度奇偶校验码(QC-LDPC)是一种编码增益高且可并行编译码的前向纠错编码,在光通信和信道编码领域被广泛研究。相比传统PON系统单一固定码率FEC,自适应FEC充分利用不同ONU的信噪比不同(传输距离不同和器件不一致性所致)的特点分别设计不同码率的FEC,可有效的提高系统带宽利用率。本论文就高速PON系统QC-LDPC编译码和自适应FEC方案进行了深入研究与设计。主要研究工作简述如下。1.设计了一种结合有限几何和遮蔽矩阵的多码率QC-LDPC码构造方法,可得到一组具有继承关系的多码率QC-LDPC码校验矩阵,为自适应FEC方案中的资源可重用译码器设计提供了基础,且纠错性能优异。在BPSK调制、AWGN信道下仿真结果表明,构造所得的多码率QC-LDPC码的码率范围为0.8-0.92,其纠错性能距离香农限小于1dB。2.针对码率自适应QC-LDPC编码器的多码率编码需求以及移位寄存器长度过大导致的编码时延问题,设计了一种低时延码率自适应QC-LDPC编码器。通过移位寄存器结构的奇偶分组,降低了移位寄存器累加器(SRAA)结构的编码时延;通过生成多项式存储ROM给低时延SRAA阵列赋初值,实现了对不同码率的QC-LDPC码的编码。通过码率自适应QC-LDPC编码仿真,验证了编码器方案的正确性。3.针对码率自适应QC-LDPC译码器的多码率译码以及译码结构简化的需求,设计了一种基于变量节点重排、动态校验节点的码率自适应QC-LDPC译码器。通过变量节点重排降低了置换网络的复杂度;通过动态校验节点实现了置换网络的重用。通过码率自适应QC-LDPC译码仿真,验证了译码器方案的正确性。4.针对传统PON系统根据最差信噪比进行所有ONU单一固定码率FEC、非最差信噪比ONU的FEC开销存在浪费的问题,设计了一种按照不同ONU的信噪比分配不同码率的自适应FEC方案。该方案针对ONU各自信噪比使用相应码率的码字,有效提高系统带宽利用率。10G PON系统仿真结果表明,所设计方案可以有效提升系统容量。在ONU信噪比均匀分布的情况下,可提升系统容量40%。