FEC判决技术助力100G实现高性能传输

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  移动通信网消息,伴随着网络流量的快速增长,波分复用技术作为现在通信系统的基础承载技术,也经历了容量从小到大的发展过程。在这一发展过程中,每一次单波长速率的提升都伴随着技术的重大变化:从单波长2.5G时代的直接调制方式到10G时代的外调制方式及DCM色散补偿;10G时代到40G时代是OOK调制技术向PSK调制技术的转变;40G时代到100G时代的关键技术特征则是高速DSP的相干技术。

  FEC技术概述

  在波分复用技术的发展过程中,前向纠错(FEC,Forward Error Correction)技术作为实现信息可靠传输的关键,逐渐成为必不可少的主流技术。FEC技术的原理是在发送端对k bit信息进行分组编码,并加入(n-k)bit冗余校验比特组成长度为n bit的码字;而在接收端则通过译码来完成错误比特的筛选和纠正,以提高通信系统的可靠性。FEC的纠错性能主要取决于如下三个因素:判决方式、编码开销以及码字方案。

  软判决和硬判决FEC技术

  FEC的判决方式可分为硬判决(HD)和软判决(SD)两种。HD-FEC广泛用于10G,40G非相干及早期的40G/100G相干传输系统,是一种复杂度低,理论成熟的判决方式。HD-FEC的特点为,在FEC译码单元之前,有一个阈值电平判决电路,对携带有噪声的传输后的信号进行1比特量化。即先设定一个固定的判决电平,若信号高于此阈值电平则被判决为1,低于此阈值电平则被判决为0。该两电平信息输入译码器,后者再根据纠错算法将被误判为1的0比特纠正为0,将被被误判为0的1比特纠正为1。由于HD-FEC的1比特量化过程不够精细,不能估计1比特量化过程中的可信度,更无法向译码器传递量化的可信度,因此提前损失了待判决信号的电平分布的概率性信息;类似于用黑白相机拍摄世界,不可避免地忽略了大千世界丰富的色彩信息。反映在纠错性能上,HD-FEC的净编码增益不能做得很高,在7% OH条件下净编码增益一般不超过9dB。

  硬判决FEC对前端电路的要求是比较低的,对阈值电平判决电路之前的信号是模拟信号也可以正常工作。因此硬判决FEC广泛用于2.5G,10G,40G非相干等采用模拟接收机的传输系统。另一方面,对于业已采用了数字接收机的40G/100G相干传输系统,传输后的信号在相干接收后即经由ADC实现了多比特量化,已经包含了待纠错信号的电平估计值和概率性信息。此时再使用HD-FEC,则要对多比特量化信息重新进行单比特量化,即没有充分利用数字相干接收机带来的多比特量化的好处。而SD-FEC技术则可克服HD-FEC的这种局限性。


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