长距离和多模接入网络中低密度奇偶校验_正交频分复用的性能研究

长距离和多模接入网络中低密度奇偶校验_正交频分复用的性能研究 () 文章编号 :100424213 2011022016128 长距离和多模接入网络中低密度奇偶 校验2正交频分复用的性能研究 高扬 ,陈林 ,余建军 ()湖南大学 计算机与通信学院 ;微纳光电器件及应用教育部重点实验室 ,长沙 410082 摘 要 :研究了低密度奇偶校验编码与正交频分复用相结合的编码调制技术 ,从理论上分析了光纤 链路中色散和频率选择性衰落的影响 ,并通过数值模拟仿真 ,比较了不同编码码率的编码调制信号 在长距离单模光纤传输和多模光纤接入网络中的传输性能 . 仿真结果表明 ,采用码率为 0 . 75 的长 码型非 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 的低密度奇偶校验编码与正交频分复用相结合的编码调制技术更适合光纤通信系统中 的长距离传输和多模接入网络 . 关键词 :光纤通信 ;接入网 ;低密度奇偶校验 ;正交频分复用 ;折射率渐变多模光纤 中图分类号 : TN929 . 11文献标识码 : Adoi :10 . 3788/ gzxb20114002 . 0161 [ 14 ] 非规则 LDPC 码性能更为优越 ,经 LDPC 编码的 0 引言 O FDM 信号不仅频谱利用率高 ,能有效降低光纤色度 ( 正交频分复用 O r t ho go nal [ 15 ] Freque ncy Divi sio n 色散 、偏振模色散和非线性等影响,同时也能抵抗 ) [ 16 ] 信号 由于 其频 谱 利用 率高 、 M ultip le xi ng , O FDM多模光纤中的模间色散和带宽限制,能较大改善 良好的抗色散性和抗符号间干扰等能力 ,近年来 ,在 [ 17 ] 光纤传输和接入系统的传输性能. ( ) 光纤无线通信 Ra dio O ve r Fi ber , RO F、光标记交 本文通过仿真分析了三种不同码率长码型非规 ( )换 、无 源 光 网 络 Pa ssio n Op tical Net wo r k , PO N 则 L D PC 编码的 O FDM 在两种不同光纤通信系统 及多模接入等光纤通信领域得到了广泛的研究和应 中的传输 性 能 , 表 明 码 率 为 0 . 7 的 长 码 型 非 规 则[ 126 ] ( I TU2T 提 出 G2PO N Gi ga bit2cap a ble2 用. 在 L D PC 编码的 O FDM 信号是一种更适合光纤通信 ) PON网络后 ,采用 O FDM 技术实现高速率长距离 ) 的长距离和多模接入的高效的编码调制技术 : 1长 [ 728 ] 的下一代 PO N 接入网络继而成为了研究热点.距离光纤接入 ,利用 L D PC 编码得到的冗余校验比 由于 O FDM 是 一 种多 载波 调 制 技 术 , 在 光 纤 信 道 特能够提高信号的接收性能 , L D PC 编码的 O FDM 中 ,一些子载波会受到频率选择性衰落的影响而导 [ 17 ] 能够提供很好的偏振模色散和差分群延时补偿 , 致部分子信道功率衰减很大 ,从而整个系统的误码 ) 有效地抵抗光纤信道中频率选择性衰减 ; 2折射率 率增大 ,并且这种情况会随着光纤传输距离的增长 ( 渐变多模光纤 Gra de d Inde x M ulti mo de Fi be r , GI2 而加剧 ,同时高峰均功率比等缺点也严重影响了信 [ 9 ] ) M M F接入 ,由于 GI2M M F 具有模式带宽限制的特 号的传输距离. 因此 , O FDM 系统 需与 前向 纠 错 性 ,严重制约了 2 . 5 Gb/ s 及以上的传输带宽 , 因而 ( ) Fo rwa r d Er ro r Co r rectio n , F EC信道编码结合来 [ 10 ] 文中采 用 高 纠 错 性 能 的 码 长 为 64800 的 非 规 则 提高系统的传输性能. L D PC 作为 F EC 能够有效克服多模光纤的色散 、模 ( 低 密 度 奇 偶 校 验 Low2Densit y Parit y2Check , 式带宽限制和模间色散 . ) LDPC码凭借良好的纠错性能和实用价值 ,于 2003 [ 11 ] 年被欧洲采纳为 DVB2S2 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 中 F EC 方案之一.1 LD PC 编码 OFDM 传输 近年来 ,将 LDPC 码应用在光纤通信系统已经得到了 [ 12213 ] 1 . 1 系统结构 大量的研究. 在克服自相位调制和交叉相位调制 方面 ,LDPC 码都优于 RS 码 ,并且长码型 、低行重的 图 1 为 L D PC 编码的 O FDM 信号基带传输强 ( ) ( ) 基金项目 :国家高技术研究发展 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 No . 2009 A A01 Z220 , No . 2009 A A01 Z222和国家自然科学基金 No . 60977049/ F050301资助 ( ) 第一作者 :高扬 1986 - ,男 ,硕士研究生 ,主要研究方向为光纤通信中前向纠错编码和先进调制技术. Email : gao yang1223 @163 . co m ( ) ( ) 导师 通讯作者:陈林 1968 - ,男 ,教授 ,主要研究方向为偏振模色散补偿 、先进调制 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 和光纤无线通信技术. Email :li nchen hnu @gmail . co m 收稿日期 :2010 08 10 ;修回日期 :2010 10 22 162 光 子学 报40 卷 ( 信号被接收端的光电二极管实 现检 测转 换 为电 信度 调 制 直 接 检 测 Int e n sit y2Mo dulat e d Di rect2 ) Det ectio n , IM2DD 系 统 的 原 理 图 . L D PC 编 码 和 号 ,在低通滤波和采样后 ,使用 M A TL AB 程序对采 O FDM 调制都是由 MA TL AB 编程实现 ,对产生的 样数据实现 O FDM 解调和 L D PC 译码等离线处理 伪随机比特序列先后进行 L D PC 编码和 O FDM 调 和分析. 制 ,调制过程包括串并转换 、64Q A M 调制映射 、导 伪随机比特序列 b经 L D PC 编码后得到编 PRBS 频插入 、IF F T 、并 串 转 换 和 添 加 循 环 前 缀 , 产 生 的 码序列 C,然后每 6 比特映射为一个 64 Q A M 符L DPC O FDM 信号中有 256 子载波 , 其中有 56 个保护间 号 ,得到的 Q A M 信号 ,导频数据组合 X = [ XX0 1 隔 ,8 个导 频 信 号 载 波 和 1/ 32 时 间 周 期 的 循 环 前 X ]作为 IF F T 的输 入 , 其中 导 频个 数为 p , 则 XN21 缀 . 而后产生的编码 O FDM 信号经由数模转换为模 中每个元素为相对应子 载波 搭 载的 数据 , IF F T 后 拟电信号后驱动光外部调制器直接进行强度调制生 的数据可以表示为 N - 1 π成光载基带信号. 经光链路传输后 ,基带光 O FDM 1 k m j2 ()x = ? X e xpm , 0 ?m ?N - 1 1 k k = 0 N N 设第 i 个 IF F T 输出符号为 ( ) ( ) ( )( ) x i= [ xixixi()0 1 2 ( ) 2 x i]N - 1 则加入循环前缀后的符号为 ( ) ( )xi= [ x i ( ) ( ) ( )CP N - G x i, xixiN - 1 1 2 ()3 ( ) x i]N - 1 由于得到的数据为复数 ,则时域的 O FDM 信号可以 表示为 N ΩΩ()aco s kt + bsi n kt 4 = ?S t k k k = 1 Ω 式中 , N 为 O FDM 符号的子载波数 ,为载波间的 频率差 , a、b分别表示第 k 个子载波的复数信号的 k k 同相和正交分量. 下面分别对光纤链路中色度色散 和模间色散的影响进行理论分析 . ) 1色度色散分析 光纤的色度色散表现为信号中 不同频率成分的 延时不同 . 不考虑光纤的非线性和噪音的影响 ,则经图 1 L D PC 编码 O FDM 的基带传输 IM2DD 系统原理 Fig. 1 The p rinciple of IM2DD op tical L D PC co ded O FDM 过光调制器的双边带调制并传输单模光纤后得到的 ba seband t ransmi ssio n system 光 O FDM 可表示为 N ωγΩΩγ( ) = A o co s o t 1 +? ak co s kt + bk si n kt = A oA t t Z? Eo ut tk = 1 N β(ωΩ) β(ω Ω)β(ωΩ) β(ωΩ)k k o + k+o -o + k- o -Ωω?co sz × ak co s kt - z + o t -k = 1 2 2 β(ωΩ) β(ωΩ)+ k- - k o o ωβ(ω) ()Ωbsi n ( ) 5 kt - k + A A t t Zco s o t - o zo z 2 ωγ( ) (式中 ,o 为光载波频率 ,为光强度调制器的调制系数 , A tt Z为光纤中衰减系数 , Z 为传输单模光纤的长度 单 ) ( ) 位 km, ht为光纤中色度色散传输函数. 经平方率光电检测器的检测转换 ,可以得到光电流 ,其表达式为 N β(ωΩ) β(ωΩ)k o + k+o -2 μ γ( ) =z ×ω I =Eo ut tA oA t t Z?co s t - o k = 1 2 2 β(ωΩ) β(ωβ(ωΩ) β(ωΩ)Ω) k k o + k- o -o + k- o -aco s Ωbsi n Ω+ + k kt - k kt - z z 2 2 N Ω)β(ωΩ) β(ωk + k+- o o γ( ) ωβ(ω) ( ) ωA A t t zco s 2 oA t t Z?co s z ×A o o t - o zo t - k = 1 2 β(ωΩ) β(ωΩ)Ω)β(ωΩ) β(ω k k + k- -o + k- o -o o ΩΩbsi n + ak co s kt - kt - + z k z 2 2 2 2 ωβ(ω) ()( ) 6 A A t tZco so t - o zo 2 期高扬 ,等 :长距离和多模接入网络中低密度奇偶校验2正交频分复用的性能研究 163 由于光载波频率过高 ,可以将光波作为直流分量 ,则得到直接检测后的 O FDM 信号为 I= A + B + Co ut N β(ωΩ) β(ωΩ) β(ω)+ k+- k- 2 o o o 22 γ( )?co s×o A = A A t tz z k = 1 2 β(ωΩ) β(ωβ(ωΩ) β(ωΩ)Ω) k k o + k- o -o + k- o -ΩΩak co s kt - + bk si n kt - z z 2 2 N β(ωΩ) β(ωΩ) + k- - k o o 22 2 Ωγ( )? ak co s kt - + B = A o A t tz z k = 1 2 2 β(ωΩ) β(ωΩ) k o + k- o -Ωbk si n kt - z 2 2 2 ()(γ) ( )7 C = + 1A Ao t tz () 连续突发差错的特性 ,从而避免引入交织器 ,同时使从式 7可以得知光电检测器输出的信号实际 包括三分量 : O FDM 信号 A 、互拍干扰噪音 B 和直 其存在高效的译码算法 ,其译码复杂度与码长成线 流 C. 性关系. ) 2模间色散分析本文 采 用 了 码 长 为 64800 , 最 短 环 长 为 6 的 光 O FDM 经过多模光纤传输后可表示如下L D PC 非规则结构 ,在仿真中选取了 1/ 2 、3/ 4 和 4/ 5 N 三种码率来进行数字仿真分析 . 该码字的校验矩阵 ( ) (ω) γ( ΩEo ut t= A o co s o t[ 1 +?ak co s kt + k = 1 是由两部分组成 : H = [ A B ] ,其中 A M ×N M ×K M ×M M ×K 2 () ω- ln 2? 1 r 2 ωjt [2π?B ?( )]m 是一个稀疏的随机矩阵 , B 为一阶梯状的下三角 Ω) L ()M ×M 8 bk si n kt]?e ω?ed 矩阵. 根据线性分组码的性质 ,所有正确的码字 c 满 ω式中 , B m 为多模光纤的模式带宽 ,为基带角频率 , T 足 : H c= 0 , Πc ?C. 则 可 得 校 验 方 程 组 有 如 下 规 L 为多模光纤的长度. 为了便于分析 ,令 2() ω- ln 2? 律 :第一个校验方程只与第一个校验比特有关 ,第二 1 r 2 ωjt [ 2π?B ?( ) ]m L ( ) ωht= ?e ?ed,则有 m 个校验方程只与 第 一 、二个 校验 比 特有 关 , 依次 类 ωγ( ) ( ) () Eo ut t = A o co s o t 1 +sO FDM t3 hm t9推 . 因此 L D PC 码的 编 码过 程可 分为 两 步 : 首先 将 由 PD 检测得到光电流 ,并将高频的光波作为直流 码字与一个稀疏矩阵 A相乘 , 然 后对 得 到的 值 M ×K 分量处理为递推累加 ,计算出各个校验比特 ,得到最终的传输码 2 2 2 η( ) ( ) (ω) I=| Et| = A A t tt×[ co s t3 o ut o ut o 0 字 . L D PC 译码利用建立在 Ta nne r 图上的 B P 迭代2 2 2 ( ) γ( ( ) ( ) ) 0 ht+st3 ht]? A A t tt× [ 18 ] m O FDM m 算法实现的 ,即通过在变量节点和校验节点之间 2 2 2 γ( ) ( ) ( ) [ 1 +st3 ht]= A A t tt×{ 1 + 0 O FDM m 反复的进行软信息交换实现译码 ,其译码可以分为 2 2 γ( ) ( ) γ( ) ( ) () 2st3 ht+[ st3 ht]} 10OFDM m OFDM m 可三步 :首先初始化信息节点和校验节点的信息 ,然后 ( ) 以看出 , 式 10中的信号中第二项 为 O FDM 信 将信息节点发送的信道值通过校验约束方程计算更 号 ,第一项直流分量 ,而第三项为互拍干扰噪音 . 新校验节点的信息 ,再根据反馈值对信息节点进行 因此 , O FDM 信 号 在 单 模 和 多 模 光 纤 中 传 输 更新修正 ,最后对信息节点上的修正值进行硬判决 .时 ,互拍干扰噪音是信号接收质量的主要影响因素 , 为此本文采用 L D PC 码作为信道纠 错编 码方 式 来 2 单模光纤传输系统仿真分析 降低 O FDM 子载波间的互拍干扰噪音和色散引起 图 2 是 基 带 L D PC 编 码 O FDM 信 号 单 模 光 纤 的选择性衰减的影响 . 光 O FDM 信号在转变为电信 号后先经过低通滤波器 ,然后进行采样并离线实现 O FDM 解调 、均衡 、译码和误码分析 . 1 . 2 LD PC 编译码 所有 O FDM 系统中发射机的第一个模块都是 交织和编码 ,这是因为在存在频率选择性衰减的信 道中并行的数据流亦即很多相邻的子载波会受到深 图 2 基带 L D PC 编码 O FDM 信号单模光纤传输系统仿 度衰减. 由于 L D PC 奇偶 校 验矩 阵的 稀 疏性 , 在 长 ()真图 L C :循环控制器 Fig. 2 The simulatio n co nfiguratio n for LDPC coded O FDM 码型 L D PC 编码分组时 ,参与同一个校验方程的信 ()baseband t ransmissio n over SSM F L C : loop co nt rol 息比特位数量小并且分散 ,使得编码本身具有抵抗 164 光 子学 报40 卷 ( ) . D FB 激 光 源 发 射 功 率 为传 输 系 统 的 仿 真 图 码的 O FDM 信 号 1/ 2 R2O FDM 、码 率 为 0 . 75 的 ( ) 7 . 74 dB m频率 为 193 . 1 T Hz 的 5 M Hz 线 宽 的 激 L D PC 编码的 O FDM 信号 3/ 4 R2O FDM和码率为 ( ) 光 ,经过由 CO FDM 信号驱动的双臂马赫曾德尔调 0 . 8 的 L D PC 编码的 O FDM 信号 4/ 5 R2O FDM ,制器实现强度调制 ,调制器的调制电压为 1 . 5 V ,偏 信号的实际接收比特率都为 18 Gbit / s ,则四种信号 置电压为 2 V ,信号入纤功率为 0 dB m. 在光纤链路 的 传 输 比 特 率 分 别 为 : 18 Gbit / s 、36 Gbit / s 、 中 ,利用循环控制器来控制传输光纤的距离 ,每段单 24 Gbit / s和 22 . 5 Gbit / s ,相应的信号带宽分别为 : 模光纤为 70 k m ,损耗为 0 . 2 dB/ k m. 在接收端 ,经 2 GHz 、4 GHz 、2 . 67 GHz 和 2 . 5 GHz .灵敏度为 1 A/ W 的 PD 检测和低通滤波后 ,对接收 图 3 给出了四种信号在传输 280 k m 后接收频 谱图和星座图 ,从频谱图分析可知 ,由于经编码后的 信号进行 采 样 并 进 行 离 线 处 理 , 离 线 处 理 均 是 在 MA TL AB 平台上编程实现的. 系统 中器 件的 具 体 数据携带用于校验信息比特的冗余校验比特位 ,其 参量如表 1 . 信号带宽明显大于未经编码的原始信息带宽 ,由于 表 1 单模光纤传输系统的器件参量频谱带宽愈大受衰 减的 影响 也 愈大 , 其 中 R = 0 . 5 Table 1 Parameters of the simulation transmission over SSMF 的信号的带宽达到 4 GHz ,因而其高频部分受衰减 Na me Pa rameter Val ue 影响功率降低最为明显 ,其星座图也较为发散 ,误码 Frequency 193 . 1 T Hz 性能较差 .D FB L inewidt h 5 M Hz 图 4 分析比较了四种信号的接收 B R E 性能. 图 Po we r 7 . 74 dB m () () 中 a, e分别是 1/ 2 R2O FDM 信号在不同传输距 Mo dulatio n volt age 1 . 5 V Dual2a r m M Z 离的接收频谱图和星座图 ,可以明显看到 ,随着传输 Bia s voltage 2 V 距离的增大 ,O FDM 信号的频率选择性衰减现象趋 Re spo nsivit y 1 A/ W PD Da r k Cur rent 10 nA 于显著 ,其高频部分载波的功率明显出现下降 ,信噪 ED FA Gain 14 dB 比降低 ,星座图扩散加剧 ,接收误码率必然会增大 . Noi se figure 3 dB 虽然编码会导致带宽增大 、衰减加剧 ,从而提高了原 SSM F At tenuatio n 0 . 2 dB/ km 始比特误码率 ,但是在一定误码范围内 ,L D PC 译码 在 系 统 中 , 比 较 传 输 了 四 种 信 号 : 未 编 码 的 能 够对其进行校验纠正 ,反而能较大幅度提升信息 ( ) O FDM 信号 U C2O FDM、码率为 0 . 5 的 L D PC 编 2 期高扬 ,等 :长距离和多模接入网络中低密度奇偶校验2正交频分复用的性能研究 165 图 3 四种信号的接收频谱图和星座图 Fig. 3 Received sp ect r ums a nd co nstellatio n diagra ms of fo ur signal s 图 4 四种 O FDM 信号随传输距离变化的误码曲线以及不同长度时的信号频谱和星座图 Fig. 4 Curve s of B ER vs. SM F di sta nce a nd sp ect r ums and co nstellatio ns of fo ur signal s at diff erent di stance 的接收性能. 从 U C2O FDM 接收误码曲线来看 , 在 . 相比较而言 ,经收结果对于高质量通信已经不可取 传输 70 k m 后 其误 码 率已 达到 6 . 1728e2005 , 其 接L D PC 编码后的信息虽然初始比特误码率比较高 , 166 光 子学 报40 卷 为 1 . 5V ,偏置电压为 2 V ,信号进入单模光纤功率但是译 码后 的 误码 率大 大得 到 改 善 , 1/ 2 R2O FDM 信号能无 误码 传送 210 k m , 而 3/ 4 R2O FDM 和 4/为 0 dB m. 信号先后传经 30 k m 单模光纤和 200 , ( ) 5 R2O FDM 信号则都能无误码传送长达 280 k m ,这 1 000 m渐变折射率多模光纤 GI2M M F,其中多模 凸显了经 L D PC 编码的信号在长距 离传 输的 性 能 光纤的模式带宽为 500 M Hz ?k m ,其折射率为线性 优势 ,即以一定带宽的代价换取高质量远距离的信 变化 ,具体参量如表 2 . 光信号到达接收端 ,经灵敏息传输. 虽理论上低码率的编码信号的误码纠正能 力高于高码率的 ,但是由于 O FDM 信号在光纤传输 中会存在频率选择性衰减 ,使得大带宽信号衰减对 误码的影响大于译码纠正能力 ,因而后两种信号的 性能要优于 1/ 2 R2O FDM 信号 . 对比码率为 0 . 75 和 图 6 基带 L D PC 编码 O FDM 信号多模光纤接入系统 0 . 8 两 种信 号的 误 码曲 线图 , 3/ 4 R2O FDM 在 传 输 仿真图 350 k m 后的误码性能要优于 4/ 5 R2O FDM 信号 ,可 Fig. 6 The simulatio n co nfiguratio n fo r L D PC co ded 知 3/ 4 R2O FDM 更适合长距离传输 . O FDM ba seba nd t ra nsmi ssio n in multi2mo de fiber access net wo r k 同时 ,本文还比较了三种不同码率的译码迭代 表 2 多模光纤参量表 次数对信号接收误码的影响 ,如图 5 . 在初始误码率 Ta ble 2 Parameters of MMF 同为 0 . 033 4 的情况下 ,0 . 5码率的编码信号随着译 Pa rameter Val ue 码迭代次数的增加能够快速收敛 ,在第 4 次迭代时 Frequency 1 300 nm 能实现 0 误码译码 ;0 . 75 码率的编码信号则要收敛 At t enuatio n 3 dB/ km 的缓慢 ,在第 11 次迭代时才能完成正确译码 ;而0 . 8 Mo dal ba ndwidt h 500 M Hz ?km码率的编码信号已经无法进行正常的译码 ,经 21 次 Cut back f acto r 1 迭代后其误码依然达到 0 . 008 371 9 ,表明比特误码 Delay skew 0 p s/ km 超过该码率的纠错能力 . 在相同码长时 ,由于 0 . 5 码 Noie dyna mic 3 dB Zero di sp er sio n wavelengt h 1 300 nm 率的码型有一半的比特作为校验比特 ,校验比特携 2 ( ) Ze ro di sp e r sio n slop e 0 . 06 p s/ nm ?k m 带的校验信息更多 、更靠近正确值 ,因而一次迭代译 度为 1A/ W 的 PD 检测和低通滤波后 ,最后对接收 码正确的信息比特也会更多. 而 0 . 75 和 0 . 8 码率只 信号进行采样和离线处理 .有少部分的比特位是校验比特 ,一次迭代完成正确 由于接入网下一个目标速率高达 10 Gbit / s ,因 译码的可能性低 、比特数较少 ,因此需要更多次迭代 而在仿真中设定接收比特率为 10 Gbit / s ,传输的信 计算 ,其译码计算量继而增大 ,提高了译码速度和译 号 依 然 为 U C2O FDM 、1/ 2 R2O FDM 、3/ 4 R2O FDM码器的开销 . 和 4/ 5 R2O FDM 四 种 , 带 宽 分 别 为 : 1 . 1 GHz 、 2 . 2 GHz 、1 . 5 GHz 和 1 . 39 GHz . 图 7 给出了三种 信号的多模传输性能比较. 由于多模光纤的模式带 宽为 500 M Hz ?k m ,输入信号的带宽越大 、传输距 图 5 误码率随 L D PC 译码迭代次数变化曲线 Fig. 5 Curve s of B ER vs. iterative number of deco ding 3 多模光纤接入系统仿真分析 图 6 为 L D PC 编码 O FDM 信号多模光纤接入 系统的仿真图. D FB 激光源工作波长为 1 300 nm , 线宽为 5 M Hz ,经过由 CO FDM 信号驱动的双臂马 图 7 B ER 随多模光纤距离变化曲线 赫曾德尔调制器实现强度调制 ,调制器的调制电压 Fig. 7 Curve s of B ER vs. MM F di sta nce of signal s 2 期高扬 ,等 :长距离和多模接入网络中低密度奇偶校验2正交频分复用的性能研究 167 ( ) S i nica , 2010 , 39 4: 6992703 . 离越长 ,传输带宽窗口越小 , 衰 减越 大. U C2O FDM 胡善 梅 , 陈 林. 基 于 相 位 调 制 器 产 生 六 倍 频 光 毫 米 波 的信号的带宽为 1 . 1 GHz ,且 O FDM 调制格式能够有 ( ) O FDM 信号光 传输 系统研 究 [ J ] . 光 子 学 报 , 2010 , 39 4 : 效的克服多径衰减 ,因此可以大概推算其无误码传 6992703 . [ 5 ] DA V E Y R P , GRO SSMA N D B , M IC HA EL R W , et al . 输距离在 400 m 附近 , 一旦超过这个距离 , 光纤的 Lo ng2reach pa ssive op tical net wo r ks [ J ] . J ou rnal o f 通过频谱窗口会继续缩小 ,导致信号的边频部分功 ( ) L i g ht w ave Tec h nol o g y , 2009 , 27 3: 2732291 . YU J ia n2j un , Q IA N Da2yo u , H U A N G Mi ng2f ang , et al . [ 6 ] 率急剧下降 , 接 收误 码率 增 大. 而经 L D PC 编 码 后 16 Gbit / s radio O FDM signal s o ver graded2i ndex pla stic op tical 的信号会因编码而使得带宽展宽 ,因而受多模光纤 fi ber [J ] . i n O p t ical Com m u nicat i on , 2008 , ECO C 2008 , 34 t h 影响更大 . 但是经 L D PC 编码后的信息能以较少的 Eu ro pean Con f e rence on , 2008 , P. 6 . 16 , 5 :2372238 . C H EN Li n , YU J ia n2Guo , W EN Shua ng2chun , et al . A no vel [ 7 ] 冗余带宽来换取高质量的接收 ,从误码曲线图中可 sche me fo r sea mle ss i nt egratio n of rof wit h cent ralized 以看到 ,1/ 2 R2O FDM 信号能实现长达 700 m 多模 li ght wave O FDM2WDM2PON syst em [ J ] . J ou rnal o f ( ) 光纤无 误 码 传 输 , 而 3/ 4 R2O FDM 和 4/ 5 R2O FDM L i g ht w ave Tec h nol o g y , 2009 , 27 14: 278622791 . YU J ia n2j un , H U A N G Mi ng2Fa ng , Q IA N Da2yo u , et al . [ 8 ] 信号都能无误码传输 900 m ,当距离大于 900 m 时 Cent ralized light wave wdm2po n e mplo yi ng 162Q A M i nt ensit y 误码增大 ,接收性能下降 ,其中 4/ 5 R2O FDM 信号的 mo dulat ed O FDM do wn st rea m a nd OO K mo dulat ed up st rea m signal s [ J ] . I E E E Phot onics Tec h nol o g y L et te rs , 2008 , 20 误码增加要缓慢 ,即误码性能略优. ( ) 18: 154521547 . [ 9 ] BUL A KCI O , SC H U S T ER M , B U N GE C A , et al . Reduced 4 结论 co mplexit y p reco di ng ba sed p ea k2to2average po wer ratio 本文对提出的高速率长距离和多模光纤接入网 reductio n applied to op tical di rect2det ectio n O FDM [ C ] . O p t ical Com m u ni cat i on , 2008 , ECO C 2008 , 34 t h Eu ro pean 络结构进行了数值模拟仿真 ,比较分析了未编码 、经 Con f e rence on , 2008 , P . 4 . 11 , . 5 :1532154 . 码长 为 64 800 码 率 分 别 为 0 . 5 、0 . 75 和 0 . 8 的 P ER ISOA RA L A , N E GH IN A M , S TO IA N R . [ 10 ] L D PC 编码的四种 O FDM 信号在长距离 SM F 传输 Perfo r ma nce s of F EC co ded M IMO O FDM syst e ms [ C ] . 和 GI2M M F 接入网络中的接收性能 ,利用基带传输 Ci rc ui ts an d S y ste ms f or Com m unicat i ons , 2008 , ECCS C 结构和 简 单 的 直 接 检 测 技 术 实 现 了 下 行 数 据 率 2008 . 4 t h Eu ro pean Con f e rence on , 2008 : 2952300 . [ 11 ] MO R ELL O A , M I GNON E V . DVB2S2 : The seco nd 18 Gbit / s传输长达 280 k m 的 SM F 和 10 Gbit / s 传 generatio n st a nda r d fo r sat ellit e broad2ba nd ser vice s [ J ] . 输 900 m 的 GI2M M F 后 无 误码 接收 . 仿 真 结 果 表 ( ) P rocee di n gs o f t he I E E E , 2006 , 94 1: 2102227 . [ 12 ] SA H U GU ED E S , FA FC H A M PS D , V ER GONJ A N N E A J , 明 :使用码率在 0 . 75 附近的长码型 L D PC 编码作为 et al . L D PC co de de sign a nd p erfo r ma nce anal ysi s o n OO K 信道编码 ,能够有效的抑制和克服信道中的频率选 chi2square2ba sed op tical cha nnel s [ J ] . I E E E P hot oni cs 择性衰减和 O FDM 子载波间互拍干扰噪音的影响 ( ) T ec h nol o g y L et te rs , 2009 , 21 17: 119021192 . A RABA CI M , DJ O RDJ EV IC I B , SA U ND ERS R , et al . [ 13 ] 及减少模 式 带 宽 的 限 制 , 验 证 了 长 码 型 非 规 则 的 High2rat e no nbi na r y regula r qua si2cyclic L D PC co de s fo r L D PC 与 O FDM 相结合的编码调制技术是适合长 op tical co mmunicatio ns [ J ] . J ou rnal o f L i g ht w ave ( ) T ec h nol o g y , 2009 , 27 23: 526125267 . 距离和多模光纤网络高速率传输和接入的 . [ 14 ] YO U N J , J A N G H , KIM K , et al . B ER p erfo r ma nce due to 参考文献i r regula rit y of ro w2weight di st ri butio n of t he p a rit y2check [ 1 ] L EI Xiao2ya n , C H EN Li n , DON G Ze , et al . Re search o n mat ri x i n i r regula r L D PC co de s fo r 102gb/ s op tical signal s p erfo r ma nce s of si ngle si deba nd mo dulat ed O FDM signal s i n ( ) [J ] . J ou rnal o f L i g ht w ave T ec hnol o g y , 2005 , 23 9 : RO F op tical t ra n smi ssio n syst e m [ J ] . J ou rnal on 267322680 . ( ) Com m u nicat i ons , 2009 , 30 11: 1202126 . DJ O RDJ EV IC I B , V A SIC B , N EIF EL D M A . L D PC2co ded [ 15 ] 雷小燕 , 陈林 , 董泽 , 等. RO F 系统中单边带光载 O FDM 信 O FDM fo r op tical co mmunicatio n syst e ms wit h di rect ( ) 号传输性能研究[J ] . 通信学报 , 2009 , 30 11: 1202126 . det ectio n [ J ] . I E E E J ou rnal o f S el ecte d T o p i cs i n Q u ant u m [ 2 ] YU J ia n2j un , H U A N G Mi ng2f a ng , Q IA N Da2yo u , et al . ( ) Elect ronics , 2007 , 13 5: 144621454 . O FDM la bel swappi ng fo r a 1122Gb/ s Pol2R Z2Q PS K p ayload DJ O RDJ EV IC I B . L D PC2Co ded O FDM t ra n smi ssio n o ver [ 16 ] syst e m [ J ] . I E E E Phot onics Tec h nol o g y L et t e rs , 2009 , 21 graded2i ndex pla stic op tical fi ber li n k s [ J ] . I E E E P hot oni cs ( ) 17: 125921261 . ( ) T ec h nol o g y L et te rs , 2007 , 19 12: 8712873 . [ 3 ] ZHA N G Chao2li , C H EN Li n , S HAO Yu2f eng , et al . A n DJ O RDJ EV IC I B , XU L ei , WA N G Ti ng . Beyo nd 100 Gb/ s [ 17 ] op tical p acket swit chi ng syst e m wit h a no vel scheme fo r u si ng op tical t ra n smi ssio n ba sed o n pola rizatio n multiplexed co ded2 op tical O FDM la bel signal [ J ] . A ct a P hot onica S i nica , 2010 , O FDM wit h co herent det ectio n [ J ] . I E E E/ OS A J ou rnal o f ( ) 39 1: 84288 . ( ) O p t ical Com m u ni cat i ons an d N et w ork i n g , 2009 , 1 1 : 502 张超俐 , 陈林 , 邵宇丰 , 等. 采用 O FDM 信号作为标记的光分 56 . ( ) 组交换方案[J ] . 光子学报 , 2010 , 39 1: 84288 . DJ A HA N S HA H I A H , SI E GEL P H , M IL S T EIN L B . [ 18 ] [ 4 ] H U Sha n2mei , C H EN Li n . A radio o ver fi ber syst e m wit h Deco di ng o n grap hs : L D PC2Co ded M ISO syst e ms a nd belief f requency sext uple op tical milli met er2wave generatio n ca r r yi ng p rop agatio n [ C ] . W i reless Com m u nicat i ons an d N et w ork i n g O FDM signal utilizi ng p ha se mo dulato r [ J ] . A ct a P hot oni ca Con f e rence , 2008 , W C N C 2008 , I E E E , 2008 . 168 光 子 学 报40 卷 Perf ormances of Lo w2density Parity2check Coded Ort hogonal Frequency Division Mult iplexing in Long Reach and Mult i2mode Fiber Access Net works GA O Ya ng , C H EN L i n , YU J ia n2j un ( S c hool o f Com p ute r an d Com m u nic at i on ; Ke y L abo rat or y f o r M ic ro/ N a no O p t o2Elect ronic De v ices )M i nis t r y o f E d uc at i on , H u na n U ni ve rs i t y , Ch a n gs ha 410082 , Chi n a Abstract : The sy st e ms of op tical O FDM hi gh2sp ee d t ra n smi ssio n o ve r si ngle2mo de fi ber a nd multi mo de acce ss net wo r k by e mp lo yi ng t he lo ng L D PC co di ng t ech nique we re i nve sti gat e d. The di sp e r sio n a nd f reque ncy selective f a di ng eff ect s of op tical fi ber li nk were t heo reticall y a nal yze d , a nd t he t ra n smi ssio n p e rfo r ma nce of L D PC co de d O FDM si gnal s wit h t hree diff e re nt rat e s i n t he lo ng2di st a nce t ra n smi ssio n a nd multi2mo de fi be r acce ss net wo r k s t hro ugh t he numerical si mulatio n were co mp a re d. Si mulatio n re sult s sho w t hat t he co de d mo dulatio n t ech nique of lo ng i r regula r L D PC co ded O FDM wit h 0 . 75 co di ng rat e i s t he mo st eff ective fo r lo ng2di st a nce si ngle mo de fi be r t ra n smi ssio n a nd multi2mo de fi ber acce ss net wo r k s. ( ) Key words : Op tical co mmu nicatio n ; Acce ss net wo r k ; Lo w2De n sit y Pa rit y2Check L D PC ; O rt ho go nal ( ) ( )Freque ncy Divi sio n M ultip le xi ng O FDM; Gra ded2Inde x M ulti2Mo de Fi ber GI2M M F