Turbo码与RS-Turbo级联编码在光正交频分复用系统中的应用

摘要

光正交频分复用技术(OOFDM)做为长距离、高速率、大容量光通信传输系统的一种关键技术成为了研究的热点。但是由于光纤非线性，信号的高峰均功率比(PAPR)以及光放大器的自发辐射噪声(ASE)等的存在，对系统的误码率性能产生了严重的影响。因此，本文通过理论分析和仿真对OOFDM系统进行了研究并提高系统的误码率(BER)性能。本文的主要内容如下：
　　1.介绍OFDM、OOFDM以及编码等技术的发展情况和研究现状。
　　2.介绍本文需要用到的基本原理。如OFDM原理、Turbo码和RS码的编解码原理。
　　3.建立了一个采用Turbo编码的直接检测光正交频分复用系统，比较分析了编码系统与未编码系统的传输性能。在编码系统中采用了三种解码算法，分别为：Log-MAP， Max-Log-MAP和Threshold Max-Log-MAP。通过比较三种解码算法，发现使用Max-Log-MAP算法时，系统的误码率性能最好。在传输距离为240km时，传输速率为30Gb/s的未编码系统的误码率达到10-3数量级时，光信噪比要达到24dB，而传输速率为50Gb/s的Turbo编码系统，达到同样误码率性能时，光信噪比只需达到20dB。
　　4.将RS-Turbo级联编码应用到相干光正交频分复用系统中。对于RS-Turbo级联码，采用了码率为1/2的Turbo码和RS(186,166,8)。Turbo码的解码算法采用了两种，分别是Max-Log-MAP算法和Log-MAP算法，RS码解码采用了迭代BM算法。仿真结果显示，采用RS-Turbo级联编码的CO-OFDM系统的误码率性能在高光信噪比时有明显改善，与采用Turbo编码的系统相比，迭代次数明显减少。另外，当Turbo码采用Max-Log-MAP算法解码时，采用RS-Turbo级联编码的CO-OFDM系统可以无差错传输400km，而采用Turbo编码的系统在误码率低于10-4数量级时只能传输240km。
　　5.搭建了基于相干光正交频分复用和PDM(Polarization Division Multiplexing)的WDM(Wavalength Division Multiplexing)系统，并将Turbo码和RS-Turbo级联编码应用到系统中，仿真证明在光信噪比为22dB时，可以实现200Gb/s数据的无误码传输。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 OOFDM技术特点与发展现状

1.2.1 OOFDM技术特点

1.2.2 OOFDM发展现状

1.3 光通信中的差错控制技术特点与发展现状

1.3.1 差错控制技术特点

1.3.2 差错控制技术分类

1.3.3 差错控制技术发展现状

1.4 本文主要工作

1.4.1 本文的章节安排

1.4.2 本文主要创新点

第二章 OOFDM系统与差错控制技术原理

2.1 OOFDM系统关键技术

2.1.1 同步技术

2.1.2 信道估计技术

2.1.3 峰均功率比抑制技术

2.2 Turbo码原理与相关技术

2.2.1 Turbo码编码原理

2.2.2 Turbo码译码-MAP算法

2.2.3 Turbo码关键技术

2.3 RS码编解码原理

2.3.1 RS码编码原理

2.3.2 RS码译码原理

2.4 本章小结

第三章 Turbo码与RS-Turbo级联编码的系统传输性能研究

3.1 Turbo码在DDO-OFDM系统中的传输性能

3.1.1 Turbo码的原理

3.1.2 DDO-OFDM系统的搭建

3.1.3 仿真结果分析

3.2 RS-Turbo级联编码在CO-OFDM系统中的传输性能

3.2.1 RS-Turbo级联编码的原理

3.2.2 CO-OFDM系统的搭建

3.2.3 仿真结果与分析

3.3 本章小结

第四章 RS-Turbo码结合WDM PDM-CO-OFDM系统的高速传输

4.1 系统组成与基本原理

4.1.1 PDM基本原理

4.1.2 WDM基本原理

4.1.3 PDM-CO-OFDM系统模型

4.2 RS-Turbo级联编码在高速传输系统的实现

4.2.1 WDM PDM-CO-OFDM系统搭建

4.2.2 仿真结果与分析

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢