[发明专利]用于前向纠错(FEC)码的性能评估的方法和设备

说明书

背景技术

本发明涉及一种用于评估前向纠错(FEC)码的性能的方法和设备，具体而言，用于评估实施在相干光接收器的数字信号处理中的FEC的性能的方法和设备。本发明还涉及一种用于优化智能网络的性能，具体而言是光网络的性能的方法和设备。

长途光纤系统的一个重要目标是在不在光域中进行信号再生的情况下通过最长距离发送最高数据吞吐量。对于光放大器利用的并最终由光纤自己利用的带宽上的给定约束，最大化频谱效率十分重要。根据‘E.Ip和J.M.Kahn，“色散和偏振模色散的数字均衡(Digital equalization of chromatic dispersion and polarization mode dispersion)”，光波技术杂志第25期2033-2043页(2007)’，与相干接收器相结合的高级调制格式可实现高容量和频谱效率。

偏振复用、正交幅度调制和相干检测被视为下一代高容量光传输系统的最佳组合，因为它们允许在所有可用的自由度中进行信息编码。

在光系统中，输出误码率(BER)的需求非常强烈，不像其他传输系统。在一些应用中，BER必须低于10^-15。这对纠错码设计者来说是适当的挑战，如‘F.Yu,N.Stojanovic,F.N.Hauske,D.Chang,Z.Xiao,G.Bauch,D.Pflueger,C.Xie,Y.Zhao,L.Jin,Y.Li,L.Li,X.Xu,Q.Xiong，“用于相干光接收器中的DQPSK调制的软决策LDPC涡轮解码(Soft-Decision LDPC Turbo Decoding for DQPSK Modulation in Coherent Optical Receivers)”，ECOC2011,We.10P1.70,(2011)’中所描述的。

图8中描述了双偏振相干接收器的基本DSP块。偏移和增益校正(831)后，使用两个快速傅立叶变换(FFT)块833a和833b均衡四个信号824a、824b、824c和824d，以在频域中进行色散。频率偏移在频率恢复块835中消除。使用以蝶形结构布置的有限脉冲响应(FIR)滤波器837在时域中进行偏振跟踪、PMD补偿和残余CD补偿。在载波恢复块839中进行残余频率偏移和载波相位恢复。前向纠错841纠正错误的位/符号。通常，使用硬信息的FEC被置于线路侧。为了提高系统性能，FEC块841应实施在ASIC中并使用软信息。这样可提升总体性能：BER、功率耗散、大小和DEMUX复杂度。

低密度奇偶校验码(LDPC)是最热门的软FEC码。在实施中，LDPC码的编码是重要的问题。随机生成的LDPC码要求二次编码复杂度，这并不容易实施。

准循环LDPC(QC-LDPC)码编码复杂度与码字长度(如代数码)成线性比例。这使得QC-LDPC码被研究人员重点关注。现今，它们在许多应用中广泛使用。大部分被使用的代码都是有规则并成体系的。成体系的代码快速从对应码字中提取信息数据。规律性实现了低复杂度编码器/解码器。有规则的代码是在奇偶校验矩阵中的所有列具有相同权重的代码。这同样适用于行。行和列权重不一定相等。大部分LDPC码都有错误平层的问题，该问题可通过精心设计解决。

EFC码性能的检验是十分困难并彻底的。图9中描述了常见的性能评估方法。大部分FEC调查首先使用计算机模拟905进行。下一步骤是FPGA码实施907和以非常低的BER进行的FEC性能估计909、911。这种模拟通常用于检验错误平层性能。

当前已知三种FEC性能估计方法：计算机模拟905、FPGA模拟907、909和911以及经由真实链路917发送(915)并通过取样范围919捕捉以进行进一步后处理921的FPGA FEC数据生成913。这些方法都有它们自己的缺点。计算机模拟905对代码构造和直至一定BER的BER估计是十分有效的。另一方面，模拟无法走向非常低的错误率。传输链路建模是十分困难的。因此，不可能判断真实应用中的FEC行为。FPGA模拟907、913要求更多的时间以进行FEC代码编程。FPGA模拟907、913假设一些噪音模型(通常是高斯)并执行模拟到非常低的误码率(BER)。此外，省略了传输链路参数。第三种方法需要更多的工作以实施FPGA。计算机捕获并处理数据。处理速度甚至低于第一种情形中的处理速度。但是，包含了链路行为。