[发明专利]用于塑料光纤的千兆以太网的双层陪集编码方法

说明书

本发明涉及用于塑料光纤上的数字数据的传输的低延时的有效编码和调制系统。特别地，通过双层陪集编码的方式对数字信号进行编码。第一层对数字数据应用二进制缩短的BCH编码并且通过星座图映射和点阵变换的方式执行陪集分区。第二层未编码，但是进行映射和点阵变换。在两层相加之后，执行第二级点阵变换以获得零均值星座图。然后，还对从这三层陪集编码器输出的符号进行调制。

技术领域

本发明涉及塑料光纤上的数据的传输。具体地，本发明涉及使用自适应纠错码和调制方法在塑料光纤上传输和接收数据的方法和装置。

背景技术

现代的通信系统使用各种类型的缆线接口和无线电接口。更可靠的是玻璃光纤，其使得非常高的传输速率成为可能。另一方面，铜电缆仍形成也用于数据传输的电话线的一部分。尤其在近几十年，无线通信快速发展。所有这些数据传输媒介都具有其自身的特点并且可适用于不同场景和架构的部署。

现在玻璃光纤(GOF)尤其用于要求很高带宽和很低衰减的通信。由于玻璃光纤具有很小的尺寸和低数值孔径(NA)，所以其安装需要特殊的并且昂贵的连接器工具和熟练的安装工人。

例如，另一种可能在于开发具有更大内径(约1mm)和高数值孔径(NA约为0.3至0.5)的基于聚甲基丙烯酸酯(PMMA)的塑料光纤(POF)。最廉价并且广泛应用的塑料光纤是数值孔径为0.5的SI-POF。然而，还有具有低数值孔径为0.3的SI-POF，以能够具有更高的数据传输速率；以及带宽长度乘积接近1GHz×100m的PMMA GI-POF。PMMA具有若干衰减窗，该衰减窗使POF能够用于与蓝光至红光发光二极管(LED)或红激光二极管(LD)的不同的可见光源。

与GOF相比，塑料光纤具有非常易于安装的优势。可以由专业或非专业安装工人使用诸如剪刀或切割器的基本工具和廉价的塑料连接器来部署塑料光纤。由于其适应未对准和强烈震动，所以可以在不失去通信能力的情况下安装在工业和汽车环境中。由于更大的内径，所以与GOF相比，POF连接还具有对于端面上的残余灰尘的更高的耐受性。

由于POF上的传输是光学传输，所以塑料光纤对电噪声是完全免疫的。因此，现有的铜布线不会干扰通过塑料光纤传输的数据，所以铜线甚至可以靠近电缆安装。用于POF的塑料光纤连接器和光电子主要是低成本消费部件，这使得安装工人节省缆线成本以及安装、测试和维护时间。塑料光纤具有广泛的应用，尤其是用于汽车中的娱乐资讯网络，并且现在可以被视为诸如多媒体定向系统传输(MOST)的高速车载网络的全球标准。

图1示出了用于POF上的数据的传输和接收的系统的实例。塑料光纤上的传输基于光强度调制和直接检测。由数字电路110生成将被传输的信号，该数字电路用于编码和调制用于比特流信息，并且将该信号传输至发射器(Tx)模拟前端(AFE)120以用于将数字数据转换为用于控制发光元件130的电信号。在将电信号转换为光信号之后，然后，将光信号输入至光纤150。用于塑料光纤的电子光学转换器通常是发光二极管(LED)，其特征在于诸如峰值波长、波长宽度或发射模态分布(launching modal distribution)的属性。

在信号通过塑料光纤150的传输期间，主要由于模态色散，所以光受到严重的衰减以及失真的影响。由纤维中的不同路径的光传播的不同模式和不同速度以及衰减度引起模态色散，这导致接收器处的不同到达时间。光信号还受到所谓的模式耦合的影响，其中高阶模式的能量转换为低阶模式，反之亦然。结果，光脉冲变宽，这导致信号带宽降低。

在接收器处，通过诸如光电二极管的光电转换器170的方式将来自塑料光纤150的光信号转换为电强度。然后，通过模拟前端(AFE)180来处理电信号。特别地，尤其通过跨阻放大器(TIA)来放大该电信号并且该电信号连接至数字接收器190。TIA通常是最重要的噪声源，其限制通信系统的最终灵敏度。