[發明專利]具有迭代解碼和分形內編碼的位交織編碼調制

有效

• 申請號: 201380044854.3
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN104541452B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 張宏賓;H.G.巴雄
• 申請（專利權）人: 泰科電子海底通信有限責任公司
• 主分類號: H03M13/25
• 分類號: H03M13/25;H03M13/29;H04L1/00;H03M13/09;H03M13/11
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 葉曉勇,張懿

技術領域

本申請要求2012年8月31日提交的美國臨時申請序號60/695737的提交日的權益，通過引用將其理論結合于此。

本申請涉及信息的光傳輸，以及更具體來說，涉及包括具有分形二次編碼的修改位交織編碼調制的系統和方法。

背景技術

在波分復用(WDM)光通信系統中，多個不同的光載波波長采用數據單獨調制，以產生調制光信號。調制光信號組合為聚合信號，并且通過光傳輸路徑傳送給接收器。接收器對數據進行檢測和解調。

可用于光通信系統中的一種類型的調制是相移鍵控(PSK)。按照PSK的不同變化，通過調制光波長的信號，使得光波長的相位或相位轉變表示對一個或多個位進行編碼的符號，來傳送數據。在二進制相移鍵控(BPSK)調制方案中，例如，兩個相位可用來表示每個符號的1位。在正交相移鍵控(QPSK)調制方案中，四個相位可用來對每個符號的2位進行編碼。其他相移鍵控格式包括差分相移鍵控(DPSK)格式以及PSK和DPSK格式的變化，例如歸零DPSK(RZ-DPSK)和相分復用QPSK(PDM-QPSK)。

調制格式、例如其中將多個數據位編碼在單個傳送符號上的QPSK一般可稱作多級調制格式。多級調制技術一直例如用于允許增加的傳輸速率和降低的信道間隔，由此增加WDM系統中的各信道的頻譜效率(SE)。一種頻譜效率多級調制格式是正交幅度調制(QAM)。在QAM信號中，信息使用相移鍵控和幅移鍵控的組合來調制，例如以便對每個符號的多個位進行編碼。16-QAM調制格式可例如用來對每個符號的4位進行編碼。某些PSK調制方案(例如BPSK和QPSK)可稱作一級QAM(例如分別為2QAM和4QAM)。

與光傳輸系統關聯的一個問題是保持所傳遞數據的完整性，特別是在長程通信系統中通過長距離傳送光信號時。通過傳輸路徑中的許多不同源所促成的累積噪聲可引起信號的降級，并且可造成區分數據流中的二進制數字(即，一和零)的困難。

前向糾錯(FEC)是用來幫助補償這種降級的技術。FEC基本上是在發射器將適當代碼結合到數據流中。發射器接收數據流，并且使用FEC編碼器對數據流進行編碼，其在數據流的二進制信息序列中引入某種冗余度。接收器接收編碼數據，并且使它經過FEC解碼器，以檢測和校正差錯。

還應用了格雷映射，以實現檢測的改進。格雷映射是已知過程，其中將非加權碼指配給一組毗連位的每個，使得相鄰碼字相差一個符號，即，它們具有1的漢明距離。例如，在16 QAM系統(其中在表示4位的符號中傳送數據)中，信號的星座圖采用格雷映射來排列，使得由相鄰星座點所傳送的4位的格雷編碼模式僅相差一位。將格雷映射與FEC相結合能夠促進使信號星座圖中的星座點偏離到相鄰點的區域中的傳輸差錯的校正。

將數據調制與FEC編碼相結合的一種方式稱作位交織編碼調制(BICM)。在BICM方案中，將FEC編碼應用于數據流，并且FEC編碼數據流然后經過位交織(即，置換位的順序)。編碼和交織數據流然后按照具有或沒有格雷映射的所選數據調制來調制。在一些情況下，能夠通過在去映射器與解碼器之間交換信息，并且執行迭代解碼(ID)，來進一步增加BICM的性能。具有ID解碼的BICM方案稱作BICM-ID方案。

提供優于常規BICM-ID方案的改進的修改BICM-ID編碼調制方案在美國專利申請序號13/569628(‘628申請)中描述，通過引用將其理論結合到本文中。‘628申請描述一種方案，其中編碼和交織位與第二FEC碼相結合并且編碼，其然后映射到調制格式。在’628申請所述的一個特別有利的實施例中，第二FEC碼是單奇偶校驗(SPC)，以及該方案可稱作SPC-BICM-ID方案。在這種實施例中，入局數據流可解復用為多個數據流，其中每個數據流采用低密度奇偶校驗(LDPC)FEC碼來編碼，并且然后經過位交織。位交織和編碼LDPC數據然后可與單奇偶校驗(SPC)相結合并且編碼，以及經過格雷映射到一個或多個QAM符號。迭代解碼可在接收器來執行，以實現隨后續迭代而改進的誤碼率(BER)性能。具有LDPC FEC碼的這種方案的一個SPC-BICM-ID實施例可允許以20 GHz WDM信道間隔通過至少6800 km傳送104 Gbit/s偏分復用(PDM)-16QAM數據，以取得5.2 bit/s/Hz頻譜效率。