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前向纠错和超强前向纠错

浏览:8046  来源:通信人在线  日期:2020-03-02

在实际信道上传输数字信号时,由于信道传输特性不理想及加性噪声的影响,所收到的数字信号不可避免地会发生错误。尤其是随着比特率的提高,光接收机灵敏度下降。因此,在高速及超高速系统中,为了使误码性能满足指标要求,必须采用差错控制编码,来进一步降低误码率。

前向纠错(FECForward Error Correction是一种差错控制方式,它是指信号在被送入传输信道之前预先按一定的算法进行编码处理,加入带有信号本身特征的冗码,在接收端按照相应算法对接收到的信号进行解码,从而找出在传输过程中产生的错误码并将其纠正的技术。

由于前向纠错能自动实现纠错,不要求检错重发,因而延时小、实时性好,在高速及超高速系统中得到应用。由于增加了一些额外的冗码,前向纠错技术要付出一定的带宽代价。但是,相对于直接传输,使用前向纠错技术可以使得误码率(BER)下降,而且对于光、无线等不同的传输媒质,根据其物理特点可以设计不同的前向纠错算法,从而获得最高的效率,以很小的带宽代价获得很大的误码率改善。

前向纠错在数字通信领域应用很广,在无线、接入、传输等各个方面都有广泛的应用。如在光通信领域,前向纠错最先应用于长距离传输的海缆,应用结果表明:前向纠错可以有效地延长光信号的传输距离,提高整个通信系统的性能。

前向纠错分为带内和带外两种。ITU-T G.707建议利用SDH的段开销中空余字节以BCH-3方式增加前向纠错可选功能,可应用到2.5Gbit/s10Gbit/s40Gbit/s SDH系统,预期可获得2~3dB的误码性能改善。或者在承载的客户层电信号之外附加前向纠错功能,可以改善光信噪比5~7dB

在高速光传输系统中,光信号在光纤中传输时会受到放大器噪声、光纤衰耗、色散和非线性效应等的影响,从而产生波形畸变,最终的结果反映在系统的误码性能上。为了降低系统的误码率,正逐渐广泛采用前向纠错技术。对于高速光传输系统中使用的同步数字体系(SDH),当线性纠错分组码的冗码部分位于SDH帧内开销部分的时候,称为带内纠错;当线性纠错分组码的冗码部分位于SDH帧外的时候,称为带外纠错。带内前向纠错的方法由W. Grover等人于1990提出,由于这种方法纠错能力有限,现在主要使用带外的前向纠错。美国专利No.5574717(朗讯拥有)描述的是一种应用于SDH的带外前向纠错方法,得到了广泛应用。ITU-T G.709ITU-T G.975标准将ReedSolomon(255239)算法规定为标准的带外纠错算法,同时确定了前向纠错术传输的帧结构。这种标准的前向纠错算法使用了大概7%的纠错冗码,可以获得56dB的净编码增益。

超强前向纠错(EFECEnhanced Forward Error Correction),有时也被称做Super FECHigh FECAdvanced FEC,是针对G.709G.975所规定的标准FEC而言的。它对标准前向纠错的ReedSolomon(255239)算法做了改进,采用了具有更加强大纠错能力的前向纠错编解码方式。由于现在没有统一的标准,各个厂家采用超强前向纠错的算法各不相同。从现状看,实现超强前向纠错的方法可以大致分为两种:一是完全突破了G.709所规定的帧结构,采用两级矩阵式编码,如RS-RSRS-BCHBCH-BCH编码等;二是保留G.709所规定的帧结构,只是将帧结构中冗码部分的计算由ReedSolomon(255239)算法换为其他算法。前一种方法可以获得很高的净编码增益(78dB),但是付出的带宽代价也很高(15%25%),现在已经开始实用。后一种方法保持7%的冗码比例不变,通过算法的优化来获得比标准前向纠错更优的编码增益。当然,相对于第一种方法,这种方法获得的编码增益略低。

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