多元LDPC码改进译码算法在光纤通信中的应用

李炜

摘要：从1970年起，世界的光纤通信的发展速度一直很快，所以我们今天才可以在光纤通信的范围内通过通信网络享受高速度的宽带传输，同时光纤通信成为一种最主要的传递信息的传输方式，因此本文对于多元LDPC码改进译码算法主要是基于纠正错误和DQPSK光纤通信系统的脉络。

关键词：多元LDPC码;译码算法;光纤通信

中图分类号：TN911.22 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）03-0037-01

1 多元LDPC码改进码

多元LDPC码最初是起源于Gallager在1962年发表的博士论文里面的二元LDPC码，在这篇文章中他提出了一类当时不常见的基于稀疏校验矩阵的线性分组码，但由于受当时技术的影响，这一线性分组码经过了将近30年才因为编译码理论知识的迅速发展被重新发现，经过人们的验证之后，发现多元LDPC码有着良好的作用，可以在多方面进行应用，因此对多元LDPC码的了解和发展越来越快。

2 多元LDPC码改进译码算法在光纤通信中的应用

2.1 超强FEC纠错

随着1990年之后互联网和数据通信等业务的发展，人们对于宽带速度一直有着很高的要求，但由于技术的影响，带宽的发展一直受到影响，为了满足人们对于宽带速度的要求，目前出现了两种新技术分别是波分复用（WDM）和波长不同。这两种技术可以满足人们对于带宽的需求，通过在相同的光纤上对波长不同的光纤信号进行多范围的传输，满足人们对于速度的需求。

目前人们在光纤通信上采用比较多的是波长不同技术，但是使用这一技术的时候，由于距离和大容量数据的影响，在信号进行传输时会产生信道噪声、色散、信号缺失等影响，这些就会在一定程度上影响光纤系统的通信性能。为了解决这一问题，目前为了解决信号的衰减，每隔80公里就要增加一次光纤通信中继进行信号的传输，这是一种对光纤信号上进行放大和补偿的机制。同时在每一个400公里的位置就要对光纤信号进行再生，然后这些中继点和再生点都需要大量的费用。

2.2 DQPSK调制和解调方式

在LDPC码改进码应用到光纤通信上，会采用到二进制电域驱动信号，会产生一种DPSK信号，这种信号的方式是会采用许多连续的相位调制器，比如m个，这里面的m是指在这些相位调制器里的每一个符号所包含的比特。这一电域驱动信号发射机如图1，这个发射系统是采用串码进行发射，也叫作串行发射系统，从信号经过第一个相位调制器，就会产生DBPSK信号，之后对这一信号进行再次的传输，达到第二个相位调制器后，就会产生新的DQPSK信号，依此类推。

如图1所示，对于DQPSK信号，对数据的传输经过分配器，进行串码的运行和交换，之后会经过差分编码器，差分编码器会输出两路信号经过脉冲，会产生一种叫做u（t）的控制信号。

2.3 多元LDPC码编码调制

在多元LDPC码编码调制方案中，该方案采用了比特交织编码调制（BICM），这一编码调制比起传统的系统方法，有着更好的总速率。在大多数的光纤信号传输系统中大多都采用多元LDPC码编码调制方案，因为这一方案可以可以降低编码错误出现的速率，而BICM方案可以通过对错误符号进行编码去提高光纤通信系统的性能。在图2中可以看到多元LDPC编码调制方案中的发射机和接收机两种配置，和目前应用的二元LDPC码编码调制方案进行比较的话，可以看出有以下的不同点：

（1）LDPC编码器不再采用多个二进制，而是采用一个多进制的形式，可以节省传输时间，加快效率;

（2）在二元LDPC码编码调制方案会采用分组交织器，而多元LDPC编码调制方案则取消了分组交织器;

（3）同时二元LDPC码编码调制方案中会有反馈的环节，在多元LDPC编码调制方案中也取消了，这样可以增加信号的运行速度;

（4）多元LDPC编码调制方案中取消了二元LDPC码编码调制方案中的转换接口。

3 MATLAB并行计算在LDPC编码仿真中的应用

MATLAB中的并行工具箱提供了一个计算的接口，可以在光纤信号进行传输运算时解决复杂的问题计算，节约时间，提高运行效率，同时，MATLAB并行计算由并行for循环、消息传递数组等结构组成。通过MATLAB并行计算时需要改动的地方比较少，可以节约人力成本。

4 结语

多元LDPC码改进译码是一种高效的信道传输编码技术，目前它的应用范围也比较广，同时多元LDPC码改进译码比起二元LDPC码有着出错率小，还有解决错误快的特点，因此适合目前对于信号传输的高要求。本文通过对多元LDPC码改进译码进行解释说明，之后在多元LDPC码改进译码应用到光纤通信系统需要采用的系统结构，之后对该结构的检验提出了检验工具。

参考文献

[1] Koike-Akino T， Kojima K， Millar D， et al. Cycle Slip-Mitigating Turbo Demodulation in LDPC-Coded Coherent}Optical Communications[C]//Optical Fiber Communication Conference. Optical Society of America，2014：1-3.

[2] 白宝明，孙成，陈佩瑶，等.信道编码技术新进展[J].无线电通信技術，2016，20（6）：2342-2346.

Application of Improved Decoding Algorithm of Multivariate LDPC Codes in Optical Fiber Communication

LI Wei

（Yantai University，Yantai Shandong  264000）

Abstract：Since 1970， the world's fiber-optic communications have been growing very fast， so today we can enjoy high-speed broadband transmission over a communications network within the scope of fiber-optic communications. At the same time， optical fiber communication has become the most important way to transmit information. Therefore， the improved decoding algorithm for multi-component LDPC codes is mainly based on correcting errors and the context of DQPSK optical fiber communication system.

Key words：multivariate LDPC code; decoding algorithm; optical fiber communication