[发明专利]具有迭代解码和分形内编码的位交织编码调制

说明书

技术领域

本申请要求2012年8月31日提交的美国临时申请序号60/695737的提交日的权益，通过引用将其理论结合于此。

本申请涉及信息的光传输，以及更具体来说，涉及包括具有分形二次编码的修改位交织编码调制的系统和方法。

背景技术

在波分复用(WDM)光通信系统中，多个不同的光载波波长采用数据单独调制，以产生调制光信号。调制光信号组合为聚合信号，并且通过光传输路径传送给接收器。接收器对数据进行检测和解调。

可用于光通信系统中的一种类型的调制是相移键控(PSK)。按照PSK的不同变化，通过调制光波长的信号，使得光波长的相位或相位转变表示对一个或多个位进行编码的符号，来传送数据。在二进制相移键控(BPSK)调制方案中，例如，两个相位可用来表示每个符号的1位。在正交相移键控(QPSK)调制方案中，四个相位可用来对每个符号的2位进行编码。其他相移键控格式包括差分相移键控(DPSK)格式以及PSK和DPSK格式的变化，例如归零DPSK(RZ-DPSK)和相分复用QPSK(PDM-QPSK)。

调制格式、例如其中将多个数据位编码在单个传送符号上的QPSK一般可称作多级调制格式。多级调制技术一直例如用于允许增加的传输速率和降低的信道间隔，由此增加WDM系统中的各信道的频谱效率(SE)。一种频谱效率多级调制格式是正交幅度调制(QAM)。在QAM信号中，信息使用相移键控和幅移键控的组合来调制，例如以便对每个符号的多个位进行编码。16-QAM调制格式可例如用来对每个符号的4位进行编码。某些PSK调制方案(例如BPSK和QPSK)可称作一级QAM(例如分别为2QAM和4QAM)。

与光传输系统关联的一个问题是保持所传递数据的完整性，特别是在长程通信系统中通过长距离传送光信号时。通过传输路径中的许多不同源所促成的累积噪声可引起信号的降级，并且可造成区分数据流中的二进制数字(即，一和零)的困难。

前向纠错(FEC)是用来帮助补偿这种降级的技术。FEC基本上是在发射器将适当代码结合到数据流中。发射器接收数据流，并且使用FEC编码器对数据流进行编码，其在数据流的二进制信息序列中引入某种冗余度。接收器接收编码数据，并且使它经过FEC解码器，以检测和校正差错。

还应用了格雷映射，以实现检测的改进。格雷映射是已知过程，其中将非加权码指配给一组毗连位的每个，使得相邻码字相差一个符号，即，它们具有1的汉明距离。例如，在16 QAM系统(其中在表示4位的符号中传送数据)中，信号的星座图采用格雷映射来排列，使得由相邻星座点所传送的4位的格雷编码模式仅相差一位。将格雷映射与FEC相结合能够促进使信号星座图中的星座点偏离到相邻点的区域中的传输差错的校正。

将数据调制与FEC编码相结合的一种方式称作位交织编码调制(BICM)。在BICM方案中，将FEC编码应用于数据流，并且FEC编码数据流然后经过位交织(即，置换位的顺序)。编码和交织数据流然后按照具有或没有格雷映射的所选数据调制来调制。在一些情况下，能够通过在去映射器与解码器之间交换信息，并且执行迭代解码(ID)，来进一步增加BICM的性能。具有ID解码的BICM方案称作BICM-ID方案。

提供优于常规BICM-ID方案的改进的修改BICM-ID编码调制方案在美国专利申请序号13/569628(‘628申请)中描述，通过引用将其理论结合到本文中。‘628申请描述一种方案，其中编码和交织位与第二FEC码相结合并且编码，其然后映射到调制格式。在’628申请所述的一个特别有利的实施例中，第二FEC码是单奇偶校验(SPC)，以及该方案可称作SPC-BICM-ID方案。在这种实施例中，入局数据流可解复用为多个数据流，其中每个数据流采用低密度奇偶校验(LDPC)FEC码来编码，并且然后经过位交织。位交织和编码LDPC数据然后可与单奇偶校验(SPC)相结合并且编码，以及经过格雷映射到一个或多个QAM符号。迭代解码可在接收器来执行，以实现随后续迭代而改进的误码率(BER)性能。具有LDPC FEC码的这种方案的一个SPC-BICM-ID实施例可允许以20 GHz WDM信道间隔通过至少6800 km传送104 Gbit/s偏分复用(PDM)-16QAM数据，以取得5.2 bit/s/Hz频谱效率。