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100G传输中的软判决技术

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来源: 作者: 2018-10-26 13:38:27

100G传输中的软判决技术

导读:

软判决是相对于硬判决而言的,与具体的纠错编码或后续算法没有必然关联。软硬判决的区别在于:硬判决以阈值为准绳,武断地对输入信号进行判定;软判决以阈值为参考,对输入信号进行猜测,并声明猜测的可信度。

软判决是相对于硬判决而言的,与具体的纠错编码或后续算法没有必然关联。软硬判决的区别在于:硬判决以阈值为准绳,武断地对输入信号进行判定;软判决以阈值为参考,对输入信号进行猜测,并声明猜测的可信度。软判决并未判决,仅提供猜测信息和可信度信息,便于后续算法(如Viterbi算法)结合其他信息进一步处理、综合判定。  对于一般的单比特判决而言,判决软硬判决的不同在物理实现上表现为其对信号量化所采用的比特位数。硬判决对信号量化的比特数为1位,其判决结果非0即1,没有回旋余地。软判决则采用多个比特对信号进行量化,一个比特为猜测信息,额外的比特提供该猜测的可信度信息。  采用软判决的原因  基于数字相干接收PM-QPSK调制100G接收机,不论其采用软判决还是硬判决,其信号处理结构和流程基本相同,不同之处在于软判决给后续的前向纠错编码(FEC)解码单元提供了额外的可信度信息,而硬判决仅提供单比特判决信息,抛弃了可信度信息,放弃了模数转换器和数字相干接收所提供的纠错优势。软判决所提供的可信度信息可以进一步提高FEC编码增益。  纠错编码技术可以跳出传输物理层的限制,在逻辑层对一切物理传输损伤进行补偿,特别是对非线性效应影响的补偿。纠错编码的编码增益越大,相同传输距离下对入纤光功率的要求越低,接收机OSNR要求越小。另一方面,光信号在传输过程中OSNR越小,纤芯光功率强度的变化越小,纤芯折射率的波动越小,非线性效应的影响就越不明显。因此,对于主要受到非线性效应限制的100G光传输系统,1dB纠错编码增益对系统传输性能的提升远高于衰减或色散受限的光传输系统。根据中国移动、中国电信100G测试结果以及100G行标,G.655光纤时采用软判决的传输距离比硬判决多6个跨段,传输距离提升了60%。  实现软判决的途径  软判决的实现得益于模数转换(ADC)的使用。100G要求模数转换器的有效比特位数(ENOB)大于6比特。输入光信号经光学前端光电转换为四路模拟电信号,四路模拟电信号经模数转换器在时间和幅度上离散量化为四路数字信号,经数字信号处理完成信道均衡和载波估计得到估计的四通道(Ix,Qx,Iy,Qy)数据用于判决。  其软硬判决的差异仅在于四通道判决输出的比特数:硬判决对每个通道输出1个比特判决;软判决除了对每个通道输出1个比特的猜测信息外,还提供若干比特的可信度信息。软判决以判决阈值为参考提供猜测信息,以若干可信度阈值为参考提供可信度信息。图1为数字相干接收PM-QPSK单个偏振态上I,Q分量的软判决示例。该示例对I,Q分别给出3比特的软判决,其中以判决阈值为参考提供1比特猜测信息,以3个可信度阈值为参考提供2比特可信度信息。

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