光纤传输系统中前向纠错芯片的设计与实现

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1、东南大学硕士学位论文光纤传输系统中前向纠错芯片的设计与实现姓名：肖洁申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：王志功;胡庆生20060301摘要摘要随着通信技术的发展，高速光网络传输系统得到了越来越广泛的应用。然而，在长距离传输过程中，衰减、色散、串扰对于光信号的可靠传输产生很大的影响。为了保证高速长距离光传输系统数据的可靠性，国际电信联盟(ITu)在ITU—TG．975标准中，建议采用Reed—Solomon(255，239)码作为前向纠错(ForwardErrorCorrection，FEe)码，并建议以2．5Gb／s速

2、率的编解码器为基础，并行使用多个编解码器完成高比特传输速度光纤系统的前向纠错。Reed—Solomon(RS)码是Bose—Chaudhuri—Hocquenghem(BCH)码的一个重要子类，属于线性分组循环码。由于RS码的编解码结构相对简单，性能较好，不仅可以纠正随机错误还可以纠正突发错误，因此在实际中作为高速光通信的前向纠错码得到广泛的应用。基于光通信系统对高速纠错码芯片的迫切需求，本课题对高速RS编解码器的集成电路Oc)实现进行了研究。RS编码器的硬件实现较为简单，而Rs解码器则相对复杂。本文采用基于伴随式的时域解码算

3、法设计RS解码器，主要包括伴随式计算、解关键方程和纠错输出等模块。其中解关键方程模块实现的难度最大，其性能的优劣直接关系到整个解码器的性能。本文重点研究了速率达2．5Gb／s及10Gb／s的RS编解码器的硬件实现，包括结构优化和具体实现时的优化设计。该研究对于设计拥有自主知识产权的高性能纠错芯片具有积极意义。本文首先讨论了2．5Gb／sRS(255，239)编解码器的ttDL代码设计和结构优化，设计了以FPGA为核心的测试实验平台，并在此实验平台上对所设计的RS(255，239)编解码器进行了功能验证。同时研究了基于标准单元的

4、半定制集成电路设计方法，采用与版图关联的综合方法及SynopsysDesignCompiler和Avanti!Apollo等EDA工具，用ArtisanTSMCO．181．tmCMOS标准单元库设计了2．5Gb／sRS(255，239)编解码器芯片并通过了后仿真验证。此外，作者还提出了解关键方程模块复用的方法，并将其应用于10Gb／sRS(255，239)解码芯片的设计中并通过了验证。关键词：高速光传输系统，前向纠错，Reed．Solomon码，FPGA设计，半定制专用集成电路设计弟I页摘要AbstractNowadays，h

5、ighspeedopticnetworkaregreatlyusedalongwiththedevelopmentofcommunicationtechnology．Thereisanextremelylimitationforopticsignaltransmissioninthesystemsbecauseofattenuation，chromaticdispersionandcrosstalk．Toguaranteethereliabilityofthedatatransmissioninahighspeedlongdi

6、stanceofopticnetworks．theITU(InternationalTelecommunicationUnion)recommendedtoadoptReed—Solomon(255，239)codeastheforwarderrorcorrectioncodeinthestandardITU—TG975．Theyalsorecommendedthatoneshouldusecouplesofencodersanddecodersinparallelforhigherspeedsystemsbasedonthe

7、2．5Gb／sReed—Solomon(255，239)eneoderanddecoder．Reed-Solomon(RS)codeisakindofBose—Chaudhuri-Hocquenghem(BCH)code．Therefore，itisalsoakindofcyclicgroupcodes．Itiswidelyusedbecauseofitssimplestructureandexcellentperformance．ItCancorrectbothrandomerrorsandbursterrors．Theco

8、dingdesignandstructureoptimizationof2．5Gb／sReed-Solomon(255，239)encodersanddecodersisdiscussedinthispaper．AtestingplatformbasedonFPGAisdes