FEC yog dab tsi, thiab Kuv Yuav Siv Li Cas?

FEC yog dab tsi, thiab Kuv Yuav Siv Li Cas?

Hauv kev sib txuas lus, kev tshawb xav cov ntaub ntawv, thiab coding txoj kev xav, kev kho qhov yuam kev rau pem hauv ntej (FEC) yog cov txheej txheem siv los tswj qhov tsis raug hauv cov ntaub ntawv xa mus rau cov kev sib txuas lus tsis txaus ntseeg lossis nrov nrov. FEC tshuav nws qhov pib ua haujlwm ua ntej ntawm Claude Shannon hauv 1948 ntawm kev sib txuas lus txhim khu kev qha tshaj qhov nrov kis tau tus mob. Shannon lub ntsiab lus tseem ceeb yog tias yog tias qhov taw qhia tus nqi ntawm lub kaw lus tsawg dua li lub peev xwm channel, kev sib txuas lus txhim khu kev qha tuaj yeem ua tiav yog tias ib tus neeg xaiv cov txheej txheem encoding kom zoo thiab kev txiav txim siab.

Daim duab 1 qhia tau hais tias tus qauv yooj yim ntawm cov txheej txheem coded. Cov ntaub ntawv nyoos xa tawm yog sawv cev raws li cov lus sib lawv liagu. FEC encoder hloov cov lusurau hauv codewordv los ntawm kev ntxiv cov ntaub ntawv rov ua dua, ua ntej nkag mus rau qhov tsis ntseeg lossis tsis muaj suab nrov. Qhov ntxiv redundancy tso cai rau lub receiver decoder los xyuas ib tug tsawg tus naj npawb ntawm cov yuam kev uas tej zaum yuav tshwm sim nyob rau hauv cov lus, thiab feem ntau los kho cov yuam kev no tsis muaj rov xa rov qab, nrog rau lub hom phiaj ntawm cov thawj cov lus ib theem zuj zus.urov qab tau zoo ntawm cov zis ntawm lub decoder.

Hom FEC cov lej

Ob tug qauv sib txawv ntawm cov lis dej num yog siv niaj hnub no: thaiv cov lis dej num thiab cov lis dej num convolutional. Tus encoder rau ib qho thaiv code faib cov ntaub ntawv sib lawv liagunyob rau hauv cov lus blocks ntawmkcov ntaub ntawv me me (symbols) txhua tus thiab hloov txhua cov lusuntawm nws tus kheej mus rau hauv codeword,n- ntsis (symbols)v. Qhov pivR = k/nyog hu ua tus lej lej. Lub redundant khoom (symbols),n-k, muab cov cai nrog lub peev xwm ntawm kev sib ntaus sib tua cov suab nrov channel.

Ib qho tseem ceeb parameter ntawm block code yog qhov tsawg kawg nkaus nyob deb,d_min, qhov no yog qhov kev ncua deb ntawm ob lo lus ze tshaj plaws, uas sawv cev rau qhov tsawg kawg nkaus ntawm cov ntaub ntawv hloov pauv yuav tsum hloov pauv ib qho codeword siv tau rau lwm tus. Qhov no parameter txiav txim qhov yuam kev nrhiav thiab kho lub peev xwm ntawm tus lej. Feem ntau FEC code tuaj yeem ntes taud_min-1 yuam kev ib codeword thiab kho mus txog (d_min-1)/2 yuam kev ib codeword. Piv txwv li, Reed Solomon code, RS (544, 514,t=15, m=10), yog tus lej thaiv nrog 514 cov ntaub ntawv cim thiab 30 cov cim tsis sib xws. Txhua lub cim muaj 10 ntsis. Nws qhov tsawg kawg nkaus nrug yogd_min=31 li ntawd nws tuaj yeem kho mus txog (d_min-1)/2=15 cim yuam kev rau ib lo lus code.

Lub encoder rau ib tug convolutional code kuj txais k-bit blocks ntawm cov ntaub ntawv ib ntusuthiab tsim ib tug encoded sequencevntawmn- cim blocks. Txawm li cas los xij, txhua qhov thaiv encoded tsis yog nyob ntawm qhov sib thooj xwbk-ntsis cov lus thaiv tib lub sijhawm tab sis kuj nyob raumyav dhau los cov lus thaiv. Dhau li ntawm redundant khoom,n-k, ntau redundancy yog ntxiv los ntawm kev ua kom lub cim xeeb kev txiav tximmntawm txoj cai kom ua tiav kev sib kis tau zoo tshaj qhov nrov nrov channel.

Raws li Shannon txoj kev xav [1], ntev npaum li cas cov codeword yog qhov muaj zog dua qhov kev ua yuam kev kho lub peev xwm nws muab. Txawm li cas los xij, coding complexity nce nrog codeword ntev ib yam nkaus. Txhawm rau kom ua tiav kev lag luam zoo dua ntawm qhov nyuaj thiab kev ua tau zoo, muaj ob peb txoj hauv kev los tsim cov lej muaj zog ntev los ntawm cov lej luv luv, xws li cov lej khoom, cov lej sib txuas thiab cov lej sib txuas.

Daim duab 2 qhia txog cov khoom lag luam ob sab uas tsim los ntawm ob tus lej C₁(n1, k1) thiab C₂(n2, k2) nrog qhov deb tsawg kawg nkausd_{yam 1}thiabd_{yam 2}, raws. Txhua kab ntawm cov khoom code C₁ x C₂yog codeword hauv C₁thiab txhua kab ntawv yog codeword hauv C₂. Cov khoom code muaj peev xwm kho tau ib qho kev sib xyaw ua ke ntawm (d_{yam 1}d_{yam 2}-1)/2 yuam kev.

Daim duab 3 qhia tau hais tias ib-theem concatenated code nrog tus txheej txheem C₁(n1, k1) nrog qhov deb tsawg kawg nkausd_{yam 1}thiab tus lej sab hauv C₂(n2, k2) nrog qhov deb tsawg kawg nkausd_{yam 2}. Qhov tsawg kawg nkaus nyob deb ntawm lawv cov concatenation yog tsawg kawgd_{yam 1}d_{yam 2}.

Daim duab 4 qhia kev sib kis ntawm ib qho kev sib cuam tshuam. Muab ib qho (n,k) thaiv code C, nws muaj peev xwm tsim tau ib (λn, λk) thaiv code los ntawm interleaving, uas yog yooj yim los ntawm kev npaj λ codewords hauv C rau hauv λ kab ntawm ib lub duab plaub thiab tom qab ntawd xa cov kab ke los ntawm kem. Txawm hais tias qhov tsawg kawg nkaus ntawm qhov sib cuam tshuam code tseem yogd_minraws li tus kheej tus lej C, nws tuaj yeem rhuav tshem qhov yuam kev ntev mus rau λ sib txawv codewords.

Ntau tshaj FEC cov lej, xws li turbo codes thiab low-density parity-check (LDPC) codes, tau tsim los ntawm kev kawm thiab saws los ntawm kev lag luam nyob rau hauv ob peb lub xyoo dhau los mus rau Shannon txwv (los yog channel peev xwm). Txawm li cas los xij, lawv qhov kev ua tau zoo tshaj plaws yog feem ntau them los ntawm qhov loj encoding / decoding complexity thiab latency.

Muaj plaub yam tseem ceeb uas yuav tsum tau xav txog thaum xaiv qhov FEC code thiab coding txheej txheem rau ib qho kev sib txuas lus tshwj xeeb. Txhawm rau kom muaj kev nkag siab siab lossis tsis txhob cuam tshuam qhov txuas ntxiv tus nqicode tus nqiyuav tsum siab. Txhawm rau them nyiaj poob qis lossis so lub teeb liab rau lub suab nrov piv (SNR) lossis qhov yuam kev me ntsis (BER) cov cai ntawm kev txiav txim siab slicers hauv lub receiver lojcoding nceyog ntshaw. Txawm li cas los xij, qhov tsis zoo ntawm FEC yog qhovkev coding latencythiabcoding complexityuas yuav nce lub sij hawm kis tau tus mob thiab lub zog / nqi.

FEC Daim Ntawv Thov rau Serial Link Systems

Cov toj roob hauv pes ntawm FEC thev naus laus zis rau cov kab hluav taws xob sib txuas lus tau pom hauv daim duab 5 thiab suav nrog ob qho tib si hluav taws xob thiab kho qhov muag txuas. Rau kev sib txuas hluav taws xob, kev lag luam tsis ntev los no tau teeb tsa cov cim qhia hloov tshiab los ntawm ob-theem signaling hom (NRZ) mus rau plaub-theem signaling hom (PAM4) thaum lub sij hawm hloov ntawm 25 Gb / s mus rau 50 Gb / s txuas cov ntaub ntawv tus nqi.

Ib qho ntawm cov kev sib tw tsim loj ntawm PAM4 SerDes yog qhov kev kuaj pom ntawm PAM4 tshaj NRZ, txog 9.54 dB lossis loj dua yog tias xav txog kab rov tav npoo degradation vim muaj ntau theem teeb liab hla. Yog li ntawd, FEC dhau los ua ib feem tseem ceeb ntawm PAM4 qhov kev daws teeb meem los daws qhov kev kuaj pom no. RS (544, 514, 15) FEC, tseem hu ua KP4 FEC, tau siv dav hauv PAM-4 txuas. Nws muab 200/400G Ethernet systems nrog txog 7dB coding nce, thaum ntxiv kev nplua latency ntawm pua ​​pua nano-seconds (ns) raws li tus nqi. High-tau txais FEC cov lis dej num xws li kev txheeb xyuas qhov tsis sib xws (LDPC) cov lej thiab Turbo cov lej cov khoom lag luam (TPC) feem ntau suav hais tias yog rau cov kab hluav taws xob txuas mus ntev nrog tus nqi ntawm cov coding latency thiab complexity. Rau cov ntawv thov qis qis, luv luv cov lej thaiv yooj yim nrog cov coding nruab nrab nce thiab qhov nyuaj tuaj yeem siv.