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自光纤通信系统问世以来，一直朝着超大容量和超长距离两个方向进行发展。前向纠错(Forward Error Correcting，FEC)技术目前被广泛地应用于光通信系统中以解决随之而来的各种噪声和非线性效应等对信号传输的影响。低密度奇偶校验(Low-density Parity-check，LDPC)码作为超强FEC候选码型中的一种，凭借其良好的纠错性能而成为了近年来的研究热点。其中，准循环低密度奇偶校验(Quasi-cyclicLow-density Parity-check，QC-LDPC)码具有更低的编码复杂度和更灵活的码长码率选择性，并且与随机构造的LDPC码相比，其纠错性能经过特殊地构造后得到了进一步的改善。因此，QC-LDPC码在光通信系统中具有更好的应用前景。鉴于此，本文对光通信系统中QC-LDPC码的构造方法进行了深入的研究。
本课题是以重庆市教委项目(No.KJ110519):“光通信系统中超强FEC码型的新颖构造方法研究”以及重庆市自然科学基金项目(CSTC，2010BB2409):“高速光通信系统中SFEC码型的新颖构造机理研究”为应用背景展开的。本文完成的主要工作如下:
(1)通过对光通信发展趋势的分析，阐述了将FEC技术应用于光通信系统的必要性，同时由于LDPC码在众多FEC码型中具备着相对更优秀的纠错性能，因此对LDPC码与QC-LDPC码进行了深入的理论分析，探讨了其不同构造方法和译码算法的优缺点。这些工作为后面新颖构造方法的研究以及进行仿真分析而搭建相应的编译码仿真平台打下了坚实的基础。
(2)基于Richardson-Urbanke(RU)算法构造QC-LDPC码的理论，通过改进校验矩阵的结构，提出了一种适合光通信系统的新颖QC-LDPC码的构造方法。该方法的编码复杂度随着校验矩阵中子矩阵维数的增大将远小于原RU算法的编码复杂度，提高了编码的效率，降低了编码的时延，且避免了girth-4。在此基础上构造了码率为93.7％的非规则QC-LDPC(4288，4020)码。仿真分析表明:该码型的纠错性能要优越于ITU-T G.709建议中已广泛应用到光通信系统的RS(255，239)码和ITU-T G.975.1建议中的LDPC(32640，30592)码。在误码率(Bit Error Rate，BER)为10-6时，与RS(255，239)码和LDPC(32640，30592)码相比其净编码增益(Net CodingGain，NCG)分别改善了约1.98dB和1.07dB;而在误码率(BER)为10-8时，其净编码增益(NCG)分别改善了约2.44dB和1.05dB。并且与列重为3，码长码率相同的随机构造的LDPC码相比，后者在误码率(BER)为10-6时出现了明显的错误平层，而本文构造的QC-LDPC(4288，4020)码的错误平层明显低于10-7。因而本文所构造的QC-LDPC(4288，4020)码更适用于光通信系统。
(3)通过对循环分解构造准循环码的理论分析，提出了一种基于有限域加群的新颖QC-LDPC码的代数构造方法。该方法可以通过改变循环置换矩阵维数的大小以及选取不同的行重与列重来灵活地调整不同码型的码长与码率，且通过其构造过程证明了所给出的校验矩阵中不存在girth-4。结合光通信系统对纠错码的高码率的要求，用此方法构造了码率为93.7％、冗余度为6.69％的规则QC-LDPC(4599，4307)码。仿真分析表明:该码型的纠错性能要优越于已应用到光通信系统中的RS(255，239)码和LDPC(32640，30592)码，在误码率(BER)为10-6时，与RS(255，239)码和LDPC(32640，30592)码相比其净编码增益(NCG)分别改善了约2.16dB和1.25dB;而在误码率(BER)为10-8时，其净编码增益(NCG)分别改善了约2.53dB和1.14dB。并且与相同码率的基于SCG(Systematically Constructed Gallager,SCG)构造方法构造的SCG-LDPC(3969，3720)码和基于有限域乘群构造的非规则QC-LDPC(3843，3603)码相比，在误码率(BER)为10-7时，规则QC-LDPC(4599，4307)码的NCG分别提高了约0.47dB和0.25dB。因而本文所构造的QC-LDPC(4599，4307)可考虑作为应用于光通信系统中的超强FEC码型中的一种候选码型。