CN101667887A - 编码方法及其装置、解码方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种前向纠错编码方法，包括：将数据流按照里德－索洛蒙RS规则编码；将所述RS编码后的数据流进行交织作为博斯－乔赫里－霍克文黑姆BCH编码的输入数据流；将所述交织后的数据流按照BCH规则编码。相应地，本发明还提供了一种前向纠错编码装置，其特征在于，包括：RS编码模块、交织模块和BCH编码模块。相应地，本发明还提供了一种前向纠错解码方法，包括：将数据流按照BCH规则解码；将所述BCH解码后的数据流进行解交织作为RS解码的输入数据流；将所述解交织后的数据流按照RS规则解码。一种前向纠错解码装置，其特征在于，包括：BCH解码模块、解交织模块和RS解码模块。上述方法和装置，实现了更高增益的前向纠错。

Description

编码方法及其装置、解码方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种编码方法及其编码装置、解码方法及其解码装置，尤其涉及通信传送网与光传送网(Optical Transport Network，简称OTN)相关的一种实现增强型前向纠错(Enhanced Forward Error Correction，简称EFEC)的编码方法及其编码装置、解码方法及其解码装置。

背景技术

随着光通信技术向更长距离、更高速度的进一步发展，对更高增益的前向纠错(Forward Error Correction，简称FEC)技术的呼声越来越高，在新的光传输协议的建议中，已经将增强型前向纠错列为实现纠错的方法。但标准建议中并没有规定具体的实现方法。目前实现FEC编码和解码的方法多种多样，但是实现EFEC编码和解码的方法及装置并不多见。

目前在OTN传输过程中对更高增益的FEC的需求越来越大，而适合的能实现EFEC的方法和装置很难找到，结合目前对OTN设备的具体需求，提出一种可靠的、实用的实现EFEC编码和解码的方法及装置是十分需要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种编码方法，其解决了对更高增益的前向纠错的需求问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种前向纠错编码方法，包括：

将数据流按照里德-索洛蒙RS规则编码；

将所述RS编码后的数据流进行交织作为博斯-乔赫里-霍克文黑姆BCH编码的输入数据流；

将所述交织后的数据流按照BCH规则编码。

进一步地，上述编码方法还具有如下特点：

将数据流分成K组，对所述K组数据流进行k次并行RS编码；

将所述RS编码后的K组数据流进行k次并行交织作为博斯-乔赫里-霍克文黑姆BCH编码的输入数据流；

将所述交织后的K组数据流并行按照BCH规则进行k次编码；

所述K为从1开始的自然数，设定输入业务数据带宽为I Gbps、每组编码的处理能力为P Gbps，则K＝mod(I/P)+1。

进一步地，上述编码方法还具有如下特点：

包括下述交织方法：

将RS码字按次序从左到右先存满第一行，再存满第二行，依次存满K_b行、8*N列，并按列输出为BCH编码数据流，所述K_b为BCH编码的信息码长度，所述N为从1开始的自然数。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种解码方法，其解决了对更高增益的前向纠错的需求问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种前向纠错解码方法，包括：

将数据流按照BCH规则解码；

将所述BCH解码后的数据流进行解交织作为RS解码的输入数据流；

将所述解交织后的数据流按照RS规则解码。

进一步地，上述解码方法还具有如下特点：

将数据流分成K组，对所述K组数据流进行k次并行BCH解码；

将所述BCH解码后的K组数据流进行k次并行解交织作为RS解码的输入数据流；

将所述解交织后的k组数据流并行按照RS规则进行k次解码；

所述K为从1开始的自然数，设定输入业务数据带宽为I Gbps、每组解码的处理能力为P Gbps，则K＝mod(I/P)+1。

进一步地，上述解码方法还具有如下特点：

包括下述解交织方法：

将8*N列BCH码字整列输出为8*N行、Kb列，然后按列顺序输出为RS解码数据流，所述K_b为BCH编码的信息码长度，所述N为从1开始的自然数。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种编码装置，其解决了对更高增益的前向纠错的需求问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种前向纠错编码装置，包括：

RS编码模块、交织模块和BCH编码模块；

所述RS编码模块用于对数据流按照RS规则编码，所述交织模块用于将所述RS编码后的数据流进行交织成为BCH编码数据流，所述BCH编码模块用于对交织后的数据流按照BCH规则编码；

数据流经过所述RS编码模块后，输入到所述交织模块重新存储为BCH编码的数据流后，输出到所述BCH编码模块。

进一步地，上述编码装置具有如下特点：

K个并行连接的RS编码模块、数据交织模块和BCH编码模块，

所述k个并行连接的RS编码模块，用于对K组数据流进行k次并行RS编码；

所述k个并行连接的数据交织模块，用于对RS编码后的K组数据流进行k次并行交织作为BCH编码的输入数据流；

所述k个并行连接的BCH编码模块，用于将交织后的K组数据流并行按照BCH规则进行k次编码；

K组数据流经过所述K个并行连接的RS编码模块后，输入到所述K个并行连接的交织模块重新存储为BCH编码的数据流后，输出到所述k个并行连接的BCH编码模块；

所述K为从1开始的自然数，设定输入业务数据带宽为I Gbps、每组编码的处理能力为P Gbps，则K＝mod(I/P)+1。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种解码装置，其解决了对更高增益的前向纠错的需求问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种前向纠错解码装置，包括：

BCH解码模块、解交织模块和RS解码模块；

所述BCH解码模块用于对数据流按照BCH规则解码，所述解交织模块用于将所述BCH解码后的数据流进行解交织作为RS解码的输入数据流，所述RS解码模块用于对解交织后的数据流按照RS规则解码；

数据流经过所述BCH解码模块后，输入到所述解交织模块重新存储为RS解码数据流后，输出到所述RS解码模块。

进一步地，上述解码装置具有如下特点：

K个并行连接的BCH解码模块、数据解交织模块和RS解码模块，

所述k个并行连接的BCH解码模块，用于对K组数据流进行k次并行BCH解码；

所述k个并行连接的数据解交织模块，用于对BCH解码后的K组数据流进行k次并行解交织作为RS解码的输入数据流；

所述k个并行连接的RS解码模块，用于将解交织后的K组数据流并行按照RS规则进行k次解码；

K组数据流经过所述K个并行连接的BCH解码模块后，输入到所述K个并行连接的解交织模块重新存储为RS解码的数据流后，输出到所述k个并行连接的RS解码模块；

所述K为从1开始的自然数，设定输入业务数据带宽为I Gbps、每组解码的处理能力为P Gbps，则K＝mod(I/P)+1。

本发明所述的方法和装置，实现了更高增益的前向纠错。

附图说明

图1是本发明EFEC编码装置结构简图

图2是本发明并行编码结构简图；

图3是本发明EFEC解码装置结构简图；

图4是本发明并行解码结构简图；

图5所示为BCH解码器的结构简图；

图6是本发明的交织原理图；

图7是本发明的交织模块结构简图；

图8是本发明的解交织原理图；

图9是本发明的解交织模块结构简图；

图10是本发明的EFEC编码装置和解码装置在应用时的结构；

图11是本发明的EFEC编码和解码方法在应用时的处理流程。

具体实施方式

本发明所阐述的方法及装置，主要面向OTN的传输领域，但不局限于该领域，只要是符合格式的数据，都可以使用本发明的方法和装置进行编码和解码。本发明在OTN的传输领域中，不但可以支持目前的光信道传送单元(Optical Channel Transport Unit，简称OTU)协议标准中的OTU1协议标准、OTU2协议标准和OTU3协议标准，还可以支持OTU4等未来的协议标准。

本发明的EFEC编码和解码的核心思想是，将数据流先按照RS编码规则编码，然后通过交织，将数据流重新进行排列，排列成BCH数据流格式，按照BCH规则编码。数据流通过两次编码和自动纠错，从而实现更高增益的前向纠错。

由图1所示，本发明的EFEC编码装置由里德-索洛蒙(Reed-Solomon，简称RS)编码模块、交织模块、以及博斯-乔赫里-霍克文黑姆(Bose，Chaudhuri&Hocquenghem，简称BCH)编码模块组成。

所述RS编码模块包括8*N到10*N转换器、先进先出(First In First Out，简称FIFO)、一个其输入输出均为10*N位的并行RS编码器，所述10*N表示数据位宽为10的整数倍字节宽度。由于编码模块的输入为8*N比特，所以在编码模块中还包括数据位宽转换器，其通过速率调整的方法，将输入的8*N比特变为10*N比特后，输入到RS编码器。

所述BCH编码模块由8*N个BCH编码器组成。

所述交织模块包括交织器和数据位宽转换器，所述交织器将RS编码后的数据流交织为BCH编码的数据流，所述数据位宽转换器将RS编码后的数据流位宽转换为BCH编码器数据流位宽。本发明的交织模块和交织方法，将RS编码后数据流交织后，顺利平滑地输入到BCH编码器，其结构和原理将在后面做详细的描述。

整个编码电路的输入输出均为8*N比特，所述8*N表示，数据位宽为8为8*N(N为自然数)。业务数据流经RS并行编码后将10*N位并行输出送往交织模块，交织模块对RS编码后的数据进行交织后，将数据流交织为BCH编码的数据流格式，并利用数据位宽转换器，将10*N比特转换为8*N比特后，再以8*N比特宽的总线将数据整列输出到BCH编码模块中的8*N个BCH编码器。

由于数据业务流，先经过RS块编码，再经过交织形成新的数据流，进行BCH块编码，从而实现了高增益的前向纠错。

作为本发明装置的一种特例，数据业务流经RS编码器后，可直接进行业务的其它相关处理，这时候，本发明的编码装置就是普通的编码装置，实现了普通的FEC编码功能。

如图2所示，为本发明的并行编码结构简图。并行编码的基本方法是采用多个RS和BCH编码模块对经过分块后的输入数据同时进行编码操作。该编码结构的主要特点是编码电路同时工作，而不是时分复用。编码电路由K组相同的电路构成，每组电路均包含RS编码、数据交织、BCH编码电路。这里所述的K为从1开始的自然数，假设输入业务数据带宽为I(Gbps)，每组编码电路的处理能力为P(Gbps)，则K＝mod(I/P)+1。

本发明中并行编码的优点是：解决了编码电路的通用性，针对各种不同带宽的业务数据均可以使用该电路；另外，可以将输入业务数据中可能存在的连续块状误码分散到不同的编码模块，从而提高纠错能力。控制电路实现K个数据分块、RS编码、数据交织、BCH编码以及数据组装的时序控制。数据分块电路由K个FIFO或双端口RAM构成，由控制电路实现将输入数据循环写入K个FIFO中，同时将FIFO中的数据依次读取到指定的RS编码电路中。

图2中的数据组装电路实现了业务数据重组，该模块的输出数据既包含了原始的业务数据，同时包含了编码电路生成的校验(check)信息。数据组装电路是一个与输入业务相关的电路，如当输入业务为ODU帧结构类型的数据时，数据组装电路需要完成OTU的组帧操作；当输入业务为GE类型的数据时，数据组装电路需要完成GE的MAC帧的重组操作。

如图3所示，本发明的EFEC的解码部分由三部分组成：BCH解码器、解交织器和RS解码器组成。BCH解码器对接收的数据进行BCH解码，解码后的数据进入解交织器。解交织器对BCH解码后的数据进行重新排序，输出的数据顺序方便RS解码。RS解码器对解交织的数据进行RS解码。

图4所示为本发明的EFEC并行解码结构简图。解码操作的具体过程为编码的逆过程。

图5所示为BCH译码器的结构框图。输入的数据首先进入相应的伴随式计算单元，控制单元同时向FIFO发出写信号，由于外部接受的8*N路数据不断地进入相应的伴随式单元进行计算，所以需要将计算得到的伴随式送入缓冲单元进行缓存。

控制单元首先选择第一个BCH码进入解关键方程单元，第一个BCH码完成关键方程的求解之后，立即启动后面的错误位置及纠错单元，输出纠错后的数据。同时，在第一个BCH码完成关键方程的求解之后，控制单元选择第二个BCH码进入解关键方程单元，完成求解后，立即启动后续的模块。以此类推，直到完成8*N个BCH码的解码。

增强型前向纠错编码装置，包括RS编码模块、BCH编码模块及交织模块；所述RS编码模块用于对数据流按照RS规则编码，所述BCH编码模块用于对数据流按照BCH规则编码，所述交织模块用于将所述RS编码后的数据流进行交织成为BCH编码数据流；增强型前向纠错解码方法，包括：将数据流按照BCH规则解码；将所述BCH解码后的数据流进行交织作为RS解码的输入数据流；将所述交织后的数据流按照RS规则解码。由于EFEC解码装置的结构和解码原理和与前面所述的编码结构和编码原理相对应，故具体的结构和解码方法在这里不做详述。

数据流经过所述RS编码模块后，串行输入到所述交织模块重新存储为BCH编码的数据流后，按列输出到所述BCH编码模块。

如图6所示，为本发明实施例的交织原理图。本实施例中，交织器在写入数据时，将RS码字按从第一个到最后一个的顺序先存入第一行，第一行存满后再存第二行，每行内按从左到右的顺序来存，这样依次存满K_b行，所述K_b为BCH编码的信息码长度。这样一帧数据存满后共有K_b行*、8*N列。在读出时，将8*N列中存储的数据按列分别读出到8*N个对应的BCH编码器，至此就完成了交织。所述N为从1开始的自然数，例如在OTU中，K_b为1952，N为8。

如图7所示，为交织模块的结构图。本实施例中的交织模块由两个10*N比特寄存器、数据位宽转换模块和交织模块构成。包括两个10*N比特寄存器，是因为RS编码的某些周期输出的不是10*N比特，所以需要用一个10*N比特寄存器缓存一个周期，并将下一个周期来的数据凑够10*N比特再送往另一个10*N比特寄存器，然后再将10*N位并行数据送往数据位宽转换模块，将10*N位并行数据转为8*N位数据后，送往交织模块。

所述交织模块，用于实现将输入的数据流重新交错排列后，形成BCH编码所需的数据流格式，并且用于将输入10*N比特转换为输出的8*N比特，并将8*N位比特并行数据分别输出到8*N个BCH并行编码模块的输入端。只要将交织器输出的8*N比特的数据分别分配给8*N个BCH编码器，就完成了交织功能。

如图8所示，为本发明的解交织原理图。解交织器在写入数据时，BCH输出码字整列输出给解交织器，将8*N个BCH解码器的输出分别输入到解交织器的8*N行，解交织器将数据排列为8*N行、K_b列，并按列顺序输出到RS解码器的输入端。图中m位8*N。

图9所示为本发明的解交织模块结构简图，所述解交织模块包括两个8*N比特寄存器、数据位宽转换模块和解交织模块构成。包括两个8*N比特寄存器，是因为BCH解码的某些周期输出的不是8*N比特，所以需要用一个8*N比特寄存器缓存一个周期，并将下一个周期来的数据凑够8*N比特再送往另一个8*N比特寄存器，然后再将8*N位并行数据送往数据位宽转换模块，将8*N位并行数据转为10*N位数据后，送往解交织模块。所述解交织模块用于将BCH码字按次序从左到右先存满第一行，再存满后第二行，依次存满8*N行、K_b列，并按列输出为RS解码数据，所述K_b为BCH编码的信息码长度，所述N为从1开始的自然数，8*N为8乘以N。所述数据位宽转换模块用于将10*N转换为8*N。

本发明实施例的解交织方法，包括将BCH码字按次序从上到下先存满第一列，再存满第二列，依次存满8*N行、K_b列，并按行输出为RS解码数据，所述K_b为BCH编码的信息码长度，所述N为从1开始的自然数。

本发明实施例的解交织模块，用于将BCH码字按次序从上到下先存满第一列，再存满第二列，依次存满8*N行、K_b列，并按行输出为RS解码数据，所述K_b为BCH编码的信息码长度，所述N为从1开始的自然数。

由于本发明的解交织的原理和结构与上述的交织原理和结构相对应，在此不做详述。

图10所示为本发明所述EFEC编码装置和解码装置在应用时的结构。

图11所示为本发明所述EFEC编码和解码方法在应用时的处理流程。

具体如下：

步骤1：初始化。

步骤2：检测输入的OTU数据位宽是否与本发明的编码装置的数据位宽一致，若一致，进行步骤4，不一致，进行步骤3；

步骤3：启动数据位宽转换器，对数据位宽进行转换，使转换后的数据位宽与本装置所处理数据位宽一致；

步骤4：将数据位宽一致的数据输入到EFEC编码装置，启动编码装置，开始EFEC编码；并将编码后的数据输入到相关业务模块；

步骤5：进行相关业务操作；

步骤6：判断相关业务处理是否完毕，完毕则启动解码装置，否则继续步骤5；

步骤7：将相关业务处理后的数据输入到EFEC解码装置，启动EFEC解码装置，开始EFEC解码；并将解码后的数据输出；

步骤8：判断所述输出数据的位宽是否与OTU业务要求一致，若否，则进入步骤9，若一致，则进入步骤10；

9)将所述输出数据输入到数据位宽转换模块，转换所述数据位宽，使之符合要求；

10)输出符合OTU业务位宽要求的数据。

采用本发明所述方法和装置，与现有技术相比，取得了突出进步，达到了EFEC编吗和解码的效果，节省了时间和成本，提高了效率和可靠性。同时，本发明所述方法和装置，可以作为国际电信同盟(InternationalTelecommunications Union，简称ITU)协议的相关补充方法和装置，供用户使用。

Claims (10)

1、一种前向纠错编码方法，包括：

将数据流按照里德-索洛蒙RS规则编码；

将所述RS编码后的数据流进行交织作为博斯-乔赫里-霍克文黑姆BCH编码的输入数据流；

将所述交织后的数据流按照BCH规则编码。

2、如权利要求1所述的编码方法，其特征在于，包括：

将数据流分成K组，对所述K组数据流进行k次并行RS编码；

将所述RS编码后的K组数据流进行k次并行交织作为博斯-乔赫里-霍克文黑姆BCH编码的输入数据流；

将所述交织后的K组数据流并行按照BCH规则进行k次编码；

所述K为从1开始的自然数，设定输入业务数据带宽为I Gbps、每组编码的处理能力为P Gbps，则K＝mod(I/P)+1。

3、如权利要求1或2所述的编码方法，其特征在于，包括下述交织方法：

将RS码字按次序从左到右先存满第一行，再存满第二行，依次存满K_b行、8*N列，并按列输出为BCH编码数据流，所述K_b为BCH编码的信息码长度，所述N为从1开始的自然数。

4、一种前向纠错解码方法，包括：

将数据流按照BCH规则解码；

将所述BCH解码后的数据流进行解交织作为RS解码的输入数据流；

将所述解交织后的数据流按照RS规则解码。

5、如权利要求4所述的解码方法，其特征在于，包括：

将数据流分成K组，对所述K组数据流进行k次并行BCH解码；

将所述BCH解码后的K组数据流进行k次并行解交织作为RS解码的输入数据流；

将所述解交织后的k组数据流并行按照RS规则进行k次解码；

所述K为从1开始的自然数，设定输入业务数据带宽为I Gbps、每组解码的处理能力为P Gbps，则K＝mod(I/P)+1。

6、如权利要求4或5所述的解码方法，其特征在于，包括下述解交织方法：

将8*N列BCH码字整列输出为8*N行、Kb列，然后按列顺序输出为RS解码数据流，所述K_b为BCH编码的信息码长度，所述N为从1开始的自然数。

7、一种前向纠错编码装置，其特征在于，包括：

RS编码模块、交织模块和BCH编码模块；

所述RS编码模块用于对数据流按照RS规则编码，所述交织模块用于将所述RS编码后的数据流进行交织成为BCH编码数据流，所述BCH编码模块用于对交织后的数据流按照BCH规则编码；

数据流经过所述RS编码模块后，输入到所述交织模块重新存储为BCH编码的数据流后，输出到所述BCH编码模块。

8、如权利要求7所述的装置，其特征在于，包括：

K个并行连接的RS编码模块、数据交织模块和BCH编码模块，

所述k个并行连接的RS编码模块，用于对K组数据流进行k次并行RS编码；

所述k个并行连接的数据交织模块，用于对RS编码后的K组数据流进行k次并行交织作为BCH编码的输入数据流；

所述k个并行连接的BCH编码模块，用于将交织后的K组数据流并行按照BCH规则进行k次编码；

K组数据流经过所述K个并行连接的RS编码模块后，输入到所述K个并行连接的交织模块重新存储为BCH编码的数据流后，输出到所述k个并行连接的BCH编码模块；

所述K为从1开始的自然数，设定输入业务数据带宽为I Gbps、每组编码的处理能力为P Gbps，则K＝mod(I/P)+1。

9、一种前向纠错解码装置，其特征在于，包括：

BCH解码模块、解交织模块和RS解码模块；

所述BCH解码模块用于对数据流按照BCH规则解码，所述解交织模块用于将所述BCH解码后的数据流进行解交织作为RS解码的输入数据流，所述RS解码模块用于对解交织后的数据流按照RS规则解码；

数据流经过所述BCH解码模块后，输入到所述解交织模块重新存储为RS解码数据流后，输出到所述RS解码模块。

10、如权利要求9所述的装置，其特征在于，包括：

K个并行连接的BCH解码模块、数据解交织模块和RS解码模块，

所述k个并行连接的BCH解码模块，用于对K组数据流进行k次并行BCH解码；

所述k个并行连接的数据解交织模块，用于对BCH解码后的K组数据流进行k次并行解交织作为RS解码的输入数据流；

所述k个并行连接的RS解码模块，用于将解交织后的K组数据流并行按照RS规则进行k次解码；

K组数据流经过所述K个并行连接的BCH解码模块后，输入到所述K个并行连接的解交织模块重新存储为RS解码的数据流后，输出到所述k个并行连接的RS解码模块；

所述K为从1开始的自然数，设定输入业务数据带宽为I Gbps、每组解码的处理能力为P Gbps，则K＝mod(I/P)+1。

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