CN102844988B - 线路编码的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及通信技术，提供一种线路编码的方法及装置。卷积线路编码的方法，所述方法包括：构建一个序列集，每一序列的长度为n比特；选取所述序列集中的平衡序列，获得与所述平衡序列所对应的n-1比特的源数据；对所述序列集中的非平衡序列通过汉明距离检测获得与所述非平衡序列所对应的n-1比特的源数据；根据运行差异值对所述平衡序列和非平衡序列进行归类，生成n-1比特的源数据与n比特序列的码表，该码表用于线路编码，当对n-1比特的源数据进行编码时，根据码表中的对应关系获得n比特的编码结果。同时还提供相应的装置。

Description

线路编码的方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术，特别是涉及一种线路编码的方法及装置。
发明背景
线路编码广泛应用在以太网系统。线路编码的设计初衷是为了使点对点的系统能使用较为低廉的光接收器，但由于其直流平衡和较小的直流分量使其更适用与以太网无源光网络系统。常见的线路编码有9B10B线路编码、8B10B线路编码、64B/66B线路编码和64B/65B线路编码等。其中8B10B编码效率不高，有20％的冗余，而64B/66B线路编码和64B/65B线路编码没有解决直流平衡的问题及不能保证较少的直流分量。所以9B10B线路编码可以认为是一种相对较优的编码方式。
在目前的9B10B线路编码中每个控制字符都对应了一个9B的信源，即有18个9B的信源既对应10B码字又对应10B的控制字符，如0 1010 1010经过编码后值是01 0101 0100为10B码字，而编码后值是01 0101 0101为控制字符。如果最后一比特因为信道噪声而出错，则接收端无法正确解码，导致性能下降，因此有提出新方式的9B10B线路编码的需求。
发明内容
本发明实施例提供一种卷积线路编码的方法。
该方法包括：
构建一个序列集，所述序列集中每一序列的长度为10比特；
选取所述序列集中的平衡序列，获得与所述平衡序列所对应的9比特的源数据，对所述平衡序列，删除10比特序列的第一个或最后一个比特获得的9比特为该10比特码字所对应的9比特源数据；
对所述序列集中的非平衡序列通过汉明距离检测获得与所述非平衡序列所对应的9比特的源数据，对于所述非平衡序列，检测9比特源数据与10比特序列之间的汉明距离，当汉明距离最小时获得与该9比特源数据对应的10比特序列；
根据运行差异值对所述平衡序列和非平衡序列进行归类，生成9比特的源数据与10比特序列的码表，该码表用于线路编码，当对9比特的源数据进行编码时，根据码表中的对应关系获得10比特的编码结果。
同时，提供一种卷积线路编码器，该编码器包括：
序列集获得模块，用于构建一个序列集，每一序列的长度为10比特；
关系关联模块，用于选取所述序列集中的平衡序列，获得与所述平衡序列所对应的9比特的源数据，对所述平衡序列，删除10比特序列的第一个或最后一个比特获得的9比特为该10比特码字所对应的9比特源数据；对于所述序列集中的非平衡序列通过汉明距离检测获得与所述非平衡序列所对应的9比特的源数据，对于所述非平衡序列，检测9比特源数据与10比特序列之间的汉明距离，当汉明距离最小时获得与该9比特源数据对应的10比特序列；
编码模块，用于根据运行差异值对所述平衡序列和非平衡序列进行归类，生成9比特的源数据与10比特序列的码表，当对9比特的源数据进行编码时，根据码表中的对应关系获得10比特的编码结果。
进一步提供一种编码方法，包括：
对每9比特的源数据按照线路编码的当目前运行差异值进行9B10B线路编码，该线路编码通过查找码表实现。
本发明实施例提供的编码方法通过汉明距离检测获得与所述非平衡序列所对应的n-1比特的源数据可以限制连0或1的个数，实现振幅的可限与可控，并且n-1比特的源数据与n比特序列一一对应，提高了编码性能。
附图说明
图1为本发明实施例的方法流程图；
图2为本发明实施例所设计的3状态格图相对应的状态图；
图3为本发明实施例中卷积线路编码器的结构示意图。
实施本发明的方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，可以理解的是，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提出一种新型卷积线路编码的方法，特别适用于光通信技术中，码率为R＝(n-1)/n，可以适用于状态卷积编码器和维特比译码器。
一种卷积线路编码的方法，参阅图1的方法流程图，包括：
S101，构建一个序列集，所述序列集中每一序列的长度为n比特。
其中，n为大于1的自然数。此集合包括平衡序列和部分非平衡序列，此集中的所有码字都有下列关系w(α)≤W≤n，其中α为集里的任一n比特序列，w(α)为α的运行差异值,W为偶数常数。平衡序列指“0”和“1”个数相同的序列；非平衡序列指的是“0”和“1”的个数不相同的序列。或者平衡序列指的是运行差异值为0的序列；非平衡序列指的是运行差异值不为0的序列。
本发明实施例所提出的运行差异值的定义为：一段j比特二进制序列s的运行差异值为这一段j比特序列s的“0”和“1”的个数差异值，即
RDS j ( s ) = Σ i = - ∞ j s i
si为序列s中的比特单元，其取值范围为{-1,+1},即在计算运行差异值前需要把si的取值范围{0，1}映射为{-1,+1}。
S102，选取所述序列集中的平衡序列，获得与所述平衡序列所对应的n-1比特的源数据。
应用中可以对所述平衡序列删除第一位或最后一位比特获得与所述平衡序列所对应的n-1比特的源数据
S103，对所述序列集中的非平衡序列通过汉明距离检测获得与所述非平衡序列所对应的n-1比特的源数据。
当汉明距离最小时获得与该非平衡序对应的n-1比特的源数据。
S104，根据运行差异值对所述平衡序列和非平衡序列进行归类，生成n-1比特的源数据与n比特序列相对应的码表。该码表用于线路编码，当对n-1比特的源数据进行编码时，根据码表中的对应关系获得n比特的编码结果。
本实施例所提供的线路编码的方法冗余度低，适用于光通信系统的线路编码，使得保证码流有一定的“0”和“1”跳变，这使得其有利于光传输系统接收端的时钟恢复。通过汉明距离检测获得与所述非平衡序列所对应的n-1比特的源数据可以限制连0或1的个数，实现振幅的可限与可控，并且n-1比特的源数据与n比特序列一一对应，提高了编码性能。
进一步，设计一个W+1状态的格图，每个格图对应一个2n－1的n比特序列集,即为每个W+1状态制定一个相对应的(n-1)BnB码表。或者把步骤S104中所得到的与各个运行差异值相对应的(n-1)BnB码表集合生成一个总的(n-1)BnB码表，平衡序列只有一个相对应的n-1B源数据，而两个非平衡序列对应一个(n-1)B源数据，这两个非平衡序列可以为取补的关系，也可以不为取补的关系。
现以n＝10为一具体实施例，介绍9B10B线路编码方法。
在本实施例中，先设定W＝4，构建一个w(α)≤4的10比特序列集。设定W＝4可以使的所设计的码字的最大波幅的幅度减小。
首先构建10比特序列集，本实施例中序列集包括以下的10比特序列：所有10比特平衡序列，6比特“1”及4比特“0”的序列，6比特“0”及4比特“1”的序列，7比特“1”及3比特“0”的序列，7比特“0”及3比特“1”的序列。在应用中满足上述条件的序列有912个10比特序列，而与9比特源数据所对应的10比特序列只需要512个作为10比特码字；因此可以进一步去掉一些连“0”或连“1”较多的码字，例如删除开头端有4比特或以上同值及尾端有5比特或以上同值的10比特码字。
然后选取10比特序列集中所有10比特的平衡序列，即5个“1”和5个“0”。对每个10比特的平衡序列删除其第一个比特，所得出的9比特即为这个10比特码字所对应的9比特源数据。或者删除最后一个比特，所得出的9比特即为这个10比特码字所对应的9比特源数据。
对于10比特序列集中的非平衡序列，通过汉明距离检测获得与所述非平衡序列所对应的9比特的源数据。按照9B源数据与10B码字之间有最小汉明距离的原则建立对应关系。
然后按运行差异值进行归类，(也可以在W+1个状态下进行归类)，生成各个运行差异值相对应的9B10B码表。由于所设定的W＝4,所以所获得的9B10B码字有5个不同的运行差异值：-4、-2、0、2、4。运行差异值为0的码表由240个DC-balance的10比特码字组成；运行差异值为±2的码表由190个6比特“1”(或0)及4比特“0”(或1)的10比特码字组成；运行差异值为±4的码表由82个7比特“1”(或0)及3比特“0”(或1)的10比特码字组成。在应用中可以根据上述所得的码表查表进行编码。具体的码表如下表所示。
表1
进一步，设计一个W+1＝5状态的格图，分别对应-4、-2、0、2、4。在本实施例中，由于取n＝10，为了减小复杂度进一步设计出一个3状态的格图。图2为本发明实施例所设计的3状态格图相对应的状态图。每个格图对应一个512个的10比特序列集,即为每个状态制定一个相对应的9B10B码表。本发明所设计的方案有三个状态，分别为-2、0、+2，但在这种情况下运行差异值仍为5个取值，可以为－4、－2、0、2、4。
状态-2所对应的9B10B码表可以由按运行差异值进行归类后所生成的码表组合构成：240个平衡码加上190个运行差异值为+2的非平衡码再加上82个运行差异为+4的非平衡码构成。
状态0所对应的9B10B码表可以由按运行差异值进行归类后所生成的码表组合构成：240个平衡码加上运行差异值为+2的非平衡码表的前136个码字再加上运行差异为-2的非平衡码表的前136个码字构成。
状态+2所对应的9B10B码表可以由按运行差异值进行归类后所生成的码表组合构成：240个平衡码加上190个运行差异值为-2的非平衡码再加上82个运行差异为-4的非平衡码构成。
生成的总的码表如下所示：
表2
本发明所提出的线路编码可以适用于传统的查表编译码方法。因此，进一步本发明实施例再提出一种线路编码的方法。
本实施例描述的线路编码的方法，通过利用上述实施例中生成的码表，通过查表的方式进行编码，该方法包括：
对每9比特的源数据按照线路编码的当前运行差异值进行9B10B线路编码，该线路编码根据查码表实现。码表如表2所示。
计算编码后的运行差异值。
判断所述编码后的运行差异值是否大于一预设值，如果是则选择与10比特码字取补所得的10比特序列为与9比特源数据相对应的编码结果。此步骤中要判断运行差异值是否超出所允许的最大波幅。
如图3所示，本发明实施例提供的一种卷积线路编码器，编码器50包括：
序列集获得模块501，用于构建一个序列集，每一序列的长度为n比特；
关系关联模块502，用于选取所述序列集中的平衡序列，获得与所述平衡序列所对应的n-1比特的源数据，对于所述序列集中的非平衡序列通过汉明距离检测获得与所述非平衡序列所对应的n-1比特的源数据，根据运行差异值对所述平衡序列和非平衡序列进行归类，生成n-1比特的源数据与n比特序列的码表，该码表用于线路编码，当对n-1比特的源数据进行编码时，根据码表中的对应关系获得n比特的编码结果。关系关联模块获得与所述平衡序列所对应的n-1比特的源数据的过程为对所述平衡序列删除第一位或最后一位比特获得与所述平衡序列所对应的n-1比特的源数据。
编码模块503，用于根据运行差异值对所述平衡序列和非平衡序列进行归类，生成n-1比特的源数据与n比特序列的码表，当对n-1比特的源数据进行编码时，根据码表中的对应关系获得n比特的编码结果。
编码模块503还用于计算编码后的运行差异值。
编码器50还包括取补模块504，用于当编码后的运行差异值大于一预设值时将与n比特码字取补所得的n比特序列为与n-1比特源数据相对应的编码结果。编码器50还可以包括一比较模块(图未示)，该模块用于比较编码后的运行差异值是否大于一预设值。该比较模块可以独立或者置于编码模块503中或者取补模块504中。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该可读存储介质例如只读存储器(简称ROM)、随机存取存储器(简称RAM)、磁盘、光盘等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种卷积线路编码的方法，其特征在于，所述方法包括：
构建一个序列集，所述序列集中每一序列的长度为10比特；
选取所述序列集中的平衡序列，获得与所述平衡序列所对应的9比特的源数据，对所述平衡序列，删除10比特序列的第一个或最后一个比特获得的9比特为该10比特码字所对应的9比特源数据；
对所述序列集中的非平衡序列通过汉明距离检测获得与所述非平衡序列所对应的9比特的源数据，对于所述非平衡序列，检测9比特源数据与10比特序列之间的汉明距离，当汉明距离最小时获得与该9比特源数据对应的10比特序列；
根据运行差异值对所述平衡序列和非平衡序列进行归类，生成9比特的源数据与10比特序列相对应的码表，该码表用于线路编码，当对9比特的源数据进行编码时，根据码表中的对应关系获得10比特的编码结果。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述序列集中每一序列的长度为10比特时，
所述序列集包括：10比特平衡序列、6比特“1”及4比特“0”的序列，6比特“0”及4比特“1”的序列，7比特“1”及3比特“0”的序列，7比特“0”及3比特“1”的序列。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述序列集中根据序列中连续“0”或连续“1”的数量选择其中512个作为10比特序列组成序列集。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按运行差异值进行归类，生成各个运行差异值相对应的9B10B码表，其中所述运行差异值为-4、-2、0、2、4；运行差异值为0的码表由240个直流平衡的10比特码字组成；运行差异值为±2的码表由190个6比特“1”或0及4比特“0”或1的10比特码字组成；运行差异值为±4的码表由82个7比特“1”或0及3比特“0”或1的10比特码字组成。
5.一种卷积线路编码器，其特征在于，所述编码器包括：
序列集获得模块，用于构建一个序列集，每一序列的长度为10比特；
关系关联模块，用于选取所述序列集中的平衡序列，获得与所述平衡序列所对应的9比特的源数据，对所述平衡序列，删除10比特序列的第一个或最后一个比特获得的9比特为该10比特码字所对应的9比特源数据；对于所述序列集中的非平衡序列通过汉明距离检测获得与所述非平衡序列所对应的9比特的源数据，对于所述非平衡序列，检测9比特源数据与10比特序列之间的汉明距离，当汉明距离最小时获得与该9比特源数据对应的10比特序列；
编码模块，用于根据运行差异值对所述平衡序列和非平衡序列进行归类，生成9比特的源数据与10比特序列的码表，当对9比特的源数据进行编码时，根据码表中的对应关系获得10比特的编码结果。
6.如权利要求5所述的编码器，其特征在于，还包括：
取补模块，用于当编码后的运行差异值大于一预设值时，将与10比特码字取补所得到的10比特序列作为与9比特源数据相对应的编码结果。
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