CN103384975A - 译码方法和装置 - Google Patents

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CN103384975A CN2013800000607A CN201380000060A CN103384975A CN 103384975 A CN103384975 A CN 103384975A CN 2013800000607 A CN2013800000607 A CN 2013800000607A CN 201380000060 A CN201380000060 A CN 201380000060A CN 103384975 A CN103384975 A CN 103384975A
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Abstract

本发明实施例提供一种译码方法和装置，包括获取解调信号，并获取第一译码信号，第一译码信号为对解调信号经过第i次M进制差分译码处理后所反馈的信号，i为大于或等于0的整数；根据第一译码信号，对解调信号进行M进制差分译码处理，得到第二译码信号，通过对译码器增加输入反馈的第一译码信号，使输出信号误码率降低。

Description

译码方法和装置
技术领域
本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种译码方法和装置。
背景技术
近年来，光通信凭借着其可用频带宽，同时还具有重量轻、不受电磁干扰等优点得到了迅速的发展。
在高速率的光传输系统中，在发送端经常采用多进制调制技术与前向纠错编码结合的方式来提高系统的传输效率及降低系统的误码率，然而，在接收端对信号进行相干解调时，接收端恢复的载波可能与接收信号的载波同频同相，也可能同频反相，在同频反相时，解调后的数据流极性与发送数据流极性相反，会对系统性能产生严重影响。
现有技术中，发送端采用差分编码方法来避免接收端解调后得到的数据流极性与发送数据流极性相反，即发送端通过相邻符号的相位差来传递信息，接收端通过差分译码的方法来译码。
然而，现有技术在差分译码过程会引起误码扩散，导致接收端前向纠错模块输入误码率相对增加。
发明内容
本发明实施例提供一种译码方法和装置，以降低译码过程产生的误码率。
第一方面，一种译码方法，包括：
获取解调信号；
获取第一译码信号，所述第一译码信号为所述解调信号经过第i次M进制差分译码处理后所反馈的信号，i为大于或等于0的整数；
根据所述第一译码信号，对所述解调信号进行M进制差分译码处理，得到第二译码信号。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述根据所述第一译码信号，对所述解调信号进行M进制差分译码处理，包括：
根据所述解调信号所对应的差分正交相移键控DQPSK差分编码或者16进制正交幅度调制D16QAM差分编码的状态转移图，采用巴尔-科克-耶利内克-拉维夫BCJR算法对所述解调信号进行M进制差分译码处理；
根据
Figure BDA00002938147800021
得到所述第二译码信号，其中，ck表示比特序列，
Figure BDA00002938147800022
表示所述解调信号在解调前对应的符号信息序列，
Figure BDA00002938147800023
为采用BCJR算法对所述解调信号进行M进制差分译码处理后得到的信号，所述E′i(ck)为所述第一译码信号，所述Ei(ck)为所述第二译码信号。
结合第一方面或第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述根据所述第一译码信号，对所述解调信号进行M进制差分译码处理之后，还包括：
对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行前向纠错FEC译码处理。
结合第二种能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行前向纠错FEC译码处理，包括：
对所述第二译码信号对应的FEC编码所采用的低密度奇偶校验LDPC码的度分布进行优化，获取所述LDPC码的最优度分布；
根据所述最优度分布构造满足所述最优度分布的LDPC码校验矩阵；
根据所述LDPC码校验矩阵对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行FEC译码处理。
结合第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述对所述第二译码信号对应的FEC编码所采用的低密度奇偶校验LDPC码的度分布进行优化，获取所述LDPC码的最优度分布，包括：
确定进行所述FEC译码处理所基于的设定码率下的初始度分布；
确定所述初始度分布对应的初始信噪比；
依次确定所述设定码率对应的多个第一度分布，若所述初始信噪比下所述设定码率对应的所述第一度分布的外信息转移图内的两条曲线不相交，则将所述初始信噪比更新为所述第一度分布对应的第一信噪比，直至所确定的第一度分布的数量满足设定值；
将满足设定值的第一信噪比对应的第一度分布作为所述LDPC码的最优度分布。
结合第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行前向纠错FEC译码处理之前，还包括：
对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行反向交织处理，得到反向交织后的第二译码信号；
所述对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行前向纠错FEC译码处理包括：
对所述反向交织后的第二译码信号进行FEC译码处理；
所述根据所述第一译码信号，对所述解调信号进行M进制差分译码处理，得到第二译码信号之前，还包括：
对所述第一译码信号进行正向交织处理。
第二方面，一种译码装置，包括：
获取模块，用于获取解调信号；
译码模块，用于获取第一译码信号，所述第一译码信号为所述解调信号经过第i次M进制差分译码处理后所反馈的信号，i为大于或等于0的整数；
所述译码模块还用于根据所述第一译码信号，对所述解调信号进行M进制差分译码处理，得到第二译码信号。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述译码模块具体用于根据所述解调信号所对应的差分正交相移键控DQPSK差分编码或者16进制正交幅度调制D16QAM差分编码的状态转移图，采用巴尔-科克-耶利内克-拉维夫BCJR算法对所述解调信号进行M进制差分译码处理；
根据
Figure BDA00002938147800031
得到所述第二译码信号，其中，ck表示比特序列，
Figure BDA00002938147800032
表示所述解调信号在解调前对应的符号信息序列，
Figure BDA00002938147800033
为采用BCJR算法对所述解调信号进行M进制差分译码处理后得到的信号，所述E′i(ck)为所述第一译码信号，所述Ei(ck)为所述第二译码信号。
结合第二方面或第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述装置还包括：
FEC译码模块，用于对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行前向纠错FEC译码处理。
结合第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述FEC译码模块具体用于对所述第二译码信号对应的FEC编码所采用的低密度奇偶校验LDPC码的度分布进行优化，获取所述LDPC码的最优度分布；并根据所述最优度分布构造满足所述最优度分布的LDPC码校验矩阵；并根据所述LDPC码校验矩阵对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行FEC译码处理。
结合第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述FEC译码模块具体用于确定进行所述FEC译码处理所基于的设定码率下的初始度分布；确定所述初始度分布对应的初始信噪比；依次确定所述设定码率对应的多个第一度分布，若所述初始信噪比下所述设定码率对应的所述第一度分布的外信息转移图内的两条曲线不相交，则将所述初始信噪比更新为所述第一度分布对应的第一信噪比，直至所确定的第一度分布的数量满足设定值；
将满足设定值的第一信噪比对应的第一度分布作为所述LDPC码的最优度分布。
结合第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述装置还包括：
反向交织模块，用于对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行反向交织处理，得到反向交织后的第二译码信号；
所述FEC译码模块，具体用于对所述反向交织后的第二译码信号进行FEC译码处理；
正向交织模块，用于对所述第一译码信号进行正向交织处理。
第三方面，一种译码装置，包括：
获取器，用于获取解调信号；
译码器，用于获取第一译码信号，所述第一译码信号为对所述解调信号经过第i次M进制差分译码处理后所反馈的信号，i为大于或等于0的整数；
所述译码器还用于根据所述第一译码信号，对所述解调信号进行M进制差分译码处理，得到第二译码信号。
结合第三方面，在第一种可能的实现方式中，所述译码器具体用于根据所述解调信号所对应的差分正交相移键控DQPSK差分编码或者16进制正交幅度调制D16QAM差分编码的状态转移图，采用巴尔-科克-耶利内克-拉维夫BCJR算法对所述解调信号进行M进制差分译码处理；
根据
Figure BDA00002938147800051
得到所述第二译码信号，其中，ck表示比特序列，表示所述解调信号在解调前对应的符号信息序列，为采用BCJR算法对所述解调信号进行M进制差分译码处理后得到的信号，所述E′i(ck)为所述第一译码信号，所述Ei(ck)为所述第二译码信号。
结合第三方面或第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述装置还包括：
FEC译码器，用于对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行前向纠错FEC译码处理。
结合第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述FEC译码器具体用于对所述第二译码信号对应的FEC编码所采用的低密度奇偶校验LDPC码的度分布进行优化，获取所述LDPC码的最优度分布；并根据所述最优度分布构造满足所述最优度分布的LDPC码校验矩阵；并根据所述LDPC码校验矩阵对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行FEC译码处理。
结合第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述FEC译码器具体用于确定进行所述FEC译码处理所基于的设定码率下的初始度分布；确定所述初始度分布对应的初始信噪比；依次确定所述设定码率对应的多个第一度分布，若所述初始信噪比下所述设定码率对应的所述第一度分布的外信息转移图内的两条曲线不相交，则将所述初始信噪比更新为所述第一度分布对应的第一信噪比，直至所确定的第一度分布的数量满足设定值；
将满足设定值的第一信噪比对应的第一度分布作为所述LDPC码的最优度分布。
结合第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述装置还包括：
反向交织器，用于对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行反向交织处理，得到反向交织后的第二译码信号；
所述FEC译码器，具体用于对所述反向交织后的第二译码信号进行FEC译码处理；
正向交织器，用于对所述第一译码信号进行正向交织处理。
本发明实施例提供的译码方法和装置，通过获取解调信号，并获取第一译码信号，第一译码信号为对解调信号经过第i次M进制差分译码处理后所反馈的信号，i为大于或等于0的整数；根据第一译码信号，对解调信号进行M进制差分译码处理，得到第二译码信号。由于译码器增加了译码处理结果作为反馈信号，实现降低了译码过程产生的误码扩散，降低了系统的误码率，提高了信号传输的准确率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为光纤通信系统的基本结构示意图；
图2为本发明光纤通信系统的一种系统结构示意图；
图3为本发明光纤通信系统的另一种系统结构示意图；
图4为本发明光纤通信系统的又一种系统结构示意图；
图5为本发明译码方法实施例一的流程示意图；
图6为本发明译码方法实施例二的流程示意图；
图7a为本发明译码方法DQPSK差分编码的状态转移图；
图7b为本发明译码方法DQPSK差分编码框图；
图8为本发明译码方法QPSK的调制星座图；
图9为本发明译码方法16QAM的编码示意图；
图10为本发明译码方法16QAM的调制星座图；
图11为本发明译码装置实施例一的结构示意图；
图12为本发明译码装置实施例二的结构示意图；
图13为本发明译码装置实施例三的结构示意图；
图14为本发明译码装置实施例四的结构示意图；
图15为本发明译码装置实施例五的结构示意图；
图16是本发明译码装置实施例六的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例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。
图1为光纤通信系统的基本结构示意图，如图1所示，该系统可以包括：发送机1，信道2和接收机3；其中，发送机1可以对输入信号进行处理，以使信号适于在信道2中传输，信道2可以传输信号，接收机3可以接收从信道传输来的信号，对接收到的信号进行处理，以确保接收信号的准确度。
本发明译码方法实施例可以应用于图1所示以及在图1基础上扩展的各类光纤系统中，图5为本发明译码方法实施例一的流程示意图，如图5所示，以下各步骤的执行主体为接收机3，本实施例的方法包括：
S501：获取解调信号。
接收机可以采用与发送机相对应的解调方式对接收到的信号进行解调，得到解调信号。以下描述中用L(dk)表示解调后获取的解调信号，其中，dk表示k时刻的差分编码输出比特。
S502：获取第一译码信号，第一译码信号为对解调信号经过第i次M进制差分译码处理后所反馈的信号。
上述第一译码信号可以用Ei′(ck)表示，其中ck表示k时刻的差分编码输入比特，i为大于或等于0的整数，通常i取小于等于N的正整数，N为一预设的迭代次数，Ei′(ck)为对解调信号进行M进制译码处理后反馈的第一译码信号，可以理解的是，若当前译码操作为初次译码操作，则获取的第一译码信号Ei′(ck)为0，即接收机在尚未对解调信号进行译码处理之前，接收机获取到的第一译码信号Ei′(ck)的初始值为0。若当前译码操作为非初次译码操作，则获取的第一译码信号为当前译码操作的前一次译码操作后反馈的信号；即在接收机对解调信号执行了译码处理之后，接收机可以将前一次执行译码处理得到的结果，即第一译码信号作为执行当前译码处理的输入信号。
其中，S502中的译码处理可以是接收机对解调信号进行与发送机所执行的编码处理相对应的译码处理。
举例来说，在一种实施场景下，如果发送机对待发送信号仅进行了M进制差分编码处理，则对应的，接收机对解调信号进行的译码处理为M进制差分译码处理，则第一译码信号即为M进制差分译码处理得到的信号；在另一种实施场景下，如果发送机对待发送信号先进行FEC编码处理，再进行M进制差分编码处理，则对应的，接收机对解调信号先进行M进制差分译码处理，再进行FEC译码处理，则第一译码信号即为FEC译码处理得到的信号。在另一种实施场景下，如果发送机对待发送信号先进行FEC编码处理，再进行正向交织处理，然后进行M进制差分编码处理，则对应的，接收机对解调信号先进行M进制差分译码处理，再进行反向交织处理，然后进行FEC译码处理，将FEC译码处理之后的信号再进行正向交织处理，则第一译码信号即为正向交织处理得到的信号。
综上所述，译码处理后反馈的第一译码信号取决于接收机进行了哪些与发送机对应的译码处理，除上述描述的各种实施场景外，本发明实施例还适用于现有的各种发送机编码处理以及接收机相应的译码处理实施场景，在此不一一赘述。
S503：根据第一译码信号，对解调信号进行M进制差分译码处理，得到第二译码信号。
接收机可以将S501和S502获取的解调信号L(dk)和第一译码信号Ei′(ck)作为输入信号进行译码操作，得到第二译码信号。第二译码信号可以用Ei(ck)表示，i取小于等于N的正整数，N为一预设的迭代次数。可以看出，接收机所执行的译码处理过程实际上可以理解为采用前一次译码处理结果和当前输入的解调信号进行迭代的过程。第一次第一译码信号E1′(ck)为0，根据第一次输入信号E1′(ck)，对L(dk)进行译码处理，输出信号E1(ck)，即为第一次迭代译码过程；第二次输入信号E2′(ck)和L(dk)，输出信号E2(ck)，即为第二次迭代译码过程；依次类推，直到i等于N，N大于等于2，输出信号第二译码信号EN(ck)，停止迭代。
在例如发送机对待发送信号仅进行M进制差分编码处理，对应的，接收机对解调信号进行的译码处理为M进制差分译码处理等实施场景下，图2为本发明光纤通信系统的一种系统结构示意图；如图2所示，则Ei′(ck)与Ei(ck)相同，即将译码器31的输出信号与调制信号作为译码器31的输入信号，进行再一次译码，重复上述步骤，直到i等于N，N大于等于2。
在例如发送机对待发送信号先进行FEC编码处理，再进行M进制差分编码处理，对应的，接收机对解调信号先进行M进制差分译码处理，再进行FEC译码处理等实施场景下，图3为本发明光纤通信系统的另一种系统结构示意图；如图3所示，Ei(ck)为译码器31的输出信号，也即FEC译码器33的输入信号，Ei′(ck)为FEC译码器33的输出信号，即将FEC译码器33的输出信号与调制信号作为译码器31的输入信号，进行再一次译码，重复上述步骤，直到i等于N，N大于等于2。
在例如发送机对待发送信号先进行FEC编码处理，再进行正向交织处理，然后进行M进制差分编码处理，对应的，接收机对解调信号先进行M进制差分译码处理，再进行反向交织处理，然后进行FEC译码处理，将FEC译码处理之后的信号再进行正向交织处理等实施场景下，图4为本发明光纤通信系统的又一种系统结构示意图；如图4所示，Ei(ck)为译码器31的输出信号，也即反向交织器34的输入信号，Ei1(ck)为反向交织器34的输出信号，也即FEC译码器33的输入信号，Ei1′(ck)为FEC译码器33的输出信号，也即正向交织器35的输入信号，Ei′(ck)为正向交织器35的输出信号，也即译码器31的输入信号，即将正向交织器35的输出信号与调制信号作为译码器31的输入信号，进行再一次译码，重复上述步骤，直到i等于N，N大于等于2。
上述各系统中N的取值根据实际应用中对信号质量的要求而定，一般情况下，N值越大，即迭代的次数越多，最后输出的信号质量越好。
与现有技术相比，在上述各光纤通信系统中，译码器31的输入信号增加了译码处理后反馈的第一译码信号，经过多次迭代译码，降低了误码率。
本实施例，通过获取解调信号和第一译码信号，并且根据对解调信号进行M进制译码处理后反馈的第一译码信号，对解调信号进行M进制差分译码处理得到第二译码信号。由于译码器增加了译码处理结果作为反馈信号，实现降低了译码过程产生的误码扩散，降低了系统的误码率，提高了信号传输的准确率。
图6为本发明译码方法实施例二的流程示意图，如图6所示，本实施例提供了发送机发送信号和接收机接收信号的全过程。本实施例中，发送机可以对待发送信号依次进行FEC编码、正向交织处理、M进制差分编码、调制操作，对应的，接收机可以对接收到的信号依次进行解调、M进制差分译码、反向交织处理、FEC译码等操作，该方法包括如下步骤：
本实施例中，FEC编码可以采用多种类型的码进行编码，例如：发送机可以采用低密度奇偶校验(Low Density Parity Check，以下简称：LDPC)码对待发送信号进行FEC编码；相应的，接收机要采用LDPC码对接收的信号进行FEC译码。可选地，发送机可以采用差分正交相移键控(DifferentialQuadrature Phase Shifter Keying，以下简称：DQPSK)码对待发送信号进行差分编码或16进制差分正交幅度调制(Hexadecimal Differential QuadratureAmplitude Modulation16，以下简称：D16QAM)对待发送信号进行差分编码；相应的，接收机可以采用DQPSK或16QAM编码时对应的状态转移图，采用BCJR算法对接收的信号进行M进制差分译码。
需要说明的是，本实施例中的S601和S602是获得FEC编译码采用的LDPC码最优度分布和构建LDPC码校验矩阵的步骤。S603至S605是发送机执行的步骤，S606是待发送信号经过发送机处理后进入信道传输的步骤，S607至S613是接收机执行的步骤。
S601：根据执行的具体译码方式，通过仿真计算获得FEC译码器采用的LDPC码的最优度分布。
具体地，首先可以确定进行FEC译码处理所基于的设定码率下的初始度分布；例如确定设定码率R下的初始度分布为(λ，ρ)，其中λ为行重，ρ为列重，也就是行重代表的LDPC校验矩阵中每一行1的个数，列重代表的是LDPC校验矩阵中每一列1的个数。
值得说明的是，本步骤采用的是蒙特卡洛仿真法。
然后可以确定初始度分布对应的初始信噪比。
初始信噪比记为(Signal to Noise Ratio，以下简称：SNR)，可以设置计数器初始值为N＝0，N表示第N个的信噪比。
依次确定设定码率对应的多个第一度分布，若初始信噪比下设定码率对应的第一度分布的外信息转移图内的两条曲线不相交，则将初始信噪比更新为第一度分布对应的第一信噪比，直至所确定的第一度分布的数量满足设定值。
具体地，可以依次确定设定码率R对应的其他第一度分布(λ′，ρ′)，每确定一个第一度分布，计数器N的值加1，即N＝N+1。在初始信噪比SNR下，设定码率R对应的第一度分布(λ′，ρ′)的外信息转移图内的两条曲线不相交，则将初始信噪比SNR更新为第一度分布(λ′，ρ′)对应的第一信噪比，直至所确定的第一度分布的数量N满足设定值。
可以将满足设定值的第一信噪比对应的第一度分布作为LDPC码的最优度分布。
最优度分布与执行的具体译码方式有关，因此，采用不同的译码方式所获得LDPC码的最优度分布不同。
S602：根据LDPC码的最优度分布构造满足最优度分布的LDPC码校验矩阵。
S603：采用LDPC码校验矩阵对信源序列进行码率为R的FEC编码处理。
举例来说，采用LDPC码校验矩阵对信源长度为15000的信源序列进行码率为5/6的FEC编码，编码后信息序列长度为18000。
采用LDPC码校验矩阵对信源长度为3000的信源序列进行码率为3/4的FEC编码，编码后的信息序列长度为4000。
S604：对FEC编码处理后的信息序列进行正向交织处理。
正向交织处理可以采用一随机交织序列打乱FEC编码处理后的信息序列的顺序，实现信息分布的优化。
S605：对交织处理后的信息进行M进制差分编码；对M进制差分编码后的信号进行相应地调制。
可选的，M进制差分编码为DQPSK差分编码或D16QAM差分编码。
作为一种可行的实施方式，M进制差分编码为DQPSK差分编码，具体地，利用当前比特的载波相位与前一比特的载波相位的相位差来传递信息，其又被称为四进制差分编码，图7a为本发明译码方法DQPSK差分编码的状态转移图，如图7a所示，DQPSK编码过程可采用图7a所示状态转移图进行编码，图7b为本发明译码方法DQPSK差分编码框图，如图7b所示，可用如下公式表示DQPSK的差分编码过程：
若 d k - 1 1 ⊕ d k - 1 2 = 0 , 则 d k 1 = c k 1 ⊕ d k - 1 1 , d k 2 = c k 2 ⊕ d k - 1 2 ;
若 d k - 1 1 ⊕ d k - 1 2 = 1 , 则 d k 1 = c k 2 ⊕ d k - 1 1 , d k 2 = c k 1 ⊕ d k - 1 2 .
其中，k表示时刻，其取值范围为0，1，2......N，表示k-1时刻时差分编码两路输入值，
Figure BDA00002938147800118
表示k时刻时差分编码两路输入值，表示k-1时刻时差分编码两路输出值，表示k时刻时差分编码两路输出值，在最开始编码时，假设d_1＝0，d_1＝0。。
当采用DQPSK进行差分编码时，相应地，调制方式采用QPSK调制，图8为本发明译码方法QPSK的调制星座图，如图8所示，其调制星座图为格雷星座图。
作为另一种可行的实施方式，M进制差分编码为D16QAM差分编码，图9为本发明译码方法D16QAM的编码示意图；如图9所示，对于输入的四个比特，只对前两个比特
Figure BDA00002938147800123
采用状态转移图利用四进制差分编码器进行四进制差分编码，后两个比特
Figure BDA00002938147800124
保持不变。图9中与图8中相同标号的含义相同，在此不再赘述。
当采用D16QAM进制差分编码时，相应地，调制方式采用16QAM调制方式进行调制，图10为本发明译码方法16QAM的调制星座图，如图10所示，该16QAM调制方式调制星座图为旋转星座图。如图10所示的调制星座图中，前两个比特规定信号所处象限，后两个比特规定每个象限中信号矢量的配置，并呈现出π/2旋转特性，为了降低误码率，后两个比特在每个象限中采用格雷映射。
S606：调制后的信号进入信道进行传输。
由于信道中噪声的存在，信号在信道传输过程中，会产生一定的误码。
S607：获取解调信号。
具体地，接收信道传输的信号，采用与调制方式相对应的解调方式进行解调，得到解调信号L(dk)。
S608：获取第一译码信号，第一译码信号为对解调信号经过第i次M进制差分译码处理后所反馈的信号。
本步骤与图5所示实施例中的S502相似，在此不再赘述。
S609：根据第一译码信号，对解调信号进行M进制差分译码处理，得到第二译码信号Ei(ck)。
差分译码处理可以是接收机对解调信号进行与发送机所执行的编码处理相对应的译码处理。
举例来说，在一种可行的实施方式下，当发送机采用DQPSK差分编码，则对应的，接收机根据解调信号所对应的DQPSK差分编码的状态转移图，采用巴尔-科克-耶利内克-拉维夫(Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv，以下简称：BCJR)算法对解调信号进行M进制差分译码处理，根据
Figure BDA00002938147800131
得到第二译码信号Ei(ck)，其中，ck表示比特序列，表示解调信号在解调前对应的符号信息序列，
Figure BDA00002938147800133
为采用BCJR算法对解调信号进行M进制差分译码处理后得到的信号，E′i(ck)为第一译码信号，Ei(ck)为第二译码信号，具体过程在后面进行详述。
在另一种可行的实施方式下，当发送机采用D16QAM差分编码，则对应的，接收机根据解调信号对应的16QAM差分编码的状态转移图，采用BCJR算法进行M进制差分译码处理，根据
Figure BDA00002938147800134
得到第二译码信号Ei(ck)，其中，ck表示比特序列，
Figure BDA00002938147800135
表示解调信号在解调前对应的符号信息序列，
Figure BDA00002938147800136
为采用BCJR算法对解调信号进行M进制差分译码处理后得到的信号，E′i(ck)为第一译码信号，Ei(ck)为第二译码信号，具体过程在后面进行详述。
具体地，上述步骤S608中的差分译码输入为E′i(ck)和L(dk)，输出为Ei(ck)，其中ck表示k时刻的差分编码输入比特，dk表示k时刻的差分编码输出比特，L(dk)为解调处理后的解调信号，E′i(ck)为对解调信号进行M进制译码处理后反馈的第一译码信号，该第一译码信号在第一次迭代时设置为0，Ei(ck)为差分译码模块输出的ck比特序列的第二译码信号。
在BCJR算法中需要用到以下几点度量：
前向概率αk-1(s′)＝P(Sk-1＝s′，yj＜k)，表示接收序列是yj＜k，k-1时刻状态是s′的概率。
后向概率βk(s)＝P(yj＞k|Sk＝s)，表示k时刻状态是s且之后接收序列是yj＞k的概率。
状态转移概率γk(s′，s)＝P(Sk＝s，yk|Sk-1＝s′)，表示由给定状态s′转移到s并且此时接收码字为yk的状态转移概率。
其中Sk表示k时刻时状态转移图的状态，Sk-1表示k-1时刻时状态转移图的状态，yj＜k表示从0时刻到k-1时刻的接收码字序列，yj＞k表示从k+1时刻到N时刻的接收码字序列。
基于前向、后向、转移概率的差分译码算法包括如下步骤：
第一步：初始化α、β，对0时刻各状态的前向概率和N时刻各状态的后向概率进行初始化，
α的初始化有两种方法：
(1)若初始状态为零，则
Figure BDA00002938147800141
(2)若译码时各状态等概率，则
Figure BDA00002938147800142
β的初始化： β N ( s ) = 1 g 1 4
第二步：计算转移概率γ，公式如下所示：
γk(s′，s)＝P(ck)P(Yk/dk)
其中，Yk表示k时刻从信道接收到的符号信息，解调信号L(dk)与Yk的关系如下式所示：
L ( d k ) = P ( Y k / d k = 0 ) P ( Y k / d k = 0 )
第三步：根据γ和α0(s)计算前向概率αk(s)，公式如下所示：
α k ( s ) = Σ s ′ α k - 1 ( s ′ ) γ k ( s ′ , s )
定义E运算如下所示：
aEb＝ln(ea+eb)＝max(a，b)+ln(1+e-|a-b)
则前向概率的计算公式又可表示为：
α k ( s ) = E s ′ ( α k - 1 ( s ′ ) + γ k ( s ′ , s ) )
第四步：根据γ和βN(s)计算后向概率βk-1(s)，公式如下所示：
β k - 1 ( s ′ ) = Σ s β k ( s ) γ k ( s ′ , s )
用E运算又可把后向概率表示为：
β k - 1 ( s ′ ) = E s ′ ( β k ( s ) + γ k ( s ′ , s ) )
第五步：计算后验概率和第二译码信号的值；
后验概率(即似然比值)的计算公式如下：
L ( c k / Y N → ) = E s ′ , s c k = 1 ( α k - 1 ( s ′ ) + γ k ( s ′ , s ) + β k ( s ) ) - E s ′ , c k = - 1 s ( α k - 1 ( s ′ ) + γ k ( s ′ , s ) + β k ( s ) )
编码比特的输出第二译码信号的值为：
E i ( c k ) = L ( c k / Y → N ) - E i ′ ( c k )
其中
Figure BDA000029381478001411
表示解调信号在解调前对应的符号信息序列。
第一译码信号为接收机经过正向交织处理后反馈的信号，第一译码信号的初始值为0，与现有技术不同的是，本步骤中的根据第一译码信号，对解调信号进行M进制差分译码处理，得到第二译码信号Ei(ck)，也就是在接收机对解调信号执行了译码处理之后，接收机可以将前一次执行译码处理得到的结果即第一译码信号，与调制信号作为执行当前译码处理的输入信号。可以将接收机的译码过程看作一迭代译码过程。
S610：对第二译码信号Ei(ck)进行反向交织处理，得到反向交织处理后的第二译码信号Ei1(ck)。
具体地，接收机反向交织处理与发送机正向交织处理采用的交织序列一致，对第二译码信号进行正向交织处理，实现信息分布的优化。
S611：根据LDPC码校验矩阵对反向交织处理后的第二译码信号Ei1(ck)进行FEC译码处理，得到信号E′i1(ck)。
举例来说，FEC译码处理后第一次输出的信号为E′11(ck)，第二次输出的为E′21(ck)，第三次输出的为E′31(ck)，依次类推，第N次输出的为E′N1(ck)，N为预设的迭代次数，信号E′(i+1)1(ck)的误码率低于信号E′i1(ck)的误码率，FEC译码处理第i+1次输出的信号比第i次输出的信号误码率低。
S612：对信号E′i1(ck)进行正向交织处理，得到第一译码信号E′i(ck)。
接收机正向交织处理与发送机正向交织处理采用的交织序列一致，用于优化信号E′i1(ck)，得到第一译码信号E′i(ck)。
S613：根据第一译码信号E′i(ck)，对解调信号L(dk)进行再次M进制差分译码处理，得到第二译码信号Ei(ck)。
举例来说，M进制差分译码第一次输出的信号为第二译码信号E1(ck)，第二次输出的为第二译码信号E2(ck)，第三次输出的为第二译码信号E3(ck)，依次类推，第N次输出的为第二译码信号EN(ck)，N为预设的迭代次数，E(i+1)(ck)的误码率低于信号Ei(ck)的误码率，即M进制差分译码器第i+1次输出的信号比第i次输出的信号误码率低。
重复S608-S613，直到i等于N，输出FEC译码处理后的信号。
可选的，在i等于N之后，还可以对FEC译码器输出信号进行判决，以获知输出信号的质量。
本实施例中，通过获取解调信号；并且根据对解调信号进行M进制译码处理后反馈的第一译码信号，对解调信号进行译码处理得到第二译码信号。由于译码器增加了译码处理结果作为反馈信号，实现降低了译码过程产生的误码扩散，降低了系统的误码率，提高了信号传输的准确率。通过仿真结果显示，采用本实施例的技术方案，采用DQPSK编译码系统有效补偿了2dB的误码率，D16QAM编译码系统有效补偿了2.3dB的误码率，通过对差分迭代译码系统中FEC译码器LDPC码的优化，使DQPSK差分迭代系统性能逼近规则LDPC码在非差分系统下的性能；使D16QAM差分迭代系统性能超过规则LDPC码在非差分系统下的性能，在很大程度上解决了误码扩散问题，降低了系统的误码率。
上述实施例是以图4所示光纤通信系统为例的较佳实施方式，对于图2和图3所示光纤通信系统的实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图11为本发明译码装置实施例一的结构示意图，如图11所示，本实施例的结构包括：获取模块1101和译码模块1102，其中，获取模块1101用于获取解调信号；译码模块1102用于获取第一译码信号，第一译码信号为所述解调信号经过第i次M进制差分译码处理后所反馈的信号，i为大于或等于0的整数；译码模块1102还用于根据所述第一译码信号，对所述解调信号进行M进制差分译码处理，得到第二译码信号。
本实施例中的各装置，可用于执行图5所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
进一步地，译码模块1102具体用于根据所述解调信号所对应的差分正交相移键控DQPSK差分编码或者16进制正交幅度调制D16QAM差分编码的状态转移图，采用巴尔-科克-耶利内克-拉维夫BCJR算法对所述解调信号进行M进制差分译码处理；根据
Figure BDA00002938147800161
得到所述第二译码信号，其中，ck表示比特序列，
Figure BDA00002938147800162
表示所述解调信号在解调前对应的符号信息序列，
Figure BDA00002938147800163
为采用BCJR算法对所述解调信号进行M进制差分译码处理后得到的信号，所述E′i(ck)为所述第一译码信号，所述E′i(ck)为所述第二译码信号。
图12为本发明译码装置实施例二的结构示意图，图12是在图11所示实施例的基础上，进一步地，还包括FEC译码模块1103，FEC译码模块1103用于对M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行前向纠错FEC译码处理。
进一步地，FEC译码模块1103具体用于对第二译码信号对应的FEC编码所采用的低密度奇偶校验LDPC码的度分布进行优化，获取LDPC码的最优度分布；并根据最优度分布构造满足最优度分布的LDPC码校验矩阵；并根据LDPC码校验矩阵对M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行FEC译码处理。
进一步地，FEC译码模块1103具体用于确定进行FEC译码处理所基于的设定码率下的初始度分布；确定初始度分布对应的初始信噪比；依次确定设定码率对应的多个第一度分布，若初始信噪比下设定码率对应的第一度分布的外信息转移图内的两条曲线不相交，则将初始信噪比更新为第一度分布对应的第一信噪比，直至所确定的第一度分布的数量满足设定值；将满足设定值的第一信噪比对应的第一度分布作为LDPC码的最优度分布。
本实施例中的各装置，可用于执行图6所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图13为本发明译码装置实施例三的结构示意图，如图13所示，图13是在图12所示实施例的基础上，进一步地，还包括反向交织模块1104和正向交织模块1105，其中，反向交织模块1104用于对M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行反向交织处理，得到反向交织后的第二译码信号；FEC译码模块1103具体用于对反向交织后的第二译码信号进行FEC译码处理；正向交织模块1105用于对第一译码信号进行正向交织处理。
本实施例中的各装置，可用于执行图6所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图14为本发明译码装置实施例四的结构示意图，如图14所示，本实施例的装置包括获取器1401和译码器1402，其中，获取器1401用于获取解调信号；译码器1402用于获取第一译码信号，第一译码信号为对解调信号经过第i次M进制差分译码处理后所反馈的信号，i为大于或等于0的整数；译码器1402还用于根据第一译码信号，对解调信号进行M进制差分译码处理，得到第二译码信号。
本实施例中的各装置，可用于执行图5所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
进一步地，译码器1402具体用于根据所述解调信号所对应的差分正交相移键控DQPSK差分编码或者16进制正交幅度调制D16QAM差分编码的状态转移图，采用巴尔-科克-耶利内克-拉维夫BCJR算法对所述解调信号进行M进制差分译码处理；根据
Figure BDA00002938147800171
得到所述第二译码信号，其中，ck表示比特序列，表示所述解调信号在解调前对应的符号信息序列，
Figure BDA00002938147800173
为采用BCJR算法对所述解调信号进行M进制差分译码处理后得到的信号，所述Ei(ck)为所述第一译码信号，所述Ei(ck)为所述第二译码信号。
图15为本发明译码装置实施例五的结构示意图，图15是在图14所示实施例的基础上，进一步地，还包括FEC译码器1403，FEC译码1403用于对M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行前向纠错FEC译码处理。
进一步地，FEC译码器1403具体用于对第二译码信号对应的FEC编码所采用的低密度奇偶校验LDPC码的度分布进行优化，获取LDPC码的最优度分布；并根据最优度分布构造满足最优度分布的LDPC码校验矩阵；并根据LDPC码校验矩阵对M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行FEC译码处理。
进一步地，FEC译码器1403具体用于确定进行FEC译码处理所基于的设定码率下的初始度分布；确定初始度分布对应的初始信噪比；依次确定设定码率对应的多个第一度分布，若初始信噪比下设定码率对应的第一度分布的外信息转移图内的两条曲线不相交，则将初始信噪比更新为第一度分布对应的第一信噪比，直至所确定的第一度分布的数量满足设定值；
将满足设定值的第一信噪比对应的第一度分布作为LDPC码的最优度分布。
本实施例中的各装置，可用于执行图6所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图16是本发明译码装置实施例六的结构示意图，图16是在图15所示实施例的基础上，进一步地，还包括反向交织器1404和正向交织器1405，其中，反向交织器1404用于对M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行反向交织处理，得到反向交织后的第二译码信号；FEC译码器1403具体用于对反向交织后的第二译码信号进行FEC译码处理；正向交织器1405用于对第一译码信号进行正向交织处理。
本实施例中的各装置，可用于执行图6所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (18)

1.一种译码方法，其特征在于，包括：
获取解调信号；
获取第一译码信号，所述第一译码信号为所述解调信号经过第i次M进制差分译码处理后所反馈的信号，i为大于或等于0的整数；
根据所述第一译码信号，对所述解调信号进行M进制差分译码处理，得到第二译码信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一译码信号，对所述解调信号进行M进制差分译码处理，包括：
根据所述解调信号所对应的差分正交相移键控DQPSK差分编码或者16进制正交幅度调制D16QAM差分编码的状态转移图，采用巴尔-科克-耶利内克-拉维夫BCJR算法对所述解调信号进行M进制差分译码处理；
根据
Figure FDA00002938147700011
得到所述第二译码信号，其中，ck表示比特序列，
Figure FDA00002938147700012
表示所述解调信号在解调前对应的符号信息序列，
Figure FDA00002938147700013
为采用BCJR算法对所述解调信号进行M进制差分译码处理后得到的信号，所述E′i(ck)为所述第一译码信号，所述Ei(ck)为所述第二译码信号。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一译码信号，对所述解调信号进行M进制差分译码处理之后，还包括：
对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行前向纠错FEC译码处理。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行前向纠错FEC译码处理，包括：
对所述第二译码信号对应的FEC编码所采用的低密度奇偶校验LDPC码的度分布进行优化，获取所述LDPC码的最优度分布；
根据所述最优度分布构造满足所述最优度分布的LDPC码校验矩阵；
根据所述LDPC码校验矩阵对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行FEC译码处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述第二译码信号对应的FEC编码所采用的低密度奇偶校验LDPC码的度分布进行优化，获取所述LDPC码的最优度分布，包括：
确定进行所述FEC译码处理所基于的设定码率下的初始度分布；
确定所述初始度分布对应的初始信噪比；
依次确定所述设定码率对应的多个第一度分布，若所述初始信噪比下所述设定码率对应的所述第一度分布的外信息转移图内的两条曲线不相交，则将所述初始信噪比更新为所述第一度分布对应的第一信噪比，直至所确定的第一度分布的数量满足设定值；
将满足设定值的第一信噪比对应的第一度分布作为所述LDPC码的最优度分布。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行前向纠错FEC译码处理之前，还包括：
对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行反向交织处理，得到反向交织后的第二译码信号；
所述对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行前向纠错FEC译码处理包括：
对所述反向交织后的第二译码信号进行FEC译码处理；
所述根据所述第一译码信号，对所述解调信号进行M进制差分译码处理，得到第二译码信号之前，还包括：
对所述第一译码信号进行正向交织处理。
7.一种译码装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取解调信号；
译码模块，用于获取第一译码信号，所述第一译码信号为所述解调信号经过第i次M进制差分译码处理后所反馈的信号，i为大于或等于0的整数；
所述译码模块还用于根据所述第一译码信号，对所述解调信号进行M进制差分译码处理，得到第二译码信号。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述译码模块具体用于根据所述解调信号所对应的差分正交相移键控DQPSK差分编码或者16进制正交幅度调制D16QAM差分编码的状态转移图，采用巴尔-科克-耶利内克-拉维夫BCJR算法对所述解调信号进行M进制差分译码处理；
根据
Figure FDA00002938147700021
得到所述第二译码信号，其中，ck表示比特序列，
Figure FDA00002938147700031
表示所述解调信号在解调前对应的符号信息序列，
Figure FDA00002938147700032
为采用BCJR算法对所述解调信号进行M进制差分译码处理后得到的信号，所述E′i(ck)为所述第一译码信号，所述Ei(ck)为所述第二译码信号。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，还包括：
FEC译码模块，用于对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行前向纠错FEC译码处理。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述FEC译码模块具体用于对所述第二译码信号对应的FEC编码所采用的低密度奇偶校验LDPC码的度分布进行优化，获取所述LDPC码的最优度分布；并根据所述最优度分布构造满足所述最优度分布的LDPC码校验矩阵；并根据所述LDPC码校验矩阵对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行FEC译码处理。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述FEC译码模块具体用于确定进行所述FEC译码处理所基于的设定码率下的初始度分布；确定所述初始度分布对应的初始信噪比；依次确定所述设定码率对应的多个第一度分布，若所述初始信噪比下所述设定码率对应的所述第一度分布的外信息转移图内的两条曲线不相交，则将所述初始信噪比更新为所述第一度分布对应的第一信噪比，直至所确定的第一度分布的数量满足设定值；
将满足设定值的第一信噪比对应的第一度分布作为所述LDPC码的最优度分布。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：
反向交织模块，用于对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行反向交织处理，得到反向交织后的第二译码信号；
所述FEC译码模块，具体用于对所述反向交织后的第二译码信号进行FEC译码处理；
正向交织模块，用于对所述第一译码信号进行正向交织处理。
13.一种译码装置，其特征在于，包括：
获取器，用于获取解调信号；
译码器，用于获取第一译码信号，所述第一译码信号为对所述解调信号经过第i次M进制差分译码处理后所反馈的信号，i为大于或等于0的整数；
所述译码器还用于根据所述第一译码信号，对所述解调信号进行M进制差分译码处理，得到第二译码信号。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述译码器具体用于根据所述解调信号所对应的差分正交相移键控DQPSK差分编码或者16进制正交幅度调制D16QAM差分编码的状态转移图，采用巴尔-科克-耶利内克-拉维夫BCJR算法对所述解调信号进行M进制差分译码处理；
根据得到所述第二译码信号，其中，ck表示比特序列，表示所述解调信号在解调前对应的符号信息序列，
Figure FDA00002938147700043
为采用BCJR算法对所述解调信号进行M进制差分译码处理后得到的信号，所述E′i(ck)为所述第一译码信号，所述Ei(ck)为所述第二译码信号。
15.根据权利要求13或14所述的装置，其特征在于，还包括：
FEC译码器，用于对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行前向纠错FEC译码处理。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述FEC译码器具体用于对所述第二译码信号对应的FEC编码所采用的低密度奇偶校验LDPC码的度分布进行优化，获取所述LDPC码的最优度分布；并根据所述最优度分布构造满足所述最优度分布的LDPC码校验矩阵；并根据所述LDPC码校验矩阵对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行FEC译码处理。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述FEC译码器具体用于确定进行所述FEC译码处理所基于的设定码率下的初始度分布；确定所述初始度分布对应的初始信噪比；依次确定所述设定码率对应的多个第一度分布，若所述初始信噪比下所述设定码率对应的所述第一度分布的外信息转移图内的两条曲线不相交，则将所述初始信噪比更新为所述第一度分布对应的第一信噪比，直至所确定的第一度分布的数量满足设定值；
将满足设定值的第一信噪比对应的第一度分布作为所述LDPC码的最优度分布。
18.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，还包括：
反向交织器，用于对所述M进制差分译码处理后得到的第二译码信号进行反向交织处理，得到反向交织后的第二译码信号；
所述FEC译码器，具体用于对所述反向交织后的第二译码信号进行FEC译码处理；
正向交织器，用于对所述第一译码信号进行正向交织处理。
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