CN1656693A - 迭代硬输入前向纠错的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于迭代硬输入前向纠错的方法。方法包括以迭代方式对已经通过光的方式发送的硬输入数据的集合进行解码，硬输入数据集合具有信息符号集合，信息符号集合中的每个通过第一前向纠错(FEC)编码方案以及通过第二FEC编码方案进行编码。

Description

迭代硬输入前向纠错的方法
发明背景
技术领域
[0001]本发明涉及通信领域。更具体来讲，本发明涉及通信中的纠错。
发明背景
[0002]在传统的通信网络中，前向纠错(FEC)用来保护信号处理中的发送信息。在代数分组代码(例如里德-索罗蒙代码)的情况下，冗余符号在传输符号块之前被添加到信息符号中。只要被破坏符号的数量没有超过代码的特殊构造给定的某个门限值，则接收该传输的网络单元可纠正传输误差。
[0003]开发了迭代算法，用于其中包含表示接收符号的可靠性的模拟信息的软输入是可用的系统中的解码。
[0004]但是，软输入解码技术一般不应用于其中硬解码器输入是由一位或一字节流给定的光网络。此外，软输入解码算法对于传输误差的较低概率具有较差的性能，如光网络中的情况那样。
附图说明
[0005]通过参照用来说明本发明的实施例的以下描述和附图，可以最透彻地了解本发明。附图中：
[0006]图1是根据本发明的一个实施例的示范网络单元的示图。
[0007]图2是根据本发明的一个实施例、用于对数据编码的示范流程图。
[0008]图3A是示图，说明根据本发明的一个实施例的矩阵中的两个代码类的示范交织。
[0009]图3B是示图，说明根据本发明的一个实施例、第三代码类到图3A的矩阵中的示范交织。
[0010]图3C是示图，说明根据本发明的一个实施例的两个代码类的备选示范交织。
[0011]图4是根据本发明的一个实施例的数据的解码的流程图。
[0012]图5是根据本发明的一个实施例的网络单元的线路卡的组件的示图。
[0013]图6A是示图，说明根据本发明的一个实施例的图5的迭代解码器505A的一个示范实施例。
[0014]图6B是示图，说明根据本发明的一个实施例的迭代解码器/解包器和编码器/包装器509的一个示范实施例。
[0015]图7A是示图，说明根据本发明的一个实施例、具有反向注解(backward annotation)的迭代解码器的一个示范实施例。
[0016]图7B是示图，说明根据本发明的一个实施例、具有前向注解(forward annotation)的迭代解码器的一个示范实施例。
附图详细说明
[0017]在以下说明中，提出了大量具体的详细资料，以便提供对本发明的透彻了解。但是要理解，即使没有这些具体详细资料也可以实施本发明。在其它情况下，众所周知的电路、结构和技术没有进行详细说明，以免使本发明显得不明显。
[0018]图1是根据本发明的一个实施例的示范网络单元的示图。在图1中，网络单元101与网络单元103耦合。在网络单元101中，本文中稍后将更详细描述的包装/编码单元107接收数据105。数据包含信息符号的集合。一个或多个位可表示各信息符号。包装/编码单元107把开销空间添加到数据105(称作包装)。包装/编码单元107首先采用管理信息填充开销空间的部分。管理信息可包括代码同步的模式。然后，包装/编码单元107采用交织代码类的冗余符号填充数据105中的开销空间，本文稍后将更详细地进行描述。包装/编码单元107将包装数据106传递到光发射机109。在备选实施例中，单个物理单元或独立物理单元可执行包装和编码。光发射机109把包装数据106从电信号转换成光信号108。光发射机109则把光信号108从网络单元101传送到网络单元103。
[0019]网络单元103中的光接收机111接收光信号108。光接收机111把已接收光包装数据106转换成电信号。解码单元113以迭代方式对包装数据106进行解码。解码单元113把解码包装数据108传递到解码/解包单元115。本文稍后将更详细地描述解码单元113和解码/解包单元115。解码/解包单元115还对从解码单元113接收的包装数据106进行解码。解码/解包单元115还从包装数据106中删除管理信息和开销空间。然后，解码/解包单元115输出数据105。单个物理单元或独立物理单元可执行解码和解包。
[0020]采用交织代码类以迭代方式对光发送数据进行解码减少了在解码和解包之后输出的数据的误码率。以下所示的图表1说明对于三个示范编码方案的输入误码率(BER)对输出BER。输入BER为单一位传输误差的概率，而输出BER则为在对数据解码之后被破坏的单一位的概率。标记为“RS(255，239)”的虚线说明里德-索罗蒙编码方案的性能。标记为“简易RS”的虚线说明基于简易里德-索罗蒙的分组乘积编码方案的性能。实线表示通过两个迭代实现两个交织代码类的迭代硬输入解码的编码方案的性能。如图表1所示，实现交织代码类的迭代硬输入解码的编码方案在输入BER方面胜过其它示范编码方案，它通常出现在光传输中。
[0021]图2是根据本发明的一个实施例、用于对数据编码的示范流程图。在框201，包装/编码单元107确定作为当前编码方案的编码方案。一种编码方案，前向纠错(FEC)编码算法(例如BCH编码、里德-索罗蒙编码等)以及与编码算法配合使用的参数。在一个实施例中，参数和过程的集合可预定义。在另一个实施例中，包装/编码单元107可从存储器中检索参数和编码算法。在一个备选实施例中，用户可选择参数和编码算法。在另一个实施例中，包装/编码单元107可从包装/编码单元107和/或独立存储单元上存储的不同参数和/或编码过程中选择参数和/或编码过程。
[0022]在框203，包装/编码单元107接收数据。在框205，包装/编码单元107通过当前编码过程和当前参数来处理数据，从而产生第一代码类的码字集合(即数据以及冗余数据)。术语“代码类”表示通过某种编码过程以及参数的某个集合产生的所有码字。不同的代码类可通过相同的编码算法但不同的参数来生成。不同的代码类还可通过相同的参数但不同的编码算法来生成。不同的代码类还可通过不同的编码算法以及不同的参数集合来生成。
[0023]在框211，包装/编码单元107确定作为当前编码方案的下一个编码方案。一个备选实施例可选择参数的另一个集合以及另一个编码算法。另一个实施例可使用当前选取的参数以及选择另一个编码算法。
[0024]在框213，包装/编码单元107采用当前编码方案生成下一个代码类。在框215，包装/编码单元107确定编码过程是否完成。如果编码过程没有完成，则控制流向框211。如果编码过程已完成，则包装/编码单元107在框217发送编码数据。数据的符号经过编码，使得各符号为各代码类的至少一个码字的成员。
[0025]虽然附图中的流程图表示了本发明的某些实施例执行的操作的特定顺序，但应该理解，这种顺序是示范性的(例如其它实施例可能以不同顺序执行某些操作、结合某些操作、并行执行某些操作等等)。例如，如果参数的集合被预定，则可能不执行框201和/或框211。另外，框203可在框201之前执行。在另一个实施例中，框201和框211顺序或并行执行。
[0026]对符号编码、使得各符号为各代码类的至少一个码字的成员，可通过矩阵来说明。图3A-3C是示图，说明代码类的交织。
[0027]图3A是示图，说明根据本发明的一个实施例的矩阵中的两个代码类的示范交织。在图3A中，包装数据301通过编码过程305来处理。编码过程305产生表示为在矩阵309中排列成行的n2个码字的集合的第一代码类。第一代码类的码字具有n1和k1个符号的分组长度。第一代码类的冗余符号在矩阵309中表示为行冗余符号311(没行n1-k1个冗余符号)。第一代码类对应矩阵309的第一维。
[0028]矩阵309的第二维则通过编码过程306来处理。如上所述，其它实施例可通过另一个编码过程、通过另一个编码过程和参数的另一个集合等来处理矩阵309。编码过程306产生矩阵315。矩阵315的列为第二代码类的码字。第二代码类的码字具有n2、k2个信息符号的分组长度，没码字n2-k2个冗余符号，它们表示为列冗余符号313。第二代码类包括n1个码字(即矩阵315中的n1列)。第二代码类包括由行冗余符号311和用于校正行冗余符号311的冗余符号组成的码字。
[0029]图3B是示图，说明根据本发明的一个实施例的、第三代码类到图3A的矩阵中的示范交织。在图3B中，编码过程316产生矩阵319。编码过程319对矩阵306的第三维进行编码，从而生成具有第三代码类的矩阵319。矩阵319包括第三维冗余符号317。第三维冗余符号317对应第三代码类的码字的各对角线。
[0030]图3C是示图，说明根据本发明的一个实施例的两个代码类的备选示范交织。图3C说明产生作为二维域(field)321的交织代码类流的编码过程105。域321包括行码字和列码字。与图3A的矩阵315不同，域321的各行中包括多个码字。在域321中，第一代码类的码字没有相对第二代码类的单个码字对齐。
[0031]交织多个代码类提供了改进的前向纠错。虽然FEC编码方案提供对有限及已知数量的传输误差的校正，但交织多个代码类可使迭代解码能够克服FEC编码方案的这种限制。
[0032]图4是根据本发明的一个实施例的数据的解码的流程图。在框401，网络单元接收数据。在框402，网络单元对最后一个代码类解码。在框403，网络单元对下一个代码类(即最后一个代码类之前编码的代码类)解码。在框405，网络单元确定是否已经对所有代码类进行了解码。如果还没有对所有代码类进行解码，则控制流向框403。如果已经对所有代码类进行了解码，则在框407，网络单元确定各代码类的校验子是否等于零。如果各代码类的校验子不等于零，则控制从框407流向框402。如果各代码类的校验子等于零，则在框409，网络单元从接收数据中删除冗余符号。
[0033]图4说明交织多个代码类怎样使迭代解码能够克服当前FEC编码方案的限制。例如，假定编码过程305和306分别单独提供t1和t2传输误差的校正。如果第一代码类的码字中的误差数量超过t1，则那个代码类通常无法被校正。由于多个代码类被交织然后再以迭代方式解码，因此第二代码类中的校正误差可能在后续迭代中实现第一代码类的校正。换言之，在第一和第二代码类的码字的交叉点上的不正确符号的校正可减少t1以下的第一代码类的码字的误差数量。
[0034]如上所述，图4中所示的操作的顺序是示范性的。例如，由于代码类的数量是已知的，因此可以不执行框405。其它实施例可按照不同方式执行框407。当计算了不等于零的校验子时，即可设置标记。可保存所有校验子的总和。另外，另一个实施例可接受数据中的某种等级的误差。在另一个实施例中，框402和框403可并行执行。
[[0035]虽然图4所示的环境继续以迭代方式进行解码、直到已经校正数据中的所有误差为止，但迭代硬输入前向纠错的实施例可对代码类迭代预定次数。
[0036]图5是根据本发明的一个实施例的网络单元的线路卡的组件的示图。在图5中，线路卡500包括光接收机501，接收作为光信号的包装数据。光接收机501把光信号转换成电信号。光接收机501则把电信号形式的包装数据传递到解串器503。解串器503安排包装数据用于迭代解码。然后，解串器503传递包装数据，由一系列迭代解码器505A-505F进行处理。各迭代解码器505A-505F执行至少一个对包装数据的所有代码类的解码的迭代。迭代解码器505F把包装数据传递到迭代解码器/解包器和编码器/包装器509。迭代解码器/解包器和编码器/包装器509执行至少另外一个对数据的所有代码类的解码的迭代并对数据解包。然后，迭代解码器/解包器和编码器/包装器509输出数据。
[0037]迭代解码器/解包器和编码器/包装器509还接收待发送的数据。迭代解码器/解包器和编码器/包装器509如图1所示包装接收数据，并如前面图1-2所示对接收数据编码。然后，迭代解码器/解包器和编码器/包装器509把包装及编码数据传递到串化器511。串化器511安排包装数据用于传送。然后，串化器511把串化包装数据传递到光发射机513。光发射机513把串化包装数据从电信号转换成光信号，并发送光信号。
[0038]线路卡500和/或线路卡500的组件包括一个或多个机器可读媒体。机器可读媒体包括以机器(如计算机)可读形式提供(即存储和/或发送)信息的任何装置。例如，机器可读媒体包括：只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储媒体；光存储媒体；闪速存储装置；电、光、声或其它形式的传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等)等等。
[0039]图5所示的实施例是通过共同耦合的迭代解码器的数量可缩放的。另外，所述实施例通过把编码器和解码器实现为单个组件来提供充分广泛的空间节省。各种实施例可按照不同方式实现迭代解码器。
[0040]图6A是示图，说明根据本发明的一个实施例的图5的迭代解码器505A的一个示范实施例。在图6A中，迭代解码器505A用于对两个代码类解码。在图6A中，迭代解码器505A的列解码器601接收包装数据。列解码器601对接收数据的各列进行解码。在对接收数据的各列进行解码之后，列解码器601把数据传递到数据重排器603A。数据重排器603A把从列解码器601接收的数据从列方面重新排列成行方面。然后，数据重排器603A把重排数据传递到行解码器605。行解码器605把接收数据解码为矩阵的行。然后，行解码器605把数据传递到数据重排器603B。数据重排器603B把数据从行方面重排为列。然后，数据重排器603B把重排数据传递到下一个迭代解码器。
[0041]图6B是示图，说明根据本发明的一个实施例的迭代解码器/解包器和编码器/包装器509的一个示范实施例。在图6B中，迭代解码器505F把数据传递到迭代解码器/解包器和编码器/包装器(“混合单元”)509。数据通过列解码器601A、数据重排器603A以及行解码器605A，与各迭代解码器505A-505F相似。行解码器605A把数据传递到解包器611。解包器611对数据进行解包，与前面图1所示的解包过程相似。单元509还包括包装器613。包装器613接收待发送的数据，并对数据进行包装，与前面结合图1所述的包装过程相似。包装器613把包装数据传递到行编码器615。行编码器615采用行冗余符号填充包装器613添加的某些空间。然后，行编码器615把此数据传递到数据重排器603B。数据重排器603B把数据从行方面重排为列方面。然后，数据重排器603B把重排数据传递到列编码器607。列编码器607采用列冗余符号填充包装器613添加的其余空间。然后，列编码器607把数据从迭代解码器/解包器和编码器/包装器509中传出。
[0042]图7A是示图，说明根据本发明的一个实施例、具有反向注解的迭代解码器的一个示范实施例。图7A所示的迭代解码器是示范的三代码类迭代解码器。图7A所示的迭代解码器包括校验子计算单元703A-703C。其它实施例可包括或多或少的校验子计算单元。误差模式计算单元709A-709C与校验子计算单元703A-703C耦合。迭代解码器505A接收具有三个代码类的数据。接收数据存储在FIFO701A中。接收数据还被发送到校验子计算单元703A-703C。
[0043]校验子计算单元703A计算三代码类的校验子。校验子计算单元703A把校验子传递到误差模式计算单元709A。误差模式计算单元709A计算用于纠错的误差模式，并且还计算反向注解。误差模式计算单元709A确定的校正应用于FIFO 701A中所存储的数据。所得数据存储在FIFO 701B中。所计算的反向注解从误差模式计算单元709A传递到校验子计算单元703B和703C。由于校验子计算是线性的，因此校验子计算单元703A-703C可并行计算其校验子，因而校验子计算单元703B已经计算了第二代码类的校验子。校验子计算单元703B把接收的反向注解加入它的已计算校验子。然后，校验子计算单元703B把具有反向注解的校验子传递到误差模式计算单元709B。误差模式计算单元709B对于第二代码类执行与误差模式计算单元709A相同的任务。
[0044]误差模式计算单元709B把所计算的纠错信息应用于FIF0 701B中所存储的数据。所得数据存储在FIFO 701C中。误差模式计算709B把对于第二代码类计算的反向注解传递到校验子计算单元703C。校验子计算单元703C应该已经计算了第一代码类的校验子，并且已经把反向注解加入第一代码类。然后，校验子计算单元703C把第二代码类的反向注解加入其校验子，并把已计算校验子传递到误差模式计算单元709C。误差模式计算单元709C确定纠错信息，并把该信息应用于FIFO 701C中所存储的数据。然后，所得数据被传递到下一个迭代解码器。
[0045]通过反向注解对交织代码类的迭代解码减少了对各代码类解码的等待时间。代码类C1的误差模式可在已经完成代码类C2的误差模式计算之后立即进行计算。
[0046]图7B是示图，说明根据本发明的一个实施例、具有前向注解的迭代解码器的一个示范实施例。图7B所示的迭代解码器505A与图7A所示的迭代解码器505A相似，但图7B示出了缓冲器711。缓冲器711临时接纳已计算的、待发送到下一个迭代解码器的注解。其它实施例可把已计算的注解存储在多个缓冲器中、可传递定向到下一个迭代解码器的已计算注解等等。前向注解进一步减少等待时间。
[0047]如上所述，交织代码类的迭代硬输入解码实现了对于光传输的前向纠错。
[0048]虽然根据若干实施例对本发明进行了描述，但本领域的技术人员知道，本发明不限于所述实施例。在所附权利要求书的精神和范围之内，可通过修改和变更来实现本发明的方法和设备。因此，此说明将被视作对本发明的说明而不是限制。

Claims (37)

1.一种方法，包括：
以迭代方式对已经通过光的方式发送的硬输入数据集合进行解码，所述硬输入数据集合具有信息符号集合，所述信息符号集合中的每个通过第一前向纠错(FEC)编码方案以及通过第二FEC编码方案进行编码。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括在以迭代方式对所述数据集合进行解码之后从所述数据集合中删除冗余符号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据集合还具有冗余符号的第一集合以及冗余符号的第二集合，冗余符号的第二集合的子集对应于冗余符号的第一集合。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一和第二FEC编码方案为具有不同参数的博斯-乔赫里-霍克文黑姆(BCH)编码算法。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一和第二FEC编码方案为具有不同参数的基于分组的编码算法。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一和第二FEC编码方案为具有不同参数的索罗蒙-里德算法。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一和第二FEC编码方案是不同的FEC编码算法。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信息符号集合还通过第三FEC编码方案进行编码。
9.一种方法，包括：
把已经以光方式发送的符合集合安排为矩阵，所述符号集合包括信息符号集合、冗余符号的第一集合以及冗余符号的第二集合，冗余符号的第一集合通过第一前向纠错(FEC)编码方案产生，以及冗余符号的第二集合通过第二FEC编码方案产生；
根据第一FEC编码方案以迭代方式对所述矩阵的第一维进行解码，以及根据第二FEC算法以迭代方式对所述矩阵的第二维进行解码。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于还包括在以迭代方式对所述矩阵进行解码之后删除冗余符号的第一集合以及冗余符号的第二集合。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，冗余符号的第一集合通过第二FEC编码方案进行编码。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，第一和第二FEC编码方案为具有不同参数的博斯-乔赫里-霍克文黑姆(BCH)编码算法。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，第一和第二FEC编码方案为具有不同参数的基于分组的编码算法。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，第一和第二FEC编码方案为具有不同参数的索罗蒙-里德算法。
15.如权利要求9所述的方法，其特征在于，第一和第二FEC编码方案是不同的FEC编码算法。
16.一种方法，包括：
通过采用第一前向纠错(FEC)编码方案对信息符号集合进行编码来产生第一矩阵，第一矩阵具有所述信息符号集合以及第一FEC编码方案产生的冗余符号的第一集合，冗余符号的第一集合对应第一矩阵的第一维；
通过采用第二FEC编码方案对第一矩阵的第二维进行编码来产生第二矩阵，第二矩阵具有所述信息符号集合、冗余符号的第一集合以及冗余符号的第二集合；
以光方式发送所述信息符号集合、冗余符号的第一集合以及冗余符号的第二集合；以及
采用第一和第二FEC编码方案以迭代方式对所述信息符号集合、冗余符号的第一集合以及冗余符号的第二集合进行解码。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于还包括删除冗余符号的第一和第二集合。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于还包括：
通过采用第三FEC编码方案对第二矩阵的第三维进行编码在发送前产生第三矩阵，第三矩阵具有所述信息符号集合、冗余符号的第一集合、冗余符号的第二集合以及冗余符号的第三集合；
发送具有所述信息符号集合以及冗余符号的第一和第二集合的冗余符号的第三集合；以及
以迭代方式对第三矩阵的第三维以及第三矩阵的第二维和第一维进行解码。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，第一和第二FEC编码方案为具有不同参数的博斯-乔赫里-霍克文黑姆(BCH)编码算法。
20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，第一和第二FEC编码方案为具有不同参数的基于分组的编码算法。
21.如权利要求16所述的方法，其特征在于，第一和第二FEC编码方案为具有不同参数的索罗蒙-里德算法。
22.如权利要求16所述的方法，其特征在于，第一和第二FEC编码方案是不同的FEC编码算法。
23.一种提供指令的机器可读媒体，所述指令在由一组一个或多个处理器运行时使所述一组处理器执行以下操作：
以迭代方式对已经通过光的方式发送的硬输入数据集合进行解码，所述硬输入数据集合具有信息符号集合，所述信息符号集合中的每个通过第一前向纠错(FEC)编码方案以及通过第二FEC编码方案进行编码。
24.如权利要求23所述的机器可读媒体，其特征在于还包括在以迭代方式对所述数据集合进行解码之后从所述数据集合中删除冗余符号。
25.如权利要求23所述的机器可读媒体，其特征在于，所述数据集合还具有冗余符号的第一集合以及冗余符号的第二集合，冗余符号的所述第二集合的子集对应于冗余符号的第一集合。
26.如权利要求23所述的机器可读媒体，其特征在于，第一和第二FEC编码方案为具有不同参数的博斯-乔赫里-霍克文黑姆(BCH)编码算法。
27.如权利要求23所述的机器可读媒体，其特征在于，第一和第二FEC编码方案为具有不同参数的基于分组的编码算法。
28.如权利要求23所述的机器可读媒体，其特征在于，第一和第二FEC编码方案为具有不同参数的索罗蒙-里德算法。
29.如权利要求23所述的机器可读媒体，其特征在于，第一和第二FEC编码方案是不同的FEC编码算法。
30.如权利要求23所述的机器可读媒体，其特征在于，所述信息符号集合还通过第三FEC编码方案进行编码。
31.一种提供指令的机器可读媒体，所述指令在由一组一个或多个处理器运行时使所述一组处理器执行以下操作：
把已经以光方式发送的符合集合安排为矩阵，所述符号集合包括信息符号集合、冗余符号的第一集合以及冗余符号的第二集合，冗余符号的第一集合通过第一前向纠错(FEC)编码方案产生，以及冗余符号的第二集合通过第二FEC编码方案产生；
根据第一FEC编码方案以迭代方式对所述矩阵的第一维进行解码，以及根据第二FEC算法以迭代方式对所述矩阵的第二维进行解码。
32.如权利要求31所述的机器可读媒体，其特征在于还包括在以迭代方式对所述矩阵进行解码之后删除冗余符号的第一集合以及冗余符号的第二集合。
33.如权利要求31所述的机器可读媒体，其特征在于，冗余符号的第一集合通过第二FEC编码方案进行编码。
34.如权利要求31所述的机器可读媒体，其特征在于，第一和第二FEC编码方案为具有不同参数的博斯-乔赫里-霍克文黑姆(BCH)编码算法。
35.如权利要求31所述的机器可读媒体，其特征在于，第一和第二FEC编码方案为具有不同参数的基于分组的编码算法。
36.如权利要求31所述的机器可读媒体，其特征在于，第一和第二FEC编码方案为具有不同参数的索罗蒙-里德算法。
37.如权利要求31所述的机器可读媒体，其特征在于，第一和第二FEC编码方案是不同的FEC编码算法。
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