專利名稱：前向糾錯方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信領域，特別涉及一種前向糾錯方法、裝置及系統(tǒng)。
背景技術：
隨著光傳輸系統(tǒng)的發(fā)展，對FECO^rward Error Correction，前向糾錯)技術提 出了更高的要求，特別是100(ibpS長距離光傳輸系統(tǒng)的發(fā)展，要求FEC的糾后誤碼率低于 1(Γ15，且需要提高FEC的開銷到20%，以獲得更高增益性能。由于LDPC(Low Density Parity Check，低密度奇偶校驗)碼具有逼近香農(nóng)限的譯碼性能和可并行實現(xiàn)的編譯碼算法，它逐 漸成為了適用于100(ibpS高速光傳輸系統(tǒng)的極具潛力的糾錯碼。但在信噪比相對較高的情況下，LDPC碼由于陷阱集的影響而出現(xiàn)了錯誤平層，且 隨著信噪比的升高其誤比特率不再降低。其中，陷阱集是經(jīng)過較大固定迭代次數(shù)仍不能正 確譯碼輸出的比特序號集。錯誤平層主要由陷阱集的大小和分布決定?，F(xiàn)有技術采用級聯(lián) 碼結構糾正陷阱集差錯，即糾正陷阱集導致的錯誤平層，然而現(xiàn)有技術采用的級聯(lián)碼不具 針對性，導致糾錯性能不高。

發(fā)明內(nèi)容
為了消除陷阱集的影響，降低錯誤平層，從而提高糾錯性能，本發(fā)明實施例提供了 一種前向糾錯方法、裝置及系統(tǒng)。所述技術方案如下一方面，提供了一種前向糾錯方法，所述方法包括根據(jù)系統(tǒng)要求構造具有陷阱集(a，b)的低密度奇偶校驗LDPC碼，并根據(jù)所述陷阱 集(a，b)的特征及待編碼數(shù)據(jù)的幀結構構造糾錯能力為t的代數(shù)碼；將所述代數(shù)碼作為外碼與作為內(nèi)碼的所述LDPC碼進行級聯(lián)后得到級聯(lián)碼，并根 據(jù)所述級聯(lián)碼的編碼器對所述待編碼數(shù)據(jù)進行編碼；其中，所述t為代數(shù)碼的一個碼字比特內(nèi)可糾正錯誤比特數(shù)，所述a為陷阱集對應 的變量節(jié)點的個數(shù)，所述b為與所述變量節(jié)點之間的連線數(shù)是奇數(shù)的校驗節(jié)點的個數(shù)。另一方面，提供了一種前向糾錯裝置，所述裝置包括第一編碼模塊，用于根據(jù)糾錯能力為t的代數(shù)碼對待編碼數(shù)據(jù)進行第一次編碼；第二編碼模塊，用于根據(jù)具有陷阱集(a，b)的低密度奇偶校驗LDPC碼對所述第一 編碼模塊輸出的編碼結果進行第二次編碼；其中，所述t為代數(shù)碼的一個碼字比特內(nèi)可糾正錯誤比特數(shù)，所述a為陷阱集對應 的變量節(jié)點的個數(shù)，所述b為與所述變量節(jié)點之間的連線數(shù)是奇數(shù)的校驗節(jié)點的個數(shù)。還提供了一種前向糾錯裝置，所述裝置包括第一譯碼模塊，用于根據(jù)具有陷阱集(a，b)的低密度奇偶校驗LDPC碼對編碼數(shù)據(jù) 進行第一次譯碼；第二譯碼模塊，用于根據(jù)糾錯能力為t的代數(shù)碼對所述第一譯碼模塊輸出的譯碼 結果進行第二次譯碼；
其中，所述t為代數(shù)碼的一個碼字比特內(nèi)可糾正錯誤比特數(shù)，所述a為陷阱集對應 的變量節(jié)點的個數(shù)，所述b為與所述變量節(jié)點之間的連線數(shù)是奇數(shù)的校驗節(jié)點的個數(shù)。還提供了一種前向糾錯系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一前向糾錯裝置及第二前向糾錯
裝置；所述第一前向糾錯裝置如上述第一種前向糾錯裝置，所述第二前向糾錯裝置如上 述第二種前向糾錯裝置。本發(fā)明實施例提供的技術方案的有益效果是通過根據(jù)系統(tǒng)要求構造具有典型陷阱集的LDPC碼，并根據(jù)陷阱集的特征及編碼 數(shù)據(jù)的幀結構構造對應的代數(shù)碼，從而提高了 LDPC碼與代數(shù)碼之間的匹配性能，使得到的 級聯(lián)碼更具針對性，從而有效抑制或消除錯誤平層，使得FEC糾后誤碼率滿足低誤碼率的 系統(tǒng)要求。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于 本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他
的附圖。
圖1是本發(fā)明實施 歹一提供的前向糾錯方法流程圖2是本發(fā)明實施 歹二提供的前向糾錯方法流程圖3是本發(fā)明實施 歹二提供的LDPC碼的二分圖示意圖4是本發(fā)明實施 歹二提供的LDPC碼仿真性能曲線示意圖5是本發(fā)明實施 歹二提供的數(shù)據(jù)幀結構示意圖6是本發(fā)明實施 歹二提供的級聯(lián)碼的編碼器及譯碼器的結構示意圖
圖7是本發(fā)明實施 歹二提供的級聯(lián)碼的性能曲線示意圖8是本發(fā)明實施 歹三提供的前向糾錯裝置結構示意圖9是本發(fā)明實施 歹四提供的前向糾錯裝置結構示意圖10是本發(fā)明實施例五提供的前向糾錯系統(tǒng)結構示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方 式作進一步地詳細描述。實施例一參見圖1，本實施例提供了一種前向糾錯方法，該方法流程具體如下101 根據(jù)系統(tǒng)要求構造具有陷阱集(a，b)的LDPC碼，并根據(jù)陷阱集(a，b)的特 征及待編碼數(shù)據(jù)的幀結構構造糾錯能力為t的代數(shù)碼；102:將代數(shù)碼作為外碼與作為內(nèi)碼的LDPC碼進行級聯(lián)后得到級聯(lián)碼，并根據(jù)級 聯(lián)碼的編碼器對待編碼數(shù)據(jù)進行編碼。其中，t為代數(shù)碼的一個碼字比特內(nèi)可糾正錯誤比特數(shù)，a為陷阱集對應的變量節(jié) 點的個數(shù)，b為與變量節(jié)點之間的連線數(shù)是奇數(shù)的校驗節(jié)點的個數(shù)。
本實施例提供的方法，通過根據(jù)系統(tǒng)要求構造具有典型陷阱集的LDPC碼，并根據(jù) 陷阱集的特征及編碼數(shù)據(jù)的幀結構構造對應的代數(shù)碼，從而提高了 LDPC碼與代數(shù)碼之間 的匹配性能，使得到的級聯(lián)碼更具針對性，從而有效抑制或消除錯誤平層，使得FEC糾后誤 碼率滿足低誤碼率的系統(tǒng)要求。實施例二本實施例提供了一種前向糾錯方法，該方法通過根據(jù)系統(tǒng)要求構造具有典型陷阱 集的LDPC碼，并根據(jù)陷阱集的特征構造對應的代數(shù)碼，按照代數(shù)碼與LDPC碼級聯(lián)后的級聯(lián) 碼的編碼器進行編碼，從而消除陷阱集導致的錯誤平層。為了便于說明，本實施例以構造具 有陷阱集(4，4)的LDPC碼，構造的代數(shù)碼為BCH(Bose Ray-Chaudhuri Hocquenghem)碼為 例，對本實施例提供的方法進行詳細說明。參見圖2，本實施例提供的方法流程具體如下201 根據(jù)系統(tǒng)要求構造具有陷阱集G，4)的LDPC碼；具體地，LDPC碼是一種碼長為η、信息位長度為k的線性分組碼，可表示為(n，k)。 在確定LDPC碼的碼長及信息位長度之后，即可確定出具體的LDPC碼(n，k)。則該步驟在 根據(jù)系統(tǒng)要求構造具有陷阱集G，4)的LDPC碼時，具體包括根據(jù)系統(tǒng)要求確定LDPC碼的碼字長度范圍及開銷范圍；根據(jù)確定的LDPC碼的碼字長度范圍及開銷范圍，由有限幾何法構造具有陷阱集 (4,4)的 LDPC 碼。其中，本實施例不對具體的系統(tǒng)要求進行限定，對于100(ibpS高速光傳輸 系統(tǒng)，要求FEC最大編碼開銷為20%，要求FEC編解碼實現(xiàn)復雜度具有可實現(xiàn)性，如 ASIC (Application Specific Integrated Circuit，專用集成電路)門數(shù)不超過 3000 萬 門；要求具有高的增益性能，如IldB以上凈編碼增益；要求FEC糾后誤碼率可以達到10_15， 也就是說，要求FEC的錯誤平層低于10_15。由于LDPC的碼長越長，其增益性能將越好，但實現(xiàn)復雜度更高，因此，根據(jù)實現(xiàn)復 雜度和編碼增益、開銷等系統(tǒng)參數(shù)要求，本實施例限定LDPC碼字長度在10000 20000范 圍內(nèi)。由于單個LDPC碼的錯誤平層難以滿足系統(tǒng)要求，需要級聯(lián)代數(shù)碼作為外碼糾正LDPC 譯碼后的殘余錯誤，降低或消除LDPC的錯誤平層；并且由于LDPC碼的開銷越大，其增益性 能越好，則根據(jù)系統(tǒng)最大20%編碼開銷要求，本實施例限定LDPC碼的開銷在18%左右，不 僅為級聯(lián)的外碼預留編碼開銷空間，并且盡可能保證LDPC碼的開銷能提供更大的增益性 能。則在確定LDPC碼的碼長范圍在10000 20000，開銷范圍在18%左右之后，由有限幾 何法可構造出多個LDPC碼(n，k)，但為了使構造的LDPC碼具有典型陷阱集0，4)，因此，本 實施例提供的方法在由有限幾何構造LDPC碼后，可通過仿真確定其陷阱集是否為0，4)。 關于由有限幾何法構造LDPC碼的方式可通過現(xiàn)有技術實現(xiàn)，本實施例對此不作具體限定。 僅以構造出的LDPC碼為LDPC(13299，11285)碼為例，即η = 13299, k = 11觀5，則根據(jù)開 銷算法(n_k)/k計算該LDPC碼的編碼開銷為17. 85%，由此可見，該LDPC碼滿足系統(tǒng)的開 銷要求。進一步地，LDPC碼可以由一個校驗矩陣H(n_k)Xl^等效描述，矩陣的列為變量節(jié)點， 矩陣的行為校驗節(jié)點，變量節(jié)點和校驗節(jié)點中“1”的個數(shù)為節(jié)點的度。除了用校驗矩陣表 示LDPC碼之外，二分圖也可表示LDPC碼，并且可以形象地表示LDPC碼的編譯碼特性。H矩 陣中當?shù)趇個變量節(jié)點與第j個校驗節(jié)點的相交處有“1”時，即= 1時，二分圖的第i個變量節(jié)點與第j個校驗節(jié)點之間有一條邊相連。與變量節(jié)點相連的校驗節(jié)點即為該變量 節(jié)點相鄰的校驗節(jié)點，與校驗節(jié)點相連的變量節(jié)點即為該校驗節(jié)點相鄰的變量節(jié)點。本發(fā) 明實施例二提供的LDPC碼的二分圖示意圖如圖3所示。對于陷阱集，以圖3所示的陷阱集 (4,2)為例，C為校驗節(jié)點，V為變量節(jié)點，其中4表示陷阱集變量節(jié)點V0、V1、V2和V3的數(shù) 目；2表示與陷阱集變量節(jié)點之間的連線數(shù)是奇數(shù)的校驗節(jié)點的個數(shù)，如圖3中的校驗節(jié)點 C3和C6，這兩個校驗節(jié)點與變量節(jié)點之間的連線數(shù)均為奇數(shù)1。進一步地，由該步驟構造的LDPC(13^9，1U85)碼的H矩陣大小為2046X13^9， H矩陣的形式如下
權利要求
1.一種前向糾錯方法，其特征在于，所述方法包括根據(jù)系統(tǒng)要求構造具有陷阱集(a，b)的低密度奇偶校驗LDPC碼，并根據(jù)所述陷阱集 (a, b)的特征及待編碼數(shù)據(jù)的幀結構構造糾錯能力為t的代數(shù)碼；將所述代數(shù)碼作為外碼與作為內(nèi)碼的所述LDPC碼進行級聯(lián)后得到級聯(lián)碼，并根據(jù)所 述級聯(lián)碼的編碼器對所述待編碼數(shù)據(jù)進行編碼；其中，所述t為代數(shù)碼的一個碼字比特內(nèi)可糾正錯誤比特數(shù)，所述a為陷阱集對應的變 量節(jié)點的個數(shù)，所述b為與所述變量節(jié)點之間的連線數(shù)是奇數(shù)的校驗節(jié)點的個數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)系統(tǒng)要求構造具有陷阱集(a，b) 的低密度奇偶校驗LDPC碼，具體包括根據(jù)系統(tǒng)要求確定LDPC碼的碼字長度范圍及開銷范圍；根據(jù)確定的所述LDPC碼的碼字長度范圍及開銷范圍，由有限幾何法構造具有陷阱集 (a, b)的 LDPC 碼。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述具有陷阱集(a，b)的LDPC碼，具體為具有陷阱集(4,4)的 LDPC(13299，11285)碼；所述LDPC (13299，11285)碼的H矩陣大小為2046 X 13四9，H矩陣的形式為Jj—^1,2 … ^1,12 \l3^2046*13299 = r^ ... hU ；_"2，1 "2,2"2,12 ''2,13 _所述H矩陣由2 X 13個子矩陣h構成，每個子矩陣為行重為2的循環(huán)右移矩陣，每個子 矩陣的每行有2個“ 1 ”，其余為“0 ”，下一行“ 1，，的位置是在上一行“ 1，，的位置處循環(huán)右移 一位，h的下標表示子矩陣在H矩陣中的位置；所述H矩陣第一行13個子矩陣第一行“1”的位置列號為3 376 1026 1180 2049 2141 3072 3380 4095 4608 5118 53026141 7042 7164 7780 8187 9139 9210 9410 10233 10559 112511624 12279 13139 ； 所述H矩陣第二行13個子矩陣第一行“1”的位置列號為80 586 1169 1772 2059 2271 3358 3541 4547 4823 51385562 6571 7161 7736 8102 8511 9163 9408 9472 10547 1109411296 12144 13058 13296。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述陷阱集(a，b)的特征及待 編碼數(shù)據(jù)的幀結構構造糾錯能力為t的代數(shù)碼，具體包括根據(jù)待編碼數(shù)據(jù)的幀結構確定代數(shù)碼的信息位長度，根據(jù)所述陷阱集(a，b)的特征確 定代數(shù)碼的糾錯能力t，并根據(jù)所述LDPC碼的開銷確定代數(shù)碼的開銷范圍； 根據(jù)確定的所述代數(shù)碼的信息位長度、糾錯能力t及開銷范圍構造代數(shù)碼。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述糾錯能力為t的代數(shù)碼，具體為 糾錯能力為3的BCH(3860，3824)碼，其生成多項式為G(x) =M1(X)M3(X)M5(X) 12J=I其中，Mi(X)為最小多項式，α為二元本原多項式的根。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述代數(shù)碼作為外碼與作為內(nèi)碼 的所述LDPC碼進行級聯(lián)后得到級聯(lián)碼，并根據(jù)所述級聯(lián)碼的編碼器對所述待編碼數(shù)據(jù)進 行編碼，具體包括將所述待編碼數(shù)據(jù)按照所述代數(shù)碼的信息位長度經(jīng)所述代數(shù)碼進行第一次編碼，輸出 第一次編碼結果；將所述第一次編碼結果按照所述LDPC碼的信息位長度經(jīng)所述LDPC碼進行第二次編 碼，輸出第二次編碼結果。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述級聯(lián)碼的編碼器對所述待 編碼數(shù)據(jù)進行編碼之后，還包括根據(jù)所述級聯(lián)碼的譯碼器對所述待編碼數(shù)據(jù)的編碼結果進行譯碼。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述級聯(lián)碼的譯碼器對所述待 編碼數(shù)據(jù)的編碼結果進行譯碼，具體包括將所述編碼結果按照所述LDPC碼的信息位長度經(jīng)所述LDPC碼進行第一次譯碼，輸出 第一次譯碼結果；將所述第一次譯碼結果按照所述代數(shù)碼的信息位長度經(jīng)所述代數(shù)碼進行第二譯碼，輸 出第二次譯碼結果。
9.一種前向糾錯裝置，其特征在于，所述裝置包括第一編碼模塊，用于根據(jù)糾錯能力為t的代數(shù)碼對待編碼數(shù)據(jù)進行第一次編碼；第二編碼模塊，用于根據(jù)具有陷阱集(a，b)的低密度奇偶校驗LDPC碼對所述第一編碼 模塊輸出的編碼結果進行第二次編碼；其中，所述t為代數(shù)碼的一個碼字比特內(nèi)可糾正錯誤比特數(shù)，所述a為陷阱集對應的變 量節(jié)點的個數(shù)，所述b為與所述變量節(jié)點之間的連線數(shù)是奇數(shù)的校驗節(jié)點的個數(shù)。
10.根據(jù)權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述第一編碼模塊，具體用于根據(jù)糾錯 能力為3的BCH(3860，3824)碼對待編碼數(shù)據(jù)進行第一次編碼；所述BCH(3860，3824)碼的生成多項式為
11.根據(jù)權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述第二編碼模塊，具體用于根據(jù)具有 陷阱集(4，4)的LDPC(13299，11285)碼對所述第一編碼模塊輸出的編碼結果進行第二次編 碼；所述LDPC (13299，11285)碼的H矩陣大小為2046 X 13四9，H矩陣的形式為
12.一種前向糾錯裝置，其特征在于，所述裝置包括第一譯碼模塊，用于根據(jù)具有陷阱集(a，b)的低密度奇偶校驗LDPC碼對編碼結果進行 第一次譯碼；第二譯碼模塊，用于根據(jù)糾錯能力為t的代數(shù)碼對所述第一譯碼模塊輸出的譯碼結果 進行第二次譯碼；其中，所述t為代數(shù)碼的一個碼字比特內(nèi)可糾正錯誤比特數(shù)，所述a為陷阱集對應的變 量節(jié)點的個數(shù)，所述b為與所述變量節(jié)點之間的連線數(shù)是奇數(shù)的校驗節(jié)點的個數(shù)。
13.根據(jù)權利要求12所述的裝置，其特征在于，所述第一譯碼模塊，具體用于根據(jù)具有 陷阱集G，4)的LDPC(13299，11285)碼對編碼結果進行第一次譯碼；所述LDPC (13299，11285)碼的H矩陣大小為2046 X 13四9，H矩陣的形式為
14.根據(jù)權利要求12所述的裝置，其特征在于，所述第二譯碼模塊，具體用于根據(jù)糾錯 能力為3的BCH(3860，3824)碼對所述第一譯碼模塊輸出的譯碼結果進行第二次譯碼；所述BCH(3860，3824)碼的生成多項式為G(x) =M1(X)M3(X)M5(X)
15.一種前向糾錯系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括第一前向糾錯裝置和第二前向糾 錯裝置；所述第一前向糾錯裝置如權利要求9至權利要求11中任一權利要求所述的前向糾錯裝置；所述第二前向糾錯裝置如權利要求12至權利要求14中任一權利要求所述的前向糾錯直ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種前向糾錯方法、裝置及系統(tǒng)，屬于通信領域。方法包括根據(jù)系統(tǒng)要求構造具有陷阱集(a，b)的LDPC碼，并根據(jù)陷阱集(a，b)的特征及待編碼數(shù)據(jù)的幀結構構造糾錯能力為t的代數(shù)碼；將代數(shù)碼作為外碼與作為內(nèi)碼的LDPC碼進行級聯(lián)后得到級聯(lián)碼，并根據(jù)級聯(lián)碼的編碼器對待編碼數(shù)據(jù)進行編碼。本發(fā)明通過根據(jù)系統(tǒng)要求構造具有典型陷阱集的LDPC碼，并根據(jù)陷阱集的特征及編碼數(shù)據(jù)的幀結構構造對應的代數(shù)碼，從而提高了LDPC碼與代數(shù)碼之間的匹配性能，使得到的級聯(lián)碼更具針對性，從而有效抑制或消除錯誤平層，使得FEC糾后誤碼率滿足低誤碼率的系統(tǒng)要求。
文檔編號H04L1/00GK102142929SQ20101057472
公開日2011年8月3日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權日2010年11月25日
發(fā)明者周亮, 喻凡, 常德遠, 文紅 申請人:華為技術有限公司