专利名称：前向纠错方法、装置及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，特别涉及一种前向纠错方法、装置及系统。
背景技术：
随着光传输系统的发展，对FECO^rward Error Correction，前向纠错)技术提 出了更高的要求，特别是100(ibpS长距离光传输系统的发展，要求FEC的纠后误码率低于 1(Γ15，且需要提高FEC的开销到20%，以获得更高增益性能。由于LDPC(Low Density Parity Check，低密度奇偶校验)码具有逼近香农限的译码性能和可并行实现的编译码算法，它逐 渐成为了适用于100(ibpS高速光传输系统的极具潜力的纠错码。但在信噪比相对较高的情况下，LDPC码由于陷阱集的影响而出现了错误平层，且 随着信噪比的升高其误比特率不再降低。其中，陷阱集是经过较大固定迭代次数仍不能正 确译码输出的比特序号集。错误平层主要由陷阱集的大小和分布决定。现有技术采用级联 码结构纠正陷阱集差错，即纠正陷阱集导致的错误平层，然而现有技术采用的级联码不具 针对性，导致纠错性能不高。
发明内容
为了消除陷阱集的影响，降低错误平层，从而提高纠错性能，本发明实施例提供了 一种前向纠错方法、装置及系统。所述技术方案如下一方面，提供了一种前向纠错方法，所述方法包括根据系统要求构造具有陷阱集(a，b)的低密度奇偶校验LDPC码，并根据所述陷阱 集(a，b)的特征及待编码数据的帧结构构造纠错能力为t的代数码；将所述代数码作为外码与作为内码的所述LDPC码进行级联后得到级联码，并根 据所述级联码的编码器对所述待编码数据进行编码；其中，所述t为代数码的一个码字比特内可纠正错误比特数，所述a为陷阱集对应 的变量节点的个数，所述b为与所述变量节点之间的连线数是奇数的校验节点的个数。另一方面，提供了一种前向纠错装置，所述装置包括第一编码模块，用于根据纠错能力为t的代数码对待编码数据进行第一次编码；第二编码模块，用于根据具有陷阱集(a，b)的低密度奇偶校验LDPC码对所述第一 编码模块输出的编码结果进行第二次编码；其中，所述t为代数码的一个码字比特内可纠正错误比特数，所述a为陷阱集对应 的变量节点的个数，所述b为与所述变量节点之间的连线数是奇数的校验节点的个数。还提供了一种前向纠错装置，所述装置包括第一译码模块，用于根据具有陷阱集(a，b)的低密度奇偶校验LDPC码对编码数据 进行第一次译码；第二译码模块，用于根据纠错能力为t的代数码对所述第一译码模块输出的译码 结果进行第二次译码；
其中，所述t为代数码的一个码字比特内可纠正错误比特数，所述a为陷阱集对应 的变量节点的个数，所述b为与所述变量节点之间的连线数是奇数的校验节点的个数。还提供了一种前向纠错系统，所述系统包括第一前向纠错装置及第二前向纠错
装置；所述第一前向纠错装置如上述第一种前向纠错装置，所述第二前向纠错装置如上 述第二种前向纠错装置。本发明实施例提供的技术方案的有益效果是通过根据系统要求构造具有典型陷阱集的LDPC码，并根据陷阱集的特征及编码 数据的帧结构构造对应的代数码，从而提高了 LDPC码与代数码之间的匹配性能，使得到的 级联码更具针对性，从而有效抑制或消除错误平层，使得FEC纠后误码率满足低误码率的 系统要求。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他
的附图。
图1是本发明实施 歹一提供的前向纠错方法流程图2是本发明实施 歹二提供的前向纠错方法流程图3是本发明实施 歹二提供的LDPC码的二分图示意图4是本发明实施 歹二提供的LDPC码仿真性能曲线示意图5是本发明实施 歹二提供的数据帧结构示意图6是本发明实施 歹二提供的级联码的编码器及译码器的结构示意图
图7是本发明实施 歹二提供的级联码的性能曲线示意图8是本发明实施 歹三提供的前向纠错装置结构示意图9是本发明实施 歹四提供的前向纠错装置结构示意图10是本发明实施例五提供的前向纠错系统结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。实施例一参见图1，本实施例提供了一种前向纠错方法，该方法流程具体如下101 根据系统要求构造具有陷阱集(a，b)的LDPC码，并根据陷阱集(a，b)的特 征及待编码数据的帧结构构造纠错能力为t的代数码；102:将代数码作为外码与作为内码的LDPC码进行级联后得到级联码，并根据级 联码的编码器对待编码数据进行编码。其中，t为代数码的一个码字比特内可纠正错误比特数，a为陷阱集对应的变量节 点的个数，b为与变量节点之间的连线数是奇数的校验节点的个数。
本实施例提供的方法，通过根据系统要求构造具有典型陷阱集的LDPC码，并根据 陷阱集的特征及编码数据的帧结构构造对应的代数码，从而提高了 LDPC码与代数码之间 的匹配性能，使得到的级联码更具针对性，从而有效抑制或消除错误平层，使得FEC纠后误 码率满足低误码率的系统要求。实施例二本实施例提供了一种前向纠错方法，该方法通过根据系统要求构造具有典型陷阱 集的LDPC码，并根据陷阱集的特征构造对应的代数码，按照代数码与LDPC码级联后的级联 码的编码器进行编码，从而消除陷阱集导致的错误平层。为了便于说明，本实施例以构造具 有陷阱集(4，4)的LDPC码，构造的代数码为BCH(Bose Ray-Chaudhuri Hocquenghem)码为 例，对本实施例提供的方法进行详细说明。参见图2，本实施例提供的方法流程具体如下201 根据系统要求构造具有陷阱集G，4)的LDPC码；具体地，LDPC码是一种码长为η、信息位长度为k的线性分组码，可表示为(n，k)。 在确定LDPC码的码长及信息位长度之后，即可确定出具体的LDPC码(n，k)。则该步骤在 根据系统要求构造具有陷阱集G，4)的LDPC码时，具体包括根据系统要求确定LDPC码的码字长度范围及开销范围；根据确定的LDPC码的码字长度范围及开销范围，由有限几何法构造具有陷阱集 (4,4)的 LDPC 码。其中，本实施例不对具体的系统要求进行限定，对于100(ibpS高速光传输 系统，要求FEC最大编码开销为20%，要求FEC编解码实现复杂度具有可实现性，如 ASIC (Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)门数不超过 3000 万 门；要求具有高的增益性能，如IldB以上净编码增益；要求FEC纠后误码率可以达到10_15， 也就是说，要求FEC的错误平层低于10_15。由于LDPC的码长越长，其增益性能将越好，但实现复杂度更高，因此，根据实现复 杂度和编码增益、开销等系统参数要求，本实施例限定LDPC码字长度在10000 20000范 围内。由于单个LDPC码的错误平层难以满足系统要求，需要级联代数码作为外码纠正LDPC 译码后的残余错误，降低或消除LDPC的错误平层；并且由于LDPC码的开销越大，其增益性 能越好，则根据系统最大20%编码开销要求，本实施例限定LDPC码的开销在18%左右，不 仅为级联的外码预留编码开销空间，并且尽可能保证LDPC码的开销能提供更大的增益性 能。则在确定LDPC码的码长范围在10000 20000，开销范围在18%左右之后，由有限几 何法可构造出多个LDPC码(n，k)，但为了使构造的LDPC码具有典型陷阱集0，4)，因此，本 实施例提供的方法在由有限几何构造LDPC码后，可通过仿真确定其陷阱集是否为0，4)。 关于由有限几何法构造LDPC码的方式可通过现有技术实现，本实施例对此不作具体限定。 仅以构造出的LDPC码为LDPC(13299，11285)码为例，即η = 13299, k = 11观5，则根据开 销算法(n_k)/k计算该LDPC码的编码开销为17. 85%，由此可见，该LDPC码满足系统的开 销要求。进一步地，LDPC码可以由一个校验矩阵H(n_k)Xl^等效描述，矩阵的列为变量节点， 矩阵的行为校验节点，变量节点和校验节点中“1”的个数为节点的度。除了用校验矩阵表 示LDPC码之外，二分图也可表示LDPC码，并且可以形象地表示LDPC码的编译码特性。H矩 阵中当第i个变量节点与第j个校验节点的相交处有“1”时，即= 1时，二分图的第i个变量节点与第j个校验节点之间有一条边相连。与变量节点相连的校验节点即为该变量 节点相邻的校验节点，与校验节点相连的变量节点即为该校验节点相邻的变量节点。本发 明实施例二提供的LDPC码的二分图示意图如图3所示。对于陷阱集，以图3所示的陷阱集 (4,2)为例，C为校验节点，V为变量节点，其中4表示陷阱集变量节点V0、V1、V2和V3的数 目；2表示与陷阱集变量节点之间的连线数是奇数的校验节点的个数，如图3中的校验节点 C3和C6，这两个校验节点与变量节点之间的连线数均为奇数1。进一步地，由该步骤构造的LDPC(13^9，1U85)码的H矩阵大小为2046X13^9， H矩阵的形式如下
权利要求
1.一种前向纠错方法，其特征在于，所述方法包括根据系统要求构造具有陷阱集(a，b)的低密度奇偶校验LDPC码，并根据所述陷阱集 (a, b)的特征及待编码数据的帧结构构造纠错能力为t的代数码；将所述代数码作为外码与作为内码的所述LDPC码进行级联后得到级联码，并根据所 述级联码的编码器对所述待编码数据进行编码；其中，所述t为代数码的一个码字比特内可纠正错误比特数，所述a为陷阱集对应的变 量节点的个数，所述b为与所述变量节点之间的连线数是奇数的校验节点的个数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据系统要求构造具有陷阱集(a，b) 的低密度奇偶校验LDPC码，具体包括根据系统要求确定LDPC码的码字长度范围及开销范围；根据确定的所述LDPC码的码字长度范围及开销范围，由有限几何法构造具有陷阱集 (a, b)的 LDPC 码。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述具有陷阱集(a，b)的LDPC码，具体为具有陷阱集(4,4)的 LDPC(13299，11285)码；所述LDPC (13299，11285)码的H矩阵大小为2046 X 13四9，H矩阵的形式为Jj—^1,2 … ^1,12 \l3^2046*13299 = r^ ... hU ；_"2，1 "2,2"2,12 ''2,13 _所述H矩阵由2 X 13个子矩阵h构成，每个子矩阵为行重为2的循环右移矩阵，每个子 矩阵的每行有2个“ 1 ”，其余为“0 ”，下一行“ 1，，的位置是在上一行“ 1，，的位置处循环右移 一位，h的下标表示子矩阵在H矩阵中的位置；所述H矩阵第一行13个子矩阵第一行“1”的位置列号为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矩阵第二行13个子矩阵第一行“1”的位置列号为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.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述陷阱集(a，b)的特征及待 编码数据的帧结构构造纠错能力为t的代数码，具体包括根据待编码数据的帧结构确定代数码的信息位长度，根据所述陷阱集(a，b)的特征确 定代数码的纠错能力t，并根据所述LDPC码的开销确定代数码的开销范围； 根据确定的所述代数码的信息位长度、纠错能力t及开销范围构造代数码。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纠错能力为t的代数码，具体为 纠错能力为3的BCH(3860，3824)码，其生成多项式为G(x) =M1(X)M3(X)M5(X) 12J=I其中，Mi(X)为最小多项式，α为二元本原多项式的根。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述代数码作为外码与作为内码 的所述LDPC码进行级联后得到级联码，并根据所述级联码的编码器对所述待编码数据进 行编码，具体包括将所述待编码数据按照所述代数码的信息位长度经所述代数码进行第一次编码，输出 第一次编码结果；将所述第一次编码结果按照所述LDPC码的信息位长度经所述LDPC码进行第二次编 码，输出第二次编码结果。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述级联码的编码器对所述待 编码数据进行编码之后，还包括根据所述级联码的译码器对所述待编码数据的编码结果进行译码。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述级联码的译码器对所述待 编码数据的编码结果进行译码，具体包括将所述编码结果按照所述LDPC码的信息位长度经所述LDPC码进行第一次译码，输出 第一次译码结果；将所述第一次译码结果按照所述代数码的信息位长度经所述代数码进行第二译码，输 出第二次译码结果。
9.一种前向纠错装置，其特征在于，所述装置包括第一编码模块，用于根据纠错能力为t的代数码对待编码数据进行第一次编码；第二编码模块，用于根据具有陷阱集(a，b)的低密度奇偶校验LDPC码对所述第一编码 模块输出的编码结果进行第二次编码；其中，所述t为代数码的一个码字比特内可纠正错误比特数，所述a为陷阱集对应的变 量节点的个数，所述b为与所述变量节点之间的连线数是奇数的校验节点的个数。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一编码模块，具体用于根据纠错 能力为3的BCH(3860，3824)码对待编码数据进行第一次编码；所述BCH(3860，3824)码的生成多项式为
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二编码模块，具体用于根据具有 陷阱集(4，4)的LDPC(13299，11285)码对所述第一编码模块输出的编码结果进行第二次编 码；所述LDPC (13299，11285)码的H矩阵大小为2046 X 13四9，H矩阵的形式为
12.一种前向纠错装置，其特征在于，所述装置包括第一译码模块，用于根据具有陷阱集(a，b)的低密度奇偶校验LDPC码对编码结果进行 第一次译码；第二译码模块，用于根据纠错能力为t的代数码对所述第一译码模块输出的译码结果 进行第二次译码；其中，所述t为代数码的一个码字比特内可纠正错误比特数，所述a为陷阱集对应的变 量节点的个数，所述b为与所述变量节点之间的连线数是奇数的校验节点的个数。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第一译码模块，具体用于根据具有 陷阱集G，4)的LDPC(13299，11285)码对编码结果进行第一次译码；所述LDPC (13299，11285)码的H矩阵大小为2046 X 13四9，H矩阵的形式为
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第二译码模块，具体用于根据纠错 能力为3的BCH(3860，3824)码对所述第一译码模块输出的译码结果进行第二次译码；所述BCH(3860，3824)码的生成多项式为G(x) =M1(X)M3(X)M5(X)
15.一种前向纠错系统，其特征在于，所述系统包括第一前向纠错装置和第二前向纠 错装置；所述第一前向纠错装置如权利要求9至权利要求11中任一权利要求所述的前向纠错装置；所述第二前向纠错装置如权利要求12至权利要求14中任一权利要求所述的前向纠错直ο
全文摘要
本发明公开了一种前向纠错方法、装置及系统，属于通信领域。方法包括根据系统要求构造具有陷阱集(a，b)的LDPC码，并根据陷阱集(a，b)的特征及待编码数据的帧结构构造纠错能力为t的代数码；将代数码作为外码与作为内码的LDPC码进行级联后得到级联码，并根据级联码的编码器对待编码数据进行编码。本发明通过根据系统要求构造具有典型陷阱集的LDPC码，并根据陷阱集的特征及编码数据的帧结构构造对应的代数码，从而提高了LDPC码与代数码之间的匹配性能，使得到的级联码更具针对性，从而有效抑制或消除错误平层，使得FEC纠后误码率满足低误码率的系统要求。
文档编号H04L1/00GK102142929SQ20101057472
公开日2011年8月3日 申请日期2010年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者周亮, 喻凡, 常德远, 文红 申请人:华为技术有限公司