实现Turbo均衡补偿的方法以及Turbo均衡器和系统的制作方法
【专利摘要】本发明实施例涉及实现Turbo均衡补偿的方法以及均衡器和系统。其中，实现Turbo均衡补偿的方法包括：将第一数据块分成n个数据段，其中n个数据段中相邻的两个数据段重叠D个比特，对该n个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，合并经过递归处理后的n个数据段，以获得第二数据块；对第二数据块进行迭代译码，以输出第三数据块；其中第一数据块、第二数据块和第三数据块的数据长度均为LDPC卷积码的码长的1/T。本发明实施例应用于高速光纤传输系统的接收端。通过在OP-BCJR单元中对接收到的数据块采用分段处理和向前向后递归运算，以及在LDPC卷积码译码单元中对从OP-BCJR单元获取的数据进行Turbo迭代处理，能够有效提升系统吞吐量。
【专利说明】实现Turbo均衡补偿的方法以及Turbo均衡器和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及光通信领域，具体而言，涉及实现Turbo均衡补偿的方法以及Turbo均衡器和Turbo均衡器系统。
【背景技术】
[0002]当前，高速光纤传输系统中传输速率得到提升，例如从40Gb/s到100Gb/s，甚至达
到400Gb/s。但是，光纤传输系统中的非线性效应、偏振模色散(PMD, polarization mode
dispersion)效应和差分编码代价等各种效应已经严重限制了高速光纤传输系统的传输距
离。众所周知，这些损伤效应的作用过程可以用网格(trellis)图来描述，因此可以用前向
后向递归运算算法BCJR (Bahl,Cocke, Jelinek和Raviv)补偿算法对其进行一定程度的补m
\-ΖΧ ο
[0003]为了进一步补偿光纤传输系统中的各种效应对高速光纤传输系统的传输距离的限制，已经提出在高速光纤传输系统的接收端利用Turbo均衡(equalization)的方式进行补偿，即通过多个软信息处理模块之间的交互迭代，提高系统性能。例如，在低密度奇偶校验(LDPC,low density parity check)译码器与BCJR模块之间进行迭代,实现差分编码效应、非线性效应及PMD效应等的补偿。这种Turbo均衡的方式通过补偿信道中的损伤，可以大幅提升系统性能。这里，一个比特(bit)的软信息指对于这一比特来说，判决是O或I的概率值；为了化简运算，通常采用判决是O的概率和判决是I的概率的比值再取对数。
[0004]此外，实现上述Turbo均衡的方式的Turbo均衡器中采用反馈结构以及LDPC码字，其中的BCJR模块采用常规的串行结构的滑窗(sliding wind0w)BCJR。一般地，光通信中所用的LDPC码字的长度达到上万比特，BCJR模块中需要存储整个LDPC码字，因此BCJR模块必须具备巨大的存储资源。然而，采用反馈结构的Turbo均衡器、巨大的LDPC码字以及复杂的BCJR模块均限制了系统吞吐量。
[0005]由此可见，在超100G的高速光纤通信系统中，为了实现超100Gb/S高吞吐量，上述Turbo均衡的方式无法适应大容量的高速传输。
【发明内容】
[0006]本发明提出了实现Turbo均衡补偿的方法以及均衡器和系统，旨在解决在高速光纤传输系统中实现Turbo均衡补偿时吞吐量受限的问题。
[0007]第一方面，提出了一种实现Turbo均衡补偿的方法，包括:将第一数据块分成η个数据段，其中所述η个数据段中相邻的两个数据段重叠D个比特，η为大于或等于2的正整数，D为大于或等于I的正整数，对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，合并经过所述递归处理后的所述η个数据段，以获得第二数据块；对所述第二数据块进行迭代译码，以输出第三数据块；其中所述第一数据块、所述第二数据块和所述第三数据块的数据长度均为低密度奇偶校验LDPC卷积码的码长的1/Τ，所述T是阶梯形的所述LDPC卷积码的校验矩阵的层数。[0008]结合第一方面，在第一方面的第一实施方式中，所述对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，包括:并行地对所述η个数据段中的每一个数据段进行前向递归运算和后向递归运算。
[0009]结合第一方面，在第一方面的第二实施方式中，所述对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，包括:并行地对所述η个数据段中的每一个数据段进行前向递归运算。
[0010]结合第一方面，在第一方面的第三实施方式中，所述对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，包括:并行地对所述η个数据段中的每一个数据段进行后向递归运算。
[0011]结合第一方面或其第一、第二、第三实施方式，在第一方面的第四实施方式中，所述对所述第二数据块进行迭代译码，以输出第三数据块包括:接收所述第二数据块；将接收到的所述第二数据块与其他T-1个已经过迭代译码的数据块进行译码处理，其中所述其他T-1个已经过迭代译码的数据块的数据长度为LDPC卷积码的码长的1/Τ ;输出经过最多次译码处理的第三数据块。
[0012]结合第一方面或其第一、第二、第三、第四实施方式，在第一方面的第五实施方式中，在所述将第一数据块分成η个数据段之前，还包括:对所述第一数据块进行条件转移概率分布估计，以确定信道估计的参数信息。
[0013]第二方面,提出了一种Turbo均衡器,包括:重叠并行BCJR (OP-BCJR, overlappedparallel BCJR)单元，用于将第一数据块分成η个数据段，其中所述η个数据段中相邻的两个数据段重叠D个比特，η为大于或等于2的正整数，D为大于或等于I的正整数，对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，合并经过所述递归处理后的所述η个数据段，以获得第二数据块；低密度奇偶校验LDPC卷积码译码单元，与所述OP-BCJR单元连接，用于对所述第二数据块进行迭代译码，以输出第三数据块；其中所述第一数据块、所述第二数据块和所述第三数据块的数据长度均为低密度奇偶校验LDPC卷积码的码长的1/Τ，所述T是阶梯形的所述LDPC卷积码的校验矩阵的层数。
[0014]结合第二方面，在第二方面的第一实施方式中，所述OP-BCJR单元包括:分段模块，用于将第一数据块分成η个数据段，其中所述η个数据段中相邻的两个数据段重叠D个比特，η为大于或等于2的正整数，D为大于或等于I的正整数；递归模块，用于对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理；合并模块，用于合并经过所述递归处理后的所述η个数据段，以获得第二数据块。
[0015]结合第二方面的第一实施方式，在第二方面的第二实施方式中，所述递归模块具体用于:并行地对所述η个数据段中的每一个数据段进行前向递归运算和后向递归运算。
[0016]结合第二方面的第一实施方式，在第二方面的第三实施方式中，所述递归模块具体用于:并行地对所述η个数据段中的每一个数据段进行前向递归运算。
[0017]结合第二方面的第一实施方式，在第二方面的第四实施方式中，所述递归模块具体用于:并行地对所述η个数据段中的每一个数据段进行后向递归运算。
[0018]结合第二方面或其第一、第二、第三、第四实施方式，在第二方面的第五实施方式中，所述LDPC卷积码译码单元包括:接收模块，用于接收所述第二数据块；译码模块，用于将接收到的所述第二数据块与其他T-1个已经过迭代译码的数据块进行译码处理，其中所述其他T-1个已经过迭代译码的数据块的数据长度为LDPC卷积码的码长的1/T ;输出模块，用于输出经过最多次译码处理的第三数据块。
[0019]结合第二方面或其第一、第二、第三、第四、第五实施方式，在第二方面的第六实施方式中，还包括:信道估计单元，用于在所述OP-BCJR单元将第一数据块分成η个数据段之前，对所述第一数据块进行条件转移概率分布估计，以确定信道估计的参数信息。
[0020]第三方面，提出了一种Turbo均衡器系统，包括:至少一个Turbo均衡器，至少一个Turbo均衡器,其中所述至少一个Turbo均衡器中的每一个Turbo均衡器包括:0P_BCJR单元，用于将第一数据块分成η个数据段，其中所述η个数据段中相邻的两个数据段重叠D个比特，η为大于或等于2的正整数，D为大于或等于I的正整数，对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，合并经过所述递归处理后的所述η个数据段，以获得第二数据块；LDPC卷积码译码单元，与所述OP-BCJR单元连接，用于对所述第二数据块进行迭代译码，以输出第三数据块；其中所述第一数据块、所述第二数据块和所述第三数据块的数据长度均为低密度奇偶校验LDPC卷积码的码长的1/T，所述T是阶梯形的所述LDPC卷积码的校验矩阵的层数。
[0021]第四方面，提出了一种Turbo均衡器系统，包括:至少一个Turbo均衡器，其中所述至少一个Turbo均衡器中的每一个Turbo均衡器包括:重叠并行OP-BCJR单元，用于将第一数据块分成η个数据段，其中所述η个数据段中相邻的两个数据段重叠D个比特，η为大于或等于2的正整数，D为大于或等于I的正整数，对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，合并经过所述递归处理后的所述η个数据段，以获得第二数据块，低密度奇偶校验LDPC卷积码译码单元，与所述OP-BCJR单元连接，用于对所述第二数据块进行迭代译码，以输出第三数据块，其中所述第一数据块、所述第二数据块和所述第三数据块的数据长度均为低密度奇偶校验LDPC卷积码的码长的1/Τ，所述T是阶梯形的所述LDPC卷积码的校验矩阵的层数；至少一个低密度奇偶校验LDPC卷积码译码单元，其中所述至少一个LDPC卷积码译码单元中的每一个LDPC卷积码译码单元接收所述至少一个Turbo均衡器中的一个Turbo均衡器输出的所述第三数据块，对所述第三数据块进行迭代译码，以输出第四数据块，其中所述第四数据块的数据长度为LDPC卷积码的码长的1/T。
[0022]本发明实施例应用于高速光纤传输系统的接收端。通过在OP-BCJR单元中对接收到的数据块采用分段处理和向前向后递归运算，以及在LDPC卷积码译码单元中对从OP-BCJR单元获取的数据进行Turbo迭代处理，能够有效提升系统吞吐量。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述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。
[0024]图1是根据本发明实施例的Turbo均衡补偿的方法的流程图。
[0025]图2是根据本发明实施例的Turbo均衡器的结构示意图。
[0026]图3是根据本发明实施例的Turbo均衡器中OP-BCJR单元的结构示意图。
[0027]图4是根据本发明实施例的Turbo均衡器中LDPC卷积码译码单元的结构示意图。[0028]图5是根据本发明另一实施例的Turbo均衡器的结构示意图。
[0029]图6是根据本发明实施例的Turbo均衡器系统的结构示意图。
[0030]图7是根据本发明另一实施例的Turbo均衡器系统的结构示意图。
[0031]图8是根据本发明具体实施例的Turbo均衡器系统的结构图。
[0032]图9是根据本发明具体实施例的Turbo均衡器的结构图。
[0033]图10是根据本发明具体实施例的Turbo均衡器中OP-BCJR单元的迭代处理的时隙示意图。
[0034]图11是根据本发明具体实施例的Turbo均衡器中OP-BCJR单元的具体处理过程的示意图。
[0035]图12是根据本发明另一具体实施例的Turbo均衡器系统的结构图。
【具体实施方式】
[0036]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的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
[0037]本发明的技术方案，可以应用于各种通信系统，例如:全球移动通讯系统(GSM，Global System of Mobile communication),码分多址(CDMA, CodeDivision MultipleAccess)系统，宽带码分多址(WCDMA, Wideband Code Division Multiple AccessWireless),通用分组无线服务技术(GPRS, General Packet Radio Service),长期演进(LTE, Long Term Evolution)等。
[0038]用户设备(UE,User Equipment)也可称之为移动终端(Mobile Terminal)、移动台(Mobile Station)等,可以经无线接入网(例如，RAN, Radio Access Network)与一个或多个核心网进行通信。UE与无线接入网交换语音和/或数据。
[0039]基站，可以是GSM 或 CDMA 中的基站(BTS, Base Transceiver Station),也可以是WCDMA中的基站(Node B),还可以是LTE中的演进型基站(eNB或e_NodeB, evolved NodeB)。另外，一个基站可能支持/管理一个或多个小区(cell)，UE需要和网络通信时，它将选择一个小区发起网络接入。
[0040]为了能够解决在闻速光纤传输系统中实现Turbo均衡补偿时系统吞吐量受限的问题，本发明实施例提出了应用于高速光纤传输系统的接收端的实现Turbo均衡补偿的方法。
[0041]例如,对于发射端,发送信号经过光传输单元(0TU, optical transport unit)中的成帧单元(framer)之后，依次在LDPC卷积码编码器中进行卷积码编码、在差分编码器进行差分编码，最后经过光调制器发送光信号进入光纤传输网络。对于接收端，光信号经过相干(coherent)检测、模数转换器(ADC,analog to digital converter)采样以及常规信号均衡处理之后，进入Turbo均衡器系统实现Turbo均衡补偿，最后经过OTU中的解帧单元(deframer)之后形成接收信号。
[0042]在本发明实施例中，Turbo均衡器系统可以包括至少一个Turbo均衡器，例如每个Turbo均衡器包括OP-BCJR单元和LDPC卷积码译码单元。此外，Turbo均衡器系统还可以包括至少一个独立的LDPC卷积码译码单元。
[0043]以下将以Turbo均衡器系统包括一个Turbo均衡器为例说明根据本发明实施例的实现Turbo均衡补偿的方法，参照如下步骤。
[0044]Sll, Turbo均衡器中的0P-BCJR单元将第一数据块分成η个数据段，其中所述η个数据段中相邻的两个数据段重叠D个比特，η为大于或等于2的正整数，D为大于或等于I的正整数，对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，合并经过所述递归处理后的所述η个数据段，以获得第二数据块。
[0045]这里，所述第一数据块和所述第二数据块的数据长度均为LDPC卷积码的码长的1/Τ，所述T是阶梯形的所述LDPC卷积码的校验矩阵的层数。此外，重叠的D个比特的起始符号的状态值是等概率分布。其中，等概率分布是指在该比特处的状态分布在每个可能状态上的概率是相等的。
[0046]这里，LDPC卷积码的码长是指满足一层校验关系的数据长度。这里，以上，“满足一层校验关系”是指χ*#=0，i=l, 2，....Τ，其中X是满足该关系的硬判决比特数据，Hj是LDPC卷积码的校验矩阵的第i层Hi的转置。这里，H1至Ht构成了 LDPC卷积码的校验矩阵。
[0047]也就是说，T表示总共有T个码字块组合起来一起满足LDPC卷积码的校验关系。T是由LDPC卷积码的校验矩阵H的阶梯形结构参数(即层数)决定的。例如，假设，LDPC卷积码的校验矩阵的第i层Hi和第i+Ι层Hi+1相互错开的列数为NT，LDPC卷积码的校验矩阵的每层的列数为N，一般取Nt和N为常数，则Τ=Ν/Ντ。
[0048]由此可见，由于Turbo均衡器中处理的数据块的数据长度仅为LDPC卷积码的码长的1/T，因此可以降低OP-BCJR单元所需的存储资源。
[0049]进一步而言，所述对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理可以包括:并行地对所述η个数据段中的每一个数据段进行前向递归运算和后向递归运算。所述对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理也可以包括:并行地对所述η个数据段中的每一个数据段进行前向递归运算。所述对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理也可以包括:并行地对所述η个数据段中的每一个数据段进行后向递归运算。可选地，所述对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理可以包括:对所述η个数据段中的部分数据段进行前向递归处理，而对剩余的数据段进行后向递归处理。
[0050]此外，OP-BCJR单元在做前向递归运算和后向递归运算时，需要用到信道的概率密度函数(PDF,probability density function)概率分布参数以及转移概率参数。在某些场景下，这些参数是事先已知的，而在某些应用场景下，这些参数只能通过信道估计获得。因此，在将第一数据块分成η个数据段之前，还需要对所述第一数据块进行条件转移概率分布估计，以确定信道估计的参数信息。
[0051]S12, Turbo均衡器中的LDPC卷积码译码单元将所述第二数据块进行迭代译码，以输出第三数据块。这里，所述第三数据块的数据长度也为LDPC卷积码的码长的1/T。
[0052]由于Turbo均衡处理中的数据块的数据长度始终为LDPC卷积码的码长的1/T，于是能够有效提升系统吞吐量。
[0053]具体而言，将所述第二数据块进行迭代译码，以输出第三数据块包括:接收所述第二数据块；将接收到的所述第二数据块与其他T-1个已经过迭代译码的数据块进行译码处理；输出经过最多次译码处理的第三数据块。这里，所述其他T-1个已经过迭代译码的数据块的数据长度为LDPC卷积码的码长的1/T。
[0054]由上可知，本发明实施例应用于高速光纤传输系统的接收端。通过在OP-BCJR单元中对接收到的数据块采用分段处理和向前向后递归运算，以及在LDPC卷积码译码单元中对从OP-BCJR单元获取的数据进行Turbo迭代处理，可以有效提升系统吞吐量。
[0055]图2示出了根据本发明实施例的实现Turbo均衡补偿的Turbo均衡器。以下将结合图2的Turbo均衡器详细说明如何如上所述的实现Turbo均衡补偿的方法。
[0056]在图2中，Turbo均衡器20包括0P-BCJR单元21和LDPC卷积码译码单元22。其中:
[0057]OP-BCJR单元21用于将第一数据块分段成η个数据段，其中所述η个数据段中相邻的两个数据段重叠D个比特，η为大于或等于2的正整数，D为大于或等于I的正整数，对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，合并经过所述递归处理后的所述η个数据段，以获得第二数据块；
[0058]LDPC卷积码译码单元22，与所述0P-BCJR单元21连接，用于对所述第二数据块进行迭代译码，以输出第三数据块。
[0059]以上，所述第一数据块、所述第二数据块和所述第三数据块的数据长度均为低密度奇偶校验LDPC卷积码的码长的1/Τ，所述T是阶梯形的所述LDPC卷积码的校验矩阵的层数。
[0060]进一步地，如图3所示，OP-BCJR单元21可以包括分段模块211、递归模块212和合并模块213。其中:
[0061]分段模块211用于将第一数据块分段成η个数据段，其中所述η个数据段中相邻的两个数据段重叠D个比特，η为大于或等于2的正整数，D为大于或等于I的正整数；
[0062]递归模块212用于对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理；
[0063]合并模块213用于合并经过所述递归处理后的所述η个数据段，以获得第二数据块。
[0064]具体而言，递归模块212用于并行地对所述η个数据段中的每一个数据段进行前向递归运算和后向递归运算；或者，并行地对所述η个数据段中的每一个数据段进行前向递归运算；或者，并行地对所述η个数据段中的每一个数据段进行后向递归运算。可选地，所述递归模块212还可以用于对所述η个数据段中的部分数据段进行前向递归处理，而对剩余的数据段进行后向递归处理。
[0065]进一步地，如图4所示，LDPC卷积码译码单元22可以包括接收模块221、译码模块222和输出模块223。其中:
[0066]接收模块221用于接收所述第二数据块；
[0067]译码模块222用于将接收到的所述第二数据块与其他T-1个已经过迭代译码的数据块进行译码处理，其中所述其他T-1个已经过迭代译码的数据块的数据长度为LDPC卷积码的码长的1/Τ ；
[0068]输出模块223用于输出经过最多次译码处理的第三数据块。
[0069]由上可知，本发明实施例应用于高速光纤传输系统的接收端。通过在OP-BCJR单元中对接收到的数据块采用分段处理和向前向后递归运算，以及在LDPC卷积码译码单元中对从OP-BCJR单元获取的数据进行Turbo迭代处理，可以有效提升系统吞吐量。[0070]图5所示的Turbo均衡器50中，除了 OP-BCJR单元21和LDPC卷积码译码单元22，还包括信道估计单元23，其用于在所述OP-BCJR单元将第一数据块分成η个数据段之前，对所述第一数据块进行条件转移概率分布估计，以确定信道估计的参数信息。
[0071]这样，OP-BCJR单元在做前向和/或后向递归运算时，需要用到信道的PDF概率分布参数以及转移概率参数等可以通过信道估计获得。
[0072]以上的实施例中，均是以Turbo均衡器系统中的一个Turbo均衡器为例进行说明。事实上，为了使得Turbo均衡补偿的效果更优，通常考虑Turbo均衡器系统中可以包括至少一个如上所述的Turbo均衡器。或者，Turbo均衡器系统还可以包括至少一个如上所述的Turbo均衡器，以及至少一个如上所述的LDPC卷积码译码单元；其中，Turbo均衡器和LDPC卷积码译码单元的相对位置可以任意变化，并不限定。于是，其数据长度为卷积码的码长的1/T的数据块可以依次进行多级BCJR和LDPC卷积码译码的处理，由于OP-BCJR单元和LDPC卷积码译码单元采用串联连接方式，数据块将经过Turbo均衡迭代处理。
[0073]图6所示的Turbo均衡器系统60包括至少一个如图2所示的Turbo均衡器20。
[0074]图7所示的Turbo均衡器系统70包括至少一个如图2所示的Turbo均衡器20，以及至少一个LDPC卷积码译码单元22。其中，所述至少一个LDPC卷积码译码单元中的一个LDPC卷积码译码单元接收所述至少一个Turbo均衡器中的一个Turbo均衡器或所述至少一个LDPC卷积码译码单元中的另一个LDPC卷积码译码单元输出的所述第三数据块，并对所述第三数据块进行迭代译码，以输出第四数据块，其中所述第四数据块的数据长度为LDPC卷积码的码长的1/T。
[0075]例如，根据图7的Turbo均衡器系统的结构示意图所示，多个Turbo均衡器20连接后，再与一个或多个LDPC卷积码译码单元22连接。也就是说，第一个Turbo均衡器20输出的第三数据块将被提供给第二个Turbo均衡器20作为第二个Turbo均衡器的第一数据块，第二个Turbo均衡器20输出的第三数据块将被提供给第三个Turbo均衡器20作为第三个Turbo均衡器的第一数据块，以此类推。于是，最后一个Turbo均衡器20输出的第三数据块将被提供给第一个LDPC卷积码译码单元22作为第一个LDPC卷积码译码单元22进行迭代译码的第二数据段以便输出迭代译码后的第三数据段，第一个LDPC卷积码译码单元22输出的第三数据块将作为第二个LDPC卷积码译码单元22进行迭代译码的第二数据段以便输出迭代译码后的第三数据段，以此类推。
[0076]可选地,Turbo均衡器系统中的Turbo均衡器20与LDPC卷积码译码单元22也可以相互穿插地连接。由上可知，之前的处理模块(Turbo均衡器20或LDPC卷积码译码单元22)的输出将作为后续的处理模块(Turbo均衡器20或LDPC卷积码译码单元22)的输入，依次迭代。
[0077]以下结合图8，详细描述Turbo均衡器系统的工作原理。
[0078]如图8所示，在发送端，用LDPC卷积码编码器进行编码，然后做差分编码，再经过光调制器发送光信号进入光纤传输网络；在接收端，经过相干检测、数模转换器采样及均衡器的常规信号均衡处理之后，进入Turbo均衡器系统。
[0079]Turbo均衡器系统包括:初级Turbo均衡器(即与常规信号均衡器连接的Turbo均衡器)和M个后续Turbo均衡器,其中初级Turbo均衡器与后续Turbo均衡器的区别在于OP-BCJR单元运算时的起始符号状态值设置方式不同。例如，初级Turbo均衡器中的OP-BCJR单元的起始符号状态值为等概率分布状态值，而后续Turbo均衡器中的OP-BCJR单元的起始符号状态值是从存储器中读取的上一级OP-BCJR单元运算所得的该比特处的状态值。初级Turbo均衡器与后续Turbo均衡器都是由一个OP-BCJR单元和一个LDPC卷积码译码单元组成，如图9所示。
[0080]此外，图8所示的Turbo均衡器系统还包括N个独立的LDPC卷积码译码单元。可以理解，Turbo均衡器系统中的M个后续Turbo均衡器与N个LDPC卷积码译码单元的位置可以不限于图8所示的连接方式，还可以相互间接穿插连接。
[0081]图9至图11相结合说明了 Turbo均衡器的工作原理。 [0082]如图9所示,在LDPC卷积码译码单元内，CpC2、C3、......Ct 一起组成一个需要满足
LDPC卷积码的校验矩阵的第k层的校验关系的码字序列，按照该层的校验关系进行译码和软信息的计算。与此同时，OP-BCJR单元将接收到的数据块Ctl按网格(trellis)图中的状态比特进行分段，相邻段之间存在D个比特的重叠，η段重叠数据段分别送入η个分段处理单元(如BPU_1到BPU_n)进行BCJR运算处理(由前向递归运算和/或后向递归运算组成，详见图11及相关描述)。
[0083]当LDPC卷积码译码单元完成了 C1X2Xp......Ct的软信息更新之后，将数据块Ct
输出给下一级Turbo均衡器。与此同时，从本级的OP-BCJR单元接收处理完毕的数据块Ctl,C0和仍然在LDPC卷积码译码器单元内的Cp C2、C3>……CV1 —起组成需要满足LDPC卷积码的校验矩阵的第k层的递增一层的校验关系的码字序列，按照该层的校验关系进行译码处理和软信息计算。
[0084]上述Turbo迭代处理过程用时序图表示如图10所示，以T=4为例。
[0085]在第一个时刻，在第(1-Ι)级Turbo模块的LDPC卷积码译码单元内，C1^C2, C3> C4一起组成一个需要满足LDPC卷积码的校验矩阵He的第He3层的校验关系的码字序列，按该层的校验关系进行译码处理和软信息计算；与此同时，同在第(1-Ι)级的OP-BCJR单元对接收到的数据块Ctl按重叠分段的进行BCJR并行运算处理。
[0086]在第二个时刻，第(1-Ι)级中的LDPC卷积码译码单元将数据块C4输出给第i级Turbo均衡器。与此同时，从本级的OP-BCJR单元接收处理完毕的数据块Ctl, Ctl和仍然在LDPC卷积码译码器单元内的Cp C2、C3 一起组成需要满足LDPC卷积码的校验矩阵He的第Hc4层的校验关系的码字序列，按该层校验关系进行译码和软信息计算。
[0087]重叠并行的OP-BCJR单元的具体处理过程如图11所示。事先把数据块Ctl分成多段，各段之间有重叠，BPU模块负责处理各段的信息更新，如图10中下方标示的BPU_1、BPU_2和BPU_3。其中，每个BPU模块所负责的真正需要更新后验软信息的比特段为BPU_1、BPU_2和BPU_3模块中的第一部分，分别为BPU_1-1、BPU_2-1和BPU_3_1 ;把需要利用相邻段在上次迭代所获得的状态值来只更新状态值的重叠部分为BPU_1、BPU_2和BPU_3模块中的第二部分(该部分所示的起始符号的状态值利用前一段上次迭代所得的前向状态值)和第三部分(该部分所示的起始符号的状态值利用后一段上次迭代所得的后向状态值)，分别为 BPU_l-2、BPU_2-2、BPU_3_2 和 BPU_1_3、BPU_2_3、BPU_3_3。
[0088]OP-BCJR单元处理流程如下:(1)在每个BPU模块中，从存储器中读取与前段相重叠的比特段(第二部分)的起始符号(如比特轴上的空心小块所示)的前向状态值，读取与后段相重叠的比特段(第三部分)的起始符号(如比特轴上的实心小块所示)的后向状态值，如果是初级Turbo均衡器中的OP-BCJR单元，则起始符号的相应状态值为等概率分布状态值；(2)每个BPU模块在第二部分的重叠比特段进行重叠前向递归运算(图中点状虚线所示)，直到第二部分的比特段的终点比特，而在第三部分的重叠比特段进行重叠后向递归运算(图中线状虚线所示)，直到第三部分的比特段的终点比特；(3)以第二部分、第三部分的比特段的终点比特为起始符号，每个BPU模块在它所真正负责更新的第一部分的比特段进行前向递归运算和后向递归运算，根据所得的前向、后向状态值，计算每个比特的后验软信息；(4)每个BPU模块要保存与相邻比特段所重叠的第二部分、第三部分的起始符号的前向、后向状态值，用于下一级OP-BCJR单元的运算。
[0089]以上，结合图11所述的实施例描述了对每个数据段(即BPU模块)进行前向递归处理和后向递归处理的过程。应理解，为了简化递归处理，也可以对每个数据段(即BPU模块)仅进行前向递归处理或后向递归处理；或者，对部分数据段进行前向递归处理，对另一部分数据块进行后向递归处理。
[0090]由此可见，该实施例通过在OP-BCJR单元中对接收到的数据块采用分段处理和向前向后递归运算，以及在LDPC卷积码译码单元中对从OP-BCJR单元获取的数据进行Turbo迭代处理，从而有效提升Turbo均衡补偿的吞吐量以及降低所需的存储资源。
[0091]图12示出了根据本发明实施例的Turbo均衡器系统的另一具体实施例。其中，现有技术的均衡器的输出信号要经过信道估计单元(图12中为条件转移概率分布估算器)以确定信道估计的参数(例如，信道的PDF概率分布参数，转移概率参数等)之后，才进入初级Turbo均衡器。于是，初级Turbo均衡器中的OP-BCJR单元所要用的条件转移概率分布要根据系统中的训练序列来进行估计。也就是说，对光纤信道内产生的非线性、PMD效应损伤进行补偿。
[0092]显然，该实施例也是通过在OP-BCJR单元中对接收到的数据块采用分段处理和/或向前向后递归运算，以及在LDPC卷积码译码单元中对从OP-BCJR单元获取的数据进行Turbo迭代处理，从而有效提升Turbo均衡补偿的吞吐量以及降低所需的存储资源，同时可以实现对光纤信道内产生的非线性、PMD效应损伤进行补偿。
[0093]应理解，本发明的每个权利要求所叙述的方案也应看做是一个实施例，并且是权利要求中的特征是可以结合的，如本发明中的判断步骤后的执行的不同分支的步骤可以作为不同的实施例。
[0094]本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0095]所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0096]在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0097]所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0098]另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0099]所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM, Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0100]以上所述，仅为本发明的【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所述以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种实现Turbo均衡补偿的方法，其特征在于，包括: 将第一数据块分成η个数据段，其中所述η个数据段中相邻的两个数据段重叠D个比特，η为大于或等于2的正整数，D为大于或等于I的正整数，对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，合并经过所述递归处理后的所述η个数据段，以获得第二数据块； 对所述第二数据块进行迭代译码，以输出第三数据块； 其中所述第一数据块、所述第二数据块和所述第三数据块的数据长度均为低密度奇偶校验LDPC卷积码的码长的1/Τ，所述T是阶梯形的所述LDPC卷积码的校验矩阵的层数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，包括: 并行地对所述η个数据段中的每一个数据段进行前向递归运算和后向递归运算。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，包括: 并行地对所述η个数据段中的每一个数据段进行前向递归运算。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，包括: 并行地对所述η个数据段中的每一个数据段进行后向递归运算。`
5.根据权利要求1至4所述的方法，其特征在于，所述对所述第二数据块进行迭代译码，以输出第三数据块包括: 接收所述第二数据块； 将接收到的所述第二数据块与其他T-1个已经过迭代译码的数据块进行译码处理，其中所述其他T-1个已经过迭代译码的数据块的数据长度为LDPC卷积码的码长的1/Τ ； 输出经过最多次译码处理的第三数据块。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述将第一数据块分成η个数据段之前，还包括: 对所述第一数据块进行条件转移概率分布估计，以确定信道估计的参数信息。
7.一种Turbo均衡器，其特征在于，包括: 重叠并行OP-BCJR单元，用于将第一数据块分段成η个数据段，其中所述η个数据段中相邻的两个数据段重叠D个比特，η为大于或等于2的正整数，D为大于或等于I的正整数，对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，合并经过所述递归处理后的所述η个数据段，以获得第二数据块； 低密度奇偶校验LDPC卷积码译码单元，与所述OP-BCJR单元连接，用于对所述第二数据块进行迭代译码，以输出第三数据块； 其中所述第一数据块、所述第二数据块和所述第三数据块的数据长度均为低密度奇偶校验LDPC卷积码的码长的1/Τ，所述T是阶梯形的所述LDPC卷积码的校验矩阵的层数。
8.根据权利要求7所述的Turbo均衡器，其特征在于，所述OP-BCJR单元包括: 分段模块，用于将第一数据块分段成η个数据段，其中所述η个数据段中相邻的两个数据段重叠D个比特，η为大于或等于2的正整数，D为大于或等于I的正整数； 递归模块，用于对所述η个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理；合并模块，用于合并经过所述递归处理后的所述n个数据段，以获得第二数据块。
9.根据权利要求8所述的Turbo均衡器，其特征在于，所述递归模块具体用于: 并行地对所述n个数据段中的每一个数据段进行前向递归运算和后向递归运算。
10.根据权利要求8所述的Turbo均衡器，其特征在于，所述递归模块具体用于: 并行地对所述n个数据段中的每一个数据段进行前向递归运算。
11.根据权利要求8所述的Turbo均衡器，其特征在于，所述递归模块具体用于: 并行地对所述n个数据段中的每一个数据段进行后向递归运算。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的Turbo均衡器，其特征在于，所述LDPC卷积码译码单元包括: 接收模块，用于接收所述第二数据块； 译码模块，用于将接收到的所述第二数据块与其他T-1个已经过迭代译码的数据块进行译码处理，其中所述其他T-1个已经过迭代译码的数据块的数据长度为LDPC卷积码的码长的1/T ； 输出模块，用于输出经过最多次译码处理的第三数据块。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的Turbo均衡器，其特征在于，还包括: 信道估计单元，用于在所述OP-BCJR单元将第一数据块分成n个数据段之前，对所述第一数据块进行条件转移概率分布估计，以确定信道估计的参数信息。
14.一种Turbo均衡器系统，其特征在于，包括至少一个Turbo均衡器，其中所述至少一个Turbo均衡器中的每一个Turbo均衡器包括: 重叠并行OP-BCJR单元，用于将第一数据块分段成n个数据段，其中所述n个数据段中相邻的两个数据段重叠D个比特，n为大于或等于2的正整数，D为大于或等于1的正整数，对所述n个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，合并经过所述递归处理后的所述n个数据段，以获得第二数据块； 低密度奇偶校验LDPC卷积码译码单元，与所述OP-BCJR单元连接，用于对所述第二数据块进行迭代译码，以输出第三数据块； 其中所述第一数据块、所述第二数据块和所述第三数据块的数据长度均为低密度奇偶校验LDPC卷积码的码长的1/Τ，所述T是阶梯形的所述LDPC卷积码的校验矩阵的层数。
15.—种Turbo均衡器系统,其特征在于,包括: 至少一个Turbo均衡器，其中所述至少一个Turbo均衡器中的每一个Turbo均衡器包括: 重叠并行OP-BCJR单元，用于将第一数据块分段成η个数据段，其中所述n个数据段中相邻的两个数据段重叠D个比特，n为大于或等于2的正整数，D为大于或等于1的正整数，对所述n个数据段中的每一个数据段分别进行递归处理，合并经过所述递归处理后的所述n个数据段，以获得第二数据块， 低密度奇偶校验LDPC卷积码译码单元，与所述OP-BCJR单元连接，用于对所述第二数据块进行迭代译码，以输出第三数据块，其中所述第一数据块、所述第二数据块和所述第三数据块的数据长度均为低密度奇偶校验LDPC卷积码的码长的1/Τ，所述T是阶梯形的所述LDPC卷积码的校验矩阵的层数；至少一个低密度奇偶校验LDPC卷积码译码单元，其中所述至少一个LDPC卷积码译码单元中的一个LDPC卷积码译码单元接收所述至少一个Turbo均衡器中的一个Turbo均衡器或所述至少一个LDPC卷积码译码单元中的另一个LDPC卷积码译码单元输出的所述第三数据块，并对所述第三数据块进行迭代译码，以输出第四数据块，其中所述第四数据块的数据长度为LDPC卷积码的码 长的1/T。
【文档编号】H04L1/00GK103688502SQ201380001159
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年7月1日 优先权日:2013年7月1日
【发明者】常德远, 肖治宇, 喻凡, 赵羽 申请人:华为技术有限公司