本發(fā)明大體上涉及數(shù)字通信，尤其涉及基于拉鏈碼框架的通信系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、近來(lái)，從數(shù)據(jù)中心互聯(lián)到蜂窩網(wǎng)絡(luò)回傳，再到跨大陸海底系統(tǒng)，光纖通信系統(tǒng)得到了廣泛部署。在現(xiàn)代高吞吐量光通信系統(tǒng)中，前向糾錯(cuò)(forward?error?correction，fec)是保護(hù)數(shù)據(jù)免受信道噪聲和固有系統(tǒng)損傷影響的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。然而，fec技術(shù)通常消耗大量功率，可能占收發(fā)器芯片總功耗的可接受的一部分(例如，超過(guò)30％)。由于高數(shù)據(jù)吞吐量下的復(fù)雜度限制，進(jìn)行硬判決解碼的fec方案對(duì)于光纖通信系統(tǒng)具有重要意義。

2、通常，基于拉鏈碼的框架已被用于描述空間耦合的類(lèi)乘積碼，例如，階梯碼(staircase?code)和編織塊碼(braided?block?code)。傳統(tǒng)上，拉鏈碼使用代數(shù)bose–chaudhuri–hocquenghem(bch)分量碼構(gòu)建，并通過(guò)迭代解碼每個(gè)分量二進(jìn)制碼來(lái)解碼。

3、傳統(tǒng)框架的問(wèn)題是當(dāng)使用高階調(diào)制時(shí)(常見(jiàn)于現(xiàn)代高吞吐量系統(tǒng))，采用了多級(jí)編碼或比特交織編碼調(diào)制方案。當(dāng)傳統(tǒng)拉鏈碼與更高階調(diào)制和級(jí)聯(lián)編碼方案一起使用時(shí)，通常可以通過(guò)采用超低開(kāi)銷(xiāo)(overhead，oh)拉鏈碼(其開(kāi)銷(xiāo)約為1.5％至2.5％)來(lái)獲得更好的性能。然而，在如此低的oh下所需的解碼內(nèi)存對(duì)于拉鏈碼來(lái)說(shuō)過(guò)大，使得實(shí)現(xiàn)變得復(fù)雜。此外，作為獨(dú)立的方案，使用二進(jìn)制bch分量碼的傳統(tǒng)拉鏈碼方案，由于將符號(hào)視為不相關(guān)比特的次優(yōu)性而存在固有的性能損失。

4、因此，開(kāi)發(fā)基于拉鏈碼的高效通信系統(tǒng)框架引起了關(guān)注。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、通常，基于拉鏈碼的框架已被用于描述空間耦合的類(lèi)乘積碼，例如，階梯碼和編織塊碼。傳統(tǒng)框架的問(wèn)題是當(dāng)使用高階調(diào)制時(shí)(常見(jiàn)于現(xiàn)代高吞吐量系統(tǒng))，采用了多級(jí)編碼或比特交織編碼調(diào)制方案。

2、為此，本技術(shù)的開(kāi)發(fā)者已經(jīng)設(shè)計(jì)了基于拉鏈碼框架的通信系統(tǒng)和方法，該通信系統(tǒng)和方法依賴(lài)于分量非二進(jìn)制碼。本技術(shù)中設(shè)計(jì)的拉鏈碼框架可能忽略了符號(hào)之間的相互依賴(lài)性。這種拉鏈碼框架可以進(jìn)一步減少可能隨著準(zhǔn)對(duì)角交織器映射中耦合因子的增加而產(chǎn)生的錯(cuò)誤平層問(wèn)題。此外，由于在各種非限制性實(shí)施例中使用了里德-所羅門(mén)(reed-solomon，rs)分量碼，得到的拉鏈碼框架可以對(duì)突發(fā)錯(cuò)誤具有較高的容忍度。

3、根據(jù)本發(fā)明的第一廣泛方面，提供了一種發(fā)送器，包括：基于fec的編碼器，用于：接收多個(gè)數(shù)據(jù)比特；根據(jù)包含分量非二進(jìn)制碼的拉鏈碼框架，生成基于fec的編碼數(shù)據(jù)比特，其中：所述拉鏈碼框架包括具有虛擬緩沖區(qū)和真實(shí)緩沖區(qū)的緩沖區(qū)；所述基于fec的編碼器將與所述基于fec的編碼比特相關(guān)聯(lián)的碼字存儲(chǔ)在所述真實(shí)緩沖區(qū)的行中；將所述真實(shí)緩沖區(qū)的給定行中的給定碼字映射到所述虛擬緩沖區(qū)的不同行。

4、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述非二進(jìn)制碼為里德-所羅門(mén)碼。

5、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述基于fec的編碼器還用于：將所述真實(shí)緩沖區(qū)的所述給定行中的所述給定碼字以準(zhǔn)對(duì)角交織的方式映射到所述虛擬緩沖區(qū)的不同行中；從存儲(chǔ)在所述真實(shí)緩沖區(qū)的所述給定行中的所述給定碼字中選擇至少第一組比特，并將所述第一組比特復(fù)制到所述虛擬緩沖區(qū)的第一行中，使得所述虛擬緩沖區(qū)的所述第一行與所述真實(shí)緩沖區(qū)的所述給定行對(duì)角相鄰；從存儲(chǔ)在所述真實(shí)緩沖區(qū)的所述給定行中的所述給定碼字中選擇至少第二組比特，并將所述第二組比特復(fù)制到所述虛擬緩沖區(qū)的與所述第一行相鄰的第二行中，使得所述第二組比特與所述第一組比特成對(duì)角線(xiàn)。

6、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述第一組比特的長(zhǎng)度等于所述第二組比特的長(zhǎng)度。

7、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述第一組比特屬于相同非二進(jìn)制碼符號(hào)。

8、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述第二組比特屬于相同非二進(jìn)制碼符號(hào)。

9、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述發(fā)送器還包括：發(fā)送器處理器，用于：處理所述基于fec的編碼數(shù)據(jù)比特，并生成模擬信號(hào)；向通信信道發(fā)送所述模擬信號(hào)。

10、根據(jù)本發(fā)明的第二廣泛方面，提供了一種接收器，包括：接收器處理器，用于：接收發(fā)送器發(fā)送的模擬信號(hào)；根據(jù)包含分量非二進(jìn)制碼的拉鏈碼框架，處理所述接收到的模擬信號(hào)，并生成接收到的基于fec的編碼比特；和基于fec的解碼器，用于根據(jù)非二進(jìn)制解碼技術(shù)解碼所述接收到的基于fec的編碼比特，并生成信息比特。

11、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述非二進(jìn)制碼為里德-所羅門(mén)碼。

12、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述基于fec的解碼器還用于：將與所述接收到的基于fec的編碼比特相關(guān)聯(lián)的碼字存儲(chǔ)在與所述拉鏈碼框架相關(guān)聯(lián)的真實(shí)緩沖區(qū)的行中。

13、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述基于fec的解碼器還用于：從存儲(chǔ)在所述真實(shí)緩沖區(qū)的給定行中的給定碼字中選擇至少第一組比特，并將所述第一組比特復(fù)制到與所述拉鏈碼框架相關(guān)聯(lián)的虛擬緩沖區(qū)的第一行中，使得所述虛擬緩沖區(qū)的所述第一行與所述真實(shí)緩沖區(qū)的所述給定行對(duì)角相鄰；從存儲(chǔ)在所述真實(shí)緩沖區(qū)的所述給定行中的所述給定碼字中選擇至少第二組比特，并將所述第二組比特復(fù)制到所述虛擬緩沖區(qū)的與所述第一行相鄰的第二行中，使得所述第二組比特與所述第一組比特成對(duì)角線(xiàn)。

14、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述基于fec的解碼器還用于：根據(jù)交織器映射，選擇所述第一組比特和所述第二組比特。

15、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述接收器還包括：解映射器，用于根據(jù)所述接收到的基于fec的編碼比特，計(jì)算對(duì)數(shù)似然比(log-likelihood?ratio，llr)的絕對(duì)值。

16、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述基于fec的解碼器還用于：基于小于預(yù)定義閾值的所述llr的絕對(duì)值確定所述接收到的基于fec的編碼比特中的擦除比特；基于大于所述預(yù)定義閾值的所述llr的絕對(duì)值確定所述接收到的基于fec的編碼比特中的可靠比特；通過(guò)以下一項(xiàng)或多項(xiàng)解碼與所述接收到的基于fec的編碼比特相關(guān)聯(lián)的給定碼字：將與所述接收到的基于fec的編碼比特相關(guān)聯(lián)的所述給定碼字中的帶有擦除比特的符號(hào)標(biāo)記為擦除的符號(hào)，并使用錯(cuò)誤和擦除(error-and-erasure)解碼所述給定碼字；基于與所述基于fec的編碼比特相關(guān)聯(lián)的所述llr的絕對(duì)值解碼所述給定碼字；翻轉(zhuǎn)所述擦除比特，并使用所述翻轉(zhuǎn)的擦除比特和所述可靠比特解碼所述給定碼字。

17、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述基于fec的解碼器還用于：確定是否解碼對(duì)應(yīng)于所述給定碼字的一個(gè)以上有效碼字；在解碼了一個(gè)以上有效碼字的情況下，選擇被翻轉(zhuǎn)的可靠比特?cái)?shù)最少的碼字，并移除用于剩余解碼迭代的擦除標(biāo)記。

18、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述基于fec的解碼器還用于：確定是否僅解碼對(duì)應(yīng)于所述給定碼字的一個(gè)有效碼字；在僅解碼了一個(gè)有效碼字的情況下，移除用于剩余解碼迭代的擦除標(biāo)記。

19、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述基于fec的解碼器還用于：確定是否未解碼對(duì)應(yīng)于所述給定碼字的有效碼字；在未解碼有效碼字的情況下，不對(duì)所述給定碼字執(zhí)行解碼操作。

20、根據(jù)本發(fā)明的第三廣泛方面，提供了一種發(fā)送方法，包括：接收多個(gè)數(shù)據(jù)比特；根據(jù)包含分量非二進(jìn)制碼的拉鏈碼框架，生成基于fec的編碼數(shù)據(jù)比特，其中，所述拉鏈碼框架包括具有虛擬緩沖區(qū)和真實(shí)緩沖區(qū)的緩沖區(qū)；將與所述基于fec的編碼比特相關(guān)聯(lián)的碼字存儲(chǔ)在所述真實(shí)緩沖區(qū)的行中；將所述真實(shí)緩沖區(qū)的給定行中的給定碼字映射到所述虛擬緩沖區(qū)的不同行。

21、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述發(fā)送方法還包括：將所述真實(shí)緩沖區(qū)的所述給定行中的所述給定碼字以準(zhǔn)對(duì)角交織的方式映射到所述虛擬緩沖區(qū)的不同行中；從存儲(chǔ)在所述真實(shí)緩沖區(qū)的所述給定行中的所述給定碼字中選擇至少第一組比特，并將所述第一組比特復(fù)制到所述虛擬緩沖區(qū)的第一行中，使得所述虛擬緩沖區(qū)的所述第一行與所述真實(shí)緩沖區(qū)的所述給定行對(duì)角相鄰；從存儲(chǔ)在所述真實(shí)緩沖區(qū)的所述給定行中的所述給定碼字中選擇至少第二組比特，并將所述第二組比特復(fù)制到所述虛擬緩沖區(qū)的與所述第一行相鄰的第二行中，使得所述第二組比特與所述第一組比特成對(duì)角線(xiàn)。

22、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述發(fā)送方法還包括：處理所述基于fec的編碼數(shù)據(jù)比特，并生成模擬信號(hào)；向通信信道發(fā)送所述模擬信號(hào)。

23、根據(jù)本發(fā)明的第四廣泛方面，提供了一種接收方法，包括：接收發(fā)送器發(fā)送的模擬信號(hào)；根據(jù)包含分量非二進(jìn)制碼的拉鏈碼框架，處理所述接收到的模擬信號(hào)，并生成接收到的基于fec的編碼比特；根據(jù)非二進(jìn)制解碼技術(shù)解碼所述接收到的基于fec的編碼比特，并生成信息比特。

24、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述接收方法還包括：將與所述接收到的基于fec的編碼比特相關(guān)聯(lián)的碼字存儲(chǔ)在與所述拉鏈碼框架相關(guān)聯(lián)的真實(shí)緩沖區(qū)的行中。

25、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述接收方法還包括：從存儲(chǔ)在所述真實(shí)緩沖區(qū)的給定行中的給定碼字中選擇至少第一組比特，并將所述第一組比特復(fù)制到與所述拉鏈碼框架相關(guān)聯(lián)的虛擬緩沖區(qū)的第一行中，使得所述虛擬緩沖區(qū)的所述第一行與所述真實(shí)緩沖區(qū)的所述給定行對(duì)角相鄰；從存儲(chǔ)在所述真實(shí)緩沖區(qū)的所述給定行中的所述給定碼字中選擇至少第二組比特，并將所述第二組比特復(fù)制到所述虛擬緩沖區(qū)的與所述第一行相鄰的第二行中，使得所述第二組比特與所述第一組比特成對(duì)角線(xiàn)。

26、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述接收方法還包括：根據(jù)交織器映射，選擇所述第一組比特和所述第二組比特。

27、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述接收方法還包括：根據(jù)所述接收到的基于fec的編碼比特，計(jì)算llr的絕對(duì)值。

28、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述接收方法還包括：基于小于預(yù)定義閾值的所述llr的絕對(duì)值確定所述接收到的基于fec的編碼比特中的擦除比特；基于大于所述預(yù)定義閾值的所述llr的絕對(duì)值確定所述接收到的基于fec的編碼比特中的可靠比特；通過(guò)以下一項(xiàng)或多項(xiàng)解碼與所述接收到的基于fec的編碼比特相關(guān)聯(lián)的給定碼字：將與所述接收到的基于fec的編碼比特相關(guān)聯(lián)的所述給定碼字中的帶有擦除比特的符號(hào)標(biāo)記為擦除的符號(hào)，并使用錯(cuò)誤和擦除解碼所述給定碼字；基于與所述基于fec的編碼比特相關(guān)聯(lián)的所述llr的絕對(duì)值解碼所述給定碼字；翻轉(zhuǎn)所述擦除比特，并使用所述翻轉(zhuǎn)的擦除比特和所述可靠比特解碼所述給定碼字。

29、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述接收方法還包括：確定是否解碼對(duì)應(yīng)于所述給定碼字的一個(gè)以上有效碼字；在解碼了一個(gè)以上有效碼字的情況下，選擇被翻轉(zhuǎn)的可靠比特?cái)?shù)最少的碼字，并移除用于剩余解碼迭代的擦除標(biāo)記。

30、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述接收方法還包括：確定是否僅解碼對(duì)應(yīng)于所述給定碼字的一個(gè)有效碼字；在僅解碼了一個(gè)有效碼字的情況下，移除用于剩余解碼迭代的擦除標(biāo)記。

31、根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例，所述接收方法還包括：確定是否未解碼對(duì)應(yīng)于所述給定碼字的有效碼字；在未解碼有效碼字的情況下，不對(duì)所述給定碼字執(zhí)行解碼操作。