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糾錯方法以及裝置.pdf

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糾錯 方法 以及 裝置
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摘要
申請專利號:

CN201080054506.0

申請日:

2010.11.19

公開號:

CN102640442B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H04L 1/00申請日:20101119|||公開
IPC分類號: H04L1/00; H03M13/29; H03M13/35 主分類號: H04L1/00
申請人: 三菱電機株式會社
發明人: 久保和夫; 水落隆司
地址: 日本東京
優先權: 2009.12.01 JP 2009-273204
專利代理機構: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038 代理人: 金春實
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201080054506.0

授權公告號:

102640442B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.28|||2012.10.03|||2012.08.15

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種傳送對信息數據附加開銷和糾錯碼而形成的傳送幀的光通信系統中的糾錯方法,通過根據客戶端信號將容納不同信號類別的所述客戶端信號的FEC幀的FEC冗余區域的大小進行調整,將針對各個客戶端信號的FEC幀的傳送速度的關系設成N倍(N是正的自然數)附近。由此,可以得到能夠提供不會出現由抖動等引起的性能劣化、以節省的電路規模進行共用化、高品質且高速的光通信系統的糾錯方法以及裝置。

權利要求書

1.一種糾錯方法,是傳送對信息數據附加開銷和糾錯碼而形成的
傳送幀的光通信系統中的糾錯方法,其特征在于,
通過根據客戶端信號對容納不同信號類別的所述客戶端信號的
FEC幀的FEC冗余區域的大小進行調整,將針對各個客戶端信號的
FEC幀的傳送速度的關系設成N倍附近,其中,N是正的自然數。
2.根據權利要求1所述的糾錯方法,其特征在于,
所述FEC幀是在ITU-T?G.709建議中示出的OTUk幀。
3.根據權利要求1或者2所述的糾錯方法,其特征在于,
所述FEC幀是OTU3V和OTU4V。
4.根據權利要求3所述的糾錯方法,其特征在于,
所述OTU4V的列數是4608,所述OTU3V的列數是5696。
5.根據權利要求3所述的糾錯方法,其特征在于,
所述OTU4V的列數是4080,所述OTU3V的列數是5280。
6.一種糾錯裝置,是傳送對信息數據附加開銷和糾錯碼而形成的
傳送幀的光通信系統中的糾錯裝置,其特征在于,具備:
光傳送成幀器,基于客戶端發送信號向光信道傳送幀的映射,生
成光傳送幀并輸出發送信號,并且基于接收信號的輸入,將客戶端信
號從光信道傳送幀解映射并輸出客戶端接收信號;
FEC編碼器,對于來自所述光傳送成幀器的發送信號,基于糾
錯碼進行編碼;
D/A轉換器,對所述編碼器的輸出信號進行D/A轉換并將光發
送信號輸出到通信路徑;
A/D轉換器,將來自通信路徑的光接收信號轉換成模擬信號;以

FEC解碼器,根據所述A/D轉換器的輸出進行接收數據的解碼,
糾正錯誤并將接收信號輸出到所述光傳送成幀器;
并且,所述D/A轉換器和所述A/D轉換器中,分別具備根據不
同信號類別的客戶端信號變更采樣時鐘的時鐘生成單元,通過根據所
述客戶端信號對容納不同信號類別的客戶端信號的FEC幀的FEC冗
余區域的大小進行調整,將針對各個客戶端信號的FEC幀的傳送速
度的關系設成N倍附近,其中,N是正的自然數。
7.根據權利要求6所述的糾錯裝置,其特征在于,
所述時鐘生成單元具有:
相位比較器,比較來自所述編碼器或者所述解碼器的參照時鐘和
反饋時鐘;
濾波器,對來自所述相位比較器的比較結果進行平滑化;
VCO,輸出與平滑化了的相位誤差信號的電壓相應的頻率;
2分頻器,對所述VCO的輸出進行2分頻;
選擇器,根據所述客戶端信號選擇來自所述VCO的時鐘和來自
所述2分頻器的時鐘中的某一個,并輸出采樣時鐘;以及
N分頻器,對來自所述選擇器的采樣時鐘進行N分頻,并向所
述相位比較器輸出所述反饋時鐘。

說明書

糾錯方法以及裝置

技術領域

本發明涉及一種應用于光通信系統等數字通信裝置的糾錯方法
以及裝置。

背景技術

在以往的糾錯方法以及裝置中,作為糾錯編碼方式(FEC:
Forward?Error?Correction,前向糾錯),應用Reed-Solomon碼
RS(255,239)(例如,參照非專利文獻1)。另外,還提出了將LDPC
(Low-Density?Parity-Check,低密度奇偶校驗)碼作為內部碼、將
RS碼作為外部碼的糾錯方法(例如,參照專利文獻1)。

在使用根據上述非專利文獻1以及專利文獻1的糾錯編碼方式的
糾錯裝置中,設為不依賴于傳送速度而基于由相同的信息區域和冗余
區域構成的幀結構的糾錯裝置。例如,對于10Gb/s的客戶端信號,
用OTU2(Optical?channel?Transport?Unit-2,光信道傳送單元-2)幀,
傳送速度是10.7Gb/s,而對于40Gb/s的客戶端信號,用OTU3(Optical?
channel?Transport?Unit-3,光信道傳送單元-3)幀,傳送速度是
43.0Gb/s。

專利文獻1:日本特開2009-17160號公報

非專利文獻1:ITU-T?Recommendation?G.709/Y.1331Interface?
for?the?Optical?Transport?Network(OTN),Annex?A,ITU-T?
Rec.G.709/Y.1331(03/2003)

發明內容

在以往的糾錯方法以及裝置中,設為基于由相同的信息區域和冗
余區域構成的幀結構的結構,因此,針對不同信號類別的客戶端信號
的OTUk幀的傳送速度,例如,針對100Gb/s的客戶端信號的OTU4
幀的傳送速度111.8Gb/s,相對于針對40Gb/s的客戶端信號的OTU3
幀的傳送速度43.0Gb/s成為大約2.6倍。因此,為了將用于構成糾錯
裝置的模擬/數字轉換器、數字/模擬轉換器、SerDes
(Serializer/De-serializer,串行器/解串器)等在OTU4和OTU3雙
方的處理中共用化,需要使這些功能所需的時鐘生成電路,例如CMU
(Clock?Multiplier?Unit,時鐘倍頻單元)、PLL(Phase?Lock?to?Loop,
鎖相環)、CDR(Clock-Data?Recovery,時鐘數據恢復)等,以兩種
大幅度不同的頻率動作。因此,如果使CMU、CDR、PLL的動作頻
率范圍擴大,就會有抖動(jitter)等時鐘品質劣化、傳送性能劣化的
問題。另外,通過設置2個VCO(Volatge-controlled?Oscillator,壓
控振蕩器)、并與傳送速度對應地切換所使用的VCO,可以防止時
鐘品質的劣化,但是存在電路規模增大的問題。

本發明是為了解決上述那樣的問題而完成的,其目的在于得到一
種糾錯方法以及裝置,能夠提供不會出現由抖動等引起的性能劣化、
以節省的電路規模進行共用化、高品質且高速的光通信系統。

本發明涉及的糾錯方法,是一種在傳送對信息數據附加開銷和糾
錯碼而形成的傳送幀的光通信系統中的糾錯方法,其特征在于,通過
根據客戶端信號對容納不同信號類別的所述客戶端信號的FEC幀的
FEC冗余區域的大小進行調整,將針對各個客戶端信號的FEC幀的
傳送速度的關系設成N倍附近,其中,N是正的自然數。

另外,本發明涉及的糾錯裝置,是一種在傳送對信息數據附加開
銷和糾錯碼而形成的傳送幀的光通信系統中的糾錯裝置,其特征在
于,具備:光傳送成幀器,基于客戶端發送信號向光信道傳送幀的映
射,生成光傳送幀并輸出發送信號,并且基于接收信號的輸入,將客
戶端信號從光信道傳送幀解映射并輸出客戶端接收信號;FEC編碼
器,對于來自所述光傳送成幀器的發送信號,基于糾錯碼進行編碼;
D/A轉換器,對所述編碼器的輸出信號進行D/A轉換并將光發送信號
輸出到通信路徑;A/D轉換器,將來自通信路徑的光接收信號轉換成
模擬信號;以及FEC解碼器,根據所述A/D轉換器的輸出進行接收
數據的解碼,糾正錯誤并將接收信號輸出到所述光傳送成幀器;并且,
所述D/A轉換器和所述A/D轉換器中,分別具備根據不同信號類別
的客戶端信號變更采樣時鐘的時鐘生成單元,通過根據所述客戶端信
號對容納不同信號類別的客戶端信號的FEC幀的FEC冗余區域的大
小進行調整,將針對各個客戶端信號的FEC幀的傳送速度的關系設
成N倍附近,其中,N是正的自然數。

根據本發明,在容納不同信號類別的客戶端信號的FEC幀中,
通過根據所述客戶端信號調整FEC冗余區域的大小,將針對各個客
戶端信號的FEC幀的傳送速度的關系設成N倍(N是正的自然數)
附近,而能夠提供不會出現由抖動等引起的性能劣化、以節省的電路
規模進行共用化、高品質且高速的光通信系統。

附圖說明

圖1是表示與本發明的實施方式1相關的糾錯方法以及設備的說
明中使用的數字傳送系統的結構圖。

圖2是表示圖1所示的光傳送裝置1a、1b的詳細結構的結構圖。

圖3是表示ITU-T?Recommendation?G.709所示的OTUk幀的結
構圖。

圖4(a)表示軟判決FEC編碼器201的輸出信號以及軟判決FEC
解碼器206的輸入信號中的傳送幀的結構(OTU4V幀格式),(b)是
表示軟判決FEC編碼器201的輸出信號以及軟判決解碼器206的輸
入信號中的傳送幀的結構(OTU3V幀格式)的圖。

圖5是表示圖2所示的CMU207以及208的詳細結構的結構圖。

圖6涉及作為外部碼設成與OTUk幀相同的硬判決FEC冗余區
域的實施方式2,(a)以及(b)是與圖4(a)以及(b)對應的傳送幀的結構
圖。

圖7表示與實施方式3相關的傳送幀,(a)和(b)是與圖4(a)以及
(b)對應的傳送幀的結構圖。

圖8表示在構成為只使用軟判決FEC碼、并在OTU4V和OTU3V
中變更FEC冗余區域的情況下的實施方式3所涉及的傳送幀,(a)以
及(b)是與圖4(a)以及(b)對應的傳送幀的結構圖。

(附圖標記說明)

1a,1b:光傳送裝置;2:通信路徑;10:OTUk成幀器;20:
數字信號處理光收發器;101:OTUk幀生成;102:硬判決FEC編
碼器;103:OTUk幀終端;104:硬判決FEC解碼器;201:軟判決
FEC編碼器;202:D/A轉換;203:E/O;204:O/E;205:A/D轉
換;206:軟判決FEC解碼器;207,208:CMU;2001:相位比較器;
2002:濾波器;2003:VCO;2004:2分頻器;2005:選擇器;2006:
N分頻器

具體實施方式

實施方式1.

圖1是表示與本發明的實施方式1相關的糾錯方法以及裝置的說
明中使用的數字傳送系統(以下,簡稱為“傳送系統”)的結構圖。
圖1中,光傳裝置1a、1b使用于傳送向信息數據中附加開銷
(overhead)和糾錯碼而形成的傳送幀的光通信系統,進行客戶端收
發信號和光收發信號的相互轉換,例如客戶端信號和光傳送幀之間的
映射、解映射(demapping)處理、糾錯編碼以及解碼處理、電/光轉
換等,經由通信路徑2,在光傳送裝置1a以及1b間進行雙方向通信。

圖2是表示由圖1所示的光傳送裝置1a、1b的詳細結構的結構
圖。圖2所示的光傳送裝置1a、1b,通過根據客戶端信號將容納不同
信號類別的客戶端信號的FEC幀的FEC冗余區域的大小進行調整,
將針對各個客戶端信號的FEC幀的傳送速度的關系設成N倍(N是
正的自然數)附近;在圖2中,OTUk(Optical?channel?Transport?
Unit-k,光信道傳送單元-k)成幀器(framer)10由OTUk幀生成101
和OTUk幀終端103構成,其中:所述OTUk幀生成101將客戶端發
送信號映射到OTUk幀,附加在幀同步、維護控制中必要的信息,而
生成光傳送幀,并將SFI(Serdes?Frame?Interface,Serdes成幀器接
口)發送信號向數字信號處理光收發器20輸出;所述OTUk幀終端
103針對來自數字信號處理光收發器20的SFI接收信號,將在幀同步、
維護控制中必要的信息解除(terminate),將客戶端信號從OTUk
幀解映射,并輸出客戶端接收信號。OTUk幀生成101具有硬判決FEC
編碼器102,OTUk幀終端103具有硬判決FEC解碼器104。

另外,數字信號處理光收發器20由軟判決FEC編碼器201、D/A
轉換202、E/O(電/光)203、O/E(光/電)204、A/D(模擬/數字)
轉換205、和軟判決FEC解碼器206構成,其中:所述軟判決FEC
編碼201針對來自OTUk成幀器10的SFI發送信號,利用軟判決用
的糾錯碼進行編碼;所述D/A轉換202將軟判決FEC編碼器201的
輸出信號進行D/A(數字/模擬)轉換;所述E/O(電/光)203將來自
D/A轉換202的模擬信號轉換成光信號,并將光發送信號向通信路徑
輸出;所述O/E(光/電)204將來自通信路徑的光接收信號變換成模
擬信號并輸出;所述A/D(模擬/數字)轉換205將模擬信號轉換成q
比特的軟判決接收數據;所述軟判決FEC解碼器206進行軟判決接
收數據的軟判決解碼,糾正錯誤,并將SFI接收信號向OTUk幀10
輸出。D/A轉換202具有生成與傳送速度對應的時鐘的CMU207,A/D
轉換205具有生成與傳送速度對應的采樣時鐘的CMU208。

圖3是表示例如在ITU-T?Recommendation?G.709建議中示出的
OTUk幀的構造圖。圖3中,OTUk幀由用于保存客戶端信號那樣的
實際的通信數據的有效載荷、用于幀同步的FA?OH(Frame?Alignment?
OverHead,幀對齊開銷)、用于維護監視信息的OTUk?OH和ODUk?
OH(Optical?channel?Data?Unit-k?OverHead,光信道數據單元-k開
銷)、以及用于有效載荷的映射的OPUk?OH(Optical?channel?Payload?
Unit-k,光信道有效載荷單元-k)構成,進一步地,還具有保存用于
糾正由傳送后的光品質劣化引起的比特錯誤的糾錯碼的信息的FEC
冗余區域。通常,作為糾錯碼,使用里索碼(以下,記作RS碼)
(255,239)。另外,一般來說,將由FA?OH、OTUk?OH、ODUk?OH、
以及OPUk?OH構成的部分稱為開銷。

這樣,在光通信系統中,作為傳送幀,形成向實際地想要發送的
信息數據即有效載荷中附加開銷和糾錯碼的傳送幀,并將其高速并且
長距離地傳送。

其次,參照圖4說明動作。圖4(a)表示軟判決FEC編碼器201
的輸出信號以及軟判決FEC解碼器206的輸入信號中的傳送幀的結
構,示出了OTU4V幀的一個例子,該OTU4V幀是擴展了容納作為
客戶端信號在IEEE802.3ba中研究的100千兆比特以太網(注冊商標)
(以下,記作100GbE)等的OTU4的幀;具有和圖3所示的OTUk
幀相同的結構,但是,將FEC冗余區域分割成2個硬判決FEC冗余
區域,進一步地,附加了軟判決FEC冗余區域。

針對圖4(a)的傳送幀,首先,在OTUk幀生成101中,將客戶
端發送信號映射到圖4(a)的有效載荷,并向OH附加各種開銷信息,
在硬判決FEC編碼器102中,進行作為外部碼的糾錯編碼,并將糾
錯碼信息保存到硬判決FEC冗余區域中。在此,在硬判決FEC編碼
器102中,進行將例如RS碼、BCH碼等組合的級聯編碼(concatenated?
coding),將各自的糾錯碼信息分別保存到進行了2分割的FEC冗余
區域中。

其次,在軟判決FEC編碼器201中,進行作為內部碼用于軟判
決解碼的糾錯碼、例如LDPC編碼,并在軟判決FEC冗余區域中保
存糾錯碼信息。在軟判決FEC編碼器201中構成的OTU4V幀的輸出
信號,在D/A轉換202中被轉換成模擬信號,在E/O203中從模擬信
號轉換成光信號并被輸出到由光纖構成的通信路徑。

另一方面,在接收側,A/D轉換205將通過通信路徑品質劣化了
的接收摸擬信號進行模擬/數字轉換,并將q比特的軟判決接收數據向
軟判決FEC解碼器206輸出。軟判決FEC解碼器206使用q比特的
軟判決信息和保存在軟判決FEC冗余區域的LDPC碼的糾錯碼信息,
進行軟判決解碼處理,并作為SFI接收信號向OTUk幀終端103輸出。

在此,圖4(a)的OTU4V幀的傳送速度成為約126Mb/s,但是在
使用多值調制(multilevel?modulation)、例如DP-QPSK(Dual?
Polarization?Quadrature?Phase?Shift?Keying,雙極化四相相移鍵控)
的情況下,成為4值,所以成為31.5Gbaud。在D/A轉換202的
CMU207、A/D轉換205的CMU208中,例如,生成用于對其進行2
倍過采樣的時鐘、63GHz時鐘。

圖4(b)同樣地表示軟判決FEC編碼器201的輸出信號以及軟判
決解碼器206的輸入信號中的傳送幀的結構,示出了OTU3V幀的一
個例子,該OTU3V幀是擴展了容納作為客戶端信號在IEEE802.3ba
中研究的40千兆比特以太網(注冊商標)(以下,記作40GbE)等
的OTU3的幀;具有和圖3所示的OTUk幀同樣的結構,但是,將
FEC冗余區域分割成2個硬判決FEC冗余區域,進一步地,附加了
軟判決FEC冗余區域。

圖4(b)的軟判決FEC冗余區域比圖4(a)的軟判決FEC冗余區域
還要大,傳送速度成為約63Gb/s。圖4(a)所示的OTU4V幀格式的總
的列數有288·16=4608的列數,相對于此,圖4(b)所示的OTU4V
幀格式的列數有356·16=5696的列數。因此,例如,在使用DP-QPSK
調制的情況下,成為15.75Gbaud,在D/A轉換202的CMU207、A/D
轉換205的CMU208中,生成用于對其進行2倍過采樣的時鐘、例如
31.5GHz時鐘。

圖5是表示CMU207以及208的詳細結構的結構圖,CMU207
以及208由如下部分構成:相位比較器2001,將來自軟判決FEC編
碼器201或者軟判決FEC解碼器206的參照時鐘和來自N分頻器2006
的反饋時鐘進行比較;濾波器2002,將來自相位比較器2001的比較
結果進行平滑化;VCO2003,輸出與被平滑化了的相位誤差信號的電
壓相應的頻率;2分頻器2004,將VCO2003的輸出進行2分頻;選
擇器2005,選擇來自VCO2003的時鐘和來自2分頻器2004的時鐘
中的某一個,并輸出采樣時鐘;以及N分頻器2006,將來自選擇器
2005的采樣時鐘進行N分頻并向相位比較器2001輸出。

在對應于圖4(a)所示的OTU4V的情況下,選擇器2005選擇來
自VCO2003的時鐘,并輸出63GHz的采樣時鐘。另一方面,在對應
于圖4(b)所示的OTU3V的情況下,選擇器2005選擇來自2分頻器
2004的時鐘并輸出31.5GHz的采樣時鐘。

如上所述,通過根據容納的客戶端信號變更FEC冗余區域,
OTU4V和OTU3V的傳送速度的比成為大致整數倍,并選擇是否將
VCO的輸出進行分頻而生成采樣時鐘,由此,不會出現在將VCO的
動作頻率范圍擴大到很大時產生的抖動等時鐘品質劣化,另外,不需
要配置多個VCO,因此,能夠以節省的電路規模實現與OTU4V和
OTU3V對應的電路的共用化。

另外,能夠構成為,例如,軟判決FEC編碼器、軟判決FEC解
碼器、D/A轉換以及A/D轉換的半導體集成電路化在OTU4V和
OTU3V中容易共用化。

進一步地,在OTU3V中,可以將FEC冗余區域變大,因此,
編碼增益會大幅地提高,能夠實現傳送距離的長距離化、基于多波長
化的大容量化。

另外,在上述實施方式1中,作為內部碼,示出了軟判決FEC
的LDPC碼的例子,但是也可以用其它的軟判決FEC,例如,卷積
碼、分組Turbo碼(block?turbo?code)等;另外,作為硬判決FEC
的外部碼,示出了基于RS和BCH的級聯碼的例子,但是也可以使
用其它的級聯碼,例如RS和RS、BCH和BCH;進一步地,作為外
部碼,使用乘積碼當然也可以取得和上述實施方式同樣的效果。

另外,在上述實施方式1中,也可以在各糾錯碼處理的前級、后
級中隨時進行交織、解交織,使在傳送路徑中產生的錯誤在進行糾錯
解碼的時候分散。

實施方式2

在以上的實施方式1中,對外部碼的硬判決FEC使用級聯碼或
者乘積碼等,而下面示出如圖6所示作為外部碼設成與OTUk幀相同
的硬判決FEC冗余區域的實施方式。作為硬判決FEC,例如,有一
般的RS(255,239)碼、使碼長變長的RS(1020,956)的父碼(parent?code)
等。圖6(a)所示的OTU4V幀格式的總的列數具有288·16=4608的列
數,相對于此,圖6(b)所示的OTU3V幀格式的列數具有356·16=5696
的列數。

另外,在實施方式2中作為外部碼表示了RS的例子,但是設成
BCH、其他的碼也可以。

實施方式3

在以上的實施方式2中,對外部碼的硬判決FEC使用RS等碼,
而在OTUk幀的FEC冗余區域中保存外部碼的編碼信息;下面如圖
7以及圖8所示,也可以構成為只使用軟判決FEC碼,在OTU4V和
OTU3V中變更FEC冗余區域,另外,即使只使用硬判決FEC碼當
然也可以取得同樣的效果。

圖7(a)表示的OTU4V幀格式的總的列數有288·16=4608的列
數,相對于此,圖7(b)表示的OTU3V幀格式的列數有356·16=5696
的列數。另外,圖8(a)表示的OTU4V幀格式的總的列數有
255·16=4080的列數,相對于此,圖8(b)表示的OTU3V幀格式的列
數有330·16=5280的列數。

實施方式4

在以上的實施方式中,設成由OH、有效載荷以及FEC冗余區
域構成的幀,但是,設成對其加上訓練(training)區域等的與糾錯
沒有關系的其它區域的結構當然也可以取得同樣的效果。

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