专利名称：一种用于10g epon的rs解码装置及方法
技术领域：
本发明涉及以太无源光网络(EPON)技术领域，尤其涉及一种用于IOG EPON的RS 解码装置及方法。
背景技术：
RS码又称里所码，即Reed-Solomon code，是一种前向纠错的信道编码。编码过程包括首先在多个点上对由校正过采样数据所产生的多项式求冗余，然后将其传输或者存储。对多项式超出必要值的采样使得多项式超定(过限定)。当接收器正确的收到足够的点后，它就可以恢复原来的多项式，即使接收到的多项式上有很多点被噪声干扰失真。
IOG以太无源光网络(EPON)标准要求线路上进行RSQ55，223)前向纠错编码以改善信噪比。RS译码主要分为校正子计算、关键方程求解、错误位置搜索和校正错误等环节。首先对接收数据进行校正子计算，然后对关键方程求解，得到错误位置多项式σ (χ) 和错误值多项式ω (X)，然后利用错误位置多项式进行钱搜索确定错误位置和利用错误值多项式进行错误值计算并纠错。其中关键方程求解是难点，通常所采用的算法有伯利坎普-梅西算法(BM, Berlekamp-Massey Algorithm)、修正的欧几里得算法(ME, Modified Euclidean Algorithm)及频域译码算法等。BM算法与ME算法均为时域译码算法，实时性优于频域译码算法。同BM算法相比，ME算法具有运算结构规整、关键路径时延较小、易于脉动结构实现等优点，被认为是高速数据通信中RS译码的理想算法。
下面简要介绍RS 055，223)的编码和译码原理。
RS (255，223)为有限域GF Q8)上的线性循环码，IOG EPON系统中采用的RS 055，223)码生成多项式可由下式计算 3权利要求
1.一种用于IOG无源光网络EPON的RS解码装置，其特征在于，包括接收缓存模块、校正子计算模块、关键方程求解模块、钱搜索与错误值计算模块、延时缓存模块和发送缓存模块；所述接收缓存模块用于将输入的并行66比特位宽数据进行填零处理，调整为72比特位宽数据，将所述72比特位宽数据输出至校正子计算模块；所述校正子计算模块用于根据输入的72比特位宽数据计算校正子Si，每隔31个时钟周期将所述校正子Si输出至关键方程求解模块；关键方程求解模块用于每隔31个时钟周期接收来自校正子计算模块的校正子Si，将关键方程求解模块中的寄存器序列R、Q、L和U及度数变量degQ和degR设置为初始值，然后采用并行方式进行31次迭代计算，在新校正子到达的同时将计算得到的错误位置ο (χ)和错误值多项式ω (χ)寄存输出至钱搜索与错误值计算模块，并同时向钱搜索与错误值计算模块给出有效指示信号VALID, χ = 0,1,2, -,15 ；延时缓存模块，用于缓存接收缓存模块输出的72比特位宽数据，并将所缓存的数据提供给钱搜索与错误值计算模块进行读取；钱搜索与错误值计算模块，用于根据错误位置σ (χ)和错误值多项式ω (χ)搜索出实际发生错误的错误位置和错误值，其中，每个时钟周期并行搜索9个位置；在计算出错误位置和错误值后，从延时缓存模块中提取出72比特位宽数据，并根据所述错误位置和错误值对所提取的72比特位宽数据进行纠错，将纠错之后的72比特位宽数据输出至发送缓存模块；发送缓存模块，用于将纠错之后的72比特位宽数据重排，去掉填充数据之后恢复为66 比特位宽以适应出口的线路码型，并把FEC校验码替换为空闲码，并输出处理后的66比特位宽数据。
2.根据权利要求1所述的RS解码装置，其特征在于，所述校正子计算模块根据公式Si = r254 ( α D 254+...+Γι ( α D+r0={>..{{ Ir260 ( α 0 8+r259 ( α D V" +r253 ( α +r252} ( α ” 9+r251 (Qi)8+ r250 ( α D V" +r244 ( α ” +r243} ( α 09+...} ( α 09+...} ( α 09+ r8(a Y+rJa D7+…+Γι(α D+r。，i = 0,1, -,2t-l计算校正子；其中r254至A为经信道传输后接收到的码字；r26(1至r255为接收缓存模块填充的全零数据，α为本原多项式X8+X4+X3+X2+1 = 0的根。
3.根据权利要求2所述的RS解码装置，其特征在于，所述校正子计算模块包括9个有限域乘法器、一个加法器和一个寄存器；校正子计算模块接收来自接收缓存模块的数据持续四个时钟周期；在所述每个时钟周期，校正子计算模块将来自接收缓存模块的72比特位宽数据以字节为单位顺次划分为9 个字节，将这9个字节中的第1个字节直接输入所述加法器，其他8个字节的数据分别输入第一有限域乘法器至第八有限域乘法器分别乘以？至(α)8;所述第一有限域乘法器至第八有限域乘法器的输出端连接所述加法器的输入端；所述加法器得到的求和结果输出至所述寄存器；寄存器保存的数据在下一个时钟周期输出至第九有限域乘法器乘以(a Y反馈至所述加法器；校正子计算模块接收全部四个时钟周期的数据完毕后，将寄存器中的数据作为校正子输出至关键方程求解模块，并将寄存器清零。
4.根据权利要求1所述的RS解码装置，其特征在于，所述关键方程求解模块包括并行且结构完全相同的两个逻辑运算电路，其中第一逻辑运算电路用于计算R(x)和Q(X)，第二逻辑运算电路用于计算L(x)和U(X)。
5.根据权利要求4所述的RS解码装置，其特征在于，所述第一逻辑运算电路包括33个用于处理R(X)的寄存器单元组成的寄存器序列R以及33个用于处理Q(X)的寄存器单元组成的寄存器序列Q，每个寄存器单元及总线宽度均为8比特；寄存器序列R的第i个寄存器单元Ri唯一对应一个多路选择器MUXri和一个乘法器；寄存器序列Q的第i个寄存器单元Qi唯一对应一个多路选择器MUXei和一个乘法器，寄存器单元Ri和寄存器单元Qi对应同一个加法器；所述多路选择器具有三个输入端，分别为0号线、1号线和2号线；i = 0，1， 2，—32 ；多路选择器MUXKi的输出端连接寄存器单元Ri的输入端，多路选择器MUXKi的0号线连接寄存器序列R的第i_l个寄存器单元Ri-I的输出端，多路选择器MUXsi的1号线连接寄存器单元Ri-I对应的加法器的输出端，多路选择器MUXsi的2号线连接寄存器单元Ri的输出端；寄存器单元Ri的输出端分别连接多路选择器MUXsi的2号线、多路选择器MUXKi+1的0 号线、多路选择器MUXei的1号线以及寄存器单元Ri对应的乘法器的第二输入端；寄存器单元Ri对应的乘法器的第一输入端用于接收系数a，输出端连接寄存器单元Ri 对应的加法器的第一输入端；多路选择器MUXei的输出端连接寄存器单元Qi的输入端，多路选择器MUXei的0号线连接寄存器序列Q的第i_l个寄存器单元Qi-I的输出端，多路选择器MUXei的1号线连接寄存器单元Ri的输出端，多路选择器MUXm的2号线连接寄存器单元Qi的输出端；寄存器单元Qi的输出端分别连接多路选择器MUXei的2号线、多路选择器MUXQi+1的0 号线，以及寄存器单元Qi对应的乘法器的第二输入端；寄存器单元Qi对应的乘法器的第一输入端用于接收系数b，输出端连接寄存器单元Ri 对应的加法器的第二输入端；当i = 0时，多路选择器MUXki的0号线接收信号0，1号线空接；多路选择器MUXqo的0 号线接收信号0。
6.根据权利要求4或5所述的RS解码装置，其特征在于，所述关键方程求解模块的初始赋值为Q0 (χ) = xS (χ), R0 (χ) = xQ0 (χ) mod x2t, degQ = 31, degR = 31。
7.根据权利要求1所述的RS解码装置，其特征在于，所述钱搜索与错误值计算模块包括反馈倍增电路、偶次项函数值计算电路、奇次项函数值计算电路以及判断纠错电路；所述反馈倍乘电路将来自关键方程求解模块的错误位置多项式系数(O 0，O1,…， O16)每次分别乘以对应系数((α9)°，(α9)1,…，(α 9)16)，其中奇次幂项得出的结果继续输出至奇次项函数值计算电路，偶次幂项得出的结果输出至偶次项函数值计算电路；偶次项函数值计算电路，用于并行计算9个字节位置上的错误位置多项式函数σ (χ) 的偶次项函数值，电路设计中表现为标准行计算结果分别为位置r254、！·245、…、r2上的函数值σ (0)、σ (9)、…、σ 052)，标准行前的第i行系数为标准行对应系数的-(i-1)次幂， 其后的第i行系数为标准行对应系数的(i+Ι)次幂；按照以上方法设计的电路即可完成对原码字所有位置是否出错的判断，相应地，每行运算电路输出的函数值结果为
8.根据权利要求7所述的RS解码装置，其特征在于，所述钱搜索与错误值计算模块根 据公式
9.一种用于IOG无源光网络EPON的RS解码方法，其特征在于，包括如下步骤 Α、将输入的并行66比特位宽数据进行填零处理，调整为72比特位宽数据；B、根据所述72比特位宽数据，每隔31个时钟周期进行如下计算计算出校正子Si，将关键方程求解模块中的寄存器序列R、Q、L和U及度数变量degQ和degR设置为初始值，然后采用并行方式进行31次迭代计算，计算得到的错误位置σ (χ)和错误值多项式ω (χ)；C、根据错误位置σ(χ)和错误值多项式ω (χ)搜索出实际发生错误的错误位置和错误值，根据所述错误位置和错误值对所述72比特位宽数据进行纠错；D、将纠错之后的72比特位宽数据重排，去掉填充数据之后恢复为66比特位宽以适应出口的线路码型，并把FEC校验码替换为空闲码，并输出处理后的66比特位宽数据。
10.根据权利要求9所述的RS解码方法，其特征在于，步骤B中根据公式Si = r254 ( α D 254+...+Γι ( α D+r0={>..{{ Ir260 ( α 0 8+r259 ( α D V" +r253 ( α +r252} ( α ” 9+r251 (Qi)8+ r250 ( α D V" +r244 ( α ” +r243} ( α 09+...} ( α 09+...} ( α 09+ r8(a Y+rJa D7+…+Γι(α D+r。，i = 0,1, -,2t-l计算校正子；其中r254至A为经信道传输后接收到的码字；r26(1至r255为接收缓存模块填充的全零数据，α为本原多项式X8+X4+X3+X2+1 = 0的根。
11.根据权利要求10所述的RS解码方法，其特征在于，步骤B所述计算出校正子Si包括B11、在当前时钟周期，接收72比特位宽数据，并将所接收的72比特位宽数据以字节为单位顺次划分为9个字节；B12、将所述9个字节中第一个字节直接输入加法器，将其他8个字节的数据分别乘以 ？至(a O8后输入加法器，将寄存器中当前缓存的结果乘以(？)9输入加法器；B13、加法器将输入的数据进行累加计算，计算结果输出至所述寄存器；B14、判断是否已接收四个时钟周期的数据，若是，执行步骤B15，否则返回步骤Bll ；B15、将寄存器中的数据作为校正子Si输出，并将寄存器清零。
12.根据权利要求9所述RS解码方法，其特征在于，步骤B所述将关键方程求解模块中的寄存器序列R、Q、L和U及度数变量degQ和degR设置为初始值，然后采用并行方式进行 31次迭代计算，计算得到的错误位置σ (χ)和错误值多项式ω (χ)包括Β21、判断寄存器序列R的度数变量degR，如果小于16，则说明已完成计算，直接将寄存器序列R和寄存器序列Q中的结果输出，否则根据a、b的情况确定执行下面三个步骤，a为 0执行B22，b为0执行B23，a和b都不为0执行B24。B22、寄存器序列R前的多路选择器全部选择0号线上的数据写入寄存器中，Q寄存器序列前的多路选择器全部选择2号线上的数据；同时寄存器序列R的度数变量degR减1， 寄存器序列Q的度数变量degQ保持不变；B23、寄存器序列Q前的多路选择器全部选择0号线上的数据写入寄存器中，同时寄存器序列Q的度数变量degQ减1，寄存器序列R和寄存器序列R的度数变量保持不变；B24、运算aXQ+bXR，aXQ+bXR的最高项系数等于0，将中间结果aX Q+b X R右移一位后赋值给寄存器序列R，反映在电路上即为寄存器序列R前的多路选择器选择1号线上数据写入寄存器中；若degR彡degQ,寄存器序列Q和degQ保持不变，寄存器序列Q前的多路选择器选择2号线上的数据，degR减1 ；否则将寄存器序列R赋值给寄存器序列Q，寄存器序列Q前的多路选择器选择1号线数据，degR赋值为degQ，degQ减1之后赋值给degR ；B25、在算法迭代对应的寄存器移位中，寄存器序列最高项是0，丢弃该值，最低项清0， 并返回步骤B21。
13.根据权利要求12所述的RS解码方法，其特征在于，所述关键方程求解模块的初始赋值为Q0 (χ) = xS (χ), R0 (χ) = xQ0 (χ) mod x2t, degQ = 31, degR = 31。
14.根据权利要求9所述的RS解码方法，其特征在于，步骤C包括Cl、将错误位置多项式系数(ο…Q1,…，σ16)分别乘以对应系数((α9)、。9)1，…，(α9)16)；C2、分别偶次项函数值^etien {9i + m) = [m = 0,1, · · · , 8, ^ = 0,1, · · · , 28；0<j<16, j even以及奇次项函数值σοΜ {9ι + m) = Yjm = 0,1, · · · , = 0,1, · · · , 28；1<J<15, j oddC3、计算偶次项函数值、奇次项函数值之和，若所述和为零，说明该位置上发生了错误， 将计算得出的错误值与原数据相加以完成纠错，并将纠错之后的数据输出至发送缓存模块。
15.根据权利要求14所述的RS解码方法，其特征在于，步骤C中根据公式
全文摘要
本发明提供了一种用于10G无源光网络(EPON)的RS解码装置，包括接收缓存模块、校正子计算模块、关键方程求解模块、钱搜索与错误值计算模块、延时缓存模块和发送缓存模块。本发明还提供了一种用于10G无源光网络EPON的RS解码方法。本发明可以实现RS解码与数据速率相协调，并实现多字节的并行处理。
文档编号H04L1/00GK102546109SQ20111044877
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者李西聪, 王磊, 聂克庆, 陈雪, 高卫东 申请人:北京格林伟迪科技有限公司, 北京邮电大学