通信系统中RS译码方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及通信技术，公开了一种通信系统中RS译码方法及其装置。本发明专利技术中，通过将普通并行iBM算法串行分解化计算，在不影响连续译码的情况下，极大降低了求解关键方程所需的硬件资源，同时减小了路径延迟。此外，通过合并优化钱搜索和Forney算法过程，即将错误位置多项式和错误值多项式中的奇偶次项拆分，减少了控制逻辑和重复计算。因此，本发明专利技术的硬件资源消耗仅为普通iBM算法实现的1/2～1/3，最大时钟频率和有效数据带宽提升了约30%，能够使得高速信道纠错技术应用在低密度芯片上，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
通信系统中RS译码方法及其装置
本专利技术涉及通信技术，特别涉及通信系统中RS译码方法及其装置。
技术介绍
里德-索罗门编码(Reed-SolomonCode，简称“RSCODE”)是一种纠错能力非常强的非二进制编码方式，应用于信道纠错。里德-索罗门译码(Reed-SolomonDecode，简称“RSDECODE”)是对已编码的数据进行RS译码，通过一系列运算在数据包中完成检错、找错和纠错，对错误的数据进行纠正。有限域(GFField)为线性分组码的数域，是一种应用在信道编码和密码学中循环群域，而RS编译码是定义在有限域的特殊编译码方法。现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称“FPGA”)是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。在目前的专利和实际使用中，硬件实现高速RS译码通常采用的方法是：1）在中国专利CN200810241118.8中，采用Eculid欧几里德及其变种算法求解关键方程，得出错误位置和错误值多项式；2）在中国专利CN201010623809.1中，采用iBM算法或其改进算法(比如RiBM)并行求解关键方程；3）钱搜索和Forney算法分开计算。然而，本专利技术的专利技术人发现，上述方法的缺点在于：1）Eculid欧几里德及其变种算法涉及到多项式阶数比较和系数交换，虽然此算法的RS译码速度非常快，但是极其消耗资源，不适用低密度FPGA芯片。2）普通iBM算法在关键方程求解时用到了乘加树结构，路径延迟较大。普通iBM算法虽然能够在很短的时钟周期里求解出关键方程，但是消耗的有限域加法器和有限域乘法器也很多，资源消耗多速度不够快。3）RiBM算法的若干组计算单元共用一组控制信号，在FPGA实现时会导致这组控制信号走线过长，反而不利于译码速度的提升，而且RiBM算法占资源非常多。RiBM算法求解关键方程适合ASIC专用集成电路实现。4）钱搜索和Forney算法独立计算，分别需要一组控制逻辑造成资源浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通信系统中RS译码方法及其装置，降低了硬件资源消耗、减小了路径延迟。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式公开了一种通信系统中RS译码方法，包括以下步骤：通过接收装置接收经RS码编码的数据，其中该RS码的纠错能力为t个码元；对接收到的数据计算2t个伴随式Si以组成伴随多项式S(x)，其中i=0～2t-1；使用iBM算法，由伴随多项式S(x)求解关键方程S(x)σ(x)=ω(x)modx2t，以得到错误位置多项式σ(x)=σ0+σ1x+……+σt-1xt-1+σtxt和错误值多项式ω(x)=ω0+ω1x+……+ωt-1xt-1，其中mod表示取余，在计算错误位置多项式σ(x)的第i次迭代中，分别在t+1个周期中依序计算中间变量σ(i)的t+1个系数σ0(i)、σ1(i)…σt(i)，每个周期计算一个系数；使用钱搜索和Forney算法从得到的错误位置多项式σ(x)=σ0+σ1x+……+σt-1xt-1+σtxt和错误值多项式ω(x)=ω0+ω1x+……+ωt-1xt-1计算出码元的错误位置和相应的错误幅度；若存在码元错误，根据码元的错误位置和相应的错误幅度对接收的数据进行译码。本专利技术的实施方式还公开了一种通信系统中RS译码装置，包括：接收模块，用于接收经RS码编码的数据，其中该RS码的纠错能力为t个码元；伴随式计算模块，用于对接收到的数据计算2t个伴随式Si以组成伴随多项式S(x)，其中i=0～2t-1；关键方程求解模块，该关键方程求解模块使用iBM算法，由伴随多项式S(x)求解关键方程S(x)σ(x)=ω(x)modx2t，以得到错误位置多项式σ(x)=σ0+σ1x+……+σt-1xt-1+σtxt和错误值多项式ω(x)=ω0+ω1x+……+ωt-1xt-1，其中mod表示取余，在该关键方程求解模块计算错误位置多项式σ(x)的第i次迭代中，分别在t+1个周期中依序计算中间变量σ(i)的t+1个系数σ0(i)、σ1(i)…σt(i)，每个周期计算一个系数；钱搜索和Forney算法模块，该钱搜索和Forney算法模块使用钱搜索和Forney算法从得到的错误位置多项式σ(x)=σ0+σ1x+……+σt-1xt-1+σtxt和错误值多项式ω(x)=ω0+ω1x+……+ωt-1xt-1计算出码元的错误位置和相应的错误幅度；纠错模块，用于若钱搜索和Forney算法模块确认存在码元错误，根据码元的错误位置和相应的错误幅度对接收的数据进行译码。本专利技术实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：在本专利技术中，通过将普通并行iBM算法串行分解化计算，在不影响连续译码的情况下，极大降低了求解关键方程所需的硬件资源，同时减小了路径延迟，能够使得高速信道纠错技术应用在低密度芯片上，降低了成本。进一步地，在普通并行iBM算法中多处采用分时复用方式，能极大降低有限域乘法器的消耗，同时在每次计算时，避免了乘加树结构，显著降低了路径延迟并提升了芯片时钟频率。进一步地，通过合并优化钱搜索和Forney算法过程，即将错误位置多项式和错误值多项式中的奇偶次项拆分，减小了控制逻辑和重复计算。附图说明图1是本专利技术第一实施方式中一种通信系统中RS译码方法的流程示意图；图2是本专利技术第一实施方式中一种通信系统中RS译码方法的流程示意图；图3是本专利技术第一实施方式中一种通信系统中RS译码方法中分解计算σ(x)和Δ的示意图；图4是本专利技术第二实施方式中一种通信系统中RS译码方法中钱搜索和Forney算法的流程示意图；图5是本专利技术第二实施方式中一种通信系统中RS译码方法中实现优化后的钱搜索的示意图；图6是本专利技术第二实施方式中一种通信系统中RS译码方法中实现Forney算法的示意图；图7是本专利技术第三实施方式中一种通信系统中RS译码装置的结构示意图；图8是本专利技术第四实施方式中一种通信系统中RS译码装置中钱搜索和Forney算法模块的结构示意图。具体实施方式在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步地详细描述。本专利技术第一实施方式涉及一种通信系统中RS译码方法，图1是该通信系统中RS译码方法的流程示意图。如图1所示，该通信系统中RS译码方法包括以下步骤：在步骤101中，通过接收装置接收经RS码编码的数据，其中该RS码的纠错能力为t个码元。此后进入步骤102，对接收到的数据计算2t个伴随式Si以组成伴随多项式S(x)，其中i=0～2t-1。此后进入步骤103，使用iBM算法，由伴随多项式S(x)求解关键方程S(x)σ(x)=ω(x)modx2t，以得到错误位置多项式σ(x)=σ0+σ1x+……+σt-1xt-1+σtxt和错误值多项式ω(x)=ω0+ω1x+……+ωt-1xt-1，其中mod表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通信系统中RS译码方法，其特征在于，包括以下步骤：通过接收装置接收经RS码编码的数据，其中该RS码的纠错能力为t个码元；对接收到的数据计算2t个伴随式Si以组成伴随多项式S(x)，其中i=0～2t‑1；使用iBM算法，由所述伴随多项式S(x)求解关键方程S(x)σ(x)=ω(x)mod x2t，以得到错误位置多项式σ(x)=σ0+σ1x+……+σt‑1xt‑1+σtxt和错误值多项式ω(x)=ω0+ω1x+……+ωt‑1xt‑1，其中mod表示取余，在计算错误位置多项式σ(x)的第i次迭代中，分别在t+1个周期中依序计算中间变量σ(i)的t+1个系数σ0(i)、σ1(i)…σt(i)，每个周期计算一个系数；使用钱搜索和Forney算法从得到的错误位置多项式σ(x)=σ0+σ1x+……+σt‑1xt‑1+σtxt和错误值多项式ω(x)=ω0+ω1x+……+ωt‑1xt‑1计算出码元的错误位置和相应的错误幅度；若存在码元错误，根据码元的错误位置和相应的错误幅度对接收的数据进行译码。

【技术特征摘要】
1.一种通信系统中RS译码方法，其特征在于，包括以下步骤：通过接收装置接收经RS码编码的数据，其中该RS码的纠错能力为t个码元；对接收到的数据计算2t个伴随式Si以组成伴随多项式S(x)，其中i＝0～2t-1；使用iBM算法，由所述伴随多项式S(x)求解关键方程S(x)σ(x)＝ω(x)modx2t，以得到错误位置多项式σ(x)＝σ0+σ1x+……+σt-1xt-1+σtxt和错误值多项式ω(x)＝ω0+ω1x+……+ωt-1xt-1，其中mod表示取余，计算错误位置多项式σ(x)的每次迭代被拆分为t+1个周期以实现流水线结构，在该流水线结构中，每次迭代和每个周期都通过流水衔接，在计算错误位置多项式σ(x)的第i次迭代中，分别在t+1个周期中依序计算中间变量σ(i)的t+1个系数σ0(i)、σ1(i)…σt(i)，每个周期计算一个系数；使用钱搜索和Forney算法从得到的错误位置多项式σ(x)＝σ0+σ1x+……+σt-1xt-1+σtxt和错误值多项式ω(x)＝ω0+ω1x+……+ωt-1xt-1计算出码元的错误位置和相应的错误幅度；若存在码元错误，根据码元的错误位置和相应的错误幅度对接收的数据进行译码。2.根据权利要求1所述的通信系统中RS译码方法，其特征在于，在求解关键方程的步骤中，在计算错误位置多项式σ(x)的第i次迭代中的第j个周期，其中j＝0～t，当j＝0时，由第i-1次迭代算出的系数σt(i－1)和辅助参数Δt(i)计算辅助参数Δ(i)，设置辅助参数Δ0(i+1)为0，并由第i-1次迭代算出的系数σ0(i－1)计算σ(i)的系数σ0(i)；当j＝1～t时，由第i-1次迭代算出的系数σj(i－1)和辅助参数Δ(i)计算σ(i)的系数σj(i)，并由系数σj-1(i)和辅助参数Δj-1(i+1)计算辅助参数Δj(i+1)。3.根据权利要求1所述的通信系统中RS译码方法，其特征在于，在求解关键方程的步骤中，在计算错误值多项式ω(x)的第i次迭代中，分别在t个周期中依序计算中间变量ω(i)的t个系数ω0(i)、ω1(i)…ωt-1(i)，每个周期计算一个系数。4.根据权利要求3所述的通信系统中RS译码方法，其特征在于，在求解关键方程的步骤中，在计算错误值多项式ω(x)的第i次迭代中的第j个周期，其中j＝0～t-1，当j＝0时，由系数σ0计算ω(i)的系数ω0(i)；当j＝1～t-1时，由系数ωj-1(i)和系数σj计算ω(i)的系数ωj(i)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的通信系统中RS译码方法，其特征在于，在使用钱搜索和Forney算法计算码元的错误位置和相应的错误幅度的步骤中包括以下步骤：将错误位置多项式σ(x)拆分成σodd(x)＝σ1x+σ3x3……+σtoddxtodd和σeven(x)＝σ0+σ2x2+……+σtevenxteven，其中todd为不大于t的最大奇数，teven为不大于t的最大偶数，并将错误值多项式ω(x)拆分成ωodd(x)＝ω1x+ω3x3+……+ωtodd'xtodd'和ωeven(x)＝ω1x+ω3x3+……+ωteven'xteven'，其中todd'为不大于t－1的最大奇数，teven'为不大于t－1的最大偶数；依次将αi代入σodd(x)和σeven(x)并相加得到σ(αi)；若σ(αi)＝0，则将αi代入ωodd(x)和ωeven(x)并相加得到ω(αi)，根据ω(αi)和σodd(αi)计算相应的错误幅度。6.一种通信系统中RS译码装置，其特征在于，包括：接收模块，用于接收经RS码编码的数据，其中该RS码的纠错能力为t个码元；伴随式计算模块，用于对接收到的数据计算2t个...

【专利技术属性】
技术研发人员：王航，文雯，徐宁，
申请(专利权)人：杭州海康威视数字技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33