CCSDS系统RS编码中常系数矩阵的生成装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种CCSDS系统并行RS编码中常系数矩阵的生成方案，其特征在于，所述常系数矩阵的生成装置主要由控制器、域元素二进制表示查找表、基转换矩阵存储器、逆基转换矩阵存储器、乘法运算单元、存储单元六部分组成。本发明专利技术去掉了构造乘数矩阵涉及的1288次乘法和1127次加法，对于每个生成多项式系数而言，只需从域元素二进制表示查找表中取出相应的连续8个域元素的二进制表示即可构造其乘数矩阵，进而生成其常系数矩阵。本发明专利技术计算量低，易于实现，能明显提高常系数矩阵的生成速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空间数据通信领域，特别涉及一种CCSDS系统RS编码中常系数矩阵的生成方法。
技术介绍
里德——索罗门(Reed-Solomon’RS)码是一类具有很强纠错能力的多进制BCH码，它既能纠正随机误码也能纠正突发误码，在现代通信系统中得到了广泛的应用。CCSDS推荐采用有限域GF(28)上的(255，k)系统RS码。RS码长为n=255字节，码率有2种，分别是k=223，k=239。图1给出了这2种码率下RS码的生成多项式系数gi，&用α的幂次表示形式表示。2种码率下RS码分别有32、16个生成多项式系数，共有23个不同的生成多项式系数。CCSDS推荐两种RS码编码方法，如图2所示，一种是Berlekamp串行编码方法，对于高速应用，Berlekamp串行编码方法很难达到设计要求；另外一种是采用常规编码方法，常规编码方法常采用常规并行编码器，编码器的输入和输出都是用规范基U，α,..., α-1}表示，常规并行编码器结构如图3所示，它主要由移位寄存器、有限域加法器和有限域乘法器组成，其实现复杂度在很大程度上取决于有限域乘法器。现有技术采用矩阵连乘UV(gi)W实现有限域乘法，其中矩阵U和矩阵W取决于采用规范基{1，α,..., α-1}的何种对偶基，常数乘数矩阵V(gi)的生成是设计的关键。对于有限域GF(28)，乘数矩阵V(gi)的维度为8X8，对于每个生成多项式系数gi，现有技术需要进行I次查表运算得到矩阵V(gi)的第一行元素，接着进行7次复杂运算分别得到矩阵V (gi)的其余7行元素，每次复杂运算包括的平均运算量为8次乘法和7次加法。CCSDS系统共有23个不同的生成多项式系数，因此，现有方法需要进行23次查表运算、23*7*8=1288次乘法和23*7*7=1127次加法。可见现有构造乘数矩阵的方法计算量大，由此带来常系数矩阵生成速度慢的缺点。
技术实现思路
针对CCSDS系统RS编码存在的构造乘数矩阵计算量大的技术缺点，本专利技术提供了一种快速生成常系数矩阵的方法，有效降低矩阵生成的计算量，提高常系数矩阵的生成速度。如图5所示，常系数矩阵的生成装置主要由控制器、域元素二进制表示查找表、基转换矩阵存储器、逆基转换矩阵存储器、乘法运算单元、存储单元六部分组成。整个常系数矩阵的生成过程分五步完成:第一步，根据本原多项式生成域元素二进制表示查找表，查找表的索引为域元素的幂j，其中，O ( j〈255，查找表每行的内容为域元素的二进制表示；第二步，控制器以I (生成多项式系数gi的幂次表示形式为α工)为索引从域元素二进制表示查找表中读取连续8个域元素α1，α1+1,-, α 1+7的二进制表示构成乘数矩阵V(gi)，读取时采用循环读取方式，若1+7>254，即从第I行到表末行不足8行时，则接着从表首行(第O行)读取，直到读取完8个域元素的二进制表示；第三步，控制器读取逆基转换矩阵U，U与V(gi)在乘法运算单元完成乘法UV(gi)，所得乘积T(gi)写入存储单元；第四步，控制器读取基转换矩阵W，与存储单元中的乘积中间值T(gi)在乘法运算单元完成乘法T(gi)W，所得乘积即为乘数矩阵z (gi);第五步，重复第二、三、四步，得到所有23个生成多项式系数的常系数矩阵。综上可见，与现有解决方案相比，本专利技术去掉了构造乘数矩阵涉及的23*7*8=1288次乘法和23*7*7=1127次加法,对于每个生成多项式系数gi,只需从域元素二进制表示查找表中取出相应的连续8个域元素的二进制表示即可构造其乘数矩阵，进而生成常系数矩阵，计算量低，易于实现，能明显提高常系数矩阵的生成速度。关于本专利技术的优点与精神可通过接下来的专利技术详述及附图得到进一步的了解。附图说明图1给出了 2种码率下RS码的生成多项式系数gi Qi用α幂次表示形式表示)；图2给出了 CCSDS系统推荐的两种RS编码方法；图3是并行RS编码器的结构框图；图4给出了生成常系数矩阵的简化流程图；图5给出了常系数矩阵的生成装置功能框图；图6给出了部分域元素的二进制表示；图7比较了两种常系数矩阵生成方案的运算量。`具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为对本专利技术的限定。RS编码器中的运算都是在伽罗华域中完成的，伽罗华域GF(2m)中任意元素Q都可以用基{1，a,..., Q-1I = Iy0, Y1，…，Ym-J来表示，我们称这个基为规范基。通常用{ Y 0.Y I,..., Ym-J来表示GF(2m)上的规范基。如果另外一组基{τ。，τ 1；..., τ m_J满足:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CCSDS系统RS编码中常系数矩阵的生成装置，常系数矩阵Z(gi)=UV(gi)W，其中U为逆基转换矩阵，W为基转换矩阵，V(gi)为乘数矩阵，gi为生成多项式的系数，CCSDS系统采用有限域GF(28)上的(255,k)系统RS码，RS码本原多项式为p(x)=x8+x7+x2+x+1，RS码长恒为n=255字节，码率有2种，分别是k=239，k=223，2种码率下RS码分别有16、32个生成多项式系数，共有23个不同的生成多项式系数，其特征在于，所述装置包括以下部件：控制器，用于控制查找表的读取、基转换矩阵的读取、逆基转换矩阵的读取和矩阵连乘运算、矩阵连乘的中间结果的存储与读取；域元素二进制表示查找表，用于存储域元素的二进制表示；基转换矩阵存储器，用于存储基转换矩阵W；逆基转换矩阵存储器，用于存储逆基转换矩阵U；乘法运算单元，用于实现矩阵连乘UV(gi)W；存储单元，用于存储矩阵连乘的中间结果T(gi)=UV(gi)。

【技术特征摘要】
1.一种CCSDS系统RS编码中常系数矩阵的生成装置，常系数矩阵Z(gi)=UV(gi)W，其中U为逆基转换矩阵，W为基转换矩阵，V (gi)为乘数矩阵，gi为生成多项式的系数，CCSDS系统采用有限域GF(28)上的(255，k)系统RS码，RS码本原多项式为p(x)=x8+x7+x2+x+l，RS码长恒为n=255字节，码率有2种，分别是k=239，k=223，2种码率下RS码分别有16、32个生成多项式系数，共有23个不同的生成多项式系数，其特征在于，所述装置包括以下部件: 控制器，用于控制查找表的读取、基转换矩阵的读取、逆基转换矩阵的读取和矩阵连乘运算、矩阵连乘的中间结果的存储与读取； 域元素二进制表示查找表，用于存储域元素的二进制表示； 基转换矩阵存储器，用于存储基转换矩阵W ； 逆基转换矩阵存储器，用于存储逆基转换矩阵U ； 乘法运算单元，用于实现矩阵连乘UV(gi)W ； 存储单元，用于存储矩阵连乘的中间结果T(gi)=UV(gi)。2.如权利要求1所述的常系数矩阵生成装置，其特征在于，所述域元素二进制表示查找表的索引是域元素的幂j，其中，O < j〈255，每个存储单元保存的内容为域元素的二进制表不。3.如权利要求1所述的常系数矩阵生成装置，其特征在于，所述乘法运算单元用于实现矩阵连乘uv(gi)w: 矩阵U乘以矩阵V(gi)，所得乘积T(gi)存于存储单元； T(gi)乘以矩阵W，所得乘积即为常系数矩阵Z(gi)。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，陈晋伦，蒋蓝祥，刘蕾，林子良，
申请(专利权)人：苏州威士达信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：