專利名稱：Ccsds系統(tǒng)高速并行rs編碼器和編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，特別涉及一種CCSDS系統(tǒng)高速并行RS編碼器和編碼方法。
背景技術(shù)：
里德——索羅門(Reed-Solomon’RS)碼是一類具有很強糾錯能力的多進制BCH碼，它既能糾正隨機誤碼也能糾正突發(fā)誤碼，在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。CCSDS推薦采用有限域GF(28)上的(255，k)系統(tǒng)RS碼，RS碼長為n=255字節(jié)，碼率有2種，分別是k=223，k=239。CCSDS推薦兩種RS碼編碼方法，如圖1所示，一種是Berlekamp串行編碼方法,對于高速應用，Berlekamp串行編碼方法很難達到設(shè)計要求；另外一種是常規(guī)編碼方法，常規(guī)編碼方法常采用常規(guī)并行編碼器，常規(guī)編碼方法在編碼前后需要進行基變換，如圖3所示。輸入信息字節(jié)I及生成碼字C用冗余基β7}的對偶基{Ιο, ρ..., 17 }表示，I'及C'用多項式基{1，α，...，α7}表示，它們之間的轉(zhuǎn)換由矩陣G1和矩陣Tal決定。由圖1可知，對于現(xiàn)有RS(255，k)編碼技術(shù)，在編碼前需要進行k次逆基轉(zhuǎn)換將I轉(zhuǎn)換成I’，涉及到k*8*8次乘法運算和k*7*8次加法運算，編碼后需要進行255次基轉(zhuǎn)換將C'轉(zhuǎn)換為C，涉及到255*8*8次乘法運算和255*7*8次加法運算，即基變換共需要(255+k)*8*8次乘法運算和(255+k)*7*8次加法運算，其中k=223或k=239?？梢姵Ｒ?guī)并行RS編碼方法存在的反復基變換過程帶來了計算量大的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
針對CCSDS系統(tǒng)RS編碼的上述計算量大的技術(shù)缺點，本發(fā)明提供了一種高速并行RS編碼方法，將基變換綜合到有限域乘法器常系數(shù)矩陣中，有效降低編碼的計算量，提高編碼速度。如圖6所示，一種適合于CCSDS系統(tǒng)的并行RS編碼器主要由有限域乘法器、有限域加法器、移位寄存器三部分組成，有限域乘法器中的系數(shù)g/表示系數(shù)對應的常系數(shù)矩陣是修正的常系數(shù)矩陣，修正常系數(shù)矩陣廠(容0 = 2:7(&)1；/,其中為逆基轉(zhuǎn)換矩陣，Tal為基轉(zhuǎn)換矩陣，V(gi)為常規(guī)并行編碼器的常系數(shù)矩陣。改進的編碼器進行一次RS編碼的步驟如下:第一步，清零所有移位寄存器Rtl, R1,...，R254-,，閉合開關(guān)S1，開關(guān)S2處于位置2。第二步，將k字節(jié)信息字節(jié)送入編碼器進行編碼；第三步，開關(guān)S2切換到位置1，斷開開關(guān)S1，逐個輸出移位寄存器的數(shù)值。綜上可見，與現(xiàn)有并行編碼解決方案相比，本發(fā)明去掉了編碼前后基變換涉及的(255+k)*8*8次乘法運算和(255+k)*7*8次加法運算，其中k=223或k=239。本發(fā)明計算量低，易于實現(xiàn)，能有效降低編碼的計算量和實現(xiàn)復雜度，提高編碼速度。關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可通過接下來的發(fā)明詳述及附圖得到進一步的了解。


圖1給出了 CCSDS系統(tǒng)推薦的兩種RS編碼方法；圖2是常規(guī)并行RS編碼器的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是CCSDS系統(tǒng)并行RS編碼器的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是圖3的等效變換圖；圖5是圖4的等效變換圖；圖6是改進的CCSDS系統(tǒng)并行RS編碼器的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。

常規(guī)并行RS編碼器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，它主要由移位寄存器、有限域加法器和有限域乘法器組成，其實現(xiàn)復雜度在很大程度上取決于有限域乘法器?，F(xiàn)有技術(shù)將有限域乘法轉(zhuǎn)換為尋找系數(shù)gi的常系數(shù)矩陣V(gi)。CCSDS系統(tǒng)并行RS編碼采用了常規(guī)并行RS編碼器，不過在編碼前后需要進行基變換，如圖3所示，信息字節(jié)在輸入前由對偶基表示轉(zhuǎn)化為多項式基{1，α,..., α7}表示，RS編碼后生成的碼字由多項式基表示轉(zhuǎn)化為對偶基表示，它們之間的轉(zhuǎn)換由矩陣和矩陣Tal決定。我們對圖3進行變換可以得到圖4，繼而變換得到圖5。由圖5可知，我們可以將基變換矩陣和Tal綜合到有限域乘法器常系數(shù)矩陣中，產(chǎn)生一個修正的常系數(shù)矩陣VXgl) = Ta!V(gi)Ta-1，從而省去反復的基變換過程，有效降低編碼的計算量和實現(xiàn)復雜度，提高編碼速度。圖6給出了改進的CCSDS系統(tǒng)并行RS編碼器的結(jié)構(gòu)框示意圖，它主要由有限域乘法器、有限域加法器、移位寄存器三個功能模塊組成，編碼器中的系數(shù)g/表示系數(shù)對應的常系數(shù)矩陣是修正的常系數(shù)矩陣，改進的編碼器進行一次RS編碼的步驟如下:第一步，清零所有移位寄存器Rtl, R1,...，R254_k，閉合開關(guān)S1，開關(guān)S2處于位置2。第二步，將k字節(jié)信息字節(jié)送入編碼器進行編碼。第三步，開關(guān)S2切換到位置1，斷開開關(guān)S1，逐個輸出移位寄存器的數(shù)值。綜上可見，改進的并行編碼器將基變換綜合到有限域乘法器常系數(shù)矩陣中，無需進行基變換。與現(xiàn)有并行編碼解決方案相比，本發(fā)明去掉了基變換涉及的(255+k) *8*8次乘法運算和(255+k) *7*8次加法運算,其中k=223或k=239。本發(fā)明計算量低，易于實現(xiàn)，能有效降低編碼的計算量和實現(xiàn)復雜度，提高編碼速度。以上通過具體實施方式
和實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進行的若干變形和改進都應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種適合于CCSDS系統(tǒng)的并行RS編碼器，其特征在于，所述編碼器主要由有限域乘法器、有限域加法器、移位寄存器三部分組成，有限域乘法器中的系數(shù)g/表示系數(shù)對應的常系數(shù)矩陣是修正的常系數(shù)矩陣。
2.一種適合于CCSDS系統(tǒng)的并行RS編碼方法，其特征在于，所述編碼方法處理一次RS編碼包括以下步驟: (1)清零所有移位寄存器Rtl,R1,...，R254-k，閉合開關(guān)S1，開關(guān)S2處于位置2 ； (2)將k字節(jié)信息字節(jié)送入編碼器進行編碼； (3)開關(guān)S2切換到位置1，斷開開關(guān)S1，逐個輸出移位寄存器的數(shù)值。
3.—種CCSDS系統(tǒng)并行RS編碼中修正常系數(shù)矩陣的生成方法，修正常系數(shù)矩陣F(g,:) = ，其中Γ,/為逆基轉(zhuǎn)換矩陣，Tal為基轉(zhuǎn)換矩陣，V(gi)為常規(guī)并行編碼器的常系數(shù)矩 陣。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適合于CCSDS系統(tǒng)的高速并行RS編碼方案，其特征在于，所述編碼器主要由有限域乘法器、有限域加法器、移位寄存器三部分組成，本發(fā)明將基變換綜合到有限域乘法器常系數(shù)矩陣中，產(chǎn)生修正的常系數(shù)矩陣，從而去掉了基變換過程。本發(fā)明計算量低，易于實現(xiàn)，能有效降低編碼的計算量和實現(xiàn)復雜度，提高編碼速度。
文檔編號H03M13/15GK103117752SQ20131002699
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者張鵬, 蔣藍祥, 蔡超時, 劉蕾, 林子良 申請人:蘇州威士達信息科技有限公司