新型串行融合Reed-Solomon码译码器设计

针对流水线结构融合里德-所罗门(Reed-Solomon,RS)码译码器时序中存在大量空闲等待时间的问题,提出了一种新型串行融合RS码译码器架构。为消除流水线阶段中的空闲等待时间,将译码器时序调整为串行结构;通过译码子模块电路复用设计了一种分时实现不同模块功能、可同时适用于随机错误译码与单段突发错误译码的mSPCF模块;提出基于mSPCF模块的串行融合RS码译码器架构,并对译码器进行了延时分析,在SMIC 0.13μm CMOS工艺库下对译码器进行了电路逻辑综合。仿真结果表明:与流水线结构融合译码器相比,所提译码器可减少约9.4%的硬件资源消耗,在信噪比6.2~7.4 dB范围内发生译码随机错误和单段突发错误时,平均译码延时可分别降低约73.45%和45.65%,吞吐率分别提升约236.76%和64.49%,证明该译码器具有更优异的性能。

基于移位多项式基优化并行RS伴随式计算电路的方法

研究了RS译码器的并行伴随式计算电路的结构优化,分别推导了并行度能整除和不能整除码长时的并行伴随式计算的表达式,并设计了相应的电路。针对并行实现会增加电路复杂度的问题,通过适当的变换,采用移位多项式基的方法,设计了低复杂度的并行伴随式计算改进电路。改进结构不仅降低了电路中有限域加法器的复杂度,并且通过将原有的多个小规模有限域乘法器简化为一个较大规模的乘法器,使得乘法器的复杂度也在很大程度上得到了降低。对并行度为8的RS(2040,2024)和RS(255,239)译码器的实验研究表明,上述的结构实现方法可比迭代匹配算法(IMA)节省约30%的资源,当并行度为64时,资源节省可达到50%。

CCSDS标准Reed-Solomon码编码参数的研究

Reed-Solomon码是具有很强纠错能力的线性分组码,广泛应用于各种通信系统中。对CCSDS标准Reed-Solomon码的主要特点进行了研究,通过使用自反码生成多项式和对偶基表示法使编码器中的常数乘法器个数减少一半,并且降低编码器的实现复杂度,而代价是译码器复杂度大大增加。在分析了近年出现的低复杂度比特并行有限域乘法算法以及FPGA技术发展之影响的基础上,考虑到降低译码器的复杂度可以达到空间通信系统整体性能的优化之目的,并且有利于今后空间通信系统与地面通信系统的融合,给出了修订空间数据系统咨询委员会(CCSDS)标准关于Reed-Solomon码编码参数的建议,提出在CCSDS标准的数据传输系统中可以允许使用多项式基表示域元素。

细胞内大片段DNA数据存储的多RS码交织编码

合成DNA作为潜在的数字信息存储介质,存储密度高,可用时间久,有望成为未来数据存储的重要选项。然而,DNA的合成与测序读出往往造成碱基的多种错误,无法满足数据存储的可靠性要求,而保证可靠性的编码方案往往效率较低。针对该问题,提出了一种面向酿酒酵母内大片段DNA数据存储的高效率编码方法。数据编码通过多个极高码率的里德-所罗门(RS)码的码字交织构建数据DNA单元,将其与酵母的自主复制序列(ARS)交替镶嵌,构成酵母人工染色体序列;数据读出时,利用二代高通量测序,组合了读段从头(denovo)组装、ARS导引例,用20×二代测序数据可无错恢复原始数据。该编码方法不仅能实现数据可靠存储,实现的DNA数据部分逻辑密度为1.973 bit/bp,即使考虑生物单元开销,总体逻辑密度仍达到1.947 bit/bp。该设计流程可支持Kb到Mb不同长度的DNA的编码,为大片段DNA数据存储的“湿”实验提供灵活的实验前验证与评估。

基于SIMULINK的MSK与RS联合仿真技巧

16号数据链系统采用的MSK(最小移频键控)调制和RS(里德-所罗门)编码技术增强了系统的抗误码能力,文中给出MSK的原理,分别建立MSK调制/解调和RS编码/译码子系统的仿真模型,构建联合仿真系统,通过系统仿真对比分析未编码系统和采用RS编码获得的系统误码性能,给出联合仿真系统的参数设置技巧。

基于FPGA的级联编码系统的设计与实现

基于IESS-308标准设计了里德-所罗门码和卷积码的级联编码方案,解决了级联编码系统设计中的关键问题,提出了系统的同步策略,在现场可编程门阵列上实现了整个系统,并在硬件平台上对级联编码系统进行了性能测试。测试结果表明,实测值与理论值一致,从而验证了方案的正确性。该方案具有较强的通用性,经适当修改,可满足其他传输标准的要求。

RS(16,12)缩短码编译码原理及性能分析

在各类数字通信系统以及计算机存储和运算系统经常利用差错控制编码降低误码率,提高通信质量,满足对数据传输通道可靠性的要求。RS码是一种性能优良的前向纠错码,具有同时纠正随机错误和突发错误的能力,它的构造特点决定了其非常适合于纠正突发性错误。文中在阐述RS系统码编译码原理的基础上,提出了RS(16,12)缩短码的编译码方法,利用MATLAB对R S(16,12)缩短码在高斯信道和瑞利信道条件下的纠错能力进行仿真,并分析其纠错性能。