一种基于FPGA的高速RS编译码器实现方法

摘要

本发明公开了一种基于FPGA的高速RS编译码器实现方法，包括高速RS(244，212)编码器的FPGA实现与高速RS(244，212)译码器的FPGA实现，高速RS编码器基于多项式除法的电路，高速RS译码器基于三级流水线结构，采用双时钟驱动，时钟i_clk与反向时钟i_clk180，同时，在普通GF域乘法器的基础上，提出三种基本运算单元，常系数GF域乘加器，常系数GF域乘法器以及两时钟周期控制的GF域乘法器，不仅大大提高了运算速度，还降低了硬件复杂度，本发明支持吞吐率高，纠正突发错误能力强，可满足多方面的应用。

主权项

1.一种基于FPGA的高速RS编译码器实现方法，该方法包括高速RS(244，212)编码器的FPGA实现与高速RS(244，212)译码器的FPGA实现，其特征在于：所述的高速RS(244，212)编码器的FPGA实现方法，对每组串行输入的212个信息码元{m₁，m₂，L，m₂₁₂}编码得到32个校验码元{p₁，p₂，L，p₃₂}，具体步骤是：(1)开关K1接a口，闭合开关K2，在时钟i_clk的驱动下，输入的第k个信息码元m_k在使能信号的控制下输入编码器，与寄存器D0进行GF域相加运算得S_md，k表示码元序号，初始为1，同时，编码器将输入信息码元m_k直接输出；(2)在时钟i_clk180的驱动下，S_md与寄存器D1进行常系数GF域乘加运算，结果存储至寄存器D0；(3)在时钟i_clk的驱动下，S_md同时与寄存器D2～D31进行常系数GF域乘加运算，结果分别存储至寄存器D1～D30，并将S_md存储于寄存器D31中；(4)判断信息码元是否输入完毕，如果是，执行步骤(5)，否则，输入第k+1个信息码元m_k+1到编码器，返回步骤(1)；(5)所有信息码元计算完成后，断开开关K2，K1接b口，在时钟i_clk的驱动下，串行输出寄存器D0～D31的值作为检验码元，则该组信息码元编码完毕；所述的高速RS(244，212)译码器的FPGA实现方法，采用双时钟驱动及三级流水线结构，包括伴随式计算模块、求解关键方程模块、错误值获取模块、信息存储FIFO、错误值存储FIFO以及纠正错误电路，译码后的数据由所述纠正错误电路输出；所述的双时钟驱动，对硬件实现比较复杂的部分模块采用反向时钟驱动，使其达到高速实现目的；所述的三级流水线结构，其中第一级为伴随计算模块，第二级为求解关键方程模块，第三级为错误值获取模块以及纠正错误电路；所述伴随式计算模块，通过每组244个数据码元{c₁，c₂，L，c₂₄₄}的串行输入，计算出伴随多项式的系数{S₁，S₂，L，S₃₂}，总共分为32个子模块，分别对应32个伴随多项式的系数，其结果并行输入求解关键方程模块，用于求解错误位置多项式和错误值多项式的系数。所述的求解关键方程模块，根据所输入的伴随多项式系数{S₁，S₂，L，S₃₂}和RiBM算法来进行迭代运算，将得到的求错误位置多项式的系数{σ₁，σ₂，L，σ₃₂}和错误值多项式的系数{ω₁，ω₂，L，ω₃₂}，以及错码数目，并行输入错误值获取模块，用于判断是否译码正确和计算错误位置以及错误值。所述的错误值获取模块，包括钱搜索模块：将钱搜索法得到错误位置多项式的根x_i，以及错误值计算中该根相对应的错误值多项式的值的计算，综合于一个模块之中，同时得到错误位置多项式的根x_i、错误值多项式的值以及常数项因子其中i表示错误位置多项式的根的序号，初始为1；错误值计算模块：得采用钱搜索模块得到的相应值计算出错误值。同时错误值获取模块将计算出的错误值，输出给错误值存储FIFO中存储起来。另外，钱搜索模块还输出判断使能信息，用于控制纠正错误电路。所述的信息存储FIFO，用于把输入的数据码元按先后顺序存储到FPGA芯片的FIFO单元，待错误值获取模块计算完成后，根据错误情况将数据依次输出到纠正错误电路中；所述的错误值存储FIFO，用于把错误值获取模块的输出数据，按先后顺序存储到FPGA芯片的FIFO单元中，待获取错误值模块计算完成后，根据错误情况将所计算的错误值依次输出到纠正错误电路中；所述的纠正错误电路，是采用错误值获取模块输出的判断使能信息，控制信息存储FIFO和错误值存储FIFO，当判断译码器已正确译码时，则将两者存储的信息顺序输出，进行GF域相加运算，将结果作为已译码字输出，否则，直接将信息存储FIFO的信息作为输出。