基于柯西RS编码的网络丢包恢复算法研究

为提高多媒体系统中视频数据包的丢包恢复率,在传统柯西RS编码和对角交织的基础上,提出对多帧视频数据包进行二次柯西RS编码的优化算法。通过动态选取适当的柯西矩阵,用一次矩阵运算实现对视频源数据包的二次柯西RS编码,并对对角交织进行变形以适应视频数据包的特点。实验结果表明,与传统柯西RS编码算法相比,该算法在相近的解码性能、解码延时和校验包数情况下,能明显提高丢包恢复率。     

在FPGA上实现对RS译码器的优化设计

针对里德所罗门码(Reed-Solomon, RS)译码在硬件实现时存在数据量大、消耗资源多等问题，基于CCSDS标准中的RS(255,223)码，根据欧几里得核心译码算法，在FPGA上实现对RS译码器的优化设计。本文提出采用乘法器因子矩阵方法将有限域中的乘法计算转换为加法运算，用异或操作在硬件中实现，简化硬件运算数据量；在欧几里得算法核心模块实现中，采用多项式除法电路和多项式乘法电路进行硬件电路设计，降低运算复杂度，可以有效节约硬件资源。通过FPGA测试验证，优化设计的译码器可以有效译码并具有较好的译码性能，完成最多16个码元数据的纠错。     

一种新的三容错最大距离可分阵列码

随着海量存储系统的发展,双容错数据布局已不能满足系统对可靠性要求.在双容错行对角线奇偶码的基础上,只增加1冗余校验列,提出一种新的3容错最大距离可分阵列码.采用二元矩阵给出了新的阵列码代数编码定义,并通过基二元矩阵变换,给出结构简单易于软硬件实现的译码算法.并理论上证明新阵列码具有最大距离可分编码特性,空间利用率达到了3容错编码最优.与现有其它3容错编码进行比较,分析结果表明新码的编译码效率,小写性能,以及平衡性的综合性能达到最优.     

基于稀疏随机矩阵的再生码构造方法

针对已有的再生码编码方案的运算是基于有限域GF（q）、运算复杂度高、效率低的问题,提出了一种将GF（2）上的稀疏随机矩阵和乘积矩阵框架相结合的再生码构造方法。首先,将文件数据矩阵式排布后根据编码矩阵进行行异或运算;其次,节点失效后,参与帮助节点根据失效节点的编码向量编码本地数据并发送至修复节点;最后,修复节点根据接收到的数据译码出失效节点原有的数据。实验结果表明修复带宽至多只有传统纠删码修复方案的1/10,相比基于传统范德蒙编码矩阵的再生码,编码速率提升了70%,译码恢复速率提升了50%,方便了再生码在大规模存储系统中的应用。     

RS类纠删码的译码方法

RS(Reed-Solomon)码可以根据应用环境构造出任意容错能力的码字,有很好的灵活性,且使用RS纠删码作为容错方法的存储系统能达到理论最优的存储效率.但是,与异或(exclusive-OR,XOR)类纠删码相比,RS类纠删码译码计算的时间开销过大,这又很大程度上阻碍了它在分布式存储系统中的使用.针对这一问题,提出了一类RS纠删码的译码方法,该方法完全抛弃了当前大多RS类纠删码译码方法中普遍使用的矩阵求逆运算,仅使用计算复杂度更小的加法和乘法,通过构造译码变换矩阵并在此矩阵上执行相应的简单的矩阵变换,能够直接得出失效码元由有效码元组成的线性组合关系,从而降低译码计算复杂度.最后,通过理论证明了该方法的正确性,并且针对每种不同大小的文件,进行3种不同大小文件块的划分,将划分得到的数据块进行实验,实验结果表明:在不同的文件分块大小情况下,该新译码方法较其他方法的译码时间开销更低.     

基于素数域上复合运算的快速标量乘算法

底层有限域上点群运算是影响椭圆曲线密码效率的主要因素, 利用混合坐标下快速复合运算2P+Q代替传统的点加运算作为基本计算单元, 对NAF标量乘算法进行改进, 改进后算法与基于最优坐标下的NAF标量乘算法相比, 效率提高7%。通过预计算对标量k进行分段编码, 提出基于复合运算的分段并行标量乘快速算法, 在基点和标量长固定的情况下, 该算法与原有NAF算法相比计算效率提高了46. 5%, 而且改进后算法仅需存储三个预计算点坐标, 存储空间小。     

基于异或的隐私保护码优化研究

随着存储系统的发展,为了满足当前高速增长的信息数据量对存储的需求,云存储行业迅速兴起。然而,单云存储面临着数据保密性、安全性、可用性和厂商锁定的风险。基于异或的非系统纠删码-隐私保护码(PPC)可以用来构造具有隐私保护能力的多云存储系统,从而在很大程度上解决上述问题。主要针对PPC编码算法进行优化,以提高编码运行性能。通过设计搜索PPC的最优调度来减少编码过程中的异或次数。由于PPC的编码/解码计算可以表示为生成矩阵(0/1矩阵)和数据向量的乘法,直观上计算量与生成矩阵中1的数目成正比,因此通过对计算次序的优化调度可以获得更好的性能。首先, 设计并实现搜索PPC最优调度次序的算法,利用此算法寻找计算性能最优者,可优化具有隐私保护能力的多云存储系统的性能。其次,在基于最优调度次序的编码算法的基础上,利用AVX2技术的SIMD并行优化来提高编码过程中的每次异或的性能。实验表明,基于最优调度的编码性能提高了34.8%,进行SIMD并行优化后进一步提高了107.1%。     

一种改进的固定基点标量乘快速算法

对于固定基点的标量乘法,LLECC算法具有很高的计算效率,但是预计算量大、存储空间要求高限制了算法的应用.采用基于窗口的非相邻编码方法对标量k编码并按照新的排列方式得到系数矩阵后,利用编码方法的稀疏特性便可降低算法的存储量;为解决新的编码方式下增加的倍点计算,利用二进制有限域上计算效率较高的半点计算代替一般的倍点运算,从而提高改进算法的计算效率.对比分析显示,在标量长度为160bit、编码窗口宽度为4bit等相同条件下,改进算法与原算法相比计算效率提高了12.4％,存储量降低了53.3％.     

基于RS码的可重构有限域乘法器的设计与实现

为了提高伽罗华有限域乘法器的通用性,降低实现的复杂度,采用自然基算法,用简单的逻辑门电路实现乘法运算过程。提出可重构的迭代计算结构,能满足域长m为3～8的乘法器,并用FPGA实现。结果表明,可重构有限域乘法器能够满足多种标准RS码的乘法运算的需要。     

基于二进制矩阵的RS编码优化算法

现有RAID系统的编码算法不能同时具备较高的执行效率和较强的容错能力。为此,提出一种基于二进制矩阵的RS编码优化算法。使用RS编码中有限域内乘法运算得到转换后的二进制矩阵,采用多分法对其进行优化,从而减少编码时的异或运算次数,以此设计优化算法。实验结果表明,该算法的执行效率较高,容错能力较大。     

改进的RS码时域译码算法

在实际通信中,产生重量较轻错误图样的概率大于产生重量较重错误图样的概率。该文提出一种改进的RS码时域译码算法,在传统时域译码算法的基础上,对存在0个错误和1个错误的错误图样进行特殊处理,降低其计算复杂度。该算法最多可比传统算法减少约一半的计算量。     

基于RS纠删码的信息分散算法

利用基于RS纠删码的信息分散算法可构建高顽存的分布式存储系统。RS纠删码的编/译码速率是衡量其可用性的一个重要指标。对RS纠删码的纠删原理进行了理论分析,讨论了编/译码运算所在的伽罗瓦域,基于伽罗瓦域算术运算的特征设计了双表法以提高编/译码速率。最后对该信息分散算法的效率进行了理论分析和实验测试。测试结果表明,该信息分散算法可提供18Mbps的编/译码速率,基于该测试结果分析了基于RS纠删码的信息分散算法的适用环境,指出信息分散算法未来的研究方向。     

Lamda码:一种新的纠双删阵列码

为了解决集成存储系统或者分布式存储系统中的数据安全问题,提出了一种新的阵列码,名为Lamda码。Lamda码可以同时恢复最多两个删除错,或者纠正一个突发错误。该码是极大距离可分码(MDS),因此理论上具有最优的空间效率,并附有相应的证明。详细描述了编码算法与解码算法,同时讨论了相应算法的复杂度问题。结论表明,Lamda码也是一种有效的数据冗余方案。     

对流层散射信道中5G-NR LDPC码性能

由于目前衰落信道,特别是时变信道非线性环境下的研究极少,因此研究对流层散射信道应用场景下的5G-NR LP-DC编译码性能.5G-NR LDPC码是一种准循环LDPC码,其通过基矩阵构造,可以支持多种码率和码长,便于实现速率自适应.本文提出一种改进的分层归一化最小和译码算法,利用对归一化因子的修正,使该算法更适合应用于...     

一种面向DDR3接口的新型Chipkill编码

Chipkill是动态随机存储器系统中先进的容错手段,Reed Solomon（RS）码是实现Chipkill技术的良好编码。以18片DDR3×8存储器芯片为研究对象,首先提出了一种快速构造RS码生成矩阵并对其优化的算法,获得了仅有1 728个“1”的生成矩阵;然后设计了一种纠单符号错RS码高效译码电路,实现了用纯组合逻辑完成检错、纠错操作。将所提出的RS码与传统的SEC/DED汉明码进行对比。开销方面,译码电路面积小19%~27%,延迟仅高出6%~27%。检错纠错能力方面,减少39.76%的可检不可纠错误,并且在实验中未出现不可检错误。     

基于之字形解码算法优化的高效低存储ZD码

ZD码(ZigZag-decodable codes)是基于之字形解码算法设计生成的一类纠删码, 它仅需要少量的计算即可修复存储系统中的故障数据, 但需要存储相对其他纠删码更多的冗余数据以保证系统的高可靠性. 为了降低ZD码产生的存储开销, 本文通过分析当前在存储系统中使用的之字形解码的思想, 提出了一种优化的之字形解码算法. 新的解码算法能够更充分利用校验数据中的信息来完成数据修复. 基于新的解码算法, 本文相应的提出了一种新的ZD码编码方案, 由于新算法更高的信息利用率, 新的编码方案能够用更少的存储开销来满足存储系统的高可靠性. 实验结果表明, 本文提出的ZD码编码方案具有最优的存储开销, 且编解码性能远高于目前广泛使用的RS码.     

一种Turbo码的快速Log-MAP译码算法

Log-MAP算法是Turbo码译码算法的一种简化算法,这类算法仍具有译码复杂度高,译码时延大的缺点.针对这一问题,提出了一种简化的对数最大后验概率译码算法.该算法基于逼近理论,用分段式最佳平方逼近多项式近似计算校正函数.仿真结果表明,简化算法具有低复杂度、译码时延少的优点,且译码性能与标准Log-MAP算法相近,较适合在实际工程中使用.     

适用于空间机器人遥操作系统数据通信的纠错编码

本文首先介绍了一般机器人遥操作系统在通信中使用的差错控制技术，接着根据空间机器人遥操作系统中通信信道的特点，提出采用Reed-Solomon（RS）码作为空间机器人遥操作系统的遥测数据和遥控数据的纠错编码，用软件实现了基于有限域GF(2^8) 的通用编译码算法，最后分析了在空间遥操作原型系统中应用RS码后的误码性能。