專利名稱：適應(yīng)ccsds標(biāo)準(zhǔn)的低時延r-s編/譯碼器實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在航天測控領(lǐng)域中對測控、數(shù)傳數(shù)據(jù)處理實時性要求高的環(huán)境下，對數(shù)據(jù)進(jìn)行R-S編/譯碼處理的方法。是一種適應(yīng)航天通訊中遙測及數(shù)傳數(shù)據(jù)的CCSDS 標(biāo)準(zhǔn)的低時延R-S(Reed-Solomon碼)編/譯碼器的實現(xiàn)方式。CCSDS定義了兩種對數(shù)據(jù)傳輸幀的R-S編/譯碼方式R_S (255，223)或R-S (255，239)，兩種R-S編碼都可選擇交織深度I = 1、2、3、4、5、8，對某一任務(wù)階段，同一物理信道所選取的交織深度是固定的，譯碼時要做響應(yīng)的解交織。
背景技術(shù)：
目前涉及航天測控領(lǐng)域的CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的R-S編/譯碼實現(xiàn)技術(shù)，大多采用無法達(dá)到數(shù)據(jù)實時處理的軟件來實現(xiàn)，在應(yīng)用的硬件實現(xiàn)中，對有交織的R-S編/譯碼實現(xiàn)的處理時延，都在數(shù)據(jù)幀長(L)/(數(shù)據(jù)速率)S的量級。以幀長4096bit、速率4096bit/s為例計算，其R-S處理時延為秒量級。這種時延還隨數(shù)據(jù)速率降低和幀長增加而增大，而且，現(xiàn)有 R-S編/譯碼硬件，在有交織的處理實現(xiàn)方式中，如采用串行處理時延時，在上述時延基礎(chǔ)上，還要乘以交織深度。以最大交織(8)計算，采用串行處理R-S編/譯碼處理時延，在10 秒以上。在有交織處理中，如采用并行處理，可在處理時延上克服串行處理問題，但是其代價是硬件資源的成倍增加。還是以最大交織(8)計算，采用并行處理起硬件資源是串行處理的8倍，這同樣對硬件實現(xiàn)產(chǎn)生限制。因此在測控數(shù)據(jù)處理中，如何解決R-S編/譯碼的時延問題和硬件資源占用問題成為一個瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的的缺陷，提供一種簡單可靠、耗費(fèi)硬件資源小，適應(yīng)CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的低時延R-S編/譯碼器實現(xiàn)方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種適應(yīng)CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的低時延R-S 編/譯碼器實現(xiàn)方法，其特征在于包括如下步驟用多級緩沖池和高速時鐘處理連續(xù)數(shù)據(jù)， 先在R-S編/譯碼器的一級數(shù)據(jù)緩沖池中，存儲待處理的連續(xù)數(shù)據(jù)；當(dāng)讀滿一個待處理的 R-S數(shù)據(jù)包時，再用高速時鐘，將待處理數(shù)據(jù)按字節(jié)讀出，使該讀出數(shù)據(jù)，在高速時鐘推動下進(jìn)行解交織處理；然后依照CCSDS標(biāo)準(zhǔn)，將上述數(shù)據(jù)，按交織深度分解，存入多個數(shù)據(jù)緩沖池，并把緩沖的數(shù)據(jù)，按串行順序進(jìn)行R-S編/譯碼處理；每處理完一個緩沖池數(shù)據(jù)，存入下一級緩沖池；當(dāng)所有上級緩沖池中數(shù)據(jù)處理完后，再進(jìn)行數(shù)據(jù)交織處理，并將交織后的數(shù)據(jù)，存在后一級數(shù)據(jù)緩沖池中，最后再把處理完后的數(shù)據(jù)連續(xù)讀出。本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果本發(fā)明用基于數(shù)據(jù)包的體制的R-S編/譯碼，巧妙地利用多級緩沖池和高速時鐘處理連續(xù)數(shù)據(jù)，使用高速時鐘推動R-S編/譯碼的方式。既保證了不耗費(fèi)過多的硬件資源，又能大幅降低處理時延。能對數(shù)據(jù)R-S交織深度參數(shù)可控，還能對CCSDS標(biāo)準(zhǔn)定義的R-S (255，223)和R-S (255，239)兩種R-S編/譯碼器，進(jìn)行動態(tài)選擇，提高應(yīng)用的靈活性。 適應(yīng)數(shù)據(jù)速率從lbit/s至300Mbit/s實時連續(xù)數(shù)據(jù)的R-S編/譯碼處理。本發(fā)明將所有 R-S編/譯碼器都在FPGA中實現(xiàn)，系統(tǒng)時鐘IOM至300M，簡化了對外接口實用多種領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明技術(shù)性能優(yōu)越、實現(xiàn)簡單、資源占用較少，能夠滿足航天測控領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)處理的實時要求。


下面結(jié)合附圖和實施實例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明適應(yīng)CCSDS標(biāo)準(zhǔn)低時延R-S譯碼器電路原理圖。
具體實施例方式參閱圖1。圖中所示R-S編/譯碼器，包括同一電路上，串聯(lián)在兩個四級高速數(shù)據(jù)緩沖池之間的解交織/添加虛擬填充模塊和R-S編/譯碼器主控模塊、并聯(lián)在R-S編/譯碼器主控模塊和R-S編/譯碼器被控模塊之間的R-S (255，22 編/譯碼模塊及R-S (255， 239)編/譯碼模塊，以及通過多個數(shù)據(jù)緩沖池，連續(xù)數(shù)據(jù)輸出的數(shù)據(jù)交織/去虛擬填充模塊。來自解調(diào)器的連續(xù)數(shù)據(jù)，使用高速鐘讀取數(shù)據(jù)到解交織/添加虛擬填充模塊，解交織/添加虛擬填充模塊，根據(jù)交織深度存入不同緩沖池，經(jīng)多個數(shù)據(jù)緩沖池到R-S編/ 譯碼器主控模塊，R-S編/譯碼器主控模塊的輸出端，經(jīng)R-S(255，22;3)編/譯碼模塊和 R-S (255，239)編/譯碼模塊，R-S編/譯碼器被控模塊，根據(jù)交織深度存入不同緩沖池，再經(jīng)多個數(shù)據(jù)緩沖池，傳遞到數(shù)據(jù)交織/去虛擬填充模塊，通過多個數(shù)據(jù)緩沖池輸出連續(xù)數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)R-S交織深度參數(shù)可控，對CCSDS標(biāo)準(zhǔn)定義兩種R-S編/譯碼器R-S (255，223) 和R-S(255，239)可動態(tài)選擇。為了減少R-S編/譯碼器硬件的資源占用量，可以對有交織的R-S編/譯碼使用串行處理的方式。由于R-S編/譯碼是基于數(shù)據(jù)包的體制，因此可以采用多級數(shù)據(jù)緩沖和高速時鐘推動R-S編/譯碼的方式，利用高速時鐘可以大大降低R-S編/譯碼的處理時延。具體實現(xiàn)方式是先利用一級數(shù)據(jù)緩沖池存儲待處理的連續(xù)數(shù)據(jù)，當(dāng)讀滿一個待處理的R-S數(shù)據(jù)包時，利用高速時鐘將數(shù)據(jù)按字節(jié)讀出處理，處理數(shù)據(jù)時鐘最高可達(dá)300MB/S。該數(shù)據(jù)在高速時鐘推動下進(jìn)行解交織處理，依照CCSDS標(biāo)準(zhǔn)將數(shù)據(jù)按交織深度分解存入八個數(shù)據(jù)緩沖池，例如交織深度為3時需要將數(shù)據(jù)分解到3個數(shù)據(jù)緩沖池中。接下來將緩沖的數(shù)據(jù)按串行順序進(jìn)行R-S編/譯碼處理，每處理完一個緩沖池數(shù)據(jù)后將處理完的數(shù)據(jù)存入下一級緩沖池。當(dāng)所有上級緩沖池中數(shù)據(jù)都處理完后，再進(jìn)行數(shù)據(jù)交織處理，并將交織后數(shù)據(jù)存， 如最后一級數(shù)據(jù)緩沖池中。最后再將處理完后的數(shù)據(jù)連續(xù)讀出。在上述過程中，各級處理的時鐘都采用高速時鐘推動?？梢园?00MB/S處理時鐘、 4096bit幀長、交織深度為4。分析處理時延解交織與交織涉及兩次數(shù)據(jù)包讀寫時延S1 = 2*512/108 = 0. Olms ；串行4次編/譯碼處理時延S2 = 4*0. 05 = 0. 2ms ；最后一級數(shù)據(jù)緩沖池涉及一次數(shù)據(jù)包延遲S3 = 512/108 = 0. 005ms,總的R-S處理時延為S = S1+S2+S3 =0. 215ms,實際測試的R-S處理時延小于0. 5ms。
附錄CCSDS 標(biāo)準(zhǔn)CCSDS 131. 0-B-1BLUE BOOK September 2003。GJB1549-1992。 CCSDS RECOMMENDATION FOR TM SYNCHRONIZATION AND CHANNEL CODING。
權(quán)利要求
1 一種適應(yīng)CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的低時延R-S編/譯碼器實現(xiàn)方法，其特征在于包括如下步驟 用多級緩沖池和高速時鐘處理連續(xù)數(shù)據(jù)，先在R-S編/譯碼器的一級數(shù)據(jù)緩沖池中，存儲待處理的連續(xù)數(shù)據(jù)；當(dāng)讀滿一個待處理的R-S數(shù)據(jù)包時，再用高速時鐘，將待處理數(shù)據(jù)按字節(jié)讀出，并在高速時鐘推動下進(jìn)行解交織處理；然后依照CCSDS標(biāo)準(zhǔn)，將上述數(shù)據(jù)，按交織深度分解存入多個數(shù)據(jù)緩沖池，按串行順序進(jìn)行R-S編/譯碼處理；每處理完一個緩沖池數(shù)據(jù)，存入下一級緩沖池；當(dāng)所有上級緩沖池中數(shù)據(jù)處理完后，再進(jìn)行數(shù)據(jù)交織處理，并把交織后的數(shù)據(jù)存入后一級數(shù)據(jù)緩沖池中，最后把處理完后的數(shù)據(jù)連續(xù)讀出。
2.按權(quán)利要求1所述的適應(yīng)CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的低時延R-S編/譯碼器實現(xiàn)方法，其特征在于，所述R-S編/譯碼器包括，同一電路上，串聯(lián)在兩個四級高速數(shù)據(jù)緩沖池之間的解交織/ 添加虛擬填充模塊和R-S編/譯碼器主控模塊、并聯(lián)在R-S編/譯碼器主控模塊和R-S編/ 譯碼器被控模塊之間的R-S(255，22;3)編/譯碼模塊及R-S(255，239)編/譯碼模塊，以及通過多個數(shù)據(jù)緩沖池連續(xù)數(shù)據(jù)輸出的數(shù)據(jù)交織/去虛擬填充模塊。
3.按權(quán)利要求1所述的適應(yīng)CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的低時延R-S編/譯碼器實現(xiàn)方法，其特征在于，依照CCSDS標(biāo)準(zhǔn)，將待處理的連續(xù)數(shù)據(jù)，按交織深度分解存入八個數(shù)據(jù)緩沖池，將數(shù)據(jù)分解到八個數(shù)據(jù)緩沖池中，按串行順序進(jìn)行R-S編/譯碼處理。
4.按權(quán)利要求1所述的適應(yīng)CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的低時延R-S編/譯碼器實現(xiàn)方法，其特征在于，來自解調(diào)器的連續(xù)數(shù)據(jù)，使用高速鐘讀取數(shù)據(jù)到解交織/添加虛擬填充模塊，解交織/ 添加虛擬填充模塊，根據(jù)交織深度存入不同緩沖池，經(jīng)多個數(shù)據(jù)緩沖池到R-S編/譯碼器主控模塊，R-S編/譯碼器主控模塊的輸出端，經(jīng)R-S (255，22 編/譯碼模塊和R-S (255， 239)編/譯碼模塊，R-S編/譯碼器被控模塊，根據(jù)交織深度存入不同緩沖池，再經(jīng)多個數(shù)據(jù)緩沖池，傳遞到數(shù)據(jù)交織/去虛擬填充模塊，通過多個數(shù)據(jù)緩沖池輸出連續(xù)數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提出的一種適應(yīng)CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的低時延R-S編/譯碼器實現(xiàn)方法，旨在提供一種簡單可靠、耗費(fèi)硬件資源小，適應(yīng)CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的方法。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)用多級緩沖池和高速時鐘處理連續(xù)數(shù)據(jù)，先在R-S編/譯碼器的一級數(shù)據(jù)緩沖池中，存儲待處理的連續(xù)數(shù)據(jù)；當(dāng)讀滿一個待處理的R-S數(shù)據(jù)包時，再用高速時鐘，將待處理數(shù)據(jù)按字節(jié)讀出，并在高速時鐘推動下進(jìn)行解交織處理；然后依照CCSDS標(biāo)準(zhǔn)，將上述數(shù)據(jù)，按交織深度分解存入多個數(shù)據(jù)緩沖池，按串行順序進(jìn)行R-S編/譯碼處理；每處理完一個緩沖池數(shù)據(jù)，存入下一級緩沖池；當(dāng)所有上級緩沖池中數(shù)據(jù)處理完后，再進(jìn)行數(shù)據(jù)交織處理，并把交織后的數(shù)據(jù)存入后一級數(shù)據(jù)緩沖池中，最后把處理完后的數(shù)據(jù)連續(xù)讀出。
文檔編號H04L1/00GK102208961SQ20111012699
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者王文政 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所