安翔宇,梁煜,张为

(天津大学微电子学院,300072,天津)

里德-所罗门(Reed-Solomon,RS)码[1]是一种重要的差错控制码,因其纠错能力强、构造简单等,广泛应用于深空探测[2-3]、无线通信[4-5]、数据存储[6]等诸多领域,一直是学术界和产业界研究的重点与热点。RS码译码算法主要包括硬判决译码[7-10](HDD)和代数软判决译码[11-14](ASD)两大类。

目前,典型的HDD算法是在伯利坎普-梅西(BM)算法[2]基础上发展起来的改进的无逆伯利坎普-梅西(RiBM)算法[9]。与HDD算法相比,ASD算法充分运用信道软信息,具有更加优异的纠错性能。在现有的ASD算法中,低复杂度蔡斯(LCC)[11-12]算法是具有最低计算复杂度,硬件实现最为简单的算法。为了进一步提升LCC算法的速度、减小硬件实现面积,García-Herrero等提出了一种基于硬判决的软判决译码(HDD-LCC)算法[15-16],用HDD译码流程取代传统LCC算法中复杂的插值运算,通过求解测试向量并分别译码的思路提升纠错能力。

图1 流水线结构的融合RS码译码器架构

上述译码算法在高斯白噪声信道(AWGN)中表现出优异的性能。然而实际中的信道更接近于突发错误信道(Bursty),由于脉冲的干扰,时常出现码字连续出错的现象。连续突发错误很容易超出传统译码算法的纠错能力。针对这种特别出错形式,需要采用特殊的译码处理方式来提升译码性能。Wu等提出的擦除(BC)算法成为突发错误译码算法研究的基础[17],文献[18]提出基于该算法的改进无逆擦除(RiBC)算法。这类算法可以同时纠正β个随机错误和长度为f(f<2t-2β-1,t为RS码纠错能力)的单段突发错误,通过假设突发错误位置并迭代求解的方式实现译码。为适应不同信道的译码需求,胡岩等提出了一种结合随机错误译码与突发错误译码的RiBM-RiBC融合译码算法[19]。为进一步提升译码性能,Wang等将修正的RiBC算法(riBC)与软判决HDD-LCC算法结合,提出了一种针对突发错误的融合软判决译码算法BCHDD-LCC,并设计了一种流水线结构的融合RS码译码器,在有无突发错误时分别采用BCHDD-LCC算法及HDD-LCC算法译码[20-21]。此类融合译码器在译码随机错误与单段突发错误时均具有优异的译码性能,进一步拓宽了RS码译码器的应用范围,为自适应信道环境的RS码译码器设计提供了思路。

流水线结构的译码器每级延迟是固定的,其中存在大量的空闲等待时间,影响译码器的译码效率、降低硬件利用率,文献[22-25]中对此问题进行分析并提出了部分改进方案。……