一种数据总线转换装置及其RS编译码器

摘要

本发明的一种数据总线转换装置及其RS编译码器，其中，所述数据总线转换装置包括在系统中同时实现的两种RS编译码器，该两种RS编译码器为P路交织RS(n1，k1)复合码和RS(n2，k2)码，该两种RS编译码器都使用P*m1比特宽的数据总线，并且输入输出接口相同；通过比特0的插入和剔出，实现P*m1与T*m2比特总线之间的相互转换，避免不完整码元的产生，从而实现了传统的RS编译码器在通信领域的前向纠错装置中的应用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信领域的数据总线转换装置以及其前向纠错装置，尤其涉及的是一种RS(Reed-Solomon)码的编译码装置。

背景技术：

RS码是Reed-Solomon码的简称，由Reed和Solomon各自于1960年首先提出，是Galos域GF(2^m)上的线性分组循环码。一个码组(也称码字)中包含n个码元，k个信息码元(称为信息组)，n-k个校验码元(称为校验组)，一般用RS[n，k]表示，可以检测n-k个错误，可以纠正个错误，是一类有很强纠错能力的多进制码。在计算机纠错系统，特别是存储系统，如光盘、磁盘、磁带中用得很普遍，近年来在光传输系统也大量采用了RS码。

目前的RS编译码装置只针对一种RS码，输入输出总线宽度与码元的比特数相同，但在实际应用系统中，通常要求同时实现两种或多种RS码。其中一种是标准RS码或其缩短码，另一种或多种是多路交织的复合码。例如16路交织RS(255，239)和RS(2720，2550)，8路交织RS(31，26)和RS(155，131)，8路交织RS(15，11)和RS(80，59)等。在同一系统中同时实现的多种RS码码字的总比特数相同，但码元的比特数不一样，信息组的比特数也可能不一样。一般以信息组最少比特数为准，超过该值的用0填充。例如16路交织RS(255，239)与RS(2720，2550)，两者的总比特数都为32640，但前者的信息组比特数为16*239*8＝30592，后者的信息组比特数为2550*12＝30600。为了实现两者兼容，规定RS(2720，2550)每个信息组的最后8比特固定为0。

在实际应用系统中，通常要求使用相同的输入输出接口。仍以16路交织RS(255，239)和RS(2720，2550)为例，目前，16路交织RS(255，239)已经得到广泛应用，实现时一般采用16*8＝128bits数据总线，每8-bits一组，按顺序分别与一个RS(255，239)编码器或译码器对应。RS(255，239)编码器或译码器实际使用的是8-bits数据总线，每个时钟周期刚好输入输出一个码元。RS(2720，2550)要使用与16路交织RS(255，239)相同的接口，数据总线也必须是128比特的。但是，RS(2720，2550)的每个码元包含12比特，128不是12的整数倍，每时钟周期输入输出的128比特数据中必然包含不完整的码元，但现有RS编译码技术都是以码元为单位的，不能处理不完整码元。8路交织RS(31，26)和RS(155，131)，8路交织RS(15，11)和RS(80，59)等具有与16路交织RS(255，239)和RS(2720，2550)同样的问题。

因此，现有技术存在缺陷，而有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数据总线转换装置及其RS编译码器，针对上述描述的不完整码元问题，通过比特0的插入和剔出，实现P*m1与T*m2比特总线之间的相互转换，避免不完整码元的产生，从而有效解决现有技术之难题。

本发明的技术方案为：

一种数据总线转换装置，其中，所述数据总线转换装置包括

在系统中同时实现的两种RS编译码器，该两种RS编译码器为P路交织RS(n1，k1)复合码和RS(n2，k2)码，该两种RS编译码器都使用P*m1比特宽的数据总线，并且输入输出接口相同；

一交织模块和一解交织模块，所述P路交织RS(n1，k1)复合码通过该交织模块和解交织模块把P*m1比特宽的数据总线分解成P路独立的具有m1比特宽的数据总线，分别提供给P个相互独立的RS(n1，k1)编译码器；

一总线转换模块，所述RS(n2，k2)编译码器通过该总线转换模块实现P*m1比特数据总线和T*m2比特数据总线之间的转换，提供T*m2比特宽数据总线给RS(n2，k2)半并行编译码器进行T路并行编译码；

其中RS(n1，k1)表示信息码元数为k1，校验码元数为(n1-k1)，每个码元包含m1比特的RS码；RS(n2，k2)表示信息码元数为k2，校验码元数为(n2-k2)，每个码元包含m2比特的RS码；T是RS(n2，k2)半并行编译码器并行处理的码元数。

所述的数据总线转换装置，其中，所述总线转换模块包括P*m1到T*m2总线转换模块和T*m2到P*m1总线转换模块，所述P*m1到T*m2总线转换模块用于通过P*m1比特总线接收数据，存入一移位寄存器组，再通过T*m2比特数据总线输入到FIFO中缓存，然后用T*m2比特数据总线输出；

一控制模块，用于控制所述移位寄存器组在帧头和帧尾插入适当比特的0，管理FIFO，同时将接收的与P*m1比特总线同步的帧定位信息转换成与输出的T*m2比特数据总线同步的帧定位信息。

所述的数据总线转换装置，其中，所述T*m2到P*m1总线转换模块用于通过T*m2比特总线接收数据，存入移位寄存器组，再通过P*m1比特数据总线输入到FIFO中缓存，然后用P*m1比特数据总线输出；

所述控制模块控制移位寄存器组在帧头和帧尾插入适当比特的0，管理FIFO，同时将接收的与T*m2比特总线同步的帧定位信息转换成与输出的P*m1比特数据总线同步的帧定位信息。

一种使用所述的数据总线转换装置的RS编译码器，其中，所述RS编译码器包括

同时实现的一P路交织RS(n1，k1)复合码和RS(n2，k2)码编译码功能的RS编译码器，所述P路交织RS(n1，k1)编码器和RS(n2，k2)编码器采用相同的输入输出接口，所述P路交织RS(n1，k1)译码器和RS(n2，k2)译码器采用相同的输入输出接口，总线宽度都为P*m1比特。

所述的RS编译码器，其中，所述P路交织RS(n1，k1)编译码器包括一交织模块及一解交织模块，该交织模块与解交织模块之间为P路RS编/译码器；对于编码器，输入数据进入系统后送到P路交织RS编码器进行编码，编码后的数据通过P*m1比特宽度的数据总线输出；对于译码器，输入数据进入系统后送到P路交织RS译码器进行译码，译码后的数据同样通过P*m1比特宽度的数据总线输出。

所述的RS编译码器，其中，所述RS(n2，k2)编译码器包括一P*m1到T*m2总线转换模块及一T*m2到P*m1总线转换模块，在该P*m1到T*m2总线转换模块与该T*m2到P*m1总线转换模块之间为RS(n2，k2)编/译码器；对于编码器，将待编码数据送到所述P*m1到T*m2总线转换模块，插入比特0进行填充，将P*m1比特宽度的数据总线转换成T*m2比特的数据总线，T*m2比特宽度数据输入RS(n2，k2)半并行编码器进行编码，编码后的数据首先输出到T*m2到P*m1总线转换模块，去除信息组中的插入比特0，将T*m2比特宽的数据总线转换成P*m1比特宽的数据总线输出；对于译码器，将待译码数据首先送到P*m1到T*m2总线转换模块，插入比特0进行填充，将P*m1比特宽的数据总线转换成T*m2比特宽的数据总线，T*m2比特宽度数据输入RS(n2，k2)半并行译码器进行译码，译码后的数据首先输出到T*m2到P*m1总线转换模块，去除信息组中的插入比特0，将T*m2比特宽的数据总线转换成P*m1比特宽的数据总线输出。

所述的RS编译码器，其中，所述P*m1比特宽总线和T*m2比特宽总线采用相同频率的时钟，同时用使能信号标示总线上的数据是否有效，如果使能信号不使能，总线上的P*m1或者T*m2比特数据无效，否则有效。

本发明所提供的一种数据总线转换装置及其RS编译码器，由于采用了RS(n1，k1)编译码器的输入输出总线宽度与码元宽度相同，RS(n2，k2)半并行编译码器的输入输出总线宽度是码元宽度的T倍，都不涉及不完整码元，可以用传统的RS编译码方法实现，有效解决了不完整码元无法应用于RS编译码器的问题，统一了不同RS编译码之间的输入输出接口。

附图说明

图1是本发明的统一接口同时实现P路交织RS(n1，k1)复合码和RS(n2，k2)码的编译码器的系统结构图；

图2是本发明的P路交织RS(n1，k1)编码器模块结构图；

图3是本发明的P路交织RS(n1，k1)译码器模块结构图；

图4是本发明的RS(n2，k2)编码器模块结构图；

图5是本发明的RS(n2，k2)译码器模块结构图；

图6是本发明的P*m1到T*m2总线转换模块结构图；

图7是本发明的T*m2到P*m1总线转换模块结构图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施例加以详细描述。

本发明方法的其核心思想是：在系统中同时实现的两种RS编译码器--P路交织RS(n1，k1)复合码和RS(n2，k2)码都使用P*m1比特宽的数据总线，输入输出接口相同。P路交织RS(n1，k1)复合码通过交织和解交织模块把P*m1比特宽的数据总线分解成P路独立的具有m1比特宽的数据总线，分别提供给P个相互独立的RS(n1，k1)编译码器。RS(n2，k2)编译码器通过总线转换模块实现P*m1比特数据总线和T*m2比特数据总线之间的转换，提供T*m2比特宽数据总线给RS(n2，k2)半并行编译码器进行T路并行编译码。

其中RS(n1，k1)表示信息码元数为k1，校验码元数为(n1-k1)，每个码元包含m1比特的RS码；RS(n2，k2)表示信息码元数为k2，校验码元数为(n2-k2)，每个码元包含m2比特的RS码；T是RS(n2，k2)半并行编译码器并行处理的码元数。一般地，m1小于m2，m1*k1小于等于m2*k2，P*m1小于等于T*m2。

如图1所示的，总线转换模块分P*m1到T*m2总线转换模块和T*m2到P*m1总线转换模块两部分，P*m1到T*m2总线转换模块通过P*m1比特总线接收数据，存入移位寄存器组，再通过T*m2比特数据总线输入到FIFO中缓存，然后用T*m2比特数据总线输出。控制模块控制移位寄存器组在帧头和帧尾插入适当比特的0，管理FIFO，同时将接收的与P*m1比特总线同步的帧定位信息转换成与输出的T*m2比特数据总线同步的帧定位信息。T*m2到P*m1总线转换模块与P*m1到T*m2总线转换模块相似，首先通过T*m2比特总线接收数据，存入移位寄存器组，再通过P*m1比特数据总线输入到FIFO中缓存，然后用P*m1比特数据总线输出。控制模块控制移位寄存器组在帧头和帧尾插入适当比特的0，管理FIFO，同时将接收的与T*m2比特总线同步的帧定位信息转换成与输出的P*m1比特数据总线同步的帧定位信息。

RS(n1，k1)编译码器的输入输出总线宽度与码元宽度相同，RS(n2，k2)半并行编译码器的输入输出总线宽度是码元宽度的T倍，都不涉及不完整码元，可以用传统的RS编译码方法实现，有效解决了不完整码元问题，统一了不同RS码之间的输入输出接口。

同时实现P路交织RS(n1，k1)复合码和RS(n2，k2)码编译码功能的RS编译码器的系统结构如图1所示，P路交织RS(n1，k1)编码器和RS(n2，k2)编码器采用相同的输入输出接口，P路交织RS(n1，k1)译码器和RS(n2，k2)译码器也采用相同的输入输出接口，总线宽度都为P*m1比特。对于编码器，输入数据进入系统后送到P路交织RS(n1，k1)编码器或者RS(n2，k2)编码器进行编码，编码后的数据通过P*m1比特宽度的数据总线输出。对于译码器，输入数据进入系统后送到P路交织RS(n1，k1)译码器或者RS(n2，k2)译码器进行译码，译码后的数据同样通过P*m1比特宽度的数据总线输出。

P路交织RS(n1，k1)编码器的结构如图2所示。待编码数据通过P*m1比特宽输入总线首先送到解交织模块210，解交织后通过P条m1比特宽度的数据总线分别送到P个相互独立的RS(n1，k1)编码器进行编码，编码后的数据送到交织模块220进行交织，然后通过P*m1比特宽度数据总线输出。P路交织RS(n1，k1)译码器的结构与编码器相似，如图3所示，待译码的数据通过P*m1比特宽度输入总线首先送到解交织模块210，解交织后通过P条m1比特宽度的数据总线分别送到P个独立的RS(n1，k1)译码器进行译码，译码后的数据送到交织模块220进行交织，然后通过P*m1比特宽度数据总线输出译码后数据。

RS(n2，k2)编码器结构如图4所示，待编码数据首先送到P*m1到T*m2总线转换模块410，插入比特0进行填充，将P*m1比特宽度的数据总线转换成T*m2比特的数据总线。T*m2比特宽度数据输入RS(n2，k2)半并行编码器进行编码，每时钟并行处理T个码元，每个码元包含m2比特，没有不完整码元出现，仍然采用常规RS编码器实现。编码后的数据首先输出到T*m2到P*m1总线转换模块420，去除信息组中的插入比特0，将T*m2比特宽的数据总线转换成P*m1比特宽的数据总线输出。RS(n2，k2)译码器的结构与RS(n2，k2)编码器的结构相似，如图4所示，待译码数据首先送到P*m1到T*m2总线转换模块410，插入比特0进行填充，将P*m1比特宽的数据总线转换成T*m2比特宽的数据总线。T*m2比特宽度数据输入RS(n2，k2)半并行译码器进行译码，每时钟并行处理T个码元，每个码元包含m2比特。译码后的数据首先输出到T*m2到P*m1总线转换模块420，去除信息组中的插入比特，将T*m2比特宽的数据总线转换成P*m1比特宽的数据总线输出。为便于硬件实现，P*m1比特宽总线和T*m2比特宽总线采用相同频率的时钟，同时用使能信号标示总线上的数据是否有效。如果使能信号不使能，总线上的P*m1或者T*m2比特数据无效，否则有效。

一般地，RS(n2，k2)编码器的总线宽度为比特，实际输入的信息组长度为个m2比特码元。因为在信息组前面插入码元比特0不会改变校验组的值，一般需要在信息组前插入-k2个码元比特0，同时需要在信息组末尾插入k2*m2-P*k1*m1个比特0。以16路交织RS(255，239)和RS(2720，2550)为例，因为RS(2720，2550)编码器的接口要与16路交织RS(255，239)的相同，后者采用128-bits输入输出总线，输入239个128-bits信息组以后等待16个以上的时钟周期，输出校验码元，RS(2720，2550)编码模块必须在239个时钟周期内完成校验组的计算，每个时钟周期接收个12-bits码元，编码模块每个时钟周期并行处理11个码元，一个码字需要个时钟周期，实际处理232*11＝2552个码元。不过一个码元实际的信息比特数为16*239*8＝30592，加上固定填充的8比特，还需要填充2552*12-30592-8＝24比特(即2个码元0)进行计算。将24个比特0插到码字前面，RS(2720，2550)码字就变成了RS(2722，2552)码字。为了与16路交织RS(255，239)一致，在编码器的输出端必须将插入到码字前面的24个填充比特去除，将RS(2722，2552)码字转换成RS(2720，2550)码字。RS(2720，2550)译码器的接口也要与16路交织RS(255，239)的相同，255个时钟周期接收完一个RS(2720，2550)码字，每个时钟周期需要并行处理个码元，实际处理时间为个时钟周期，实际处理了248*11＝2728个码元。所以，在并行译码前，需要在接收到的RS(2720，2550)码字前面插入6*12＝72比特的0(即6个码元0)，将其转换成RS(2728，2558)码字。

图6为P*m1比特到T*m2比特总线转换模块结构图，FIFO为宽T*m2比特、深的存储器。2*P*m1比特的移位寄存器组的寄存器从上到下编号依次为0，1，...，2*P*m1。指针pointer指向比特移位寄存器中当前有效填充数据的下一位置，编号小于pointer的寄存器内都有有效数据，编号大于等于pointer的寄存器为空。例如pointer＝w，则寄存器0到寄存器w内都有有效数据。如果此时输入有效数据，输入的P*m1比特顺序放在原来剩余数据下面，即放在寄存器w到寄存器w+P*m1-1内，指针下移，指向寄存器w+P*m1。如果移位寄存器内的有效数据超过T*m2比特(指针pointer大于等于T*m2)，将最上面的T*m2比特数据移出，同时将剩余数据上移T*m2比特，指针也上移T*m2比特。如果在移出数据的同时有数据输入，首先移出数据，调整剩余数据位置，然后将新输入的数据顺序放到剩余数据下面，根据新的数据位置调整指针。因为只要移位寄存器内有超过T*m2比特数据，就会将顶端数据移出，移位寄存器内的数据始终不会超过2*P*m1比特。

一个时钟周期输入转换模块的最多只有P*m1比特，输出转换模块的可能为T*m2比特，即使P*m1比特数据总线连续输入，T*m2比特数据输出也会有间隙(某些时钟周期数据不使能，表示没有输出)。如果在码字中间有间隙，会大大增加编码、译码的复杂度，故用FIFO对数据缓存，在一个码字开始以后先缓存足够的数据，再连续输出，从而去除码字中间的间隙。如果P*m1比特数据总线连续输入(一般情况下输入都是连续的)，一个码字需要n1个时钟周期，连续以T*m2比特数据总线输出，需要个时钟周期，要保证连续，需要先缓存比特数据。在每个码字初始化时，将移位寄存器设为0，同时设置指针为插入个比特0到信息组前面；在输入P*k1*m1信息比特后，还需要添加k2*m2-k1*m1个比特0到移位寄存器。对于译码器的P*m1到T*m2转换模块，需要将移位寄存器设为0的同时设置指针为插入个比特0到信息组前面。控制模块通过对指针的控制完成比特0的插入，它同时还控制FIFO，对帧定位信息进行转换，将输入的与P*m1比特宽数据总线同步的帧定位信号转转成与T*m2比特宽数据总线同步的帧定位信号。

T*m2到P*m1总线转换模块与P*m1到T*m2转换模块类似，使用图7所示的结构。包含2*P*m1比特的移位寄存器组从上到下依次将各寄存器编号为0，1，...，2*P*m1-1。FIFO由宽度为T*m2比特、深度为的存储器构成。指针pointer指向比特移位寄存器中当前有效填充数据的下一位置，编号小于pointer的寄存器内都有有效数据，编号大于等于pointer的寄存器为空。该模块首先通过T*m2比特数据总线从编码模块或译码模块接收数据，存入FIFO中。如果移位寄存器中有超过T*m2个寄存器为空(pointer小于2*P*m1-T*m2)，从FIFO中读取T*m2比特数据，按顺序放在移位寄存器中已有数据下面，同时调整指针，指向存入数据后的相应位置。如果移位寄存器中有超过P*m1比特的有效数据，通过P*m1比特数据总线输出，同时将剩余数据移到移位寄存器顶部，调整指针。通常从FIFO读数据和从移位寄存器输出数据是同时发生的，这时首先输出P*m1比特数据，调整剩余数据位置，然后在剩余数据下面顺序存放从FIFO中读入的数据，调整指针。

对于编码器的P*m1到T*m2转换模块，需要丢掉每个码字最前面的比特填充值；对于译码器的P*m1到T*m2转换模块，需要丢掉每个码字最前面的比特填充值。

系统中的RS(n1，k1)和RS(n2，k2)编译码器每时钟周期处理一个或T个码元，不涉及不完整码元，是常规RS编译码器。

本发明通过比特0的插入和剔出，实现了P*m1与T*m2比特总线之间的相互转换，避免了不完整码元的产生，巧妙地解决了数据总线不一致引起的不完整码元问题，实现了接口完全相同的P路交织RS(n1，k1)复合码和RS(n2，k2)码的编译码器。