专利名称：群变换方法构成的bch符号编码、解码、多重纠错器件的制作方法
技术领域：
本发明属于用于广带域码分多址扩谱通信系统中的中、大规模半导体器件。本发明是面向二十一世纪的最新系列电子器件。
在数字通讯中，对多重随机错误的检测与纠错的一般方法是卷积码中的自己直交符号(Self-orthogonal code)方法和BCH符号，即BCH码[1](Bose-Chaudhuri-Hocgaenghem Code)方法。二者之间比较，BCH码的数码率要高于卷积码。
用BCH码，可以判断多重随机错误发生的位置(即解码问题或复号方法)，加以纠错。常规与有名的判断的方法是Peterson方法[2]，Berlekamp-Massey方法[3]，Chien‘Search[3]方法James L.Massey的移位寄存器械合成和复号方法[4]。用这几种方法对BCH码进行复号，其计算相当复杂，一般必须要依靠计算机计算。特别是3重以上和字码长32位以上时随机错误发生时，计算工作量会大大增多。要求解的未知数的个数按下式计算(n，t)＝(n！)/((n-t)！*t！)n是一个传送字的符号长度，t为若干重错误数目。如n为62位时，t＝1，(62，1)＝62t＝2，(62，2)＝61*62/2＝1891t＝4，(62，4)＝59*60*61*62/(2*3*4)＝557845对t个随机错误检测常用计算机算法有Newtow’s恒等式，Vandermonde行列式，错误位置多项式(error cocation polynomial)，错误数值多项式(error evaluationpolynomial)等，由于未知数数目巨大，如果要用以上各类方法来求解未知数，从BCH码开始使用至今一直是用大型计算机计算大型矩阵来求解未知数，应用仅限于深宇宙通讯中使用[5]。
本发明即是针对现行BCH码复号方法的不足之处，即计算工作量太大，必须使用大型计算机求解而设计的，采用群变换的新型算法，设计出专用BCH符号的编码和解码纠错半导体器件系列，仅用两片对应的集成电路，即可完成对BCH码的编码及解码纠错问题，大大地拓展了BCH码的应用范围。
本发明的目的是这样实现的，首先，不用以上所列举的行列式、恒等式、多项式，而是在伽罗瓦(Galois)有限域中(在群论中叫伽罗瓦体)，对BCH码的生成行列和检查行列进行有限群变换，群变换指通常行、列向量变换，镜向变换，旋转变换。将生成行列和检查行列变换成既约台形(reduced echelon form)行式的行列，要求解的末知数就包含在检查行列的相对关系中。如若有二个错误发生，分别在第18位与48位的位置时，第18位和第48位产生的症侯值与检查行列第18行和第48行的行向量相等。这样未知数包含在检查行列的相对关系中，这是一个重要特点。另一个重要特点是，检查行列的长度可根据要传送数据长度来进行压缩，这二特点是理论方面的发明。
然后，将群变换后生成行列和检查行列放入专门设计的BCH码编码器，按照所传送的位数和多重错误数可设计一系列BCH码编码器，输出二进制编码形式的BCH码，
以下将借助于例子更为具体地对本发明加以说明。
实施例7用铝硅酸盐纤维制造一个外径为29.4mm、内径为8.0mm和长度为338.0mm的容纳油的器件作为主要部件。在该容纳油的器件中插入一根轴。此外，该容纳油的器件用粘度为100cSt(25℃)的130g二甲基硅油浸渍。将厚度为2.8mm和密度为260kg/m3的芳族聚酰胺耐热纤维毡垫(商品名称“NOMEX”由Japan FeltInd.Co.，Ltd.制造)缠绕并固定到容纳油的器件的外圆周边的表面上，从而形成一个油迁移层。此外，将9∶1的硅酮漆(由Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.制造的“KR105”)和硅油(由Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.制造的“KF-96”)的混合物(该混合物溶液中加入按重量计大约3％的固化加速剂)涂敷到最大孔径尺寸为0.1μm的拉伸PTEE多孔膜油涂敷量控制层的整个表面上。将该油涂敷量控制层缠绕一圈并粘接，在油迁移层的外圆周边的表面上形成一个卷。这样，就得到一个涂油辊。按照以下检测过程(1)和(2)评价涂油辊。(1)将涂油辊安装到买来的彩色打印机(彩色纸供给速度每分钟4页)上。将5000张普通彩色纸送入打印机。在送入500张、1000张、2000张、3000张、4000张和5000张纸后分别测量涂敷到一张普通彩色纸上的硅油量。此外，在实验后通过用肉眼观察大量印刷30000张A4纸后该油涂敷量控制层的剥落或移动进行检测。如果没有观察到剥落或移动，等级确定为“A”，如果观察到剥落或移动，等级确定为“B”。
(2)在前面所述的彩色打印机中，将一种品红单一颜色的单色打印图象定影到一张OHP纸上。然后送出这张OHP纸。观察这张OHP纸上的硅油的不均匀涂<p>这是一个63行，12列的矩阵行列。其中P为偶数行列，I12为12阶的单位行列。再压缩一位就变成62行，12列的矩阵行列。
图2描述的是编码器的结构图框图。图中1是普通的移位寄存器，叫输入数据寄存器，其长度是可变的，等于要传送二进制编码的信号源数据长度，如要传送50位二进制信号源数据，则寄存器的长度就是50位，中间存放的就是一条50二进制位长的数据。本专利申请的移位寄存器长度是7二进制位到1023二进制位。
2是普通的存贮器，叫编码存贮器。中间存放的是变换后的BCH码生成行列的值。其宽度是由多重错误值决定，其长度由要传送二进制编码的信号源数据长度决定。如要传送50位二进制信号源数据，有二重错误检测与订正功能，则存贮器的宽度为12位，长度为50位。本专利申请的存贮器长度是从7二进制位到1023二进制位。
3是普通的乘法器，输入端的乘数是存贮器中生成行列的值，被乘数是移位寄存器的值。积从输出端送到下一个移位寄存器中。
4是移位寄存器，叫BCH码校验寄存器，其长度是由多重错误值决定，与存贮器的宽度一致。如要传送50位二进制信号源数据，有二重错误检测与订正功能，则BCH码寄存器为12位。
5是时序控制器。完成编码器的控制。最后的发送输出的是输入数据寄存器和BCH码寄存器中的二进制编码数据。
图3描述的是解码器、纠错器的结构图框图。这是一个字码长为62位，有二重错误订正功能的框图，图中6与8是存贮器的地址计数器，叫地址计数器。它有两个作用，一是作为地址计数器使用，二是指出错误发生的位置值。
7与9是存贮器，叫解码存贮器。其中存放的是群变换后的检查行列的值，存贮器的宽度是由多重错误值决定，其长度由要传送二进制编码的信号源数据长度决定。如要传送50位二进制信号源数据，有二重错误检测与订正功能，则存贮器的宽度为12位，长度为62位。本专利申请的存贮器长度是7二进制位到1023二进制位。
10是乘法器，将输入的数据与存贮器中检查行列的值相乘，产生症侯值。
11是症侯值寄存器。症侯值是反映多重错误发生的信息。其长度是由多重错误值决定，与存贮器的宽度一致。如要传送50位二进制信号源数据，有二重错误检测与订正功能，则症侯值寄存器长度为12位。
12是加法器。
13是比较器。将症侯值与检查行列的各向量值之和进行比较，二者相等时，置标记位为1。
14是标记位。长度为1位。当标记位为1时，说明多重错误发生的位置值已经找到，分别在存贮器的地址计数器中。
15是时序控制器。完成对解码器与纠错器的控制。
16与18是译码器，根据存贮器的地址计数器中的数译出多重错误发生的位置值。
17是移位寄存器，叫输入数据寄存器，放入的是输入数据。
19与20是与门和反相器构成的位纠错器件。根据标记位为1和地址译码器译出某一位错误发生的位置值，对某一位数值位求反。
解码器、纠错器的工作全过程是接收一条BCH编码的数据，在信息传送通路中，多重错误混入其中---＞接收一条BCH编码的数据，去掉BCH码校验位，剩下有效数据放入移位寄存器17中，同时该接收的数据与存贮器7中的检查行列的各向量值相乘，其积为症侯值，放入症侯值寄存器11中。
---＞时序控制器让存贮器7与9中各检查行列的各向量值求和，让和与症侯值比较，当二者相等时停止，置标记位为1。
---＞根据译码器16与18译出某一位错误发生的位置值和标记位为1这二条件，位纠错器件19与20对相应的有错的数据位进行求反操作(纠错操作)。操作过程是串行操作，从纠错器件20输出的数据是经过解码和纠错的数据。
在广泛的数字通讯中，BCH码编码器和BCH码解码器纠错器能检测并订正信息传送通讯中的多重随机错误。从应用上讲，可广泛应用在高性能通信系统，自动控制系统，计算机网络系统等各种领域，器件简便可靠，性能大大提高，经济效果可观。
目前在diffCDMA扩谱通信系统中[6]，我们已用大型计算机模拟实验相当成功，当字码长为1023位以下时，随机错误从1位到9位，随机错误检测与纠错实验，结果全部正确、理想。
该新型半导体器件必将在控制系统中与计算机网络系统中得到广泛应用。
主要参考文献[1]R.C.Bose&D.K.Ray-Chaudhuri＂On a class of error errorcorrecting binary groupcodes＂，Information and Control，3，pp.279～290，March 1960.[2]“符号理论”，嵩忠雄等著，日本コロナ社出版[3]John B.Anderson＂SOURCE AND CHANNEL CODING＂Kluwer Academic Publishers，Boston/Dordrecht/Lonton[4]James L.Massey，＂Shift Register Synthesis and BCH Decoding＂，IEEE Transactions onInformation Theory，Vol.rr-15.No.1.January 1969.[5] “スペクトル扩散通信システム”横山光雄，日本科学技术出版社[6]Kuixi Yin & Masahichi Kishi＂The high capacity and high speed diffCDMA with theBBCH double error correction and continuous phase primary modulation＂，IEEEPRIMR99，Sep.99，NoKO-0172，Osaka，Japan.
群变换方法构成BCH码多重错误检测、纠错器件规格表<单位bit位>
规格随机错误发生的数目1～9个，字码长7～1023位。
# 栏的位长是具有可压缩性，表中为最大值。
每一行为一个规格的器件
权利要求
1.一种群变换方法构成的BCH符号编码、解码、多重纠错器件系列，在数字通讯中，对多重随机错误的检测与纠错的较好方法是BCH码方法，本器件系列即利用BCH码构成的具有多重错误订正功能的纠错半导体器件，其特征是在伽罗瓦有限域中，对BCH码的生成行列和检查行列进行有限群变换，将生成行列和检查行列变换成既约台形行式的行列，然后，将群变换后生成行列和检查行列放入专门设计的BCH码编码器，按照所传送的位数和多重错误数设计的一系列BCH码编码器，输出二进制编码形式的BCH码，当该码被专门设计的对应的BCH码解码纠错器收到后，可自动对信号通信中的错误进行检测和纠正，其半导体器件系列规格有随机错误位从1位到9位，字码长度从7位到1023位的系列化半导体器件(见群变换方法构成BCH码多重错误检测、纠错器件规格表)。
2.由权利要求1所述的一种群变换方法构成的BCH符号编码、解码、多重纠错器件系列，其特征是编码器的结构包括输入数据寄存器、编码存贮器、乘法器、BCH码校验寄存器和时序控制器。
3.由权利要求1所述的一种群变换方法构成的BCH符号编码、解码、多重纠错器件系列，其特征是解码、多重纠错器的结构包括地址计数器、解码存贮器、乘法器、症侯值寄存器、加法器、比较器、标记位、时序控制器、译码器、输入数据寄存器及与门和反相器构成的位纠错器件。
全文摘要
一种群变换方法构成的BCH符号编码、解码、多重纠错器件系列,即利用BCH码构成的具有多重错误订正功能的纠错半导体器件,按照所传送的位数和多重错误数设计的一系列BCH码编码器,输出BCH码,对该码被专门设计的对应的BCH码解码纠错器收到后,可自动对信号通信中的错误进行检测和纠正。原来用计算机实现的编码、解码方法可用一、二块集成电路来完成,简单可靠地实现了高性能低成本,可广泛应用于多种领域。
文档编号G06F11/00GK1247355SQ9911432
公开日2000年3月15日 申请日期1999年7月12日 优先权日1999年7月12日
发明者殷奎喜, 谭锡林 申请人:南京师范大学