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Reed-Solomon编码简介

来源:https://zhuanlan.zhihu.com/p/351286576 | 作者:advertising-100 | 发布时间: 2024-05-13 | 128 次浏览 | 分享到:
Reed-Solomon编码是基于块的纠错码,在数字通信和存储中具有广泛的应用。

概要

Reed-Solomon编码是基于块的纠错码,在数字通信和存储中具有广泛的应用。Reed-Solomon编码用于许多系统中的错误纠正,包括:存储设备(包括磁带,光盘,DVD,条形码等);无线或移动通信(包括蜂窝电话,微波链路等);卫星通讯;数字电视/ DVB;高速调制解调器,例如ADSL,xDSL等。

一个典型的系统如下所示:

Reed-Solomon编码器接收一块数字数据,并添加额外的“冗余”位。由于多种原因(例如,噪音或干扰,CD划痕等),在传输或存储过程中会发生错误。Reed-Solomon解码器处理每个块并尝试纠正错误并恢复原始数据。可以纠正的错误的数量和类型取决于Reed-Solomon码的特性。

性质

Reed-Solomon码是BCH码的子集,是线性块码。Reed-Solomon码指定为带有m比特符号的RS(n,k)。这意味着编码器对k个数据码元,每个均采用m位比特表示,并添加奇偶校验码元以构成n个码字。有n-k个奇偶校验码元,每个码元由m比特表示。Reed-Solomon解码器最多可以校正t个码元(出现错误的码元),其中2t=n-k。

下图显示了典型的Reed-Solomon码字(由于数据保持不变并且附加了奇偶校验码元,因此被称为系统码):

举个例子,常见的Reed-Solomon编码是带有8比特(即1字节)码元的RS(255,223)。每个码字包含255个码字字节,其中223个字节为数据,32个字节为奇偶校验。对于此编码:n=255,k=223,m=8,由2t=32得t=16。解码器可以纠正码字出现的任意16个错误的码元。

给定由m比特构成的码元,Reed-Solomon编码最大的码字长度为 =21 。

可以通过(在概念上)在编码器中使多个数据符号为零,不发送它们,然后在解码器中重新插入它们来缩短Reed-Solomon码。例如,上述(255,223)编码可以简化为(200,168)。编码器占用一个168个数据字节的块,(概念上)添加55个零字节,创建(255,223)码字,并且仅发送168个数据字节和32个奇偶校验字节。

编码和解码Reed-Solomon码所需的处理“能力”的数量与每个码字的奇偶校验码元的数量有关。t值大意味着可以校正大量错误,但比t值小需要更多的计算能力。