fpga_feixiang 发表于 2020-12-30 14:12:21

RS纠错编码和解码

//rs code
//m=8

#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define mm8          /* RS code over GF(2**4) - change to suit */
#define nn255          /* nn=2**mm -1   length of codeword */
#define tt10         /* number of errors that can be corrected */
#define kk235         /* kk = nn-2*tt*/

int pp = {1, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1};
int alpha_to , index_of , gg ;
int recd , data , bb ;

void generate_gf()
/* 生成GF(2^m)空间 */
{
        register int i, mask ;
        mask = 1 ;
        alpha_to = 0 ;
        for (i=0; i<mm; i++)
        {       
                alpha_to = mask ;
                index_of] = i ;
                if (pp!=0)
                        alpha_to ^= mask ;
                mask <<= 1 ;
        }
        index_of] = mm ;
        mask >>= 1 ;
        for (i=mm+1; i<nn; i++)
        {       
                if (alpha_to >= mask)
                        alpha_to = alpha_to ^ ((alpha_to^mask)<<1) ;
                else
                        alpha_to = alpha_to<<1 ;
                index_of] = i ;
        }
        index_of = -1 ;
        //alpha_to = 1;
        for(i=0;i<mm;i++)
                printf("gf%d is%d\n",i,alpha_to);
}

void gen_poly()
/* 生成---生成多项式*/
{
        register int i,j ;
        gg = 2 ;    /* primitive element alpha = 2for GF(2**mm)*/
        gg = 1 ;    /* g(x) = (X+alpha) initially */
        for (i=2; i<=nn-kk; i++)
    {
                gg = 1 ;
                for (j=i-1; j>0; j--)
                        if (gg != 0)
                                gg = gg^ alpha_to[(index_of]+i)%nn];
                        else
                                gg = gg ;
                gg = alpha_to[(index_of]+i)%nn] ;   /* gg can never be zero */
   }
   //printf("polynomial:\n");
   //for(i=0; i<=nn-kk; i++)
        //   printf("%d      ", gg);
   //printf("\n");
   /* convert gg[] to index form for quicker encoding */
   for (i=0; i<=nn-kk; i++)
           gg = index_of];

   //printf("polynomial:\n");
   //for(i=0; i<=nn-kk; i++)
        //   printf("%d      ", gg);
   //printf("\n");
}

void encode_rs()
/* 编码*/
{
        register int i,j ;
        int feedback ;
        for (i=0; i<nn-kk; i++)   bb = 0 ;
        for (i=kk-1; i>=0; i--)
    {
                //逐步的将下一步要减的,存入bb(i)
                feedback = index_of^bb] ;
                if(feedback != -1)
      {
                        for (j=nn-kk-1; j>0; j--)
            if (gg != -1)
                                bb = bb^alpha_to[(gg+feedback)%nn] ;                //plus = ^
            else
                                bb = bb ;
                        bb = alpha_to[(gg+feedback)%nn] ;
      }
                else
      {
                        for (j=nn-kk-1; j>0; j--)
                                bb = bb ;
                        bb = 0 ;
      };
    };
}

void decode_rs()
{/*解码*/
        register int i,j,u,q ;
        int elp, d, l, u_lu, s ;
        int count=0, syn_error=0, root, loc, z, err, reg ;
/* first form the syndromes */
        for(i=0; i<nn; i++) //转换成GF空间的alpha幂次
                if(recd == -1)
                        recd = 0;
                else
                        recd = index_of];

        for (i=1; i<=nn-kk; i++)
        {
                s = 0 ;
                for (j=0; j<nn; j++)
      if (recd!=-1)
                        s ^= alpha_to[(recd+i*j)%nn] ;      /* recd in index form */
                                                                /* convert syndrome from polynomial form to index form*/
                if (s!=0)
                        syn_error=1 ;      /* set flag if non-zero syndrome => error */
                printf("%3d", s);
                s = index_of] ;
                printf("%3d", s);
    } ;
        if (syn_error)       /* if errors, try and correct */
    {printf("*\n");
/* compute the error location polynomial via the Berlekamp iterative algorithm,
   following the terminology of Lin and Costello :   d is the 'mu'th
   discrepancy, where u='mu'+1 and 'mu' (the Greek letter!) is the step number
   ranging from -1 to 2*tt (see L&C),l is the
   degree of the elp at that step, and u_l is the difference between the
   step number and the degree of the elp.*/
/* initialise table entries */
                d = 0 ;         /* index form */
                d = s ;      /* index form */
                elp = 0 ;      /* index form */
                elp = 1 ;      /* polynomial form */
                for (i=1; i<nn-kk; i++)
      {       
                        elp = -1 ;   /* index form */
                        elp = 0 ;   /* polynomial form */
      }
                l = 0 ;
                l = 0 ;
                u_lu = -1 ;
                u_lu = 0 ;
                u = 0 ;
                do
                {
                        u++ ;
                        if (d==-1)
                        {
                                l = l ;
                                for (i=0; i<=l; i++)
                                {
                                        elp = elp ;
                                        elp = index_of] ;
                                }
                        }
                        else
/* search for words with greatest u_lu for which d!=0 */
                        {
                                q = u-1 ;
                                while ((d==-1) && (q>0))
                                        q-- ;
/* have found first non-zero d*/
                                if (q>0)
                                {
                                        j=q ;
                                do
                                {
                                        j-- ;
                                        if ((d!=-1) && (u_lu<u_lu))
                                        q = j ;
                                }while (j>0) ;
             } ;
/* have now found q such that d!=0 and u_lu is maximum */
/* store degree of new elp polynomial */
            if (l>l+u-q)
                                l = l ;
            else
                                l = l+u-q ;
/* form new elp(x) */
            for (i=0; i<nn-kk; i++)   
                                elp = 0 ;
            for (i=0; i<=l; i++)
                                if (elp!=-1)
                                        elp = alpha_to[(d+nn-d+elp)%nn] ;
            for (i=0; i<=l; i++)
            {
                                  elp ^= elp ;
                elp = index_of] ;/*convert old elp value to index*/
            }
                }
                u_lu = u-l ;
/* form (u+1)th discrepancy */
      if (u<nn-kk)    /* no discrepancy computed on last iteration */
                {
                        if (s!=-1)
                                d = alpha_to] ;
            else
                                d = 0 ;
            for (i=1; i<=l; i++)
                                if ((s!=-1) && (elp!=0))
                                        d ^= alpha_to[(s+index_of])%nn] ;
            d = index_of] ;    /* put d into index form */
                }
        } while ((u<nn-kk) && (l<=tt)) ;
        u++ ;
        if (l<=tt)         /* can correct error */
        {
/* put elp into index form */
                for (i=0; i<=l; i++)   
                        elp = index_of] ;
/* find roots of the error location polynomial */
                /*求错误位置多项式的根*/
                for (i=1; i<=l; i++)
                        reg = elp ;
                count = 0 ;
                for (i=1; i<=nn; i++)
                {
                        q = 1 ;
                        for (j=1; j<=l; j++)
                        if (reg!=-1)
                        {
                                reg = (reg+j)%nn ;
                                q ^= alpha_to] ;
                        } ;
                        if (!q)      /* store root and error location number indices */
                        {
                                root = i;
                                loc = nn-i ;
                                count++ ;
                                printf("根%d=%d\n", q, nn-i);
                        };
                } ;
                if (count==l)    /* no. roots = degree of elp hence <= tt errors */
                {/* form polynomial z(x) */
                        for (i=1; i<=l; i++)      /* Z = 1 always - do not need */
            {
                                if ((s!=-1) && (elp!=-1))
                                        z = alpha_to] ^ alpha_to] ;
                                else if ((s!=-1) && (elp==-1))
                                        z = alpha_to] ;
                                else if ((s==-1) && (elp!=-1))
                                        z = alpha_to] ;
                                else
                                        z = 0 ;
                                for (j=1; j<i; j++)
                                        if ((s!=-1) && (elp!=-1))
                                                z ^= alpha_to[(elp + s)%nn] ;
                                z = index_of] ;         /* put into index form */
            } ;
/* evaluate errors at locations given by error location numbers loc */
                        /*计算错误图样*/
                        for (i=0; i<nn; i++)
                        {
                                err = 0 ;
                                if (recd!=-1)      /* convert recd[] to polynomial form */
                                        recd = alpha_to] ;
                                else
                                        recd = 0 ;
             }
                        for (i=0; i<l; i++)    /* compute numerator of error term first */
            {
                                err] = 1;       /* accounts for z */
                                for (j=1; j<=l; j++)
                                        if (z!=-1)
                                                err] ^= alpha_to[(z+j*root)%nn] ;
                                if (err]!=0)
                                {
                                        err] = index_of]] ;
                                        q = 0 ;   /* form denominator of error term */
                                        for (j=0; j<l; j++)
                                        if (j!=i)
                                                q += index_of+root)%nn]] ;
                                        q = q % nn ;
                                        err] = alpha_to[(err]-q+nn)%nn] ;
                                        recd] ^= err] ;/*recd must be in polynomial form */
                                }
                        }
                }
                else    /* no. roots != degree of elp => >tt errors and cannot solve */
                {        /*错误太多,无法更正*/
                        for (i=0; i<nn; i++)      /* could return error flag if desired */
                                if (recd!=-1)      /* convert recd[] to polynomial form*/
                                        recd = alpha_to] ;
                                else
                                        recd = 0 ;   /* just output received codeword as is */
                }
                }
                else         /* elp has degree has degree >tt hence cannot solve */
                {        /*错误太多,无法更正*/
                        for (i=0; i<nn; i++)       /* could return error flag if desired */
                                if (recd!=-1)      /* convert recd[] to polynomial form */
                                        recd = alpha_to] ;
                                else
                                        recd = 0 ;   /* just output received codeword as is */
                }
        }
        else       /* no non-zero syndromes => no errors: output received codeword */
                for (i=0; i<nn; i++)
                {
                        if (recd!=-1)      /* convert recd[] to polynomial form */
                                recd = alpha_to] ;
                        else
                                recd = 0 ;
                        //printf("*");
                }

}

int main()
{
        int i, length;
        char strSrc, strDst;
        printf("请输入要编码的字符串:\n");
        scanf("%s", strSrc);
        length = strlen(strSrc);
        if(length <= 0)
                return 0;

        generate_gf();
        printf("Look-up tables for GF(2**%2d)\n",mm) ;
        printf("i   alpha_toindex_of\n") ;
        for (i=0; i<=nn; i++)
                printf("%3d      %3d          %3d\n",i,alpha_to,index_of);
        printf("\n\n");

        gen_poly();

        for(i=0; i<kk; i++)
                data = 0;

        /* for example, say we transmit the following message (nothing special!) */
        for(i=0; i<length; i++)
                data = strSrc;
/*        data = 8 ;
        data = 6 ;
        data = 8 ;
        data = 1 ;
        data = 2 ;
        data = 4 ;
        data = 15 ;
        data = 9 ;
        data = 55 ;*/

        encode_rs();

        data = 19 ;
        for (i=0; i<nn-kk; i++)
                recd = bb ;
        for (i=0; i<kk; i++)
                recd = data ;


/*        printf("Results for Reed-Solomon code (n=%3d, k=%3d, t= %3d)\n\n",nn,kk,tt) ;
        printf("idata   recd(decoded)   (data, recd in polynomial form)\n");
        for (i=0; i<nn-kk; i++)
                printf("%3d    %3d      %3d\n",i, bb, recd) ;
        for (i=nn-kk; i<=nn; i++)
                printf("%3d    %3d      %3d\n",i, data, recd) ;*/

        decode_rs() ;

        printf("Results for Reed-Solomon code (n=%3d, k=%3d, t= %3d)\n\n",nn,kk,tt) ;
        printf("idata   recd(decoded)   (data, recd in polynomial form)\n");
        for (i=0; i<nn-kk; i++)
                printf("%3d    %3d      %3d\n",i, bb, recd) ;
        for (i=nn-kk; i<=nn; i++)
        {
                printf("%3d    %3d      %3d\n",i, data, recd) ;
        }
        for(i=0; i<length; i++)
                strDst = recd;
        strDst = '\0';
        printf("%s\n", strDst);
}

zhangyukun 发表于 2020-12-31 09:22:55

RS纠错编码和解码

大鹏 发表于 2021-1-4 09:43:39

RS纠错编码和解码
页: [1]
查看完整版本: RS纠错编码和解码