一种基于关键变量的冗余纠错码防护方法技术

本发明专利技术提供的一种基于关键变量的冗余纠错码防护方法，主要包括奇偶校验+反向码的编码、奇偶校验+反向码的解码和奇偶校验+反向码的码字刷新三个过程：通过冗余编码，可以纠正变量在生存周期内因为单粒子效应而产生的错误，保证了变量的可靠性。编码是基于重复码和奇偶校验码，编码及解码过程简单，运算量小，不会占用系统过多的资源；在变量生存周期内，对传输变量进行刷新，缩短变量的生存周期，对生存周期较长、粒子辐射严重的环境下，可以很好的保证关键变量的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信编码
，具体设及一种基于关键变量的冗余纠错码防护方 法，用于在程序中对关键变量进行检错和纠错，保证传输变量的正确性。
技术介绍
DSP系统在太空运行的过程中，易发生单粒子效应，在DSP工程代码中，有些代码 模块执行频率低，发生单粒子效应的概率相对较小，我们将运些模块称为非敏感区域；有些 代码模块执行频率高，发生单粒子效应的概率相对较大，我们称运些模块为敏感区域。容 易理解，执行频率越高，意味着数据读写次数较多，对程序执行过程影响较大，所W在对DSP 系统进行软防护的过程中，敏感区域的防护至关重要。 关键变量主要是指程序的大循环控制变量、有限状态机控制变量、重要的全局指 针、重要的全局标志等。 关键变量对信号处理流程起至关重要的控制作用，其正确性关系到DSP程序运行 的总体进程，可能导致信号处理结果的大范围错误。运些关键变量，诸如循环变量、全局标 志等，生存周期一般较长，而且读写的频率也比较高，其发生单粒子效应的概率相对较大。
技术实现思路
本专利技术针对DSP工程代码中的关键变量进行冗余纠错码防护，其主要目的是保证 关键变量在生存周期内的正确性，提高系统的可靠性。 为达上述目的，本专利技术提供了，其执行 主要包括奇偶校验+反向码的编码、奇偶校验+反向码的解码和奇偶校验+反向码的解码 的码字刷新=个步骤： (1)所述的奇偶校验+反向码的编码，其操作方法是，[000引对于关键变量I，如果关键变量I的数据长度为二进制的m位，将其记为（amSmiL曰1)，对变量I进行奇偶校验，运里可W采用奇校验或者偶校验方式，在进行后续的校验中， 保持一致即可满足，得到校验后的变量（amSm山aA)，其中Cl为校验位；对关键变量I按位取反，得到变量/,将其记为化mbm山bi)，对变量j进行奇偶校 验，运里可W采用奇校验或者偶校验方式，在进行后续的校验中，保持一致即可满足，得到 奇偶校验后的变量化mbm山biCz)，其中Cz为校验位； 将添加奇偶校验后的变量7插入到添加奇校验后的变量I之后，构成传输变量，记 作（?? 山曰lCibmbmiLbiCz); (2)所述的奇偶校验+反向码的解码，主要包含W下几个步骤：[001引步骤1，检错，对于长度为L的传输变量，将其高L/2位和低L/2位分别取出；将高L/2位和低L/2位按位作同或运算，得到检错参量S，若检错参量S等于0或者1，则表明传 输变量没有出现错误，通过编码取出变量；如果检错参量S不等于0且不等于1，则表明传 输结果出错，执行步骤2; 步骤2,纠错，逐位检测S，S中除最末位外不为0的位则对应为出错的位； 步骤3,对高L/2位进行奇偶校验，如果校验出错，则说明高L/2位出错，通过步骤 2中确定的出错位数纠正该位的错误，获取关键变量；如果高L/2位校验结果正确，则校验 低L/2位，纠正错误位，获取关键变量；(3)所述的奇偶校验+反向码的解码的码字刷新，定时执行上述（1) (2)，直至变量 不再有效。 上述，所述的步骤（1)奇偶校验+反向 码的编码中，对关键变量I的奇偶校验可W是奇校验，也可W是偶校验。 上述，所述的步骤（1)奇偶校验+反向 码的编码中，对变量I的奇偶校验可W是奇校验，也可W是偶校验。 上述，所述的步骤（1)奇偶校验+反向 码的编码中，也可W将进行奇偶校验之后的变量I插入到变量7之后，构成传输变量。 本专利技术的优点是：通过冗余编码，可W纠正变量在生存周期内因为单粒子效应而 产生的错误，保证了变量的可靠性。编码是基于重复码和奇偶校验码，编码及解码过程简 单，运算量小，不会占用系统过多的资源；在变量生存周期内，对传输变量进行刷新，缩短变 量的生存周期，对生存周期较长、粒子福射严重的环境下，可W很好的保证关键变量的可靠 性。 下面结合附图和实施例对本专利技术做详细说明。【附图说明】 图1是编码函数伪代码设计示意图。 图2是解码函数伪代码设计示意图。 图3是码字刷新函数伪代码设计示意图。 图4a是不插入任何防护的循环流程图。 图4b是插入了冗余纠错码及码字刷新的循环流程图。【具体实施方式】 本实施例针对DSP工程代码中关键变量进行冗余纠错码设计，即对关键变量进行 编码，在关键变量的整个生存周期内，如果有数据位出现错误，可W对其进行纠正，保证了 关键变量的正确性。 关键变量主要是指程序的大循环控制变量、有限状态机控制变量、重要的全局指 针、重要的全局标志等，它的生存周期一般都比较长，操作也比较频繁，对运些变量进行编 码解码的要求就相对较高。主要有W下几点：(1)编解码尽可能简单；由于关键变量操作频率高，如果编解码过程过于复杂，系 统需要耗费太多的资源进行编解码的额外计算，将严重干扰程序的执行流程； (2)插入次数尽可能少；DSPW其流水线操作实现程序的并行，好的编程结构有利 于DSP的流水线操作，如果在程序中过多插入其他代码，将可能破坏流水线操作，系统性能 降低； 重复码是一种简单的信道编码方法，其实质是将每个要发送的字符重复发送。 我们知道，两次重复码具有检错功能，可W检测到哪一位出现错误，但是不具备纠 错功能，其主要原因在于两次重复码间的编码距离为0,在码字出现错误时，不能区分是哪 一次码字出错，从而无法纠错。 =次W上的重复码具有检错纠错能力，其实际是一种多模冗余的编码机制。 奇偶校验码是一种检错码，分为奇校验和偶检验，它是一种检错码，不具备纠错能 力。 虽然重复码和奇偶校验码都不具备纠错能力，但是它们突出的优点就是编解码过 程都非常简单，易于操作。 最常用的纠错码是汉明码，其相关的技术研究已经很成熟，它具有检错纠错能力， 但是其主要的问题就是编解码过程较为复杂，设及矩阵的相关运算，对于处理器而言，资源 开销比较大。 针对运种情况，本专利技术提出了一种奇偶校验+反向码的编码方式（一种基于关键 变量的冗余纠错码防护方法），其实质是奇偶校验码与重复码的组合。 奇偶校验+反向码的编码是一种简单、快速的编码方式，可根据变量的类型及纠 正错误位数，确定冗余编码位的长度；纠正位数越高，编码冗余越长，编码效率越低。 奇偶校验+反向码的防护应用主要包括奇偶校验+反向码的编码、奇偶校验+反 向码的解码和奇偶校验+反向码的码字刷新=个过程： (1)奇偶校验+反向码的编码 对于关键变量I，如果关键变量I的数据长度为m位（二进制），我们将其记为 如曰。iL曰1)，对变量I进行奇校验（或者偶检验），得到奇校验后（或者偶检验）变量（曰。曰。山 aA)，其中Cl为校验位。对变量m取反，得到变量j，我们将其记为化A山bi)，对变量万进 行奇校验（或者偶检验），得到奇校验（或者偶检验）后变量化A山biCz)，其中Cz为校验 位。将奇校验（或者偶检验）后的变量I插入到奇校验（或者偶检验）后的变量I之后， 或者将奇校验（或者偶检验）后的变量I插入到奇校验（或者偶检验）后的变量I之后，构 成传输变量，记作（SmSmlLBiCibmbmiL6侣）。运样，传输变量实际是由原变量的奇校验（或 者偶检验）和原变量的反码的奇校验（或者偶检验）构成。其执行主要包括=部分： <1〉对关键变量进行取按位反运算，得到反码； <2〉对关键变量及其反码进行奇校验（或者偶校验）； <本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于关键变量的冗余纠错码防护方法，其特征在于：包括奇偶校验+反向码的编码、奇偶校验+反向码的解码和奇偶校验+反向码的解码的码字刷新三个步骤：(1)所述的奇偶校验+反向码的编码，其操作方法是，对于关键变量I，如果关键变量I的数据长度为二进制的m位，将其记为(amam‑1L a1)，对变量I进行奇偶校验，得到校验后的变量(amam‑1L a1C1)，其中C1为校验位；对关键变量I按位取反，得到变量将其记为(bmbm‑1L b1)，对变量进行奇偶校验，得到奇偶校验后的变量(bmbm‑1L b1C2)，其中C2为校验位；将添加奇偶校验后的变量插入到添加奇校验后的变量I之后，构成传输变量，记作(amam‑1L a1C1bmbm‑1L b1C2)；(2)所述的奇偶校验+反向码的解码，主要包含以下几个步骤：步骤1，检错，对于长度为L的传输变量，将其高L/2位和低L/2位分别取出；将高L/2位和低L/2位按位作同或运算，得到检错参量S，若检错参量S等于0或者1，则表明传输变量没有出现错误，通过编码取出变量；如果检错参量S不等于0且不等于1，则表明传输结果出错，执行步骤2；步骤2，纠错，逐位检测S，S中除最末位外不为0的位则对应为出错的位；步骤3，对高L/2位进行奇偶校验，如果校验出错，则说明高L/2位出错，通过步骤2中确定的出错位数纠正该位的错误，获取关键变量；如果高L/2位校验结果正确，则校验低L/2位，纠正错误位，获取关键变量；(3)所述的奇偶校验+反向码的解码的码字刷新，定时执行上述(1)(2)，直至变量不再有效。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闫允一，郭宝龙，宁伟康，王健，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61