kopia lustrzana https://github.com/projecthorus/radiosonde_auto_rx
ECC Reed-Solomon: errors & erasures
rodzic
639dc9b1ed
commit
2a2e80f9fd
171
ecc/bch_ecc.c
171
ecc/bch_ecc.c
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@ -47,6 +47,7 @@ int rs_init_RS255(void);
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int rs_init_BCH64(void);
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int rs_init_BCH64(void);
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||||||
int rs_encode(ui8_t cw[]);
|
int rs_encode(ui8_t cw[]);
|
||||||
int rs_decode(ui8_t cw[], ui8_t *err_pos, ui8_t *err_val);
|
int rs_decode(ui8_t cw[], ui8_t *err_pos, ui8_t *err_val);
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||||||
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int rs_decode_ErrEra(ui8_t cw[], int nera, ui8_t era_pos[], ui8_t *err_pos, ui8_t *err_val);
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int rs_decode_bch_gf2t2(ui8_t cw[], ui8_t *err_pos, ui8_t *err_val);
|
int rs_decode_bch_gf2t2(ui8_t cw[], ui8_t *err_pos, ui8_t *err_val);
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||||||
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||||||
// ---
|
// ---
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||||||
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@ -411,7 +412,7 @@ int poly_divmod(ui8_t p[], ui8_t q[], ui8_t *d, ui8_t *r) {
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deg_p = poly_deg(p);
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deg_p = poly_deg(p);
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deg_q = poly_deg(q);
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deg_q = poly_deg(q);
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||||||
if (deg_q < 0) return -1; // DIV_BY_ZERO
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if (deg_q < 0) return -1; // q=0: DIV_BY_ZERO
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||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) d[i] = 0;
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) d[i] = 0;
|
||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) r[i] = 0;
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) r[i] = 0;
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||||||
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@ -423,13 +424,12 @@ int poly_divmod(ui8_t p[], ui8_t q[], ui8_t *d, ui8_t *r) {
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||||||
for (i = 0; i <= deg_p; i++) d[i] = GF_mul(p[i], c);
|
for (i = 0; i <= deg_p; i++) d[i] = GF_mul(p[i], c);
|
||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) r[i] = 0;
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) r[i] = 0;
|
||||||
}
|
}
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||||||
else if (deg_p == 0) {
|
else if (deg_p < 0) { // p=0
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||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) {
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) {
|
||||||
d[i] = 0;
|
d[i] = 0;
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||||||
r[i] = 0;
|
r[i] = 0;
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}
|
}
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||||||
}
|
}
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||||||
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||||||
else if (deg_p < deg_q) {
|
else if (deg_p < deg_q) {
|
||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) d[i] = 0;
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) d[i] = 0;
|
||||||
for (i = 0; i <= deg_p; i++) r[i] = p[i]; // r(x)=p(x), deg(r)<deg(q)
|
for (i = 0; i <= deg_p; i++) r[i] = p[i]; // r(x)=p(x), deg(r)<deg(q)
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||||||
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@ -508,10 +508,10 @@ int polyGF_eggT(int deg, ui8_t a[], ui8_t b[], // in
|
||||||
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||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { r0[i] = a[i]; }
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { r0[i] = a[i]; }
|
||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { r1[i] = b[i]; }
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { r1[i] = b[i]; }
|
||||||
s0[0] = 1; for (i = 1; i <= MAX_DEG; i++) { s0[i] = 0; }
|
s0[0] = 1; for (i = 1; i <= MAX_DEG; i++) { s0[i] = 0; } // s0 = 1
|
||||||
s1[0] = 0; for (i = 1; i <= MAX_DEG; i++) { s1[i] = 0; }
|
s1[0] = 0; for (i = 1; i <= MAX_DEG; i++) { s1[i] = 0; } // s1 = 0
|
||||||
t0[0] = 0; for (i = 1; i <= MAX_DEG; i++) { t0[i] = 0; }
|
t0[0] = 0; for (i = 1; i <= MAX_DEG; i++) { t0[i] = 0; } // t0 = 0
|
||||||
t1[0] = 1; for (i = 1; i <= MAX_DEG; i++) { t1[i] = 0; }
|
t1[0] = 1; for (i = 1; i <= MAX_DEG; i++) { t1[i] = 0; } // t1 = 1
|
||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { r2[i] = 0; }
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { r2[i] = 0; }
|
||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { s2[i] = 0; }
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { s2[i] = 0; }
|
||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { t2[i] = 0; }
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { t2[i] = 0; }
|
||||||
|
@ -545,10 +545,10 @@ int polyGF_eggT(int deg, ui8_t a[], ui8_t b[], // in
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
static
|
static
|
||||||
int polyGF_lfsr(int deg, ui8_t S[],
|
int polyGF_lfsr(int deg, int x2t, ui8_t S[],
|
||||||
ui8_t *Lambda, ui8_t *Omega ) {
|
ui8_t *Lambda, ui8_t *Omega ) {
|
||||||
// BCH/RS/LFSR: deg=t,
|
// BCH/RS/LFSR: deg=t+e/2, e=#erasures
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||||||
// S(x)Lambda(x) = Omega(x) mod x^(2t)
|
// S(x)Lambda(x) = Omega(x) mod x^2t
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||||||
int i;
|
int i;
|
||||||
ui8_t r0[MAX_DEG+1], r1[MAX_DEG+1], r2[MAX_DEG+1],
|
ui8_t r0[MAX_DEG+1], r1[MAX_DEG+1], r2[MAX_DEG+1],
|
||||||
s0[MAX_DEG+1], s1[MAX_DEG+1], s2[MAX_DEG+1],
|
s0[MAX_DEG+1], s1[MAX_DEG+1], s2[MAX_DEG+1],
|
||||||
|
@ -558,13 +558,13 @@ int polyGF_lfsr(int deg, ui8_t S[],
|
||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { Omega[i] = 0; }
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { Omega[i] = 0; }
|
||||||
|
|
||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { r0[i] = S[i]; }
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { r0[i] = S[i]; }
|
||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { r1[i] = 0; } r1[2*deg] = 1; //x^2t
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { r1[i] = 0; } r1[x2t] = 1; //x^2t
|
||||||
s0[0] = 1; for (i = 1; i <= MAX_DEG; i++) { s0[i] = 0; }
|
s0[0] = 1; for (i = 1; i <= MAX_DEG; i++) { s0[i] = 0; }
|
||||||
s1[0] = 0; for (i = 1; i <= MAX_DEG; i++) { s1[i] = 0; }
|
s1[0] = 0; for (i = 1; i <= MAX_DEG; i++) { s1[i] = 0; }
|
||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { r2[i] = 0; }
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { r2[i] = 0; }
|
||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { s2[i] = 0; }
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { s2[i] = 0; }
|
||||||
|
|
||||||
while ( poly_deg(r1) >= deg ) {
|
while ( poly_deg(r1) >= deg ) { // deg=t+e/2
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||||||
poly_divmod(r0, r1, quo, r2);
|
poly_divmod(r0, r1, quo, r2);
|
||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { r0[i] = r1[i]; }
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { r0[i] = r1[i]; }
|
||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { r1[i] = r2[i]; }
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { r1[i] = r2[i]; }
|
||||||
|
@ -602,7 +602,7 @@ ui8_t forney(ui8_t x, ui8_t Omega[], ui8_t Lambda[]) {
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||||||
// Y = X^(1-b) * Omega(X^(-1))/Lambda'(X^(-1))
|
// Y = X^(1-b) * Omega(X^(-1))/Lambda'(X^(-1))
|
||||||
poly_D(Lambda, DLam);
|
poly_D(Lambda, DLam);
|
||||||
w = poly_eval(Omega, x);
|
w = poly_eval(Omega, x);
|
||||||
z = poly_eval(DLam, x);
|
z = poly_eval(DLam, x); if (z == 0) { return -00; }
|
||||||
Y = GF_mul(w, GF_inv(z));
|
Y = GF_mul(w, GF_inv(z));
|
||||||
if (RS.b == 0) Y = GF_mul(GF_inv(x), Y);
|
if (RS.b == 0) Y = GF_mul(GF_inv(x), Y);
|
||||||
else if (RS.b > 1) {
|
else if (RS.b > 1) {
|
||||||
|
@ -613,6 +613,44 @@ ui8_t forney(ui8_t x, ui8_t Omega[], ui8_t Lambda[]) {
|
||||||
return Y;
|
return Y;
|
||||||
}
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
static
|
||||||
|
int era_sigma(int n, ui8_t era_pos[], ui8_t *sigma) {
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||||||
|
int i;
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||||||
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ui8_t Xa[MAX_DEG+1], sig[MAX_DEG+1];
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||||||
|
ui8_t a_i;
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||||||
|
|
||||||
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) sig[i] = 0;
|
||||||
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) Xa[i] = 0;
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||||||
|
|
||||||
|
// sigma(X)=(1 - alpha^j1 X)...(1 - alpha^jn X)
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||||||
|
// j_{i+1} = era_pos[i]
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||||||
|
sig[0] = 1;
|
||||||
|
Xa[0] = 1;
|
||||||
|
for (i = 0; i < n; i++) { // n <= 2*RS.t
|
||||||
|
a_i = exp_a[era_pos[i] % (GF.ord-1)];
|
||||||
|
Xa[1] = a_i; // Xalp[0..1]: (1-alpha^(j_)X)
|
||||||
|
poly_mul(sig, Xa, sig);
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||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) sigma[i] = sig[i];
|
||||||
|
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static
|
||||||
|
int syndromes(ui8_t cw[], ui8_t *S) {
|
||||||
|
int i, errors = 0;
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||||||
|
ui8_t a_i;
|
||||||
|
|
||||||
|
// syndromes: e_j=S(alpha^(b+i))
|
||||||
|
for (i = 0; i < 2*RS.t; i++) {
|
||||||
|
a_i = exp_a[(RS.b+i) % (GF.ord-1)]; // alpha^(b+i)
|
||||||
|
S[i] = poly_eval(cw, a_i);
|
||||||
|
if (S[i]) errors = 1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return errors;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
static
|
static
|
||||||
int prn_GFpoly(ui32_t p) {
|
int prn_GFpoly(ui32_t p) {
|
||||||
|
@ -641,7 +679,6 @@ int prn_GFpoly(ui32_t p) {
|
||||||
return 0;
|
return 0;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
static
|
static
|
||||||
void prn_table(void) {
|
void prn_table(void) {
|
||||||
int i;
|
int i;
|
||||||
|
@ -673,6 +710,7 @@ void prn_table(void) {
|
||||||
printf("\n");
|
printf("\n");
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
int rs_init_RS255() {
|
int rs_init_RS255() {
|
||||||
int i, check_gen;
|
int i, check_gen;
|
||||||
ui8_t Xalp[MAX_DEG+1];
|
ui8_t Xalp[MAX_DEG+1];
|
||||||
|
@ -711,81 +749,105 @@ int rs_init_BCH64() {
|
||||||
return check_gen;
|
return check_gen;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
static
|
|
||||||
int syndromes(ui8_t cw[], ui8_t *S) {
|
|
||||||
int i, errors = 0;
|
|
||||||
ui8_t a_i;
|
|
||||||
|
|
||||||
// syndromes: e_j=S(alpha^(b+i))
|
|
||||||
for (i = 0; i < 2*RS.t; i++) {
|
|
||||||
a_i = exp_a[(RS.b+i) % (GF.ord-1)]; // alpha^(b+i)
|
|
||||||
S[i] = poly_eval(cw, a_i);
|
|
||||||
if (S[i]) errors = 1;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
return errors;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
int rs_encode(ui8_t cw[]) {
|
int rs_encode(ui8_t cw[]) {
|
||||||
int j;
|
int j;
|
||||||
ui8_t parity[MAX_DEG+1],
|
ui8_t parity[MAX_DEG+1],
|
||||||
d[MAX_DEG+1];
|
d[MAX_DEG+1];
|
||||||
for (j = 0; j < RS.R; j++) cw[j] = 0;
|
for (j = 0; j < RS.R; j++) cw[j] = 0;
|
||||||
for (j = 0; j <=MAX_DEG; j++) parity[j] = 0;
|
for (j = 0; j <= MAX_DEG; j++) parity[j] = 0;
|
||||||
poly_divmod(cw, RS.g, d, parity);
|
poly_divmod(cw, RS.g, d, parity);
|
||||||
//if (poly_deg(parity) >= RS.R) return -1;
|
//if (poly_deg(parity) >= RS.R) return -1;
|
||||||
for (j = 0; j <= poly_deg(parity); j++) cw[j] = parity[j];
|
for (j = 0; j <= poly_deg(parity); j++) cw[j] = parity[j];
|
||||||
return 0;
|
return 0;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
int rs_decode(ui8_t cw[], ui8_t *err_pos, ui8_t *err_val) {
|
// 2*Errors + Erasure <= 2*RS.t
|
||||||
ui8_t x, gamma,
|
int rs_decode_ErrEra(ui8_t cw[], int nera, ui8_t era_pos[],
|
||||||
S[MAX_DEG+1],
|
ui8_t *err_pos, ui8_t *err_val) {
|
||||||
|
ui8_t x, gamma;
|
||||||
|
ui8_t S[MAX_DEG+1],
|
||||||
Lambda[MAX_DEG+1],
|
Lambda[MAX_DEG+1],
|
||||||
Omega[MAX_DEG+1];
|
Omega[MAX_DEG+1],
|
||||||
int i, n, errors = 0;
|
sigma[MAX_DEG+1],
|
||||||
|
sigLam[MAX_DEG+1];
|
||||||
|
int deg_sigLam, deg_Lambda, deg_Omega;
|
||||||
|
int i, nerr, errera = 0;
|
||||||
|
|
||||||
for (i = 0; i < RS.t; i++) { err_pos[i] = 0; }
|
if (nera > 2*RS.t) { return -4; }
|
||||||
for (i = 0; i < RS.t; i++) { err_val[i] = 0; }
|
|
||||||
|
for (i = 0; i < 2*RS.t; i++) { err_pos[i] = 0; }
|
||||||
|
for (i = 0; i < 2*RS.t; i++) { err_val[i] = 0; }
|
||||||
|
|
||||||
|
// IF: erasures set 0
|
||||||
|
// for (i = 0; i < nera; i++) cw[era_pos[i]] = 0x00; // erasures
|
||||||
|
// THEN: restore cw[era_pos[i]], if errera < 0
|
||||||
|
|
||||||
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { S[i] = 0; }
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { S[i] = 0; }
|
||||||
errors = syndromes(cw, S);
|
errera = syndromes(cw, S);
|
||||||
// wenn S(x)=0 , dann poly_divmod(cw, RS.g, d, rem): rem=0
|
// wenn S(x)=0 , dann poly_divmod(cw, RS.g, d, rem): rem=0
|
||||||
|
|
||||||
if (errors) {
|
for (i = 0; i <= MAX_DEG; i++) { sigma[i] = 0; }
|
||||||
polyGF_lfsr(RS.t, S, Lambda, Omega);
|
sigma[0] = 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
if (nera > 0) {
|
||||||
|
era_sigma(nera, era_pos, sigma);
|
||||||
|
poly_mul(sigma, S, S);
|
||||||
|
for (i = 2*RS.t; i <= MAX_DEG; i++) S[i] = 0; // S = sig*S mod x^12
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (errera)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
polyGF_lfsr(RS.t+nera/2, 2*RS.t, S, Lambda, Omega);
|
||||||
|
|
||||||
|
deg_Lambda = poly_deg(Lambda);
|
||||||
|
deg_Omega = poly_deg(Omega);
|
||||||
|
if (deg_Omega >= deg_Lambda + nera) {
|
||||||
|
errera = -3;
|
||||||
|
return errera;
|
||||||
|
}
|
||||||
gamma = Lambda[0];
|
gamma = Lambda[0];
|
||||||
if (gamma) {
|
if (gamma) {
|
||||||
for (i = poly_deg(Lambda); i >= 0; i--) Lambda[i] = GF_mul(Lambda[i], GF_inv(gamma));
|
for (i = deg_Lambda; i >= 0; i--) Lambda[i] = GF_mul(Lambda[i], GF_inv(gamma));
|
||||||
for (i = poly_deg(Omega) ; i >= 0; i--) Omega[i] = GF_mul( Omega[i], GF_inv(gamma));
|
for (i = deg_Omega ; i >= 0; i--) Omega[i] = GF_mul( Omega[i], GF_inv(gamma));
|
||||||
|
poly_mul(sigma, Lambda, sigLam);
|
||||||
|
deg_sigLam = poly_deg(sigLam);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
else {
|
else {
|
||||||
errors = -2;
|
errera = -2;
|
||||||
//return errors;
|
return errera;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
n = 0;
|
nerr = 0; // Errors + Erasures (erasure-pos bereits bekannt)
|
||||||
for (i = 1; i < GF.ord ; i++) { // Lambda(0)=1
|
for (i = 1; i < GF.ord ; i++) { // Lambda(0)=1
|
||||||
x = (ui8_t)i; // roll-over
|
x = (ui8_t)i; // roll-over
|
||||||
if (poly_eval(Lambda, x) == 0) {
|
if (poly_eval(sigLam, x) == 0) { // Lambda(x)=0 fuer x in erasures[] moeglich
|
||||||
// error location index
|
// error location index
|
||||||
err_pos[n] = log_a[GF_inv(x)];
|
err_pos[nerr] = log_a[GF_inv(x)];
|
||||||
// error value; bin-BCH: err_val=1
|
// error value; bin-BCH: err_val=1
|
||||||
err_val[n] = forney(x, Omega, Lambda);
|
err_val[nerr] = forney(x, Omega, sigLam);
|
||||||
n++;
|
//err_val[nerr] == 0, wenn era_val[pos]=0, d.h. cw[pos] schon korrekt
|
||||||
|
nerr++;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
if (n >= poly_deg(Lambda)) break;
|
if (nerr >= deg_sigLam) break;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
if (n < poly_deg(Lambda)) errors = -1; // uncorrectable errors
|
// 2*Errors + Erasure <= 2*RS.t
|
||||||
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if (nerr < deg_sigLam) errera = -1; // uncorrectable errors
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else {
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else {
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errors = n;
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errera = nerr;
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for (i = 0; i < errors; i++) cw[err_pos[i]] ^= err_val[i];
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for (i = 0; i < errera; i++) cw[err_pos[i]] ^= err_val[i];
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}
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}
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}
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}
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return errors;
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return errera;
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}
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}
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// Errors <= RS.t
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int rs_decode(ui8_t cw[], ui8_t *err_pos, ui8_t *err_val) {
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ui8_t tmp[1] = {0};
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return rs_decode_ErrEra(cw, 0, tmp, err_pos, err_val);
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}
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int rs_decode_bch_gf2t2(ui8_t cw[], ui8_t *err_pos, ui8_t *err_val) {
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int rs_decode_bch_gf2t2(ui8_t cw[], ui8_t *err_pos, ui8_t *err_val) {
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// binary 2-error correcting BCH
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// binary 2-error correcting BCH
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@ -795,7 +857,6 @@ int rs_decode_bch_gf2t2(ui8_t cw[], ui8_t *err_pos, ui8_t *err_val) {
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L[MAX_DEG+1], L2,
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L[MAX_DEG+1], L2,
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Lambda[MAX_DEG+1],
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Lambda[MAX_DEG+1],
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Omega[MAX_DEG+1];
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Omega[MAX_DEG+1];
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int i, n, errors = 0;
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int i, n, errors = 0;
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@ -807,7 +868,7 @@ int rs_decode_bch_gf2t2(ui8_t cw[], ui8_t *err_pos, ui8_t *err_val) {
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// wenn S(x)=0 , dann poly_divmod(cw, RS.g, d, rem): rem=0
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// wenn S(x)=0 , dann poly_divmod(cw, RS.g, d, rem): rem=0
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if (errors) {
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if (errors) {
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polyGF_lfsr(RS.t, S, Lambda, Omega);
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polyGF_lfsr(RS.t, 2*RS.t, S, Lambda, Omega);
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gamma = Lambda[0];
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gamma = Lambda[0];
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if (gamma) {
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if (gamma) {
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for (i = poly_deg(Lambda); i >= 0; i--) Lambda[i] = GF_mul(Lambda[i], GF_inv(gamma));
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for (i = poly_deg(Lambda); i >= 0; i--) Lambda[i] = GF_mul(Lambda[i], GF_inv(gamma));
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