校验码范文10篇

时间:2023-04-03 14:27:44

校验码范文篇1

关键词:循环冗余校验差错控制报文

在CAN系统中为保证报文传输的正确性,需要对通信过程进行差错控制。目前常用的方法是反馈重发,即一旦收到接收端发出的出错信息,发送端便自动重发,此时的差错控制只需要检错功能。常用的检错码两类:奇偶校验码和循环冗余校验码。奇偶校验码是一种最常见的检错码,其实现方法简单,但检错能力较差;循环冗余校验码的编码也很简单且误判率低,所以在通信系统中获得了广泛的应用。下面介绍CAN网络中循环冗余校验码(即CRC码)的原理和实现方法。

1CRC码检错的工作原理

CRC码检错是将被处理报文的比特序列当作一个二进制多项式A(x)的系数,该系数除以发送方和接收方预先约定好的生成多项式g(x)后,将求得的余数P(x)作为CRC校验码附加到原始的报文上,并一起发给接收方。接收方用同样的g(x)去除收到的报文B(x),如果余数等于p(x),则传输无误(此时A(x)和B(x)相同);否则传输过程中出错,由发送端重发,重新开始CRC校验,直到无误为止。

上述校验过程中有几点需注意:①在进行CRC计算时,采用二进制(模2)运算法,即加法不进位,减法不借位,其本质就是两个操作数进行逻辑异或运算;②在进行CRC计算前先将发送报文所表示的多项式A(x)乘以xn,其中n为生成多项式g(x)的最高幂值。对二进制乘法来讲,A(x)·xn就是将A(x)左移n位,用来存放余数p(x),所以实际发送的报文就变为A(x)·xn+p(x);③生成多项式g(x)的首位和最后一位的系数必须为1。

图1为CRC校验的工作过程。

目前已经有多种生成多项式被列入国际标准中,如:CRC-4、CRC-12、CRC-16、CCITT-16、CRC-32等。CAN总线中采用的生成多项式为g(x)=x15+x14+x10+x8+x7+x4+x3+1。可以看出,CANU叫线中的CRC校验采用的多项式能够校验七级,比一般CRC校验(CRC-4、CRC-12、CRC-16等)的级数(二~五级)要高许多,因而它的检错能力很强,误判率极低,成为提高数据传输质量的有效检错手段。

图2产生CRC校验码的硬件电路

2CRC码的电路实现

2.1硬件电路的特点

在CAN总线中为了产生CRC码,硬件电路除了具有复位和时钟信号以外,还需要以下两个控制信号的参与:①填充位解除信号destuff,它的有效逻辑值是1;②CRC检验的使能信号enable,有效逻辑也为1。该硬件电路的特点是采用选择器和反相器代替传统设计中用的异或门,既实现了比较功能,又降低了生产成本,同时也为工程师们提供了一种新的设计思路。

2.2硬件电路图

图2即为实现CRC码的硬件电路图。

图中需要说明的几点如下:①使能信号和填充位解除信号省略;②crcnxt代表的逻辑值为输入报文序列和CRC寄存器的最高位异或的结果;③标号0~14所指示的为15位CRC寄存器,上升沿触发;④标号1~6所指示的为选择器和反相器的组合逻辑,实现异或功能,该选择器的逻辑功能为Y=AB+AC,具体结构如图3所示。

2.3电路工作过程

从以上分析可知:①当enable=0时,CRC清0;②当enable=1、destuff=1时,进行正常CRC计算;③当enable=1而destuff=0时,正在解除填充时,数据暂停传送。

在各个控制信号均有效时,输入报文的每一位都是和CRC寄存器的最高位相异和后移入最低位,同时寄存器的第13、9、7、6、3、2位均和其最高位异或,结果分别左移一位;其它未进行异或操作的寄存器位值也分别左移一位,直到报文的每一位都移入CRC寄存器为止,此时寄存器中的值取为计算得到的CRC码。

如果报文的比特序列长度为16,则需要左移16次才能对报文的每一位均进行处理。如果以Ck表示CRC寄存器的第k位位值、Ck''''表示移位后的第k位位值(k=0,1,2,3……15),则移位规律见表1。

表1移位规律表

C14''''=C13^crcnxtC13''''=12C12''''=C11C11''''=C10

C10''''=C9^crcnxtC9''''=C8C8''''=C7^crcnxtC7''''=C6^crcnxt

C6''''=C5C5''''=C4C4''''=C3^crcnxtC3''''=C2^crcnxt

C2''''=C1C1''''=C0C0''''=crcnxt^datain

3CRC校验码的软件实现

CRC校验用软件实现起来非常方便。鉴于目前的资料中介绍的方法多使用C语言、汇编语言等实现,而缺乏用硬件描述语言实现,这里给出CRC码的VerilogHDL之行为级描述程序。

本程序在Verilog_XL下编译通过,同时在Synopsis上成功进行了综合及优化。

//用VerilogHDL实现CRC码

modulecrc(clk,rst,enable,destuff,datain,crc);

inputclk;

inputrst;

inputenable;

inputdestuff;

inputdatain;

output[14:0]crc;

reg[14:0]crc;

wirecrcnxt=datain^crc[14];

always@(posedgerstorposedgeclk)

begin

if(rst)crc=0;

elseif(enable&&destuff)

begin

if(crcnxt)

crc<=crc^15h''''4599;

else

crc<={crc[13:0],1''''b0};

end

end

endmodule

图4crc仿真波形图

4仿真波形

校验码范文篇2

论文摘要:低密度校验码(LowDensityParityCheckCodes,LDPCcodes)是当前编码理论领域研究最热的信道编码之一。本文介绍了LDPC码的概念及其性能,并对低密度校验码应用的现状和今后方向作出了展望。

一、LDPC码简述

低密度校验(LDPC)码又称为哥拉格(Gallager)码,它是哥拉格于1962年提出的一种性能接近香农(Shan2non)限的好码。在很长的一段时间里,LDPC码并未受到人们的重视。直到1993年,Berrou等提出了Tur2bo码后,人们研究发现Turbo码其实就是一种LDPC码,LDPC码又重新引起了人们的研究兴趣。1996年,MacK2ay的研究,使LDPC码的研究跨入了一个新的阶段.最近几年的研表明,在非规则图上构造的基于GF(q)域上的LDPC码性能要好于Trubo码,它的性能非常接近香农限。LDPC码是根据稀疏随机图来构造的,因而它的码子之间具有很好的码距离。LDPC码属于线性纠错码,它的校验矩阵是一个稀疏校验阵:每个码子满足一定数目的线性约束,而约束的数目通常是非常小的是约束数目为3的校验矩阵)。同时由于LDPC码的约束是由一个稀疏图定义的,因而使得它的译码变得较为容易。目前,LDPC码已经成为编码领域的一个新的研究热点。

二、LDPC码的性能分析

LDPC码的译码性能分析方法主要可以归纳为三类:1)密度进化(DensityEvolution)理论。2)高斯近似(GaussianApproximation);3)EXIT表(ExtrinsicInformationTransformChart)。

1.密度进化

LDPC码的和积译码算法或BP算法中,信息在变量节点和校验节点之间不断迭代传递的,每次迭代传递的信息是随机变量。在这种迭代译码中,存在一种阈值现象,即在信道噪声水平低于某个阈值时,随着码长趋向于无穷大时,码的BER可以任意逼近零,否则错误概率将大于一个正常数。最早由Gallager利用组合数学和概率理论对和积译码算法下码的误码率进行了理论分析并观察了二进制对称信道(BSC)的阈值现象,提出跟踪LDPC码迭代传递的外信息的概率分布来分析译码器的收敛行为,即对于每次迭代计算节点的输出误比特率,输出误比特率是本次迭代输入误比特率的函数,每次迭代的平均误比特率可以通过变量节点和校验节点之间传递的信息的概率密度函数得到。Lubyetal将这种分析思想应用到LDPC码的硬判决译码中,在二进制删除信道(BEC)中译码过程同样存在这种阈值现象,利用随机构造的非规则LDPC码可以改进阈值,非规则LDPC码的性能优于规则LDPC码。Richardson和Urbanke在Gallager和Luby的工作基础上将对LDPC码的译码算法的分析方法扩展到更一般的信道模型。在给定的信道模型下,假设基于二分图的LDPC是无环的,或在设定的迭代次数和校验矩阵足够大的情况下,信息节点在深度为2的邻域内为树状结构,那么在节点之间迭代的信息是独立同分布的随机变量。Richardson等人分析了这些传递信息的概率密度的进化情况,发现在和积译码算法的每次迭代信息传递中出现错误信息的部分可以递归地表示成LDPC码的度分布序列和信道参数的函数。迭代计算节点间传递信息的概率密度函数的方法就称为密度进化。Richardson等在进一步的研究中表明描述节点间传递的错误信息的概率是一种称为Martingale的随机过程,在和积译码算法下信息的平均错误概率集中在它的期望值周围,当码长趋向于无穷时,基于有环二分图的LDPC码的译码性能逼近无环时的行为。

2.高斯近似。利用密度进化理论来计算阈值和寻找好的度数分布的算法复杂度是相当大的,特别对于信息概率密度函数是多维的信道来说,密度进化算法就过于复杂而难以处理。为提高密度进化算法的计算速度,Chung等人采用高斯近似的方法,即根据中心极限定理可以近似认为节点间迭代的信息的概率密度函数是符合高斯分布的,这样将迭代计算的多维问题转化为更新高斯密度均值的一维问题,就大大简化了分析和计算信道参数阈值的复杂度,而且可以快速的搜索和优化非规则LDPC码。这样可以将信道阈值的计算由多维参数动态系统的密度进化理论模型转化为单一参数(均值)动态系统的高斯逼近模型,在只需要牺牲很小的精度就可以得到计算维数上的巨大降低,从而可以很快计算出阈值和优化度序列的分布。高斯近似是一个很好的分析工具,被很多关于迭代译码性能分析中所采用。如利用混合的高斯近似方法来对基于LDPC码的MIMO-OFDM系统进行译码分析、寻找好的度分布以及优化系统的性能。

3.EXIT表。EXIT表(ExtrinsicInformationTransferChart)是由S.tenBrink提出的一种用迭代译码器之间传输的外部信息来表征迭代译码中收敛行为的分析工具。对于串/并行级联码,EXIT表技术是跟踪分量码之间信息交换(互信息)的情况来估计译码器的收敛性,并且可以分析影响译码算法收敛性的因

素(如分量码的选择等),适当地改变这些影响因素可以优化系统的性能。S.tenBrink等人[56]将EXIT表技术引入到LDPC码译码分析中,即把LDPC码的译码过程可以看作是变量节点译码器和校验节点译码器之间外部信息的迭代,用EXIT表跟踪译码器之间的互信息传递来估计LDPC码和积译码算法的收敛性。文献[56]中还给出了在不同的信道模型下(AWGN,MIMO等信道)利用EXIT表技术来计

算信道阈值和寻找好的度分布序列,从而优化系统的性能。

三、LDPC码的应用及展望

1996年,Mackey和Neal重新研究了LDPC码后,研究人员发现LDPC码具有很多非常好的特点,如能够逼近香农信道容量,描述及实现简单,易于进行理论分析和研究,译码简单且易于实现等。近年来,LDPC码以其优异的性能和良好的应用前景受到研究人员的关注,成为编码理论界的一大亮点和热点。目前,LDPC码可以应用于深空通信、卫星通信,光纤通信、ADSL、磁记录设备及无线局域网等领域。LDPC码今后的研究主要集中在:⑴现有的可信传播迭代译码方法还比较复杂,寻找LDPC码的线性时间译码算法将成为一个重要的课题。⑵对于非规则图设计的研究,寻找获得最优的序列λ和ρ的方法,以得到较好的码结构,提高LDPC码的性能。⑶继续探讨LDPC码在通信和计算机领域的应用。目前已有人将它的纠删方法应用于计算机通信网中,用于恢复在传输中丢失的数据,获得了很好的效果。今后将会加强这方面的研究工作。目前,LDPC码研究领域的主要工作集中在译码算法的性能分析、编码方法、码的优化算法等方面。经研究人员的努力,LDPC编码领域取得很大进展,但仍有许多问题需要研究:

•LDPC码校验矩阵的构造。尽管在构造最优的LDPC码方面取得了一些进展,但目前还没有一套系统的办法来构造所需要的好码,特别是在码字长度有限、码率一定的条件下,构造性能优异的好码是一个非常具有挑战性的课题。这方面的研究可以借助有限域理论、图论等相关理论。

•LDPC编码系统的联合优化设计。将编码技术与调制技术、空时编码技术、OFDM结合进行性能优化是当前及将来的发展方向之一。.

•无线衰落信道及MIMO信道下LDPC码的性能分析方法及优化设计准则。目前LDPC码字的优化设计主要在加性高斯白噪声信道下得到的,而无线衰落信道下,特别是时变信道下码字的性能分析方法、优化设计准则和信道估计的影响也是非常关键的课题,需要进一步的研究探索。

•寻找适合硬件实现的编译码方法也是一个非常值得研究的课题。

参考文献:

[1]王新梅,肖国镇.纠错码—原理与方法[M].西安:西安电子科技大学出版社.1998.

校验码范文篇3

论文摘要:低密度校验码(LowDensityParityCheckCodes,LDPCcodes)是当前编码理论领域研究最热的信道编码之一。本文介绍了LDPC码的概念及其性能,并对低密度校验码应用的现状和今后方向作出了展望。

一、LDPC码简述

低密度校验(LDPC)码又称为哥拉格(Gallager)码,它是哥拉格于1962年提出的一种性能接近香农(Shan2non)限的好码。在很长的一段时间里,LDPC码并未受到人们的重视。直到1993年,Berrou等提出了Tur2bo码后,人们研究发现Turbo码其实就是一种LDPC码,LDPC码又重新引起了人们的研究兴趣。1996年,MacK2ay的研究,使LDPC码的研究跨入了一个新的阶段.最近几年的研表明,在非规则图上构造的基于GF(q)域上的LDPC码性能要好于Trubo码,它的性能非常接近香农限。LDPC码是根据稀疏随机图来构造的,因而它的码子之间具有很好的码距离。LDPC码属于线性纠错码,它的校验矩阵是一个稀疏校验阵:每个码子满足一定数目的线性约束,而约束的数目通常是非常小的是约束数目为3的校验矩阵)。同时由于LDPC码的约束是由一个稀疏图定义的,因而使得它的译码变得较为容易。目前,LDPC码已经成为编码领域的一个新的研究热点。

二、LDPC码的性能分析

LDPC码的译码性能分析方法主要可以归纳为三类:1)密度进化(DensityEvolution)理论。2)高斯近似(GaussianApproximation);3)EXIT表(ExtrinsicInformationTransformChart)。

1.密度进化

LDPC码的和积译码算法或BP算法中,信息在变量节点和校验节点之间不断迭代传递的,每次迭代传递的信息是随机变量。在这种迭代译码中,存在一种阈值现象,即在信道噪声水平低于某个阈值时,随着码长趋向于无穷大时,码的BER可以任意逼近零,否则错误概率将大于一个正常数。最早由Gallager利用组合数学和概率理论对和积译码算法下码的误码率进行了理论分析并观察了二进制对称信道(BSC)的阈值现象,提出跟踪LDPC码迭代传递的外信息的概率分布来分析译码器的收敛行为,即对于每次迭代计算节点的输出误比特率,输出误比特率是本次迭代输入误比特率的函数,每次迭代的平均误比特率可以通过变量节点和校验节点之间传递的信息的概率密度函数得到。Lubyetal将这种分析思想应用到LDPC码的硬判决译码中,在二进制删除信道(BEC)中译码过程同样存在这种阈值现象,利用随机构造的非规则LDPC码可以改进阈值,非规则LDPC码的性能优于规则LDPC码。Richardson和Urbanke在Gallager和Luby的工作基础上将对LDPC码的译码算法的分析方法扩展到更一般的信道模型。在给定的信道模型下,假设基于二分图的LDPC是无环的,或在设定的迭代次数和校验矩阵足够大的情况下,信息节点在深度为2的邻域内为树状结构,那么在节点之间迭代的信息是独立同分布的随机变量。Richardson等人分析了这些传递信息的概率密度的进化情况,发现在和积译码算法的每次迭代信息传递中出现错误信息的部分可以递归地表示成LDPC码的度分布序列和信道参数的函数。迭代计算节点间传递信息的概率密度函数的方法就称为密度进化。Richardson等在进一步的研究中表明描述节点间传递的错误信息的概率是一种称为Martingale的随机过程,在和积译码算法下信息的平均错误概率集中在它的期望值周围,当码长趋向于无穷时,基于有环二分图的LDPC码的译码性能逼近无环时的行为。

2.高斯近似。利用密度进化理论来计算阈值和寻找好的度数分布的算法复杂度是相当大的,特别对于信息概率密度函数是多维的信道来说,密度进化算法就过于复杂而难以处理。为提高密度进化算法的计算速度,Chung等人采用高斯近似的方法,即根据中心极限定理可以近似认为节点间迭代的信息的概率密度函数是符合高斯分布的,这样将迭代计算的多维问题转化为更新高斯密度均值的一维问题,就大大简化了分析和计算信道参数阈值的复杂度,而且可以快速的搜索和优化非规则LDPC码。这样可以将信道阈值的计算由多维参数动态系统的密度进化理论模型转化为单一参数(均值)动态系统的高斯逼近模型,在只需要牺牲很小的精度就可以得到计算维数上的巨大降低,从而可以很快计算出阈值和优化度序列的分布。高斯近似是一个很好的分析工具,被很多关于迭代译码性能分析中所采用。如利用混合的高斯近似方法来对基于LDPC码的MIMO-OFDM系统进行译码分析、寻找好的度分布以及优化系统的性能。

3.EXIT表。EXIT表(ExtrinsicInformationTransferChart)是由S.tenBrink提出的一种用迭代译码器之间传输的外部信息来表征迭代译码中收敛行为的分析工具。对于串/并行级联码,EXIT表技术是跟踪分量码之间信息交换(互信息)的情况来估计译码器的收敛性,并且可以分析影响译码算法收敛性的因

素(如分量码的选择等),适当地改变这些影响因素可以优化系统的性能。S.tenBrink等人[56]将EXIT表技术引入到LDPC码译码分析中,即把LDPC码的译码过程可以看作是变量节点译码器和校验节点译码器之间外部信息的迭代,用EXIT表跟踪译码器之间的互信息传递来估计LDPC码和积译码算法的收敛性。文献[56]中还给出了在不同的信道模型下(AWGN,MIMO等信道)利用EXIT表技术来计

算信道阈值和寻找好的度分布序列,从而优化系统的性能。

三、LDPC码的应用及展望

1996年,Mackey和Neal重新研究了LDPC码后,研究人员发现LDPC码具有很多非常好的特点,如能够逼近香农信道容量,描述及实现简单,易于进行理论分析和研究,译码简单且易于实现等。近年来,LDPC码以其优异的性能和良好的应用前景受到研究人员的关注,成为编码理论界的一大亮点和热点。目前,LDPC码可以应用于深空通信、卫星通信,光纤通信、ADSL、磁记录设备及无线局域网等领域。LDPC码今后的研究主要集中在:⑴现有的可信传播迭代译码方法还比较复杂,寻找LDPC码的线性时间译码算法将成为一个重要的课题。⑵对于非规则图设计的研究,寻找获得最优的序列λ和ρ的方法,以得到较好的码结构,提高LDPC码的性能。⑶继续探讨LDPC码在通信和计算机领域的应用。目前已有人将它的纠删方法应用于计算机通信网中,用于恢复在传输中丢失的数据,获得了很好的效果。今后将会加强这方面的研究工作。目前,LDPC码研究领域的主要工作集中在译码算法的性能分析、编码方法、码的优化算法等方面。经研究人员的努力,LDPC编码领域取得很大进展,但仍有许多问题需要研究:

•LDPC码校验矩阵的构造。尽管在构造最优的LDPC码方面取得了一些进展,但目前还没有一套系统的办法来构造所需要的好码,特别是在码字长度有限、码率一定的条件下,构造性能优异的好码是一个非常具有挑战性的课题。这方面的研究可以借助有限域理论、图论等相关理论。

•LDPC编码系统的联合优化设计。将编码技术与调制技术、空时编码技术、OFDM结合进行性能优化是当前及将来的发展方向之一。.

•无线衰落信道及MIMO信道下LDPC码的性能分析方法及优化设计准则。目前LDPC码字的优化设计主要在加性高斯白噪声信道下得到的,而无线衰落信道下,特别是时变信道下码字的性能分析方法、优化设计准则和信道估计的影响也是非常关键的课题,需要进一步的研究探索。

•寻找适合硬件实现的编译码方法也是一个非常值得研究的课题。

参考文献:

[1]王新梅,肖国镇.纠错码—原理与方法[M].西安:西安电子科技大学出版社.1998.

校验码范文篇4

低密度校验(LDPC)码又称为哥拉格(Gallager)码,它是哥拉格于1962年提出的一种性能接近香农(Shan2non)限的好码。在很长的一段时间里,LDPC码并未受到人们的重视。直到1993年,Berrou等提出了Tur2bo码后,人们研究发现Turbo码其实就是一种LDPC码,LDPC码又重新引起了人们的研究兴趣。1996年,MacK2ay的研究,使LDPC码的研究跨入了一个新的阶段.最近几年的研表明,在非规则图上构造的基于GF(q)域上的LDPC码性能要好于Trubo码,它的性能非常接近香农限。LDPC码是根据稀疏随机图来构造的,因而它的码子之间具有很好的码距离。LDPC码属于线性纠错码,它的校验矩阵是一个稀疏校验阵:每个码子满足一定数目的线性约束,而约束的数目通常是非常小的是约束数目为3的校验矩阵)。同时由于LDPC码的约束是由一个稀疏图定义的,因而使得它的译码变得较为容易。目前,LDPC码已经成为编码领域的一个新的研究热点。

二、LDPC码的性能分析

LDPC码的译码性能分析方法主要可以归纳为三类:1)密度进化(DensityEvolution)理论。2)高斯近似(GaussianApproximation);3)EXIT表(ExtrinsicInformationTransformChart)。

1.密度进化

LDPC码的和积译码算法或BP算法中,信息在变量节点和校验节点之间不断迭代传递的,每次迭代传递的信息是随机变量。在这种迭代译码中,存在一种阈值现象,即在信道噪声水平低于某个阈值时,随着码长趋向于无穷大时,码的BER可以任意逼近零,否则错误概率将大于一个正常数。最早由Gallager利用组合数学和概率理论对和积译码算法下码的误码率进行了理论分析并观察了二进制对称信道(BSC)的阈值现象,提出跟踪LDPC码迭代传递的外信息的概率分布来分析译码器的收敛行为,即对于每次迭代计算节点的输出误比特率,输出误比特率是本次迭代输入误比特率的函数,每次迭代的平均误比特率可以通过变量节点和校验节点之间传递的信息的概率密度函数得到。Lubyetal将这种分析思想应用到LDPC码的硬判决译码中,在二进制删除信道(BEC)中译码过程同样存在这种阈值现象,利用随机构造的非规则LDPC码可以改进阈值,非规则LDPC码的性能优于规则LDPC码。Richardson和Urbanke在Gallager和Luby的工作基础上将对LDPC码的译码算法的分析方法扩展到更一般的信道模型。在给定的信道模型下,假设基于二分图的LDPC是无环的,或在设定的迭代次数和校验矩阵足够大的情况下,信息节点在深度为2的邻域内为树状结构,那么在节点之间迭代的信息是独立同分布的随机变量。Richardson等人分析了这些传递信息的概率密度的进化情况,发现在和积译码算法的每次迭代信息传递中出现错误信息的部分可以递归地表示成LDPC码的度分布序列和信道参数的函数。迭代计算节点间传递信息的概率密度函数的方法就称为密度进化。Richardson等在进一步的研究中表明描述节点间传递的错误信息的概率是一种称为Martingale的随机过程,在和积译码算法下信息的平均错误概率集中在它的期望值周围,当码长趋向于无穷时,基于有环二分图的LDPC码的译码性能逼近无环时的行为。

2.高斯近似。利用密度进化理论来计算阈值和寻找好的度数分布的算法复杂度是相当大的,特别对于信息概率密度函数是多维的信道来说,密度进化算法就过于复杂而难以处理。为提高密度进化算法的计算速度,Chung等人采用高斯近似的方法,即根据中心极限定理可以近似认为节点间迭代的信息的概率密度函数是符合高斯分布的,这样将迭代计算的多维问题转化为更新高斯密度均值的一维问题,就大大简化了分析和计算信道参数阈值的复杂度,而且可以快速的搜索和优化非规则LDPC码。这样可以将信道阈值的计算由多维参数动态系统的密度进化理论模型转化为单一参数(均值)动态系统的高斯逼近模型,在只需要牺牲很小的精度就可以得到计算维数上的巨大降低,从而可以很快计算出阈值和优化度序列的分布。高斯近似是一个很好的分析工具,被很多关于迭代译码性能分析中所采用。如利用混合的高斯近似方法来对基于LDPC码的MIMO-OFDM系统进行译码分析、寻找好的度分布以及优化系统的性能。

3.EXIT表。EXIT表(ExtrinsicInformationTransferChart)是由S.tenBrink提出的一种用迭代译码器之间传输的外部信息来表征迭代译码中收敛行为的分析工具。对于串/并行级联码,EXIT表技术是跟踪分量码之间信息交换(互信息)的情况来估计译码器的收敛性,并且可以分析影响译码算法收敛性的因

素(如分量码的选择等),适当地改变这些影响因素可以优化系统的性能。S.tenBrink等人[56]将EXIT表技术引入到LDPC码译码分析中,即把LDPC码的译码过程可以看作是变量节点译码器和校验节点译码器之间外部信息的迭代,用EXIT表跟踪译码器之间的互信息传递来估计LDPC码和积译码算法的收敛性。文献[56]中还给出了在不同的信道模型下(AWGN,MIMO等信道)利用EXIT表技术来计

算信道阈值和寻找好的度分布序列,从而优化系统的性能。

三、LDPC码的应用及展望

1996年,Mackey和Neal重新研究了LDPC码后,研究人员发现LDPC码具有很多非常好的特点,如能够逼近香农信道容量,描述及实现简单,易于进行理论分析和研究,译码简单且易于实现等。近年来,LDPC码以其优异的性能和良好的应用前景受到研究人员的关注,成为编码理论界的一大亮点和热点。目前,LDPC码可以应用于深空通信、卫星通信,光纤通信、ADSL、磁记录设备及无线局域网等领域。LDPC码今后的研究主要集中在:⑴现有的可信传播迭代译码方法还比较复杂,寻找LDPC码的线性时间译码算法将成为一个重要的课题。⑵对于非规则图设计的研究,寻找获得最优的序列λ和ρ的方法,以得到较好的码结构,提高LDPC码的性能。⑶继续探讨LDPC码在通信和计算机领域的应用。目前已有人将它的纠删方法应用于计算机通信网中,用于恢复在传输中丢失的数据,获得了很好的效果。今后将会加强这方面的研究工作。目前,LDPC码研究领域的主要工作集中在译码算法的性能分析、编码方法、码的优化算法等方面。经研究人员的努力,LDPC编码领域取得很大进展,但仍有许多问题需要研究:

•LDPC码校验矩阵的构造。尽管在构造最优的LDPC码方面取得了一些进展,但目前还没有一套系统的办法来构造所需要的好码,特别是在码字长度有限、码率一定的条件下,构造性能优异的好码是一个非常具有挑战性的课题。这方面的研究可以借助有限域理论、图论等相关理论。

•LDPC编码系统的联合优化设计。将编码技术与调制技术、空时编码技术、OFDM结合进行性能优化是当前及将来的发展方向之一。.

•无线衰落信道及MIMO信道下LDPC码的性能分析方法及优化设计准则。目前LDPC码字的优化设计主要在加性高斯白噪声信道下得到的,而无线衰落信道下,特别是时变信道下码字的性能分析方法、优化设计准则和信道估计的影响也是非常关键的课题,需要进一步的研究探索。

•寻找适合硬件实现的编译码方法也是一个非常值得研究的课题。

参考文献:

[1]王新梅,肖国镇.纠错码—原理与方法[M].西安:西安电子科技大学出版社.1998.

[2]陈军,孙韶辉,王新梅.基于A3算法的快速软判决译码[J].西安电子科技大学报.2000.27.(2)

[3]白宝明,马啸,刘丰.三维Turbo码的设计与性能分.[J].西安电子科技大学学报.1998.25.(5).

校验码范文篇5

低密度校验(LDPC)码又称为哥拉格(Gallager)码,它是哥拉格于1962年提出的一种性能接近香农(Shan2non)限的好码。在很长的一段时间里,LDPC码并未受到人们的重视。直到1993年,Berrou等提出了Tur2bo码后,人们研究发现Turbo码其实就是一种LDPC码,LDPC码又重新引起了人们的研究兴趣。1996年,MacK2ay的研究,使LDPC码的研究跨入了一个新的阶段.最近几年的研表明,在非规则图上构造的基于GF(q)域上的LDPC码性能要好于Trubo码,它的性能非常接近香农限。LDPC码是根据稀疏随机图来构造的,因而它的码子之间具有很好的码距离。LDPC码属于线性纠错码,它的校验矩阵是一个稀疏校验阵:每个码子满足一定数目的线性约束,而约束的数目通常是非常小的是约束数目为3的校验矩阵)。同时由于LDPC码的约束是由一个稀疏图定义的,因而使得它的译码变得较为容易。目前,LDPC码已经成为编码领域的一个新的研究热点。

二、LDPC码的性能分析

LDPC码的译码性能分析方法主要可以归纳为三类:1)密度进化(DensityEvolution)理论。2)高斯近似(GaussianApproximation);3)EXIT表(ExtrinsicInformationTransformChart)。

1.密度进化

LDPC码的和积译码算法或BP算法中,信息在变量节点和校验节点之间不断迭代传递的,每次迭代传递的信息是随机变量。在这种迭代译码中,存在一种阈值现象,即在信道噪声水平低于某个阈值时,随着码长趋向于无穷大时,码的BER可以任意逼近零,否则错误概率将大于一个正常数。最早由Gallager利用组合数学和概率理论对和积译码算法下码的误码率进行了理论分析并观察了二进制对称信道(BSC)的阈值现象,提出跟踪LDPC码迭代传递的外信息的概率分布来分析译码器的收敛行为,即对于每次迭代计算节点的输出误比特率,输出误比特率是本次迭代输入误比特率的函数,每次迭代的平均误比特率可以通过变量节点和校验节点之间传递的信息的概率密度函数得到。Lubyetal将这种分析思想应用到LDPC码的硬判决译码中,在二进制删除信道(BEC)中译码过程同样存在这种阈值现象,利用随机构造的非规则LDPC码可以改进阈值,非规则LDPC码的性能优于规则LDPC码。Richardson和Urbanke在Gallager和Luby的工作基础上将对LDPC码的译码算法的分析方法扩展到更一般的信道模型。在给定的信道模型下,假设基于二分图的LDPC是无环的,或在设定的迭代次数和校验矩阵足够大的情况下,信息节点在深度为2的邻域内为树状结构,那么在节点之间迭代的信息是独立同分布的随机变量。Richardson等人分析了这些传递信息的概率密度的进化情况,发现在和积译码算法的每次迭代信息传递中出现错误信息的部分可以递归地表示成LDPC码的度分布序列和信道参数的函数。迭代计算节点间传递信息的概率密度函数的方法就称为密度进化。Richardson等在进一步的研究中表明描述节点间传递的错误信息的概率是一种称为Martingale的随机过程,在和积译码算法下信息的平均错误概率集中在它的期望值周围,当码长趋向于无穷时,基于有环二分图的LDPC码的译码性能逼近无环时的行为。

2.高斯近似。利用密度进化理论来计算阈值和寻找好的度数分布的算法复杂度是相当大的,特别对于信息概率密度函数是多维的信道来说,密度进化算法就过于复杂而难以处理。为提高密度进化算法的计算速度,Chung等人采用高斯近似的方法,即根据中心极限定理可以近似认为节点间迭代的信息的概率密度函数是符合高斯分布的,这样将迭代计算的多维问题转化为更新高斯密度均值的一维问题,就大大简化了分析和计算信道参数阈值的复杂度,而且可以快速的搜索和优化非规则LDPC码。这样可以将信道阈值的计算由多维参数动态系统的密度进化理论模型转化为单一参数(均值)动态系统的高斯逼近模型,在只需要牺牲很小的精度就可以得到计算维数上的巨大降低,从而可以很快计算出阈值和优化度序列的分布。高斯近似是一个很好的分析工具,被很多关于迭代译码性能分析中所采用。如利用混合的高斯近似方法来对基于LDPC码的MIMO-OFDM系统进行译码分析、寻找好的度分布以及优化系统的性能。

3.EXIT表。EXIT表(ExtrinsicInformationTransferChart)是由S.tenBrink提出的一种用迭代译码器之间传输的外部信息来表征迭代译码中收敛行为的分析工具。对于串/并行级联码,EXIT表技术是跟踪分量码之间信息交换(互信息)的情况来估计译码器的收敛性,并且可以分析影响译码算法收敛性的因

素(如分量码的选择等),适当地改变这些影响因素可以优化系统的性能。S.tenBrink等人[56]将EXIT表技术引入到LDPC码译码分析中,即把LDPC码的译码过程可以看作是变量节点译码器和校验节点译码器之间外部信息的迭代,用EXIT表跟踪译码器之间的互信息传递来估计LDPC码和积译码算法的收敛性。文献[56]中还给出了在不同的信道模型下(AWGN,MIMO等信道)利用EXIT表技术来计

算信道阈值和寻找好的度分布序列,从而优化系统的性能。

三、LDPC码的应用及展望

1996年,Mackey和Neal重新研究了LDPC码后,研究人员发现LDPC码具有很多非常好的特点,如能够逼近香农信道容量,描述及实现简单,易于进行理论分析和研究,译码简单且易于实现等。近年来,LDPC码以其优异的性能和良好的应用前景受到研究人员的关注,成为编码理论界的一大亮点和热点。目前,LDPC码可以应用于深空通信、卫星通信,光纤通信、ADSL、磁记录设备及无线局域网等领域。LDPC码今后的研究主要集中在:⑴现有的可信传播迭代译码方法还比较复杂,寻找LDPC码的线性时间译码算法将成为一个重要的课题。⑵对于非规则图设计的研究,寻找获得最优的序列λ和ρ的方法,以得到较好的码结构,提高LDPC码的性能。⑶继续探讨LDPC码在通信和计算机领域的应用。目前已有人将它的纠删方法应用于计算机通信网中,用于恢复在传输中丢失的数据,获得了很好的效果。今后将会加强这方面的研究工作。目前,LDPC码研究领域的主要工作集中在译码算法的性能分析、编码方法、码的优化算法等方面。经研究人员的努力,LDPC编码领域取得很大进展,但仍有许多问题需要研究:

•LDPC码校验矩阵的构造。尽管在构造最优的LDPC码方面取得了一些进展,但目前还没有一套系统的办法来构造所需要的好码,特别是在码字长度有限、码率一定的条件下,构造性能优异的好码是一个非常具有挑战性的课题。这方面的研究可以借助有限域理论、图论等相关理论。

•LDPC编码系统的联合优化设计。将编码技术与调制技术、空时编码技术、OFDM结合进行性能优化是当前及将来的发展方向之一。.

•无线衰落信道及MIMO信道下LDPC码的性能分析方法及优化设计准则。目前LDPC码字的优化设计主要在加性高斯白噪声信道下得到的,而无线衰落信道下,特别是时变信道下码字的性能分析方法、优化设计准则和信道估计的影响也是非常关键的课题,需要进一步的研究探索。

•寻找适合硬件实现的编译码方法也是一个非常值得研究的课题。

参考文献:

[1]王新梅,肖国镇.纠错码—原理与方法[M].西安:西安电子科技大学出版社.1998.

[2]陈军,孙韶辉,王新梅.基于A3算法的快速软判决译码[J].西安电子科技大学报.2000.27.(2)

[3]白宝明,马啸,刘丰.三维Turbo码的设计与性能分.[J].西安电子科技大学学报.1998.25.(5).

校验码范文篇6

论文摘要:低密度校验码(LowDensityParityCheckCodes,LDPCcodes)是当前编码理论领域研究最热的信道编码之一。本文介绍了LDPC码的概念及其性能,并对低密度校验码应用的现状和今后方向作出了展望。

一、LDPC码简述

低密度校验(LDPC)码又称为哥拉格(Gallager)码,它是哥拉格于1962年提出的一种性能接近香农(Shan2non)限的好码。在很长的一段时间里,LDPC码并未受到人们的重视。直到1993年,Berrou等提出了Tur2bo码后,人们研究发现Turbo码其实就是一种LDPC码,LDPC码又重新引起了人们的研究兴趣。1996年,MacK2ay的研究,使LDPC码的研究跨入了一个新的阶段.最近几年的研表明,在非规则图上构造的基于GF(q)域上的LDPC码性能要好于Trubo码,它的性能非常接近香农限。LDPC码是根据稀疏随机图来构造的,因而它的码子之间具有很好的码距离。LDPC码属于线性纠错码,它的校验矩阵是一个稀疏校验阵:每个码子满足一定数目的线性约束,而约束的数目通常是非常小的是约束数目为3的校验矩阵)。同时由于LDPC码的约束是由一个稀疏图定义的,因而使得它的译码变得较为容易。目前,LDPC码已经成为编码领域的一个新的研究热点。

二、LDPC码的性能分析

LDPC码的译码性能分析方法主要可以归纳为三类:1)密度进化(DensityEvolution)理论。2)高斯近似(GaussianApproximation);3)EXIT表(ExtrinsicInformationTransformChart)。

1.密度进化

LDPC码的和积译码算法或BP算法中,信息在变量节点和校验节点之间不断迭代传递的,每次迭代传递的信息是随机变量。在这种迭代译码中,存在一种阈值现象,即在信道噪声水平低于某个阈值时,随着码长趋向于无穷大时,码的BER可以任意逼近零,否则错误概率将大于一个正常数。最早由Gallager利用组合数学和概率理论对和积译码算法下码的误码率进行了理论分析并观察了二进制对称信道(BSC)的阈值现象,提出跟踪LDPC码迭代传递的外信息的概率分布来分析译码器的收敛行为,即对于每次迭代计算节点的输出误比特率,输出误比特率是本次迭代输入误比特率的函数,每次迭代的平均误比特率可以通过变量节点和校验节点之间传递的信息的概率密度函数得到。Lubyetal将这种分析思想应用到LDPC码的硬判决译码中,在二进制删除信道(BEC)中译码过程同样存在这种阈值现象,利用随机构造的非规则LDPC码可以改进阈值,非规则LDPC码的性能优于规则LDPC码。Richardson和Urbanke在Gallager和Luby的工作基础上将对LDPC码的译码算法的分析方法扩展到更一般的信道模型。在给定的信道模型下,假设基于二分图的LDPC是无环的,或在设定的迭代次数和校验矩阵足够大的情况下,信息节点在深度为2的邻域内为树状结构,那么在节点之间迭代的信息是独立同分布的随机变量。Richardson等人分析了这些传递信息的概率密度的进化情况,发现在和积译码算法的每次迭代信息传递中出现错误信息的部分可以递归地表示成LDPC码的度分布序列和信道参数的函数。迭代计算节点间传递信息的概率密度函数的方法就称为密度进化。Richardson等在进一步的研究中表明描述节点间传递的错误信息的概率是一种称为Martingale的随机过程,在和积译码算法下信息的平均错误概率集中在它的期望值周围,当码长趋向于无穷时,基于有环二分图的LDPC码的译码性能逼近无环时的行为。

2.高斯近似。利用密度进化理论来计算阈值和寻找好的度数分布的算法复杂度是相当大的,特别对于信息概率密度函数是多维的信道来说,密度进化算法就过于复杂而难以处理。为提高密度进化算法的计算速度,Chung等人采用高斯近似的方法,即根据中心极限定理可以近似认为节点间迭代的信息的概率密度函数是符合高斯分布的,这样将迭代计算的多维问题转化为更新高斯密度均值的一维问题,就大大简化了分析和计算信道参数阈值的复杂度,而且可以快速的搜索和优化非规则LDPC码。这样可以将信道阈值的计算由多维参数动态系统的密度进化理论模型转化为单一参数(均值)动态系统的高斯逼近模型,在只需要牺牲很小的精度就可以得到计算维数上的巨大降低,从而可以很快计算出阈值和优化度序列的分布。高斯近似是一个很好的分析工具,被很多关于迭代译码性能分析中所采用。如利用混合的高斯近似方法来对基于LDPC码的MIMO-OFDM系统进行译码分析、寻找好的度分布以及优化系统的性能。

3.EXIT表。EXIT表(ExtrinsicInformationTransferChart)是由S.tenBrink提出的一种用迭代译码器之间传输的外部信息来表征迭代译码中收敛行为的分析工具。对于串/并行级联码,EXIT表技术是跟踪分量码之间信息交换(互信息)的情况来估计译码器的收敛性,并且可以分析影响译码算法收敛性的因

素(如分量码的选择等),适当地改变这些影响因素可以优化系统的性能。S.tenBrink等人[56]将EXIT表技术引入到LDPC码译码分析中,即把LDPC码的译码过程可以看作是变量节点译码器和校验节点译码器之间外部信息的迭代,用EXIT表跟踪译码器之间的互信息传递来估计LDPC码和积译码算法的收敛性。文献[56]中还给出了在不同的信道模型下(AWGN,MIMO等信道)利用EXIT表技术来计

算信道阈值和寻找好的度分布序列,从而优化系统的性能。

三、LDPC码的应用及展望

1996年,Mackey和Neal重新研究了LDPC码后,研究人员发现LDPC码具有很多非常好的特点,如能够逼近香农信道容量,描述及实现简单,易于进行理论分析和研究,译码简单且易于实现等。近年来,LDPC码以其优异的性能和良好的应用前景受到研究人员的关注,成为编码理论界的一大亮点和热点。目前,LDPC码可以应用于深空通信、卫星通信,光纤通信、ADSL、磁记录设备及无线局域网等领域。LDPC码今后的研究主要集中在:⑴现有的可信传播迭代译码方法还比较复杂,寻找LDPC码的线性时间译码算法将成为一个重要的课题。⑵对于非规则图设计的研究,寻找获得最优的序列λ和ρ的方法,以得到较好的码结构,提高LDPC码的性能。⑶继续探讨LDPC码在通信和计算机领域的应用。目前已有人将它的纠删方法应用于计算机通信网中,用于恢复在传输中丢失的数据,获得了很好的效果。今后将会加强这方面的研究工作。目前,LDPC码研究领域的主要工作集中在译码算法的性能分析、编码方法、码的优化算法等方面。经研究人员的努力,LDPC编码领域取得很大进展,但仍有许多问题需要研究:

•LDPC码校验矩阵的构造。尽管在构造最优的LDPC码方面取得了一些进展,但目前还没有一套系统的办法来构造所需要的好码,特别是在码字长度有限、码率一定的条件下,构造性能优异的好码是一个非常具有挑战性的课题。这方面的研究可以借助有限域理论、图论等相关理论。

•LDPC编码系统的联合优化设计。将编码技术与调制技术、空时编码技术、OFDM结合进行性能优化是当前及将来的发展方向之一。.

•无线衰落信道及MIMO信道下LDPC码的性能分析方法及优化设计准则。目前LDPC码字的优化设计主要在加性高斯白噪声信道下得到的,而无线衰落信道下,特别是时变信道下码字的性能分析方法、优化设计准则和信道估计的影响也是非常关键的课题,需要进一步的研究探索。

•寻找适合硬件实现的编译码方法也是一个非常值得研究的课题。

参考文献:

[1]王新梅,肖国镇.纠错码—原理与方法[M].西安:西安电子科技大学出版社.1998.

校验码范文篇7

关键词:分布式发电机励磁监控系统

发电机励磁系统是采集发电机电压和电流的变化及其它输入信号,并根据控制准则控制励磁功率单元输出励磁电流(供给发电机转子线圈)的系统。发电机励磁系统对于维持电力系统的电压水平、提高电力系统稳定运行的能力、改善电力系统及发电机的运行条件等起到重要的作用。微机励磁调节器是励磁系统的核心元件,除了完成控制功能外,还要实现人机交互、远方通信等功能。单微机难以实现所有功能,故采用双微机设计励磁调节器,并通过通信网络构建分布式发电机励磁监控系统。

1硬件结构

系统硬件结构如图1所示,其中,励磁控制微机实现人机交互和励磁电流控制,通信控制微机协调上位监控PC机和励磁控制微机的数据交换。

励磁控制微机采用51单片机的应用模式,由显示、显示召唤、按键、模拟量输入、PID参数设置、看门狗电路、同步信号输入、触发脉冲输出、灭磁接点输入等单元组成。显示单元采用外接6片串入并出移位寄存器芯片74LS164驱动发光数码管,显示内容由召唤显示拨轮开关进行选择,有巡回和召唤两种显示方式。外扩一片并行接口芯片8155,8155的A口与面板上的拨轮开关相连,用于召唤显示;B口与八位地址开关相连,用于设定PID参数;C口用于输出触发脉冲,脉冲经达林顿管放大、脉冲变压器隔离后接到主回路可控硅的触发极。灭磁接点、按键接到单片机的I/O口线,按键主要有增励、减励、运行方式恒电压/恒电流选择等。同步信号经隔离后接到单片机的INT1管脚。模拟量经ADC0809A/D转换芯片接到单片机,采集的主要模拟量有发电机机端电压、励磁电流、发电机送出的无功电流、电压给定值、励磁电流给定值等。

通信控制微机由单片机、通信接口、波特率设置、地址编码、RAM等单元组成。波特率设置、地址编码用地址开关来实现。地址编码用于设置本子站的地址码,共有256个编码。波特率有1200bps、2400bps、4800bps、9600bps等可选。外扩一片6264RAM用于存放通信中间数据。通信接口采用MAX1487实现RS485电平的转换。

上位监控PC机可采用IPC或PC机。操作系统为Windows98。PC机外接台湾研华公司的ADAM4520实现RS232/RS485的转换。

2双微机通信方案的设计

双微机数据交换有松耦合和紧耦合两种方式。松耦合采用数据通信方式进行两机数据交换,紧耦合采用共享数据存储器方式进行两机数据交换。本系统中励磁控制微机与通信控制微机的数据交换方式为松耦合方式,通信协议自定义。在松耦合方式中可用的数据通信方式有串行异步通信、串行外设接口(SPI)、并行数据通信等,如图2所示。

串行数据通信方式为一个字节的8个位(低位在前、高位在后)依次传送,传送速度慢。为了提高数据交换的速度,采用并行数据交换。并行数据交换与串行数据交换的一个区别是通信时双微机要进行握手以保证数据可靠传输。下面以图2(c)中的CPU1向CPU2传送数据为例说明数据传输的过程。P2.0为数据准备好控制线,由CPU1控制;P2.1为数据已接收控制线,由CPU2控制。

CPU1发送数据的过程为:CPU1送数据到数据线前应置P2.0为1,并判断P2.1是否为1,为1则表示CPU2已做好接收数据的准备,CPU1可以送数据到数据线;否则CPU1等待CPU2接收数据。CPU1送数据到数据线后置P2.0为0,这表示CPU1已送数据到数据线。然后判断P2.1是否为0,若为0则表示CPU2已接收到CPU1传送的数据,CPU1可进行下一个数据的传送;否则CPU1等待CPU2接收数据。

CPU2接收数据的过程为:在CPU2接收来自CPU1的数据前置P2.1为1,并判断P2.0是否为0,为0表示CPU1已将数据送到数据线上,CPU2可从数据线上读数;否则CPU2等待CPU1发送数据。CPU2读入数据后置P2.1为0,这表示CPU2已接收到数据。然后判断P2.0是否为1,若为1则CPU2可准备接收下一个数据;否则CPU2等待。程序采用C51语言实现,流程图如图3所示。

3上位机与下位机之间的通信协议

通信控制微机与上位PC机之间的通信采用Modbus协议。Modbus协议是一种应用于电子控制器上的协议,通过该协议,控制器之间以及控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信,已成为一种通用的工业标准。Modbus协议有两种传输模式:ASCII模式和RTU模式,本系统中采用RTU模式,使用RS485总线。通信格式为:数据帧共11位,1个起始位,8个数据位,两个停止位,无奇偶校验位;通信功能码为:03H(召测),16H(设置);通信时对数据域进行CRC-16校验,校验只针对数据位,不包括起始位、停止位;校验多项式为G(X)=X16+X12+X5+1;命令行格式为:地址码+功能码+数据域+CRC校验。

上位PC机要监测励磁调节器的信息时发送:地址码+功能码(03H)+起始寄存器地址+寄存器个数+CRC校验码低字节+CRC校验码高字节。正常情况下,励磁调节器回送:地址码+功能码(03H)+数据域字节数+第1个数据+第2个数据+......+第n个数据+CRC校验码低字节+CRC校验码高字节。出错时,励磁调节器回送:地址码+功能码(83H)+错误代码(02H/06H)+CRC校验码低字节+CRC校验码高字节,其中,错误代码“02H”表示“非法数据位置”,“06H”表示“调节器正忙”。可读取的励磁调节器寄存器内容如表1所示。

表1可读取的寄存器的内容

数据地址内容

00H

01H

02H

03H

04H

05H

06H机端电压(Uc)

变换电阻后的电压(Ut)

励磁电流实际值(ILc)

电压给定值(Ug)

励磁电流给定值(ILg)

可控硅触发角(a)

励磁电流额定值(ILe)

上位PC机要远方控制励磁系统时,需通过设置命令16H来实现,发送:地址码+功能码(16H)+起始寄存器地址+寄存器个数(01H)+数据(1字节)+CRC校验码低字节+CRC校验码高字节,设置时一次只能设置一种参数。正常情况下,励磁调节器回送:地址码+功能码(16H)+起始寄存器地址+寄存器个数(01H)+CRC校验码低字节+CRC校验码高字节。出错时,励磁调节器回送:地址码+功能码(96H)+错误代码(02H/03H)+CRC校验码低字节+CRC校验码高字节,其中,错误代码“02H”表示“非法数据位置”,“03H”表示“非法数据值”。可设置的励磁调节器寄存器内容如表2所示。

表2可设置的寄存器的内容

数据地址内容

00H

01H

02H

03H

04H增励

减励

给定电压

给定电流

恒电压/电流控制

若上位PC机发送除03H和16H外的其它命令,励磁调节器则将收到的功能码逻辑或“80H”作为回送帧的功能码,回送内容为:地址码+功能码+错误代码(01H)+CRC校验码低字节+CRC校验码高字节。

4上位机的软件设计

上位PC机完成人机交互、与励磁调节器内的通信控制微机进行通信等任务。其软件用Delphi6.0设计,其中数据库用Delphi6.0自带的Paradox数据库。人机交互功能主要有:对励磁系统各重要参数(如励磁电流、机端电压、可控硅触发角等)进行实时监测,并可进行图形化显示、报表打印、事件顺序记录、越限报警;向励磁调节器发送增励、减励等各种控制命令;操作人员可进行管理等。软件的另一模块为通信程序。利用Delphi设计串口通信程序一般有三种方法:一是利用Windows的通信API函数;二是利用第三方提供的通信用动态链接库;三是采用Microsoft或其它公司的通信OCX控件。本系统采用Microsoft公司的MSComm通信OCX控件来设计通信软件。MSComm是VB中的OCX控件,使用前要将其添加到Delphi中,添加方法如下:选择菜单“Component”下的子菜单“ImportActiveXControl”,在“ImportActiveX”页内选择“MicrosoftCommControl”,点击“Install”安装。编程时应注意其Input和Output属性的数据类型为OleVariant,这与VB和VC不同。

Modbus通信协议的软件设计主要为CRC-16校验码生成的实现方法。CRC-16校验码生成编写程序有两种方法:一种为计算法;另一种为查表法。上位机采用计算法。下面为CRC-16的计算过程:

(1)设置CRC寄存器,并给其赋初值FFFFHEX。

(2)将全部数据的第一个8bit数据与16位CRC寄存器的低8位进行异或,并把结果存入CRC寄存器。

(3)CRC寄存器整体向右移一位,MSB补零,移出并检查LSB。

(4)如果LSB为0,重复第三步;若LSB为1,CRC寄存器与多项式码相异或。

(5)重复第(3)与第(4)步直到8次移位全部完成。此时一个8bit数据处理完毕。

(6)重复第(2)至第(5)步直到所有数据全部处理完毕。

(7)最终CRC寄存器的内容即为CRC值。

Delphi6.0环境下CRC-16实现的函数如下:

functionCRC16CRC_DataarrayofByteDATA_Lenintegerword

var

CRC16LoCRC16Hibyte//CRC寄存器

SaveLoSaveHibyte//CRC中间寄存器

GLoGHibyte//生成多项式

iinteger//需校验数据的字节数

Flaginteger//移位的次数(8次)

begin

CRC16Lo=byte$ff

CRC16Hi=byte$ff//给CRC寄存器赋初值

$ffff(HEX)

GLo=byte$01

GHi=byte$a0//多项式码$a001(HEX)

fori=0toDATA_Len-1do//各字节数据

begin

CRC16Lo=CRC16LoxorCRC_Datai//各字节数据

与CRC寄存器进行异或

forFlag=0to7do

begin

SaveLo=CRC16Lo

SaveHi=CRC16Hi

CRC16Hi=CRC16Hishr1//高字节右移一位

CRC16Lo=CRC16Loshr1//低字节右移一位

ifSaveHiandbyte$01=byte$01then

//若高字节LSB为1,则低字节MSB置1

CRC16Lo=CRC16Loorbyte$80

ifSaveLoandbyte$01=byte$01then

//若低字节LSB为1,则与多项式码进行异或

begin

CRC16Hi=CRC16HixorGHi

CRC16Lo=CRC16LoxorGLo

end

end

end

CRC16=CRC16Lo256+CRC16Hi//CRC低字节在

前,高字节在后

校验码范文篇8

嵌入式技术近年来得到了大力的发展,因其体积小,功耗低,可靠性高,功能全面等优点,已深入应用到多种领域。嵌入式技术除了在日常生活中得到了广泛的应用外,在数据采集领域也有了长足的发展。运用嵌入式技术开发的掌上数据采集仪,不仅可以采集和处理大量的数据,还可以记录图片和视频资料,大大的提高了数据采集的精确度。无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间传播的特性进行信息交换的一种通信方法。将无线通信技术运用在数据采集中,可以大大简化数据采集工作,提高数据采集过程中的动态响应。但传统的GPRS网络传输速度不高,并不能满足大数据的传输要求。随着第三代移动通信技术(3G)的飞快发展和应用,相比GPRS而言,3G网络的传输速度有了极大的提升,可以满足图片和视频等数据的高速传输要求。基于此,本文选择以嵌入式系统为核心,集成数据采集传感器、摄像头模块、GPS模块和3G无线通信模块的系统平台进行研究,并应用于远程数据的采集和传输,满足当前社会发展的数字化的要求。

2嵌入式数据采集系统的软硬件分析

随着社会的发展,在野外数据采集中,除了采集传统的数据,根据采集工作的不同还需要采集现场的图片或者视频,因此摄像头模块是必须考虑的。同时数据采集仪除了处理传统的采集数据,还需要对数据中的图片或视频进行压缩,所以对整个系统的处理器也有很高的要求。而在数据的远程传输上,传统的GPRS网络不能满足速度上的要求,因此更高速更稳定的3G无线通信网络是最好的选择。本文所研究的采集系统基于OMAP4460嵌入式平台,集成有GPS、摄像头等模块,通过数据接口接驳3G无线通信模块以及数据采集传感器模块。OMAP4460基于Cortex-A9架构,集成有两个1.5GHZ核心的CPU以及主频为400MHZ的GPU[1]。相比较早期的嵌入式处理器无论是数据处理还是图形能力都有了极大的提升,符合整个系统开发的需求。3G无线网络模块选择了WCDMA无线模块,在国内WCDMA相比CDMA2000和TD-SCDMA而言,传输速度快,数据传输更稳定[2]。嵌入式数据采集系统的软件平台采用Linux系统。Linux系统具有高度的可设置性,因而在嵌入式系统中有着广泛的应用[3]。相比较其他嵌入式系统,Linux系统的源代码是完全开发的,注释清晰且文档齐全,除了使用成本很低外,还非常有利于个性化定制。同时系统内核小但功能强大且运行稳定,还支持多种外部设备。另外Linux系统具有非常优秀的网络功能并提供了完善的开发工具[4]。

3无线通信网络的数据传输

在Linux系统下最常用的通信机制是Socket套接字。Socket套接字是面向B/S模型而设计的,有3种类型:流式套接字(SOCK_STREAM)、数据报式套接字(SOCK_DGRAM)、原始套接字(RAW)。本文的研究选用了流式套接字,流式套接字需要建立连接并威化才能保持通信,但其数据传输的安全性高且纠错性强。针对野外采集数据传输的特殊要求,实现无线网络传输功能的软件设计有如下要求:有相应的登录验证机制,客户端数据采集仪需要与远程服务器经过验证后才能进行数据传输;数据传输完毕后需进行纠错,以检验文件传输是否正确。客户端功能实现的步骤和部分代码如下:初始化并与服务器建立连接,然后客户端向服务器发送验证密码,服务器返回验证结果,如果出错,则返回等待重新发送验证密码。部分实现代码如下:1)登录向服务器发送验证密码send(sockfd,client_passwd,strlen(client_passwd),0);recv(sockfd,buf,sizeof(buf),0);对服务器返回数据进行判断if((strncmp(buf,"right",5))==0)正确则跳出当前循环出错则返回,等待重新发送密码……2)传输数据传输结束后,客户端发送结束标识,并发送传输数据包的MD5校验码,服务器对MD5校验码进行验证,然后返回结果,如出错,则请求重新发送。客户端部分实现代码如下:生成数据包的MD5校验码MD5_Init(ctx);MD5_Update(ctx,fp,strlen(fp));MD5_Final(md_s,ctx)发送MD5校验码send(sockfd,md_s,sizeof(md_s),0);MD5校验码不一致则请求重新发送……

4小结

校验码范文篇9

关键词:MVB;WTB;MVBC;CRC;曼彻斯特码

1前言

随着嵌入式微机控制技术和现场总线技术的发展,现代列车的过程控制已从集中型的直接数字控制系统发展成为基于网络的分布式控制系统。基于分布式控制的MVB(多功能车辆总线)是IEC61375-1(1999)TCN(列车通信网络国际标准)的推荐方案,它与WTB(绞线式列车总线)构成的列车通讯总线具有实时性强、可靠性高的特点。列车车辆的现代化的发展趋势与可靠性、安全性、通讯实时性的要求使MVB逐渐成为下一代车辆的通讯总线标准。

MVB是主要用于有互操作性和互换性要求的互联设备之间的串行数据通讯总线,除用于车辆通讯,也可用作其它现场总线。

MVB与MVBC密不可分,MVBC(多功能车辆总线控制器)是MVB总线上的新一代核心处理器,它独立于物理层和功能设备,为在总线上的各个设备提供通讯接口和通讯服务。MVBC与上一代MVB通信控制器BAP15-2/3在性能上有了很大的提高,是目前MVB总线上最先进的通信控制器。

MVB总线通过总线适配器与MVBC相连,根据IEC-61375,MVB总线上采用曼彻斯特码,并每64位帧数据后加以8位CRC校验码。MVB的帧分为主帧和从帧,分别由帧头、数据、校验码以及帧尾构成,不同帧的类型通过帧头来判别。

MVB与MVBC之间数据通信在MVBC中由帧收发器来完成,包括帧的发送接收控制、曼彻斯特编解码以及CRC校验码的产生与数据校验。帧收发器在MVBC中起着数据链路层的底层数据处理的作用,是MVBC芯片的设计难点之一,该模块的设计实现对于整个MVBC的开发有着重要的作用。

本文主要介绍位于MVBC总线物理层接口的帧收发器模块的算法和实现方法。

2MVBC简介

MVBC可通过配置应用在IEC.TCN标准的Class1,2,3,4设备当中。总线连接可编程车载电子设备,也连接一些简单的传感器及执行机构,最多可寻址4096个设备。

MVBC把来自于MVB总线的串行化信号转换为并行的数据字节,也把需发送的字节交由串行化电路发送到传输介质上。MVBC可根据配置实现总线主与总线从的功能,实现数据链路层以及一部分传输层的数据处理,并通过通讯存储器来与上层软件交互。总线控制器内部包含编码/译码电路和控制通信存储器所需的逻辑电路,用来控制帧的发送和接收(如冲突检测、帧的前导比特处理、CRC校验位的处理等);对输入帧译码并检验其有效性;把数据存放到相应的通信存储器中。

图2-1:MVBC结构框图

3帧收发器的设计

MVBC中的帧收发器主要负责帧的发送、接收,包括曼彻斯特码的编码、解码,CRC(循环冗余检测码)的产生与校验,不同类型帧的构建与识别,以及码错的识别和冲突的检测等。其中曼彻斯特编解码以及CRC校验为主要的算法。

3.1曼彻斯特编码、解码器的设计

MVB总线上的串行数据采用曼彻斯特码,曼彻斯特编码中的每个数据位应用以下规范编码:

a)一个“1”的编码在位元的前半部分位“高”,后半部分为“低”;

b)一个“0”的编码在位元的前半部分位“低”,后半部分为“高”;

如图2-4所示:

图2-4:曼彻斯特编码规范示意图

如果曼彻斯特码中出现整个位元的高电平(NH)或整个位元的低电平(NL),则被认为非数据符,用于特殊场合,如:帧头,帧尾标识。

(1)曼彻斯特编码器

根据曼彻斯特码的编码要求,曼彻斯特编码器其电路实现如图2-5所示:

串行数据在1.5M时钟的上升沿处从上一级的移位寄存器输出,在高、低电平时与1.5M时钟相异或,结果得到与上面编码规则相符的曼彻斯特码。

(2)曼彻斯特译码器

曼彻斯特译码过程主要是将串行曼彻斯特码转变成串行的电平信号,并把串行电平信号组合成并行信号输出,以便进一步处理。如果输入的码字不符合曼彻斯特码编码规则(由冲突或其它原因引起),译码器将报告错误信息。

曼彻斯特译码器设计电路如图3-3:

曼彻斯特码输入后经过三级寄存器同步,消除亚稳态。如果总线在空闲状态之后出现下降沿,则被认为帧的开始位,总线上再出现高电平时使能16位计数器计数。如果把曼彻斯特码每个bit周期分为16个部分,如图3-4:

则在数据采样1处得到的采样值即为曼彻斯特编码前的原数据,数据采样2是用来帧头帧尾检测;总线冲突检测的原则为:总线上曼彻斯特码的半个bit周期之内的电平应一致,前后半个周期电平应相异,否则被认为码错。

3.2CRC校验

CRC的全称为CyclicRedundancyCheck,中文名称为循环冗余校验。它是一类重要的线性分组码,编码和解码方法简单,检错和纠错能力强,在通信领域广泛地用于实现差错控制。在各种通信系统中,CRC有bit型算法、字节型算法以及基于查找表的算法。前者适合串行数据通信的校验,后两者常用于高速并行通讯领域。

MVBC可以独立的完成CRC校验码的产生与数据的校验而无需软件参与。其中:

G(x)=x7+x6+x5+x2+1

电路实现方法上我们选择bit型算法,CRC发生电路采用LFSR,主体由一组移位寄存器和模2加法器(异或单元)组成即在数据串行发出的同时,数据经过带有异或单元的移位寄存器产生CRC校验码,实际电路图如图3-5:

串行数据的CRC校验电路也与CRC发生电路一样,不同的是前者CRC电路在移位寄存器之前,而后者在后。

3.3总线接口模块的设计实现

总线接口模块包括上述的Encoder、Decoder。

3.3.1Encoder

Encoder模块主要有以下功能:

(1)构建帧头帧尾;

(2)按照传输层指示进行CRC校验;

(3)对数据进行曼彻斯特编码;

(4)实现主、从帧的发送;

在Class1mode以及其它Classmode下,Encoder分别由Class1模块和MCU控制。

如果当前配置允许发送,且控制模块告诉Encoder有帧要发送,以及帧类型、帧长度,则Encoder先将配置好的帧头发送,然后将帧数据、产生的CRC校验码移位后经曼彻斯特编码输出,最后发送帧尾,这样完成主、从帧的发送。电路实现如图3-6所示:

图3-6:Encoder模块结构图

3.3.2Decoder

MVB总线采用冗余介质,因此MVBC需要冗余的接收模块来完成帧的接收。

(1)两个Decoder根据选择各自完成信号检测(信任线)或冗余检测(冗余线)功能,完成各自帧数据的起始位判定、数据采样、数据解码和数据移位功能;

(2)Decoder从信任线上接收数据,并监视冗余线;

(3)判断帧类型,从帧中提取数据和校验序列(非CRC校验,可选)并存入RXBuffer中;

(4)实现CRC校验,并报告接收状态。

初始化时ICA,ICB分别置为信任线和冗余线(LAA=1),如果信任线超时、寂静,或用户强制,则信任线与监视线互相交换。接收帧的同时,ICA、ICB两个线路上的Decoder将是否接到帧、何种帧类型、接收是否完成、结果对错等信息告诉线路控制模块,该模块将这些信息与哪一个BUFFER有效上报至上层模块进行报文分析。Decoder线路控制图如图3-8:

4总线接口模块的验证

验证的思想是通过不同的控制信号,来模拟不同的工作环境下,帧的收发正确性:曼彻斯特编码、帧头、帧尾以及帧数据、帧类型、CRC码的正确性。验证实现结构如图4-1所示:

控制模块将一帧数据写入Txbuffer,并控制Encoder开始发送,此时Encoder发送的帧被Decoder接收;控制模块同时监控Encoder、Decoder的状态,当接收完成后,控制模块将解收到的数据从Rxbuffer读出,从Decoder的接收状态来验证帧的属性:帧是否有效、帧类型、帧长度,并从读出的数据来验证数据的正确性。

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关键词:OFD;版式文档;电子档案;管理;应用

OFD作为版式文档国家标准,在电子档案管理领域有着重要的应用价值。电子档案移交接收,是档案馆确保长期保存的电子档案来源可靠、程序规范、要素合规的重要工作环节。天津市档案馆从电子档案移交接收工作入手,探索OFD在电子档案管理中的应用实践,取得了阶段性的成果。

1电子档案版式格式要求与OFD的技术特点

1.1电子档案的版式格式要求

版式文档是版面呈现效果固定的电子文档格式。其具有电子文档呈现与设备无关,在各种设备上阅读、打印和印刷时,其版面的呈现结果都一致的格式特征。这一格式特征,非常适宜电子文件的交换、、存档。2009年《电子文件管理暂行办法》提出“应采用符合国家标准的文件存储格式,确保能够长期有效可读”;同年国家档案局颁布《版式电子文件长期保存格式需求》,将版式文件作为电子档案长期保存和利用的格式,并提出明确的技术需求;2016年10月国家标准化管理委员会国家标准《电子文件存储与交换格式版式文档》(GB/T33190—2016)。至此,我们有了自己的版式文档格式国家标准,这对于促进相关产业的发展、提升我国电子文件管理的安全性和自主性,具有重要意义。

1.2OFD格式的技术特点

OFD版式文档格式采用“容器+文档”的方式描述和存储数据。容器是一个虚拟存储系统,所有数据都存放其中,包括文档、页面、大纲等文档模型和图形、图像、字体等,容器提供访问接口和数据压缩方法,文档模型采用XML,附加的字体、图像、音频、视频等数字资源采用二进制格式,使用ZIP压缩算法进行整体压缩打包。OFD定义了基于XML和ZIP压缩的通用版式文档格式,适用于固定版式电子文件的存储与交换,在满足版式文档核心需求的同时,技术实现更加精简,扩展性和可控性更强,体现出以下几个方面的优势。第一,自主产权,安全可控。OFD具有完全自主知识产权,具备自主的核心技术,支持国产加密算法,国家对OFD标准具有完全自主的话语权,可以自主修订和扩展OFD标准。第二,长期可读,长久保存。OFD使用通用开放压缩标准,其内容和配置信息以XML保存,相比PDF、DOC等二进制存储格式更容易读取和理解,有助于文件的长期可读可用。第三,扩展性强,利于推广。OFD的技术框架具有很强的可扩展性,可以根据需要扩充所包含的资源,支持公文语义等特色的行业应用,有利于在各行业应用和推广。

1.3OFD在电子档案管理中相关技术的应用

OFD的技术特点使其在电子档案管理领域有着巨大的应用价值。作为国家标准版式文档格式,OFD对于电子档案管理尤为重要:提供了国内各行业各领域电子文件归档保存所需的统一的版式文档格式标准;OFD不依赖于特定厂商或技术平台,标准公开,有助于电子档案长期可读可用;OFD作为自主标准,支持国产加密算法,有助于实现自主可控;OFD的多文档、高压缩等特性为电子档案的存储和利用提供了技术支撑。OFD可以在电子档案管理中发挥如下作用。一是支持电子档案元数据采集和存储。OFD具有很强的元数据描述能力,可以在文件管理各个阶段利用OFD的CustomDatas或Extentions来自定义扩展文档元数据,在档案管理阶段可继承前面各阶段采集的元数据,并根据档案管理的需要对元数据进行扩展和补充。二是支持电子档案信息包封装和数据交换。在电子档案的数据交换中,为维护其完整性一般会采用信息包的方式。OFD作为电子文件存储和交换格式,采用ZIP压缩打包,支持以数字签名的方式对文档内容进行真实性校验,可有效支持电子档案信息包的封装和数据交换。三是支持电子档案的长期保存。OFD对于档案行业标准《版式电子文件长期保存格式需求》中的长期保存格式需求,如格式开放、不绑定软硬件、文件自包含、格式自描述、显示一致性、持续可解释、稳健、利于存储、支持技术认证机制、易于利用等要求具有较高的遵从性,是电子档案长期保存格式的较好选择。四是支持电子档案的利用。OFD采用的压缩打包技术,比同内容的DOC、PDF等格式文件体积更小,在线阅读时加载速度更快,支持客户端不留存副本等安全要求,可以灵活满足电子档案利用中的要求。

2OFD应用的相关技术路线

新修订档案法明确要求“电子档案应当来源可靠、程序规范、要素合规”。档案馆接收电子档案进馆,是电子档案管理中的一个重要环节。在接收环节,“程序规范”是确保接收进馆电子档案“来源可靠”和“要素合规”的关键。电子档案是否以及如何遵守规范的程序要求,可以通过详细的背景元数据和过程元数据来记录和审计。本着这一思路,档案馆工作人员和系统技术开发人员共同研究分析,基于OFD的技术特点形成相应解决方案。

2.1基于OFD实现信息封装

电子档案移交接收关系到档案管理权责的转移,为确保电子档案在移交接收中的完整性和安全性,通常会对电子档案的数据进行打包封装。OFD是一种采用ZIP压缩的容器型的文件格式,具有数据打包封装的能力。如果将OFD作为档案信息的封装格式,则可以充分利用OFD的数据打包封装能力,使电子档案的元数据和数字对象更紧密地结合,提升电子档案在移交接收或长期保存中的完整性和安全性;同时,也会存在OFD封装的档案信息包相对复杂,其访问和处理性能尚缺乏验证等问题。因此,可以针对不同的应用需求,尝试设计基于OFD的多种封装结构。第一种是电子档案OFD封装结构,以OFD来封装单个电子档案的元数据和数字对象,在“件”一级将电子档案的元数据和多个数字对象合并成一个电子档案OFD文件。第二种是接收过程记录表单的OFD结构,除了记录表单本身的内容外,还基于OFD的信息封装能力将接收的说明信息和校验信息作为附件嵌入OFD文件中。利用这两种OFD封装结构,确保电子档案在移交接收中的完整性和安全性。

2.2结合OFD实现电子档案真实性保障

依据《党政机关电子公文处理工作办法》《党政机关电子公文归档规范》等法规政策及标准规范的要求,电子公文在归档时“应当去除电子印章的数字签名信息,只保留印章图形”。这样,归档保存的电子公文中原有的基于电子印章的真实性验证技术机制将被去除,需要引入其他适合长期保存的真实性验证技术机制。档案馆在电子档案移交接收工作中,结合OFD对上述需求进行了技术实践验证。一方面,遵照法规政策和标准规范的要求,去除了电子档案的数字对象中的电子印章校验,使电子印章图像化。另一方面,系统对原始移交包中每份电子档案的内容文件等数字对象文件和XML格式的电子档案元数据文件生成校验码,并将校验码集中保存到校验文件中,将校验文件作为附件保存在移交接收记录表单的OFD文件中,并进一步封装进入最终形成的移交信息包,移交接收双方共同保存移交信息包,这样就为双方提供了移交接收过程的电子档案真实性保障机制。

2.3移交接收过程电子档案管理元数据的捕获和保存

电子档案移交接收过程中产生的元数据信息是电子档案元数据的重要组成部分,有必要予以捕获和进行记录。但是,如果直接将这些元数据保存到原始移交包的电子档案元数据XML文件中,则会因为XML文件的内容变动而导致该文件的校验信息失效,使电子档案的真实性产生瑕疵。可以有效利用OFD的封装能力,将移交接收过程产生的元数据保存在OFD格式的移交接收过程记录表单中,并进一步将该记录表单保存到移交信息包中。利用OFD的封装能力,将移交接收环节产生的元数据完整记录下来。这样可以在捕获和保存移交接收过程产生的元数据的同时,不会破坏原始移交包中原有电子档案元数据XML文件校验信息的有效性,从而移交单位提交的电子档案真实性校验也得以保留。

2.4结合OFD实现文本识别和全文检索

档案馆在电子档案移交接收实际工作中,除了从移交单位接收原生的电子文件之外,也会接收到传统载体纸质档案的数字化复制件。纸质档案的数字化复制件通常采用JPG、TIF等光栅图像格式,也有部分采用由图像直接生成的单层PDF文件格式。在这些文件格式之中,图像上的文字内容无法直接读取和检索。可以结合采用的专业级OFDConvertor转换引擎,在OFD转换功能中集成OCR文字识别功能,对图像进行OCR识别,将图像中的文字内容识别出来,然后将识别出的文字内容嵌入OFD文件中,形成识别文字+扫描图像的双层内容,再加上档案元数据所形成的元数据层内容,就形成了档案的三层OFD文件格式。采用三层OFD文件格式的档案,可以实现档案元数据和档案数字对象的紧密结合而有助于档案的完整保存,可以精确、直观地展示档案的视觉内容,有助于档案的可读可用,还可以结合全文检索引擎进一步实现对档案内容文字和档案元数据项的全文检索,有助于充分挖掘档案的信息利用价值。

3OFD在电子档案移交接收环节的实现

天津市档案馆主要通过移交数据包交换方式进行电子档案移交接收,先后制定了一系列相关标准规范,包括《天津市文书类电子文件元数据规范》《天津市文书类电子文件数据存储结构规范》《文书档案目录数据库结构与数据交换格式》等,对电子档案移交接收中的信息组织方式、存储结构及其基于XML数据体描述的规则和方法等进行了规定。针对OFD国家标准的应用,我们在国家相关标准规范的基础上,对移交接收流程进行了优化设计,充分利用OFD文档自身功能,实现OFD版式格式在电子档案移交接收流程中的应用。

3.1确定了原始移交信息包的组织单元、存储结构和内容组成

为简化整个移交接收流程,规定了原始移交包以年度为单位,以文件夹形式存储。原始移交包中要求包含目录文件的文档结构描述文件(schema-list.xsd),用于对原始移交包的目录文件(List.xml)进行校验,确保包中的档案目录数据合规;接收系统在原始移交包信息的基础上自动生成包说明文件(说明文件.txt),并对原始移交包中档案文件夹下的所有数字对象逐个生成校验信息,形成校验码文件(校验码.txt),存放到原始移交包内;由接收系统自动形成《电子档案移交接收登记表》。

3.2生成结构内容丰富的OFD文档

《电子档案移交接收登记表》转换成OFD版式文档的同时,将移交接收过程相关描述信息(主要是《电子档案移交接收登记表》中的信息)、“四性检测”结果信息,分别转换成XML文档,存储到“电子档案移交接收登记表.OFD”文档中。该文档可以达到不依赖特定系统对该批次电子档案移交接收过程进行自描述的效果。再由电子档案接收管理系统提供的OFD格式批量转换功能,对每份档案对应的文件夹目录下的所有数字对象,包括档案的办文单、修改稿、定稿、正文等,全部转换合并成一个OFD文件。同时将这份档案元数据的“文件元数据.XML”也封装到同一OFD文档中,并采用档号对此OFD文件命名,形成“档号.OFD”文件。这些数字对象,在“档号.OFD”文件里不再是独立的组成部分,而是成了OFD文件内Pages元素下的各个页面。在后续的电子档案移交接收工作实践中,上述OFD封装结构性能稳定,取得了预期的效果。

3.3形成移交接收双方认可的移交信息包

完成上述OFD格式转换、封装后,系统将“档号.OFD文件”、原始移交包的目录文件、说明文件、“其他”文件夹下的校验文件等打包,生成转换移交包。档案馆把原始移交包、转换移交包和包含移交过程信息的“电子档案移交接收登记表.OFD”打包,形成移交单位和档案馆双方认可的、包含移交数据和移交过程记录的完整移交信息包(SIP包)。SIP包返还给移交单位并要求保存5年以上。

4OFD后续研究及应用展望

当前,适用于长期保存的OFD/A标准正在制定之中,对于OFD在电子档案管理中的应用仍有许多地方需要进一步研究和探讨。下一步,我们和相关技术开发公司将密切关注OFD/A格式国家标准的制定和,结合OFD/A格式的特性,进一步探索OFD在电子档案管理中更多的应用场景和更深入的应用方式。如,基于OFD/A格式的部分签名和多版本元数据特性,实现电子档案移交接收、长期保存等管理过程元数据的多次写入,同时不影响前面阶段的数据真实性的验证。又如,基于OFD/A格式的自包含、自描述和校验能力,通过独立的OFD文件实现电子档案不依赖于特定应用系统的长期保存,满足电子档案的真实性、完整性、可用性和安全性要求。

参考文献:

[1]刘越男.新档案法中电子档案的法定要求[N].中国档案报,2020-08-06(1).