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专利号: 202010458910X
申请人: 成都信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-04-03
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于纠删码的数据恢复方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、对基于纠删码的原始数据进行编码处理,生成冗余位,并存储原始数据和生成的冗余数据;

S2、根据所述原始数据和生成的冗余数据对丢失的数据进行恢复,完成对数据的恢复;

所述步骤S1中的编码处理包括以下步骤:

T M×N

A1、利用向量A表示基于纠删码的待优化的编码矩阵A,A=[a1,a2,a3,…,aN] ∈R ,其中,N≤M,aN表示编码矩阵A的某一行,且n=1,2,...,N,N表示编码矩阵A的总行数,M表示编M×N码矩阵A的总列数,R 表示一个M×N的正实数矩阵;

T M×(N‑1)

A2、记编码矩阵A中的N‑1行为An,An=[a1,a2,a3,…,an‑1,an+1,…,aN]∈R ,其中,aNM×(N‑1)表示An中的第N列,R 表示一个M×(N‑1)的正实数矩阵;

A3、引入编码辅助置换矩阵Tn,N,并对所述编码矩阵A进行辅助乘法计算得到校验位,并存储所述校验位;

A4、根据所述编码辅助置换矩阵Tn,N和编码矩阵A交换编码矩阵A中的第n行和N行;

A5、引入新的辅助校验矩阵X,并根据所述新的辅助编码矩阵X和编码矩阵A计算得到新M×M的辅助校验矩阵X的增广矩阵 其中,R 表示一个M×M的正实数矩阵;

A6、根据所述新的辅助校验矩阵X的增广矩阵 计算得到满秩矩阵 其中,表示an的共轭转置;

A7、根据所述满秩矩阵 利用线性代数计算得到编码矩阵A和编码矩阵A的置换矩阵的运算等式;

A8、根据所述运算等式,得到新的辅助校验矩阵X的增广矩阵 为编码矩阵A的增广矩阵 的行空间扩张上的正交补投影矩阵;

A9、设行N=M,分解可逆待优化的编码矩阵A;

A10、根据分解可逆待优化的编码矩阵A,引入新的辅助校验行向量xn,其中,所述辅助校(M‑1)×1验行向量xn满足 R 表示一个(M‑1)×N的正实数矩阵;

A11、根据辅助校验行向量xn,利用正交补投影矩阵计算得到辅助校验行,其中,针对||xn||=1时,A12、根据辅助校验行,计算得到编码矩阵A和其对应的转置矩阵的行列式的值T其中,A表示编码矩阵A的转置矩阵;

A13、根据编码矩阵A和其对应的转置矩阵的行列式的值计算得到其对应的log值,并根据所述log值对校验矩阵对应的行或列进行优化处理,从而完成对基于纠删码的原始数据的编码处理。

2.根据权利要求1所述的基于纠删码的数据恢复方法,其特征在于,所述步骤A5中新的辅助校验矩阵X的增广矩阵 的表达式如下:其中,I表示单位阵, 为编码矩阵A的增广矩阵, 表示 的共轭转置。

3.根据权利要求2所述的基于纠删码的数据恢复方法,其特征在于,所述步骤A7中运算等式表达式如下:T T

其中,det[A×A]表示运算等式,A表示编码矩阵,A表示编码矩阵A的共轭转置,Tn,N表示编码辅助置换矩阵,P表示在优化过程中所得到的本原变量具体值, 表示Tn,N的共轭转置,an表示编码矩阵A的某一行,且n=1,2,...,N,N表示编码矩阵A的总行数, 表示an的共轭转置, 表示编码矩阵A的增广矩阵, 表示 的共轭转置。

4.根据权利要求1所述的基于纠删码的数据恢复方法,其特征在于,所述步骤A12中编码矩阵A和其对应的转置矩阵的行列式的值的表达式如下:其中, 表示编码矩阵A和其对应的转置矩阵的行列式的值, 表示编码矩阵A的增广矩阵, 表示 的共轭转置, 表示编码矩阵A的某一行an的转置,xn表示辅助校验行向量。

5.根据权利要求1所述的基于纠删码的数据恢复方法,其特征在于,所述步骤A13中的编码矩阵A和其对应的转置矩阵的行列式的log值表达式如下:其中, 表示编编码矩阵A和其对应的转置矩阵的行列式的log值, 表示编码矩阵A的某一行an的共轭转置,xn表示辅助校验行向量,δ表示运算符。

6.根据权利要求1所述的基于纠删码的数据恢复方法,其特征在于,所述步骤S2包括以下步骤:B1、根据校验位设F[yn]为基于纠删码的第n个待优化的校验矩阵的源熵,且F[yn]=C1,其中,C1表示常数;

B2、根据所述F[yn]利用本原变量P1对基于纠删码的校验矩阵进行缩放处理;

B3、利用校验矩阵的源熵,将编码矩阵A和其对应的转置矩阵的行列式的log值作为正则化项,并根据生成的冗余数据计算得到丢失数据对应的具体块编号F[s];

B4、引入满秩的对角矩阵D对基于纠删码的校验矩阵的缩放进行辅助运算,得到编码辅助矩阵x;

B5、根据单位矩阵I和所述编码辅助矩阵x计算得到辅助校验矩阵X,其中,I=X×x;

B6、设常数C2为编码矩阵A行列式的log值;

B7、根据常数C1和常数C2计算得到本原数P2;

所述本原数P2的表达式如下:

其中,F[yn]表示基于纠删码的第n个待优化的校验矩阵的源熵,C1和C2均表示常数,M表示编码矩阵A的总列数,m表示编码矩阵A中的列数,且m=1,2,...,M;

B8、根据所述本原数P2对校验矩阵进行缩放处理,并根据丢失数据对应的具体块编号F[s]恢复丢失的数据。

7.一种基于纠删码的数据恢复装置,其特征在于,包括:生成矩阵模块,用于对基于纠删码的原始数据进行编码,生成冗余位,并存储原始数据和生成的冗余数据;

所述编码处理包括以下步骤:

T M×N

A1、利用向量A表示基于纠删码的待优化的编码矩阵A,A=[a1,a2,a3,…,aN] ∈R ,其中,N≤M,aN表示编码矩阵A的某一行,且n=1,2,...,N,N表示编码矩阵A的总行数,M表示编M×N码矩阵A的总列数,R 表示一个M×N的正实数矩阵;

T M×(N‑1)

A2、记编码矩阵A中的N‑1行为An,An=[a1,a2,a3,…,an‑1,an+1,…,aN]∈R ,其中,aNM×(N‑1)表示An中的第N列,R 表示一个M×(N‑1)的正实数矩阵;

A3、引入编码辅助置换矩阵Tn,N,并对所述编码矩阵A进行辅助乘法计算得到校验位,并存储所述校验位;

A4、根据所述编码辅助置换矩阵Tn,N和编码矩阵A交换编码矩阵A中的第n行和N行;

A5、引入新的辅助校验矩阵X,并根据所述新的辅助编码矩阵X和编码矩阵A计算得到新M×M的辅助校验矩阵X的增广矩阵 其中,R 表示一个M×M的正实数矩阵;

A6、根据所述新的辅助校验矩阵X的增广矩阵 计算得到满秩矩阵 其中,表示an的共轭转置;

A7、根据所述满秩矩阵 利用线性代数计算得到编码矩阵A和编码矩阵A的置换矩阵的运算等式;

A8、根据所述运算等式,得到新的辅助校验矩阵X的增广矩阵 为编码矩阵A的增广矩阵 的行空间扩张上的正交补投影矩阵;

A9、设行N=M,分解可逆待优化的编码矩阵A;

A10、根据分解可逆待优化的编码矩阵A,引入新的辅助校验行向量xn,其中,所述辅助校(M‑1)×1验行向量xn满足 R 表示一个(M‑1)×N的正实数矩阵;

A11、根据辅助校验行向量xn,利用正交补投影矩阵计算得到辅助校验行,其中,针对||xn||=1时,A12、根据辅助校验行,计算得到编码矩阵A和其对应的转置矩阵的行列式的值T其中,A表示编码矩阵A的转置矩阵;

A13、根据编码矩阵A和其对应的转置矩阵的行列式的值计算得到其对应的log值,并根据所述log值对校验矩阵对应的行或列进行优化处理,从而完成对基于纠删码的原始数据的编码处理;

校验矩阵模块,用于根据原始数据和生成的冗余数据对丢失的数据进行恢复。

8.一种基于纠删码的数据恢复设备,其特征在于,包括:一个或多个处理器;以及

存储装置,用于存储至少一个程序;

所述至少一个程序由所述一个或多个处理器执行,以实现如权利要求1‑6中任一权利要求所述的数据恢复方法。

9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有至少一条计算机执行指令或至少一段程序,所述至少一条计算机执行指令或至少一段程序由一个或多个处理器执行,以实现权利要求1‑6中任一权利要求所述的数据恢复方法。