Устройство для декодирования циклических кодов, исправляющих многократные пачки ошибок

Соаз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт, свидетельства Мо л 42 гпт 14 Заявлено 05 Х 111.1966 (Мо 1095840/26 присоединением заявки Ме 1 ПК Ст 0 риорите Комитет по делам изобретений и открытий(088.8) Опубликовано 15 Л 111,19 юллетень Ьо ри Совете Министров СССР) Заявитель Институт влектроники, автоматика и телемеханики АН Грузинтиой-ббр ДИРОВАНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИХНОГОКРАТНЫЕ ПАЧКИ ОШИБОК УС 1 РОЙСТВО ДЛДОВ, ИСПРАВЛЯЮ Входной регистр 1 сдви ран из полупроводниковы Его вход является вход устройства,Кодирующий регистр 2 собран из полупроводн ячеек.Здесь д,. (г=О, , п - пг) или отсутствие цепей обр висимости от значения коэ дающего код многочлена Ы(х) = О+дтх -га может быть соох триггерных ячеек. ом декодирую щего акже овых ожет быт триггерны означает наличие тных связей в зафициентов порожьл - тп ьл - тО Известны устройства для декодированияциклических кодов, исправляющих многократные пачки ошибок, содержащие регистры, охваченные цепями обратной связи, и логические схемы. 5Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно содержит пороговое устройство на двух счетчиках, первый вход которого через клапан подсоединен к выходувходного регистра сдвига, второй вход через 10второй клапан соединен с выходом кодируюцего устройства, выходы порогового устройства подключены соответственно к устройствууправления и выходному регистру, вход кодигующего регистра подсоединен к выходу входного регистра через два клапана, подключенных к устройству управления, и к своему выходу через диод и клапан.Это позволяет упростить устройство.На чертеже изображена схема предлагаемого устройства,Оно содержит входной регистр 1 сдвига,замкнутый при помощи обратной связи в кольцо (этот регистр представляет собой линиюзадержки из п элементов, где последний элемент связан с первым); регистр 2 сдвига слинейпымп обратными связями, так называемый кодирующий (и, лг) регистр; выходнойрегистр 3, собранный по аналогичной с входным регистром схеме; пороговое устройство4; устройство б управления клапанами. При этом д, =1 соответствует нали ппо свя. зи, а д; а 0 - ее отсутствию.Выход входного регистра 1 через клапан б соединен со входом порогового устройства 4, а также через клапаны б и 7 подключен ко входу кодирующего регистра 2 и через клапаны б и 7 и диод 8 - к выходу кодирующего регистра 2. Выход последнего осуществлен через клапан 9 (клапаны могут быть выполнены на полупроводниковых триггерах). Вход выходного регистра 3 подключен к выходу кодирующего регистра 2, а выход через клапан 10 является выходом устройства.Пороговое устройство 4 нмеет два входа и два выхода. Одни вход порогового устройства через клапан б подключен к выходу входного регистра 1, а другой - через клапан 9 к выходу кодирующего регистра 2. По60 65 роговое устройство 4 выходом 11 подклю гено к разрядам выходного регистра г,Устройство б управления клапанами представляет собой обычное программное устройство, основанное на распределении импульсов. Оно может быть осуществлено, например, на транзисторных или феррит-диодных распределителях импульсов (в нашем случае необходимо два распределителя из гг+1 ячеек).Выходы устройства управления подключены к управляющим входам клапанов, а вход соединен с выходом порогового устройства 4.Пусть в результате передачи по каналу сигнала а= (а, , а, г ), в приемник поступил искаженный сигнал а= (ао, , а, г ). Сигнал записывается во входной регистр. Запись происходит последовательно, начиная с символа ат. е. символ а, помещается в последний (на чертеже первый справа) разряд входного регистра а в предпоследний разряд и т. д.После этого во входном регистре происходит сдвиг сигнала а, в результате которого символ а, - г из первого разряда переходит во второй, символ а г из второго разряда - в третий и т. д.; символ ао по обратной связи переходит в первый разряд и одновременно поступает на выход входного регистра, Такой сдвиг в дальнейшем будем называть тактом работы регистра; при этом начало тактов определяется тактовыми импульсами, поступающими из блока питания, Во второй такт осуществляется переход символа а, из первого .разряда во второй, символа а, г, из второго в третий и т. д символа аг из последнего в первый; при этом символ а, параллельно поступает на выход входного регистра. За вторым тактом последует третий и т. д. Работа входного регистра в целом заключается в последовательном (циклическом) сдвиге сигнала а с одновременной генерацией символов его на выходе.Первые и+1 тактов работы входного регистра составляют первый цикл, в течение которого из входного регистра в остальные узлы устройства декодирования символы посгупагот следующим образом. В первом такте символ ао через клапаны б и 7 вводится в кодирующий регистр и по линейным обратным связям записывается в его разряды. Одновременно символ ао через вход 12 вводится в пороговое устройство, а также через клапан 9 - в первый разряд выходного регистра 3.Во втором такте аг символ записывается в кодирующий регистр, пороговое устройство и выходной регистр сдвига и т. д. Работа выходного регистра аналогична раСоте входного регистра. Поэтому в момент поступления символа на его вход символы, находящиеся в регистре, сдвигаются на один разряд. Например, во втором цикле при поступлении символа аг из входного регистра 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 4символ ао, находящийся в выходном регистре, переходит во второй разряд, а в первый разряд записывается символ а,.Для клапанов установлен следующий режим работы, заложенный в устройстве управления. (лапан б открыт в течение гг тактов и закрыт на (гг+1)-й такт. Клапаны 7 и 13 открыты в течение первых тактов и закрыты в последующий период.Для клапана 9 выбран режим работы, обратный клапанам 7 и 13.Поэтому в течение тактов первого цикла первые т, компонентов сигнала а, т, е. символы а , аг записываются в кодирующий и выходной регистры. За последующие и - т тактов из кодирующего регистра в выходной регистр записываются еще и - т символов.Обозначим через ср(а) последовательность, записанную в выходном регистре; ср(а) есть сигнал, первые т компонентов которого совпадают с соответствующими компонентами сигнала а, а последующие и - т компонентов определены из первых согласно рекуррентному соотношению кода, Иначе говоря, (а) есть сигнал, закодированный по ас, , а г информационным символам. Очевидно, что если среди первых символов пет искаженньсх, то сигнал ср(а) есть истинный кодовый сигнал, соответствующий переданному.В течение первого цикла на вход 14 порогового устройства поступает сигнал с(а), а на вход 12 - сигнал а.Сигналы, поступившие на входы порогового устройства суммируются в сумматоре по модулю два и их сумма х=а+р(а) =(х , х, г ) вводится в пороговое устройство.Работа порогового устройства математически может быть представлена следующим образом: либо (х), )г (на выходе 11 выдается сигнал воздействия), либо (х), ( г (на выходе 11 нет сигнала, есть сигнал на выходе 14).Прн этом (х),=гигисг(р, 1) есть кратность пачек ошибок длпнои .( И последовательности х; с 1(р, 1) определяется из соотношенияГа (,0(1)г=йгде 1.;г с,.;"г(8 г+г(г =1,2, 4(З г)Допустим теперь, что в сигнале а= (аю, , а, г) количество пачек ошибок длиной -(1 не превосходит заданную кратность г (г - максимальное число исправляемых кодом пачек ошибок). Тогда для любого принятого сигнала может иметь место одно из двух соотношений: либо(если искажение имеется среди а аг+) ким Ооразом, В теене перВого цикла работы устройства могут иметь место два случая.1. Первэе пг симВОлОВ сигнала а не искажены. В этом случае /а О (р(а)/, ( г, Поэтому з конце первого цикла от порогового устройства на устройство управления клапанами поступит сигнал воздействия. Устройство управления откроет клапан 10 и выходной регистр, в котором записан истинный сигнал а=-ср(а), выдает его на выходе через последующие и. тактов.2. Среди первых символов сигнала а имеются искаженные. В этом случае /а + (р (а), ) г, поэтому пороговое устройство выдает сигналы на стирание информации в выходном регистре, клапан б Остаеся закрытым, и начинается второй цш(л декодирования.В течение первых т тактов второго цикла через клапаны 6 и 7 в кодирующий и выходной регистры поступают символы а, , а,.За последующие гг - т тактов из кодирую- щего регистра в выходной записываются еще и - т символов, и в выходном регистре получается последовательность (р(аг). В течение второго цикла ца входы порогового устройства поступают: на вход 12 сигнал а= (а аа 0), а на вход 14 сигнал (р(а).Как и в первом цикле, в зависимости от того, какое из условий удовлетворяется - (2) или (3), либо на выходе выходного устройства получается истинный рабочий сигнал, либо процесс декодирования, аналогичный первым двум циклам, продолжается до тех пор, пока, начиная с некоторого символа аг среди пг символов, записываемых в кодирующий регистр, не будет нц одного искаженного (О (1/ (гг - 1).Таким образом, задача декодирующего устройсгва заключается в отыскании в принятом на приемной стороне сигнале таких пг подряд идущих аг, аг+, , аг символов, которые не содержат ошибочных компонент (так как при этом а =(р(а), и истцццый сигнал а получается сдвигом а на гг - г+ 1 тактов.Это достигается тем, что устройство управления задерживает открытие клапана 10 на гг - г+1 тактов, где г количество циклов. Указанная задача разрешима для любого принятого рабочего сигнала, не претерпевшего более чем 7 пачек искажений, если код удов 77летворяет условио -- .-.т+1 (4). Здесь негооходимо также заметгть, что предлоксццое декодирующее устройство может быть использовано и для оолее широкого класса кодов, це ограниченных соотношением (4). Г 1 ри этом невыполнимость условия (4) вызывает соответствующее снижение эффективности исполь 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 зусмого кода, которое, однако, в опредслсцнь.; цре,слх цс является значцтеьны.".1 ыскольку нахождение безошибочного интервала из т символов требует максимум и сравнений вида (2) и (3), то сложность оборудования декодирующего устройства с увеличением размерности и исправляющей способности используемого кода будет расти лишь пропорционально длине кодовых сигна- ЛОВ П.П р и и е р. Рассмотрим двоичный циклический (15,9) код, исправляющий все одиночные пакеты ошибок длиной (3.Порождающий многочлен данного кода имеет вид д(х) =1+х+х 2+хз+хб.Допустим, что в результате передачи по каналу связи сигнала а=100000000100111 был искакен помехой В=11100000000000, тогда декодированию подлежит сигнал а=аО+В= =100000000100111 О 111000000000000 = = 011 000 000 101 110.Декодирующее устройство работает следующим образом. В течение пг тактов первого цикла первые пг=9 символов сигнала а, т, е.011000000, записываются в кодирующий и выходной регнсры. Эта же последовательность поступает и ца вход 14 порогового устройства За последующие гг - пг=б тактов цз кодирую- щего регистра на вход 14 и в выходной регистр поступают еще 6 символов, а именно 101110, В течение первого цикла (и -- 15 тактов) ца вход 14 порогового устройства подается последовательность.ср(а) =011000000100111. Эта же последовательность записывается в выходной регистр.С другой стороны на вход 12 порогового устройства поступает сигнал а=011000000101110. Таким образом, в течение первого цикла в пороговое устройство вводится последовательность:а О (р (а): 011 000 000 100 111 ОО 011 000 000 101 110 = 000 000 000 011 001,в которой кратность пачек длиной (3 больше 7, т. е. (000 000 000 110 001) 7: з =2) г.Значит первые и=9 символов сигнала а с цскакениями. ПОэтОму в конце и= 15 тактов пороговое устройство выдаст импульс на стцрацис сигнала в выходном регистре, ц устРОсГ 70 СВОИМ ВТОРЫМИ ЦНКЛОЪ ПРОДОЛКИТ поиск безошцбошого пг-разрядного интервала. В течение первых пг тактов второго цикла в кодирующий и выходной регистры запишутся первые пг символов сигнала а=- =- (110000001001110), и процесс, аналогнчнь первому циклу, продлится до тех пор, пока т-разрядный безошибочный интервал не будет обнаружен и в выходной регистр це запишется неи.ка:ценный сигнал. В данном случае это произойдет в четвертом цикле декадрования, так как)аказ 3077/1 Тираж 535 ПодписноЦ 11 ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС Москва, Центр, пр. Серова, д. 4 Типографии, и р. Сапунова, 2 7= (000000000000111)=з =- 1 = г Тогда в выходной регистр запишется истинный сигнал ср (аз) аз = 000000100111100, сдвинутый на трн позиции. После соответствующего сдвига аз на 12 позиций истинный сигнал а=100000000100111 поступит на выход декодирующего устройства,Устройство для декодирования циклическихкодов, исправляющих многократные пачки ошибок, содержащее регистры, охваченные цепямп обратной связи, и логические схемы, о 7- личаюш,ееся тем, что, с целью его упрощения, оно содержит пороговое устройство на 5 двух счетчиках, первый вход которого черезклапан подсоединен к выходу входного регистра сдвига, второй вход - через второй клапан сосдинен с выходом кодирующего устройства, выходы порогового устройства подклю чены соответственно к устройству управленияи выходному регистру, вход кодирующего регистра подсоединен к выходу входного регистра через два клапана, подключенных к устройству управления, и к своему выходу через 15 диод и клапан.