Устройство для декодирования циклических кодов

(56) Качерович Я, циклических кодов методом выпавлива НИИРадио, 1981, У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ИСАНИЕ ИЗОБР ВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕКОДИРОВАНИЯЦИКЛИЧЕСКИХ КОДОВ(57) Изобретение относится к передачедискретной информации по каналам связи и может быть использовано в системах передачи сигналов на фоне помех,в частности в системах телеуправле- .ния и елеконтроля радиовещательногооборудования. Цель изобретения - повьппение надежности путем упрощениясхемы устройства, Устройство реализует модифицированный метод выпавлива;ния ошибок, применимый в тех случаях,когда по меньшей мере при одном изциклических сдвигов кодового слова наинформационные разряды попадает неболее одного искаженного кодовогосимвола. Этот метод применим ко всемциклическим кодам длины и45, атакже к многим более длинным кодаи.;дискретной информации по каналам связи и может быть использовано в системах передачи сигналов на Фоне помех,в частности в системах телеуправленияи телеконтроля радиовещательного оборудования.Целью изобретения является повьппение надежности путем упрощения схемы 10устройства,Устройство реализует известный модифицированный метод вылавливанияошибок, применимый ко всем короткимциклическим кодаи длины п45, а так 15же ко многим более длинным кодам.На фиг, 1 изображена Функциональная схема предлагаемого устройства,на фиг. 2 - схема порогового элемен-та а 20Устройство (фиг. 1) содержит иразрядный буферныйрегистр 1, генератор 2 синдрома, .КБ-триггер 3,. гене.ратор 4(п-Е)-разрядного кода, гдед - число информационных разрядовкода, распределитель 5 импульсов,элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ б брпороговый элемент 7, группу элементовИ 8, -8 , элемент И 8, и генератор9 импульсов. 30Пороговый элемент (Фиг. 2) содер- .жит триггер 10, .ограничительные элементы 11 и 12, компаратор 13 и двегруппы согласующих элементов 14,114,2 и 151-15,(п-К). 35 Резисторы первого 14. 1 и второго14.2 согласующих элементов 6 первойгруппы имеют номинальную величинусопротивления К 1 и К 2 соответственно, 40 шагов работы устройства (где и и 1 ссоответственно длина кода и числоинформационных символов). Устройствосостоит из буферного регистра 1, генератора Синдрома 2, триггера 3, ге,нератора 4 п-разрядного кода, распределителя 5 импульсов,элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6-6, порогового элемента 7, группы элементов И 8,-8,элемента И 8 , и генератора 9 импульсов. 1 з.п. ф"лы, 2 ил. резисторы первого 11 и второго 12ограничительных элементов - КЗ и К 4,резисторы согласующих элементов второй группы - К 5,В исходный момент триггер 10 находится в состоянии "0", при этомна первом выходе триггера потенциалО, на втором выходе потенциал +П,на первом входе компаратора потенциК 1ал П - -- (внутренним сопротивлениК 1+К 3ем отпертых диодов пренебрегаем), Ес"ли на Б из (и-Е) сигнальных входовсигнал "1", а на остальных - сигнал"0", то открыты Б соответствующихдиодов, включенных последовательнос резисторами 15.1-15.(п), а остальные (и-К-Б) диодов заперты, Приэтом потенциал на втором входе компаКк/Братора равен П в -, КомпараторК 4+К 57 Бвыдает на выходе сигнал " 1" в том случае, если сигнал на его первом входе меньше, чем сигнал на втором входе, и выдает сигнал "0" в противном случае, Величины К 1 и КЗ выбираются такими, чтобы Для переключения порога сигнал "1" подается на Б-вход триггера, переводя его в состояние "1", В результате потенциал на первом входе компаратора становится равным П в в ". Пос,КК 2+КЗкольку порог должен быть переключен14293 со значения Т на значение (г.-1), тоК 2 нахоДится из условия Б ---К 1К 5 (е.-1)К 2+КЗК 4+К 5/ ( й) 5Устройство реализует известныймодифицированный метод вылавливанияошибок. Этот метод можно применять втех случаях, когда по меньшей мере10при одном из циклических сдвигов кодового слова на информационные разрядыпопадает не более одного искаженногокодового символа,Принимаемая п-символьная кодоваякомбинация записываетсяиз каналав буферный регистр 1. После этого навход тактовых импульсов подаются итактовых импульсов. Каждый такой импульс осуществляет циклический сдвиг20на один разряд содержимого буферногорегистра и генератора 2 синдрома, Впоследнем в соответствии с известнымустройством каждый раз образуетсясиндром, соответствующий сдвинутомукодовому слову. Каждый тактовый импульс переводит также триггер 3 всостояние " 1". При этом открываетсяэлемент 8 щ, и импульсы от генератора 9 проходят через него, попадаяна вход сдвига генератора 4(п-к)разрядного кода и вход распределителя 5 импульсов. В начальный моментгенератор 4 находится в состоянии"О", а со всех его выходов снимаетсясигнал "О". Также и на всех выходахраспределителя 5 импульсов в начальный момент - сигнал "О".1Если вектор синдрома, записанныйв генераторе 2 синдрома, имеет вес,не превышающий 1, то ошибки содержатся только в первых (пс) разрядахкодовой комбинации (проверочных разрядах) и могут быть исправлены путемпоразрядного прибавления вектора 45синдрома к первым (пс) разрядам кодовой комбинации. Таким образом, после прихода тактового импульса на выходах элементов ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ 6 -боказывается вектор синдрома.Подключенный к этим выходам пороговый элемент 7 фиксирует, что превышает ли вес двоичного вектора на еговходах величину й, Если превышает,то на выходе порогового элемента -сигнал "О", в противном случае - сигнал "1". Если ошибочные символы имеются только в проверочных разрядах,то после прихода тактового импульса 25на выходе порогового элемента 7 возникает сигнал " 1". Этот сигнал проходит через те из элементов И 8,-8,на первые входы которых подается сигнал "1" с выходов элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а именно через те из соответствующих проверочным символамэлементов И 8 -8 к, которые соответствуют ненулевым символам синдрома.Сигналы с выходов этих элементов попадают на счетные входы триггерныхячеек буферного регистра, соответствующих проверочным разрядам, и переводят эти ячейки в противоположноесостояние. Тем самым оказываются исправленными ошибки в комбинации, записанной в буферном регистре, Этопервый шаг декодирования,Если один ошибочный символ попадает на информационйый разряд, а всеостальные ошибочные символы - напроверочные разряды, то ошибки исправляются в течение одного из 1 последующих шагов до прихода следующеготактового импульса (т,е. между каждыми двумя тактовыми импульсами происходят (1 с+1) шагов декодирования) .Второй шаг декодирования происходитпри прохождении первого импульса отгенератора 9 через элемент И 8+.Этот импульс осуществляет один сдвигв генераторе 4 и распределителе 5импульсов, После этого сдвига на первом выходе распределителя 5 оказывается сигнал "1", а на всех другихего выходах - сигнал "О". Сигнал "1"с первого выхода распределителя 5осуществляет параллельную запись вгенератор 4 последних к столбцовпроверочной матрицы двоичного вектора, соответствующего (и-Е+1)-мустолбцу проверочной матрицы. Одновременно сигнал "1" подается и на управляющий вход порогового элемента, врезультате. чего меняются величиныего порогового значения с на значение (-1). До окончания данного такта величина порога более не переключается,Если один ошибочный символ попадает на (и-к+1)-й разряд кодовой комбинации (т.е, на первый,информационный разряд), а все остальные ошибочные символы - на первые (и-к) разрядов (проверочные разряды), то вектор синдрома отличается от (и+1)-го столб" ца проверочной матрицы не более чем5 14293в (с) символах, причем номера отличающихся символов соответствуют номерам пораженных ошибками проверочныхрвзрядов. Таким образом, в указанНом случае срабатывает пороговый эле" 5мент 7, т.е. на его выходе возникает сигнал " 1", Этот сигнал проходитчерез те из элементов И 8, -8, коФорМе соответствуют номерам отличаю-щихся разрядов в векторе синдрома и 1 О(ис+1)-м столбце проверочной матрицы, т.е. номерам ошибочных проверочНых символов. В результате значенияЭтих проверочных символов в буферномрегистре 1 изменяются на противополож ные, а ошибки в этих символах исправляются, Одновременно сигнал с выходапорогового элемента проходит черезэлемент И 8, открытый по пер,вому входу сигналом с выхода распре О(ис+1)-го (ошибочного) символа. Если распределение ошибочных символов вкодовой комбинации иное,то процесс е25исправления ошибок продолжается.Третий шаг декодирования происходит при появлении второго импульса навыходе элемента И 8 , Этот импульспроизводит сдвиг в генераторе 4, врезультате в нем оказывается записанным кодовый вектор, соответствующий,(и-+2)-му столбцу проверочной матрицы. Кроме того, происходит такжесдвиг в распределителе 5 импульсов,а сигнал "1" появляется на его втором З 5выходе. Если один ошибочный символприходится на (и)-й разряд кодо"вой комбинации, а остальные - напервые (и) разрядов, то точно также, как и в предыдущем случае, всеошибки исправляются,Аналогично происходят и дальнейшиешаги декодирования, вплоть до (В+1)го шага. По окончании последнего(к+1)-го шага сигнал "1" возникаетна (1+1)-м выходе распределителя 5 иустанавливает в состояние О триггер3. В результате сигнал с второго вы-.хода этого триггера устанавливает нас 50О" генератор 2 синдрома и генератор4,а также переводит в исходное состояние пороговый элемент 7. Если хотьнри одном из (с+1) шагов декодирования на выходе порогового элемента 7оказывается сигнал "1", то все оши 55бочные символы исправляются, В противном случае исправление ошибок может пр оиз ойти при одном из последую 25 6щих (п) тактов работы устройства декодирования.Каждый новый такт начинается с приходом очередного импульса на вход тактовых импульсов, При этом происходят циклический сдвиг содержимого буферного регистра 1, а также сдвиг в генераторе 2 синдрома, в результате чего на выходах последнего возникнет синдром, соответствующий сдвинутой кодовой комбинации в буферном регистре 1, С приходом каждого тактового импульса триггер 3 переводится в состояние "1", в результате происходят укаэанные Ь+1) шагов декодирования, Такий образом, весь процесс декодирования осуществляется за и+ +1) шагов, а исправление ошибок происходит лишь при одном иэ этих шагов, либо когда все ошибочные символы попадают на позиции проверочных разрядов, либо когда один ошибочный символ попадает на какую-либо из позиций информационных разрядов, а остальные ошибочные символы - на позиции про" верочных разрядов, По окончании и тактов и, соответственно, и сдвигов в буферном регистре 1 в последнем вновь оказывается записанной исходная кодовая комбинация с исходным порядком следования символов, однако с исправленными ошибками.Указанный метод без каких-либо дополнительных проверок можно применять к любому циклическому коду, параметры которого удовлетворяют соотношениюиюК 2 фгде и - длина кода",1 с - число информационных симво"лов;с - число исправляемых кодомошибок.Этому соотношению удовлетворяютвсе известные короткие циклическиекоды (при и 6 45) и многие болеедлинные коды,Формула изобр етения1. Устройство для декодирования циклических кодов, содержащее п-раз-, рядный буферный регистр и генератор синдрома, сигнальные и тактовые вхо- ды которых объединены и являютсясигнальным и тактовым входами устройства соответственно, группу иэ п элементов И, элемент И, распределитель импульсов и триггер, выход и- разрядного буферного регистра является,выходом устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства путем упрощения, в него введены генератор(ис)-разрядного кода,где К - число информационных разрядов и-разрядного .кода, генератор импульсов, пороговый элемент и элементы ИСКЛЮЧЙОЩЕЕ ИЛИ, выходы генератора синдрома и генератора (п)-разрядного кода соединены соответственно с первыми и вторыми входами соответствующих элементов ИСКЛЮЧАЮТЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены с сигнальными входами порогового элемента и первыми входами первых (и-К)-элементов И группы, первые К выходов распределителя импульсов соединены с первыми входами остальных элементов И группы, выход йорогового элемента соединен с вторыми входами всех элементов И группы, выходы которых соединены с входами соответствующих разрядов и-разрядного буферного регистра, первый выход распре делителя импульсов соединен с входом управления порогового элемента и входом записи генератора (ис)-разрядного кода, Ь+1)-й выход распределителя импульсов соединен с К-входом триггера, 8-вход которого подключен к тактовому входу устройства, инверсный выход триггера соединен с входа.ми установки генератора (и-К)-разрядного кода и порогового элемента,прямой выход триггера соединен с первымвходом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора нм"пульсов, выход - с входом сдвига генератора (пс)-разрядного кода и входомраспределителя импульсов,2. Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что пороговыйэлемент содержит триггер, компаратор,ограничительные элементы и две группы согласующих элементов, йрямой иинверсный выходы триггера соединены свходами соответственно первого и второго согласующих элементов первойгруппы, выходы которых объединены исоединены с первым входом компаратора и входом первого ограничительногоэлемента, выходы согласующих элементов второй группы объединены и соединены с вторым входом компаратора ивходом, второго ограничительного элемента, выходы ограничительных элементов объединены и подключены к шинеположительного потенциала, Б-входытриггера и входы согласующих элемен-тов второй группы являются соответственно входом установки, входом управления и соответствующими сигнальными входами порогового элемента, выход компаратора является выходом по"рогового элемента,