Многоканальное устройство кодирования информации кодами произведениями

01 ОЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСК СПУБЛИК шн 03 К 13ГОСУДАРСТ ПО ДЕЛАМский инстианалов. ННЫЙ КОМИТЕТ СССРЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) Е.Л,Кон, А.В.Корноушкин, Н.Н.Матушкин и А.А,.10 жаков (71) Пермский политехниче тут(56) 1. Цифровые методы в космической связи, Под ред. Голомба. М., "Связь", 1969, с, 169.2. Авторское свидетельство СССР У;927089, кл. Н 03 К 13/24, 1980 (проч"отип).(54)(57) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ КОДАМИ-ПРОИЗВЕДЕНИЯМИ, содержащее в каждом канале коммутатор, первый вход которого соединен с входом канала, а первый выход подключен к входу кодера внешнего кода, а также соединенные последовательно кодер внутреннего кода, кольцевой регистр сдвига и элемент неравнозначности, выход которого соединен с выходом устройства, блок синхронизации, выход которого сое-, динен с управляющим входом кольцевого регистра сдвига и вторыми. входами коммутаторов всех каналов, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с .целью расширения функциональных возможностей и упрощения устройства, в него введены мультиплексоры внут,801 о 2 оз 7 реннего и внешнего кода, блок приоритетного управления, а в каждый:канал - буферный регистр внутреннего кода, вход которого подключен к второму выходу:коммутатора, и буферный регистр внешнего кода, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом кодера внешнего кода и третьим выходом коммутатора, причем выходы буферных регистров внутреннего кода каждого канала подключены к соответствующим входам мультиплексора внутреннего кода, выход которого подключен к входу кодера внутреннего кода, при этом выходы буферных регистров внешнего Е кода каждого канала подключены к соответствующим входам мультиплексора внешнего кода, выход которого соединен с вторым входом элемента неравнозначности, четвертые выходы коммутаторов каждого канала соединены с соответствующими входами блока мак приоритетного управления, первый ,ы и второи выходы которого подключены соответственно к входу блока синхронизации и управляющему входу мульти- а плексора внешнего кода, а выход блокасинхронизации соединен с управляющими уходами мультиплексора внешнего кода, блока приоритетного управления и буферных регистров внешнего кода всех20 1 11 О 2 ОИзобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано всистемах передачи цифровой информации.Известно устройство кодирования 5информации нелинейными кодами Плоткина равномерности, равной степенидвух, содержащее первое н второе запоминающие устройства и сумматор помодулю два, выходы первого и второгозапоминающих устройств соединены свходом сумматора по модулю два, выходкоторого соединен с входом второгозапоминающего устройства и выходомкодирующего устройства11.Недостатком такого устройства является то, что оно позволяет кодировать информацию кодами Плоткина,имеющими размерность, равную степени двух, тогда как коды Плоткинамогут задаваться матрицами Адамаралюбой размерности, кратной четырем,Наиболее близким к изобретениютехническим решением является устройство кодирования информации кодами Плоткина, содержащее в каждомканале коммутатор, первый вход которого соединен с входом канала, апервый выход подключен к входу кодера внешнего кода, а также соединенные последовательно кодер внутреннего кода, кольцевой регистр сдвигаи элемент неравнозначности, выходкоторого соединен с выходом устройства, блок синхронизации, выход 35которого соединен с управляющим входомкольцевого регистра сдвига и вторымивходами коммутаторов всех каналов 2 3.Недостатком известного устройства,является то, что оно позволяет кодиро. 40вать информацию кодами-произведениями только на основе матриц Адамараразмерности, кратной четырем. Использование этого кодера в многоканальномкодирующем устройстве приводит к значительным аппаратурным затратам,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей и упрощения устройстваЦель достигается тем, что в многоканальное устройство кодирования ин. -формации кодами-произведениями, содержащее в каждом канале коммутатор,первый вход которого соединен с входом канала, а первый выход подключен ко входу кодера внешнего кода,,а также соединенные последовательно,кодер внутреннего кода, кольцевойрегистр сдвига и элемент неравнозначности, выход которого соединен с выходом устройства, блок синхронизации, выход которого соединен. с управляющим входом кольцевого регистра сдвига и вторыми входами коммутаторов всех каналов, введены мультиплексоры внутреннего и внешнего кода, блок приоритетного управления, а в каждый канал - буферный регистр внутреннего кода, вход которого подключен ко второму выходу коммутатора, и буферный регистр внешнего кода, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом кодера "внешнего кода и третьим выходом коммутатора, причем выходы буферных регистров внут реннего кода каждого канала подключены к соответствующим входам мультиплексора внутреннего кода, выход которого подключен ко входукодера внутреннего кода, при этом выходы буферных регистров внешнего кода каждого канала подключены к соответ. - ствующим входам мультиплексора внешнего кода, выход которого соединен со вторым входом элемента неравнозначности, четвертые выходы коммутаторов каждого канала соединены с соответствующими входами блока приоритетного управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко входу блока синхронизации и управляющему входу мультиплексора внешнего кода, а выход блока синхронизации соединен с управляющими входами мультиплексора внешнего кода, блока приоритетного управления и буферных регистров внешнего кода всех каналов.На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.Каждый канал 1 многоканального устройства кодирования информации кодами-произведениями содержит коммутатор 2, первый выход которого подключен к входу кодера 3 внешнего кода, выход которого соединен с первым входом буферного регистра 4 внешнего кода, Второй и третий выходы коммутатора 2 соединены соответственно . с входом буферного регистра 5 внутреннего кода и вторым входом буферного регистра 4 внешнего кода, а четвертые выходы коммутаторов 2 всех каналов 1 подключены к соответствующим входам блока 6 приоритетного управления. Выходы буферных регистров 5 внутреннего кода подключены к соответствующим входам мультиплексора 7 внутреннего кода, выход которого подключен к входу кодера 8 внутреннего кода, выход которого подключен к входу параллель ной записи кольцевого регистра 9 сдвига, выход которого соединен с первым входом элемента 10 неравнозначности. Выходы буферных регистров 4 внешнего кода подключены к соот-. ветствующим входам мультиплексора 11 внешнего кода, выход которого соединен с вторым входом элемента 10 неравнозначности. Первый и второй выходы блока 6 приоритетного управления соединены с входом блока 12 синхронизации и управляющим входом мультиплексора 11 внешнего кода. Вход 13 каждого канала 1 соединен с первым входом коммутатора 2, при этом вторые входы коммутаторов 2 и управляющие входы блока 6 приоритетного управления, мультиплексора 7 Ввнутреннего кода и кольцевого регистра 9 сдвига подключены к выходу блока 12 синхронизации. Выход элемента 10 неравнозначности соединен с выходом 14 устройства.Работа устройства основана на следующих принципах. Если вектор 7= (аа 2 ээа)принадлежит внешнему коду, а векторЧ, (Ь1, Ь )гпринадлежит внутреннему коду, то ектор2будет иметь размерность а и и представит собой последовательность из и векторов Ч на позициях, где а; = О, и инверсий векторов Ч на позициях, где а;= 1, Здесь символ +) означает сложение по модулю два. Сформированный таким образом код и называется кодом-произведением исходных векторов.Вектор 72, принадлежащий внутреннему коду, задается матрицей Адамара Н . Вектор 7, принадлежащий внешнему коду, задается коэффициенгтами многочлена циклического систематического (и, ш) кода Е(х), который образуется следующим образом. Многочлен а(х), соответствующийш-разрядной комбинации беэызбыточногокода, умножается на х , где 1 с=п-ш,Произведение а(х) х" делится на об разующий многочлен циклического кодац(х) степени 1. В общем случаепри делении получим некоторое частное ц(х),той же степени, что и а(х)и остаток г(х), степень которого не О превышает 1 с, Мноточлен Й(х) циклического систематического (и, ш) кода,соответствующий входной комбинацииа(х), образуется .по формулей(х) = а(х) х О+ г(х), (2)Устройство функционирует следующим образом.20 В исходном режиме все буферные регистры 4 и 5 и кольцевой регистр 9сдвига очищены, на входе блока 6приоритетного управления заявкиотсутствуют. Пусть источники начали 25 вырабатывать информационные последовательности, поступающие на входысоответствующих каналов 1. Формирование внешних и внутренних кодовв каналах происходит однотипно. Дпяопределенности будем считать, что интенсивность источников одинакова.Пусть на вход устройства приходитинформация в следующем порядкеа, а, а 2 . Коммутатор 2 канала1 разбивает приходящую на его вход13 информационную последовательностьа на две части длиной 1 оц 2 п и ш,соответственно. Первая часть последовательности длиной 1 оя и записы О вается в буферный регистр 5 внут.реннего кода. Вторая часть длинойш, содержащая информацию о состоянии объекта,и его адреса, поступаетна кодер 3 внешнего кода, представ" 45 ляющий собой (и-ш)-разрядный сдвиговый регистр с обратными связями(и - общее число символов внешнегокода, ш - число информационных симсолов). За ш тактов в таком регистре происходит формирование (п-ш)проверочных символов, которые записываются в и-разрядный буферныйрегистр 4 вслед за информационнымисимволами. Синхронизация кодера3 и буферных регистров 4 и 5 осуществляется коммутатором 2. Пришедшаяпозднее последовательность ап аналогично подготавливается в своемканале. Пришедшая еще позднее последовательность аг также начинаетготовиться в своем канале,По окончании 1 о 8 и + и тактов врегистре 5 внутреннего кода записывается первая часть сообщения а 1длиной 1 ояги , в регистре 4 внешнегокода записан циклический систематический (и,т) код, являющийся внешним1кодом выходного кода-произведения,на блок 6 приоритетного управленияподается сигнал заявки на обслуживание первого канала 1. Так какблок 6. свободен, он осуществляет ди -намическое приоритетное обслуживание первой пришедшей заявки от канала а , При этом блок 6 осуществляет подключение выхода буферного регистра 4 внешнего кода первого канала через мультиплексор 11 внешнего кода ко второму входу элемента 10неравнозначности и запускает блок12 синхронизации. 10 20 Блок 12 синхронизации осуществляет подачу на кодер 8 внутреннегокода через мультиплексор 7 внутренне-го кода символов из буферного регистра 5 внутреннего кода, которым в кодере 8 ставится в соответствиеодно из иг кодовых слов, переписывается в кольцевой регистр 9 сдвига, По окончании формирования символов внутреннего кода в кольцевом регистре 9 сдвига блок 12 синхрони,35зации сбрасывает коммутатор 2 первого канала 1, тем самым подготавливая его к приему новой информации, и начинает выталкивать из буферного регистра 4 внешнего кода через мультиплексор 11 символы внешнего кода на40 второй вход элемента 10 неравнозначности. За время нахождения каждого из и символов внешнего кода на втором входе элемента 10 внутренний код длины и в кольцевом регистре 9 сдвиг 45 гается импульсами блока 12 синхронизации на иг позиций и на первом входе . элемента 10, соединенном с выходом кольцевого регистра 9, посл едоват ель но поя вляютс я символы в нутр енне 50 го кода, После и., сдвигов в кольцевом регистре 9 слово внутреннего кода снова займет свое исходное положение. На элементе 10 неравнозначности осуществляется вычисление вектора кода-произведения по формуле (1). По55 окончании формирования кода-произведения блок 12 синхронизации снимает обслуженную заявку канала а с соответствующего входа блока Ьприоритетного управления.Пусть за время обслуживания канала а 1 сформировались внешние кодыканалов а и а 2, которые выставилизаявки на обслуживание в блок 6. Приэтом сформировалась очередь вида:а , а, аг, , После ииг тактовблок 12 синхронизации вырабатываетсигнал, снимающий обслуженную заявку от канала а, а блок 6приоритетного управления переходитк обслуживанию следующей очередизаявки канала а. При этом состояние очереди становится следующим;а, а 2 Ф , где Ф - пустое местов очереди, соответствующее обслуженному каналу а 1. Обслуживание аипроисходит аналогично. После обслужи"вания канала а блок 12 синхрониизации вырабатывает сигнал, снимающийего заявку и блок 6 переходит к обработке заявки от канала а 2. Приэтом состояние очереди стало: а 2,Ф, Ф.Дальнейшее функционирование устройства состоит в том, что информация от источников поступает в своиканалы, где производится ее кодирование внешним кодом. При этом блок 6приоритетного управления формируеточередь из подготовленных сообщений.Сообщение, занимающее первое местов очереди, обслуживается кодером 8внутреннего кода. Затем происходитсдвиг очереди на одну позицию. Вдальнейшем процесс протекает аналогично.Рассмотрим функционирование описанного устройства на следующем примере, Пусть количество обслуживаемыхисточников равно трем. Каждый источник вырабатывает последовательностьимпульсов длиной 6, Пусть на входустройства приходит информация в следующем порядке: а 1,.а , а 2. Будемиспользовать в качестве внутреннегокода код Плоткина, задаваемый матрицей Ацамара Н. Тогда на вход кодера8 внутреннего кода приходит информационная последовательность длины41 оди =1 о 4= 2,2 2 2Кодирование внутреннего кода будетосуществляться по правилу:00-111101-101010-110011-100130 Пусть в качестве внешнего кода используется циклический систематический код (7,4) с образующим полиномом я(х)=х+ х 2+ 1. Пусть информа ционная последовательность первого 5 источника а будет следующей - 11 1001. Тогда информация последовательность внутреннего кода, пода ваемая коммутатором 2 первого кана-ла в буферный регистр 5 внутреннего кода, а через мультиплексор 7 внутреннего кода - на вход кодера 8 внутреннего кода, будет следующей - 11. На выходе кодера 8 появится кодовый вектор внутреннего кода - 1001, Информационная последовательность внешнего кода - 1001. Здесь два .правых разряда определяют код адреса источника по правилу:1 источник - 01 202 -"- - , 103 -"- - 11В буферном регистре 4 внешнего кода сформируется внешний код - 1001 011 (по формуле (2. Кодовые вектора составляющих кодов подаются на входы элемента 10 неравноэначности и на его выходе появляется вектор- произведение (по формуле (1.0110 1001 1001 0110 1001 01100110Пусть информационная последователь ность третьего источника а будет следующей: 10 1111, тогда на выходе кодера 8 внутреннего кода - 1100, в буферном регистре 4 третьего канала внешнего кода сформируется внешний код - 1111 111. Тогда вектор- произведение будет следующим0011 0011 0011 0011 0011 40 0011 0011Пусть информационная последовательность второго источника а будет следующей - 01 0110, тогда на выходе кодера 8 внутреннего кода появится кодовый вектор внутреннего кода " 1010, а в буферном регистре 4 второго канала внешнего кода сформируется внешний код - 0110 100. Тогда вектор-произведение будет следующим1010, 0101 0101 1010 0101 1010 1010Этот пример иллюстрируется временной диаграммой (фиг. 2), где обозначены сигналы в первом (а-д), втором (е-к) и третьем (л-.п) каналах в следующих точках: а, е, л - вход канала 1, б, ж, м - вход буферного регистра 5 внутреннего кода, в,з,н - вход кодера 3 внешнего кода, г,и,о - вход буферного регистра 4 внешнего кода, д,к,п - четвертый выход коммутатора 2; р - выход кольцевого регистра 9 сдвига; с - выход мультиплексора 11 внешнего кода, т - выход 14 устройства.В многоканальном устройстве кодирования информации расширяются функциональные возможности за счет кодирования информации кодами-произведениями, с использованием в качестве внутреннего кода кода Плоткина любой размерности, кратной четырем, а в качестве внешнего кода - циклического систематического (п, ш).кода при меньших аппаратурных затратах. В известном устройстве аппаратурные затраты равны п + и + п , где п,п 2 -2 21длина кодовых векторов внешнего и внутреннего кодов соответственно. В данном устройстве аппаратурные затраты на каждый канал приблизительноп+ и + 1(п + 1 ор 2 п)2составятгде и и п 2- длина кодовых векторов внешнего и внутреннего кодов соответственно, 1 - число каналов.