Кодек несистематического сверточного кода

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи иможет быть использовано в системахциФровой связи,5Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости.На Фиг.1 приведена блок-схема кодека, на фиг.2 - схема его конкретной реализации. 10Кодек несистематического сверточного кода состоит из передающей 1 иприемной 2 сторон и канала 3 связи.Передающая сторона 1 содержит первый4 и второй 5 кодеры, приемная сторона 2 - вычислитель 6 синдрома, вычислитель 7 оценок, блок 8 сумматоровпо модулю два,. анализатор 9 синдрома, коммутатор 10, мажоритарный элемент 11, первый 12 и второй 13 декодеры, генератор 14 импульсов, ключевой элемент 15, элемент ИЛИ 16, Формирователь 17 временного интервалаи пороговый счетчик 18. На Фиг,1 показаны также вход 19, первый 20 и 25второй 21 выходы кодека.Первый кодер 4, генерирующий кодовые слова ортогонального несистематического сверточного кода, предназначен для Формирования по информационным символам символов проверочной последовательности. В качествеь;одера используется (фиг.2) регистр22,сдвига, связанный с сумматорами23 и 24 по модулю два. Длина регистра сдвига, число сумматоров по модулю два, и их связи определяются порождающими полиномами ортогональногонесистематического сверточного кода.Второй кодер 5 предназначен дляФормирования добавочных проверочныхразрядов в порождающих полиномах квазиортогонального несистематическогосверточного кода, позволяющих обнаружить Факты ошибочного декодированияпринятых информационных сигналов наприемной стороне 2. Второй кодер 5представляет собой регистр 25 сдвига,связанный с первым 26 и вторым 27сумматорами по модули два, число разрядов регистра 25 и связи обусловлены видом дополнительных полиномов впорождающих полиномах квазиортогонального несистематического сверточного кода.55Вычислитель б синдрома предназначен для умножения принятых из канала3 связи проверочных последовательностей квазиортогонального несистематического сверточцого кода ца порождающие полиномы ортогонального несистематического сверточцого кода Р(х) и РО 1 (х) и для Формирования сицдромцой последовательности из проверочной последовательности, которая принята, и проверочной последовательности, сформированной на приемной стороне 2. Вычислитель 6 синдрома представляет собой регистры 28 и 29 сдвига и сумматор 30 по модулю два, связи разрядов регистров 28 и 29 с сумматором 30 определяются порождающими полиномами Ро (х) и Рц(х) ортогонального несистематического сверточного кода.Вычислитель 7 оценок предназначен для формирования сигналов оценок Е 1, ортогональцых относительно информационного символа из кодовых слов ортогонального несистематического сверточного кода и представляет собой регистры 31 и 32 сдвига, связанные с сумматорами ЗЗ и 34 по модулю два, Длица регистров сдвига, число сумматоров по модулю два и их связи определяются структурой проверок для каждых конкретных полиномов ортогонального несистематического сверточного кода.Блок 8 предназначен для исключения из рассмотрения ца входах вычислителя 7 оценок дополнительных проверочных последовательностей М(х) "Г , (х) и М(х) Рр (х), образованных умножением информационной последовательности М(х) на дополнительные порождающие полиномы Р ,(х) и Р(х) в кодере, генерирующем кодовые слова квазиортогонального несистематического сверточного кода. Блок 8 представляет собой сумматоры 35 и 36 помодулю два.Анализатор 9 синдрома предназначен для обнаружения ошибок в проверочных символах и представляет собои регистр 37 сдвига с обратными связями для записи последовательности синдромов Б и соединенный с ним логический блок 38, вырабатывающий следующие сигналы: Т 1 Б Б Б 5 Б 6Т =ББ Бь + Б,Б3ТФ 5 1 ь ". Ф + ь фПоследовательный выход регистра37 сдвига подключен к ключевому эле 5 158менту 15 и пороговому счетчику 18.Коммутатор 10 предназначен для исключения иэ рассмотрения на входе мажоритарного элемента 11 той оценки ЕФномер которой совпадает с номеромотличной от нуля функции Т , в случае, если Т,=1.Иажоритарный элемент 1.1 предназначен для принятия решения о достоверности принятых символов по большинству оценок Ена первом выходе,а также формирования на втором выходе на основе оценок Е сигнала Т.Таким образом,Т= (Е,Е Ез Е) + (Е, Е Е Е)+0567 6 5 10 15 20 гонального несистематического сверточного кода.Пороговый счетчик 18.предназначен для подсчета количества сигналов ошибок, поступающих с второго выхода анализатора 9 синдрома, и выдачи сиг" нала о наличии ошибок на выход 21 в случае переполнения, Порог срабатывания порогового счетчика 18 выбира" ется исходя из корректирующих свойств квазиортогонального несистематического сверточного кода и требований по допустимой вероятности трансформации сообщений.При работе кодека возможны три случая: декодирование информации происходит при отсутствии ошибок; декодирование информации происходит при наличии ошибок, уровень которых меньше или равен корректирующей способ25 30 35 Первый 12 и второй 13 декодеры представляют собой схемы умножения декодированной информационной последовательности на полиномы вида Р(х)= =Р(х) Р,Ь) и Р" Ь)=РР (х), Р, (х) и Р (х). Первый декоДер 12 ооразован регистром 39 сдвига и сумматорами 40 - 42 по модулю два, второй декодер 13 - регистром 43 сдвига и сумматором. 44 по модулю два (так как в этом примере Р , (х) =Р(х) ) .Генератор 14 импульсов формирует импульсы, необходимые для работы формирователя 17 временного интервала. Ключевой элемент 15 предназначен для подачи импульсов с выхода генератора 14 импульсов на вход формирователя 17 временного интервала в промежуток времени от момента поступления на первый управляющий вход ключевого элемента 15 сигнала о наличии ошибок с второго выхода анализатора 9 синдрома до момента поступления на его второй управляющий вход сигнала с выхода элемента ИЛИ 16. формирователь 17 временного интервала предназначен для установления временного интервала анализа информации, поступающей на вход порогового счетчика 18. В качестве формирователя 17 временного интервала используется счетчик, порог срабатывания которого выбирается исходя из допустимой вероятности трансформации сообщений, длины кодовых ограничений, корректирующей способности квазиорто 40 45 50 55 ности ортогонального несистематического сверточного кода; декодирование информации происходит при наличии ошибок, уровень которых больше корректирующей способности ортогонального несистематического сверточного кода.В рассматриваемом кодеке за счет введения дополнительных кодера и декодеров, незначительно увеличивающих длину кодовых ограничений получаемого квазиортогонального несистематического сверточного кода, появляется возможность получения такого кода, минимальный вес кодовых слов которого увеличивается по сравнению с кодовыми словами ортогонального несистематического сверточного кода, приближаясь к весу лучших несртогональных кодов. И если в первом и втором случаях кодек работает идентично известным кодекам ортогонального несистематического. сверточного кода, сохраняя основное преимущество ортогонального несистематического сверточного кода - простоту технической реализации, то в третьем случае благодаря возросшему минимальному весу кодовых слов квазиортогонального несистематического сверточного кода появляется возможность обнаружения ошибок, вес которых больше веса ошибок, которые способны исправлять несистематический сверточный код.Кодек работает следующим образом.В исходном состоянии в регистрах 22, 25, 28, 29, 31, 32, 37 сдвига кодеров 4 и 5, вычислителя 6 синдрома, вычислителя 7 оценок, анализато 158 О 567ра 9 и декодеров 12 и 13 синдрома записаны нулевые сигналы. Содержимое порогового счетчика 18 и формирователя 17 временного интервала также равно нулю. Выход генератора 14 импуль.сов ключевым элементом 15 отключен от входа формирователя 17 временного интервала. В мажоритарном элементе 11 устанбвлено пороговое значениеЙО минЕ, где й- минимальное кодовое расстояние ортогонального несистематического сверточного кода. В пороговом счетчике 18 установленСхо минпорог Ув -"- допустимого числа2ошибок на интервале И тактов в принимаемых из канала 3 связи закодированных последовательностях, сигнал с выхода порогового счетчика 18 появится в том случае, если пороговое значение У окажется превышенным. В формирователе 17 временного интерва ла установлен порог числа тактов Ю, и сигнал на его выходе появится в случае, если число Я окажется превышенным.На вход 19 кодека (вход кодера 4) в последовательном коде поступают с тактовым периодом ЬТ .сигналы двоичной информационной последовательности М(х). Эта последовательность продвигается с тактовой частотой по разрядам регистра 22 сдвига кодера 4 и далее по разрядам регистра 25 сдвига кодера 5. В процессе этого движения последовательность М(х) с помощью сумматоров 23, 24, 26, 27 по модулю два, входящих в состав кодеров 4 и 5, , преобразуется в последовательности видаМ(х) (Р (х) х + Р (х)1-М(х))(Р , (х), (1) которые в последовательном коде поступают на входы канала 3 связи. При этом сигналы проверочных последовательностей М(х).Р(х) и М(х)РР(х) искажаются воздействием помех Е,(х) и Е(х), т.е. из канала 3 связи поступают двоичные последовательностивида П, = М(х) Р , (х) Е ) (х);П= М(х) Р)( (х) Э Е (х) .(2)Ъ5В случае отсутствия ошибок, т,е.Е (х)=Е(х)=О, последовательностивида (1) поступают в разряды регистров 28 и 29 сдвига вычислителя б 10 синдрома и продвигаются по ним с тактовой частотой, В процессе этого движения эти последовательности преобразуются в последовательности вида15 П,Р 02 (х) (х) Р,(х) Р 0(х)РП Р ,(х) = М(х) Р (х) Р, (х), (3)которые поступают на вход сумматора 20 30 по модулю два, в котором покомпонентно сравниваются с последовательНкостью М(х)(Р + Р ), поступающейна третий вход вычислителя б с второго выхода декодера 12, т.е, 25+Р,(х) Р (х О.35Таким образом, если в канале 3связи ошибок невозникло, то в регистр 37 сдвига анализатора 9 синдрома записывается нулевой синдром, т.е.Я(х)=О. Одновременно.с этим последовательности вида (1) поступают напервый и второй входы блока 8 (сумматоры 35, 36 по модулю два), на третий и четвертый входы которого пОступают последовательности М(х) Р (х)и М(х) Р(х) с выходов декодера 13(на фиг,2 у декодера 13 первый и второй выходы объединены). На первом ивтором выходах блока 8 формируются 0 последовательности ортогональногонесистематического сверточного кодаИ(х)Ро, ,х) и М(х)-Р (х), которыепоступают на входы вычислителя 7 оценок. На выходах вычислителя 7 оценок 55на каждом такте работы происходитформирование сигналов оценок Е , ортогональных относительно каждого информационного символа последовательности М(х). Эти оценки поступают на(6) которые поступают на входы сумматора 30 по модулю два, на котором покомпонентно сравниваются с последова" тельностью М(х) Р (х)+Р (х)1, поступающей на третий вход вычислителя 6 с выхода первого декодера 12, т.е(х)=П (х) Рог(х)+П(х) Р, (х)+ м(х) г (х)+г (х)1 м(х) Г (х)" 3 К . +м(х) (г (х)+г (х)=м(х) гх, (х)гГ(х) +гщ(х) гр(х)3 в (4),к,(х) гх,(х).м(х) гх,(х),(х)к к Р (х)+М(х) Р (х)Р ,(х)+М(х)к которая поступает на управляющийвход вычислителя 6 синдрома, на выходах второго декодера 13 - в последовательности вида(5) 40 коммутатор 10, где происходит исключение из рассмотрения на входе мажоритарного элемента 11.той оценки Е номер которой совпадает с отличной от нуля функцией Т, в случае, если Т(,=5 =1. Если в канале 3 связи нет ошибок, следовательно, ТО=О, и первые выходы анализатора 9 синдрома не подключаются к первым управляющим входам комму татора 10. Система оценок Е поступает на мажоритарный элемент 11 (здесь формируется функция То 0), где на каждом такте работы происходит принятие решения о достоверности каждого символа информационной последовательности М(х)Далее информационная последовательность М(х) .поступает на входы декодеров 12 и 13, где она продвигается с тактовой частотой по раз-)О рядам регистров. 39 и 43 сдвига и вы" ходит на информационный выход 20 устройства. В процессе этого движения последовательность М(х) с помощью сумматоров 40 - 42 й 44 по модулю 25 два преобразуется на выходе первого декодера 12 в последовательность ви- да которые поступают на входы блока 8.Нулевой синдром, записанньв в регистр37 сдвига анализатора 9 синдрома, неоказывает влияния на остальные блокиприемной стороны 2 : не изменяетсясодержимое порогового счетчика Я исостояние формирователя 17 временногоинтервала и ключевого элемента 15.Кроме того, сигнал "Ошибка" на выкоде 21 отсутствует, а также каждыйсимвол информационной последовательности М(х) по цепи обратной связи свыхода мажоритарного элемента 11 поступает иа управляющий вход вычислителя 7 оценок и соответствуиицие разряды регистров 31 и 32 сдвига одновременно сигнал Е с первого выхода вычислителя 7 оценок поступает на управляк)щий вход анализатора 9 синдрома.В случае, если в канале 3 связи на длине кодового ограничения возникла однократная или двукратная ошибка, кодек работает следующим образом.Как и в предыдущем случае, последовательности вида (2) поступают в разряды регистров 28 и 29 сдвига вычислителя 6 синдрома и продвигаются по ним с тактовой частотой Т. В процессе движения эти последовательности преобразуются к виду кр(х) р (х)ФО.Таким образом, в регистр 37 сдвига анализатора 9 синдрома записывается ненулевой синдром. Одновременно с этим последовательности вида (2) поступают на первый и второй входы . блока 8, а с его выходов снимаются последовательности ортогонального несистематического сверточного кода, пораженные ошибками первой или второй кратности, которые поступают в вычислитель 7 оценок, Пусть для определенности в канале 3 связи возникла двукратная ошибка, тогда в соответствии с алгоритмом работы кодека в коммутаторе 10 происходит исключение из рассмотрения на входе мажоритарного элемента 11 той оценки Е , номер которой совпадает с отлйчной от нуля Функцией Т , формируемой в логическом блоке 3 анализатора 9 синдрома и подключаемой к первым управляющим входам коммутатора10 при Т =1. Скорректированная систе,ома оценок Епоступает на мажоритар.1нЬй элемент 11, где происходит принятие решения о достоверности каждого Информационного символа последова 5 тельности М(х). Так как кратность Возникшей в канапе 3 связи ошибки не Превышает корректирующей способности кода, то на приемной стороне 2 происходит исправление двукратной ошибки, и трансформации сообщения нет. Далее информационная последовательность поступает на декодеры 12 и 13, продвигаясь по разрядам регистров 39 и 43 сдвига, и в последовательном Коде выходит на выход 20 кодека. В Процессе этого движения последовательность М(х) с помощью сумматоров 40 - 42 по модулю два преобразуется на выходе первого декодера 12 в по" ,следовательность вида (4), которая поступает на третий вход вычислителя ,б синдрома, на выходах второго декодера 13 - в последовательности вида д (5), которые поступают на входы блока 8.На выходах блока 8 формируются последовательности ортогонального несистематического сверточного кода, пораженные двукратной ошибкой вида(7)Так как синдром, записанный в регистре 37 сдвига анализатора 9 синдрома, ненулевой, то пороговый счетчик 18 осуществляет подсчет числа ошибок, поступивших с второго выхода анализатора 9 синдрома на его счетный вход, Одновременно сигналы оши-, бок с второго выхода анализатора 9 синдрома поступают на первый вход ключевого элемента 15, подключая выход генератора 14 импульсов к входу Формирователя 17 временного интервала. Поскольку по условию количество ошибок мало, Формирователь 17 временного интервала подсчитывает Ы тактов и формирует на своем выходе сиг" нал раньше чем переполнится порогоУ55 вый счетчик 18. Сигнал с выхода формирователя 17 временного интервала через элемент ИЛИ 16 осуществляет сброс содержимого формирователя 17 временного интервала, порогового счетчика 18 и возвращает в исходное состояние ключевой элемент 15, отключив выход генератора 14 импульсов от входа формирователя 17 временного интервала. На выходе порогового счетчика 18 сигнал "Ошибка" не появляется, а достоверная информация с выхода .20 поступает к получателю Очередной сигнал вызывает повторение указанных операций.В случае, если в канале 3 связи на длине кодового ограничения возникла трех- и более кратная ошибка, исправляющей способности ортогонального несистематического сверточного.кода, входящего в состав квазиортогонального несистематического сверточного кода, недостаточно для коррекции ошибок, Работа кодека аналогична, Пороговый счетчик подсчитывает число импульсов ошибок с второго выхода анализатора 9 синдрома и формирует сигнал "Ошибка", если произойдет его переполнение на временном интервалеСигнал "Ошибка" не формируется только в том случае, если сами ошибки Е(х) и Е(х) формируют последовательность,.являющуюся кодовым словом квазиортогонального несистематического сверточного кода (т.е. ошибки переводят сигналы одного кодового слова в другое, трансформируют его), или последовательность, отличающуюся от кодового слова квазиортогонального несистематического сверточного кода в числе разрядов Ч Й. В первом случае на пороговый счетчик 18 не поступает ни одного сигнала, а во втором поступает Ч сигналов, которые не вызывают переполнения счетчика.Таким образом, в предлагаемом кодеке достигается повышение помехоустойчивости. Формула изобретенияКодек несистематического сверточного кода, содержащий канал связи, на передающей стороне - первый кодер, вход которого является входом кодека, на гриемной стороне - вычислитель синдрома, первый и второй входы которого подключены к одноименным выходам канала связи, выход вычислите-, ля синдрома подключен к информационному входу анализатора синдрома, первые выходы которого соединены с пер13 15%56 7 ход генератора импульсов сседиец синформационным входом ключевого эцевременного интервала, выход каторавого счетчика, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ иявляется вторьи выходом сдска. оставитель О.Рениксехред Л. Сердюков а едактор И.Шулла Коррект,Муска Заказ 20 ВНИИПИ Го 23 Тираж бб 4 Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,выми управляющими входами коммутатора, выходы которого подключены к входам мажоритарного элемента, первый выход которого соединен с управляющим входом вычислителя оценок, выхо 5 ды которого подключены к соответствующим информационным входам коммутатора, второй выход мажоритарного элемента соединен с вторым управляющим входом коммутатора, управляющий вход анализатора синдрома подключен к первому выходу вычислителя оценок, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивос 5 ти, на передающей стороне введен второй кодер, первый - третий выходы первого кодера соединены с одноименными входами второго кодера, первый и второй выходы которого подключены к сдноименым входам канала связи на приемной стороне введены первый и второй декодеры, генератор импульсов, формирователь временного интервала, ключевой элемент, элемент ИЛИ, 25 пороговый счетчик и блок сумматоров по модулю два, первый и второй входы которого подключены к одноименным выходам канала связи, входы первого и второго декодеров объединены и под ключены к первому выходу мэжорцарного элемента, вьход первого декодера соединен с третьи. в;2 сдо вч.слителя син 2 раа, перцьп 1 и второй гыходы второго декодера псдк.пючецы ктретьему и четвертому входам блокасуььаторов по моду двэ, пер.второй выходы которсгс соедццецы содноименными цформ 2 цоцц.и входамвычислителя эцецск, третий вц".од второго декодера является первым выходом кодека, второй выход анализаторасиндрома подлюненсчет:ему ьхсдупорогового счтч;а и первоу управляющему Вход лючсцсО зюеецта, ц. мента, выход оторсго цсдклюнец и и 1- фсрмацисннсму входу фсрмцрсатеюя гс соединен с первым кадо; элеецтаИЛИ, вьход которого под 2 тюч; и к второму управляющему висл ключевогоэлемента и входам обцулешя формирователя времеццогс интервала и псрсго