Кодек блочного кода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК Н 03 М 13 1 ЦцР 1 т 4 р нов аг 1 оп оГТРМА1 СопГ,1978 г ССР 981 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Т.Мцгагап 1 еге. Арр 11.Рес Сой 1 п 8 го гЬе 1 ИТЕ 1.ЯАТБузгеш. Роцггп пгегпаг.акопоп 0181 га 1 Баге 111 ге СошшцМопггеа 1, Сапата.Авторское свидетельствоР 965000, кл. Н 04 1, 1/10,(54) КОДЕК БЛОЧНОГО КОДА(57) Изобретение относится к техникесвязи и обеспечивает повышение исправляющей способности кодека путемиспользования при декодировании информации о надежности принимаемыхсимволов, Кодек содержит кодеры 1,2, сумматоры 3,8,18, АЦП 5,6,6+1преобразователей 7 сигналов, элементзадержки 9,13-16, вычислитель 10 надежности проверок, блоки 11, 20 формирователей синдрома, блоки 12, 21 сумматоров, пороговые элементы 17,22, декодер 19 внутреннего кода.Сигналы, поступающие из канала 4 связи, квантуются АЦП 5,6 на 4 уровня.На первый вход преобразователей7.1-7.2, работа которых поясняется,поступает сигнал, соотв. символунадежности (младший разряд двухпозиционного кода), а на второй - жесткое значение символа (старший разряд), На выходе преобразователей 7формируется преобразованное значениесимвола надежности. Преобразованиесимволов надежности необходимо длятого, чтобы представить жесткие проверки и их надежности в виде двухразрядного двоичного числа, представляющего собой номер зоны, к которой можно отнести данную проверку, Если символы надежности жестких символов словобоих внешних кодов равны "1", товычислитель 10 формирует надежностижестких проверок для каждого из декодируемых символов слов внешнего кода.Введены блоки 5,6,7 у 10 у 15 р 16,19.5 ил.10 15 Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для помехоустойчивого кодирования и декодирования информации в каналах связных дискретных систем.Цель изобретения - повышение исправляющей способности кодека путем использования при декодировании информации о надежности принимаемых символов. На Фиг.1 представлена структурная электрическая схема кодека блочного кода; на Фиг.2 - электрическаясхема преобразователя сигнала; наФиг.З - электрическая схема вычислителя надежности проверок; на фиг.4 -электрическая схема порогового элемента; на Фиг.5 - электрическая схемадекодера внутреннего кода.Кодек блочного кода содержит первый и второй кодеры 1 и 2, первыйсумматор 3, канал 4 связи, первый ивторой аналого-цифровые преобразователи 5 и 6, с 1,+1 преобразователей7 -7 сигналов, второй сумматор 8,первый элемент 9 задержки, вычислитель 10 надежности проверок первыйблок 11 формирователей синдрома, первый блок 12 сумматоров, второй, третий, четвертый и пятый элементы 1316 задержки, первый пороговый элемент17, третий сумматор 18, декодер 19внутреннего кода, второй блок 20 формирователей синдрома, второй блок 21сумматоров, второй пороговый элемент 22,Преобразователи 7, -7содержатинвертор 23 и сумматор 24 по модулюдва. Вычислитель 10 надежности проверок содержит первый элемент И 25,первый и второй регистры 26 и 27,вторые элементы И 28,-28, . Первыйи второй пороговые элементы содержатпервый, второй, третий и четвертыйдвухразрядные сумматоры 29-32, первыйи второй трехразрядные сумматоры 33и 34, четырехразрядный сумматор 35,блок 36 сравнения чисел, Декодер 19внутреннего кода содержит инвертор37, элемент И 38, сумматоры 39-41.Первый кодер 1 является кодером(п,1 с,д,) кода, а второй кодер 2кодером (и, 1 с, Й) кода, причемй ( д где и - длина первогои второго внешних кодов, 1 с и 1 с-число информационных символов соответственно в первом и во втором внешних кодах, с 1 и Й- минимальные хем 20 25 30 35 40 45 50 55 минговы расстояния соответственно первого и второго внешних кодов.Кодеры 1 и 2 представляют собой регистры с обратными связями и сумматорами, Длина регистров для кодераравна (дс,), для кодера 2 (ис). Соединения в обратных связях определяются генераторным полиномом соответствующего кода.Первый блок 11 Формирователей синдрома представляет собой два параллельно соединенных регистра с обратными связями и сумматорами. Соединения в обратной связи соответствуют генераторному полиному кода, За первые п тактов в первом регистре с .обратными связями Формируется синдром и в конце и-го такта переписываетсяво второй регистр с обратными связями, а в первом регистре формируется синдром следующего слова, такимобразом обеспечивается непрерывноедекодирование информации. Во времязаписи в первый регистр следующегослова длиной и во втором регистреосуществляется п сдвигов для исправления и символов слова.Второй блок 20 формирователейсиндрома состоит из двух независимыхпар формирователей синдромов второговнешнего кода, каждая из которыханалогична первому блоку 11 формирователей синдрома первого внешнегокода.Первый блок 12 сумматоров содержит набор сумматоров по модулю два,с помощью которых осуществляетсясложение отдельных символов синдрома и формируются результаты проверокотносительно ошибки в слове первоговнешнего кода, Для любого другогокода проверки определяются в соответствии с геометрической структуройкода.Второй блок 21 сумматоров аналогичен первому блоку 12 сумматоров,но в нем формируются результаты проверок относительно символа словавторого внешнего кода,Преобразователи 7 -7 с, сигналаС,+1полностью идентичны друг другу, сНа первый вход преобразователя7, сигнала поступает сигнал, соответствующий символу надежности, навторой вход - жесткое значение символа, а на выходе формируется преобразованное значение символа надежности, Если жесткое значение символа1, то символ надежности не меняется, если жесткое значение символа О, то значение символа надежности инвертируется.На первый и второй входы вычисли 5 теля 10 надежности проверок поступают символы надежности жестких символов слов соответственно первого и второго внешних кодов. Если оба символа надежности равны 1, то на вход 10 первого регистра 26 с выхода элемента И 25 поступает символ 1, если же хотя бы одно значение символа надежности нулевое, в первый регистр 26 записывается символ О. Таким образом, в 15 первый регистр 26 последовательно записываются и вычисленных значенийнадежности.На тактовые входы регистров 26 и27 поступает последовательность 20тактовых импульсов с генератора (непоказан), а на вход управления второго регистра 27 поступает с генератора (не показан) последовательностьсинхроимпульсов, 25Первый регистр 26 все время находится в режиме сдвига вправо, а второй регистр 27 при поступлении наего вход управления синхроимпульсапереходит в режим записи, и в негопараллельно переписываются символынадежности из первого регистра 26,затем второй регистр 27 переходит в грежим сдвига вправо и находится вэтом режиме до прихода очередного35синхроимпульса. На входы вторых элементов И 28, 28 28 Ы поступаютсигналы с выходов второго регистра 27в соответствии с системой ортогональных проверок первого внешнего кодаотносительно старшего разряда второго регистра 27. На выходах вторых элементов И 28,28 28, формируется сим-"вол 1 только в случае поступления навсе входы данного элемента И символов 1, в противном случае данная проверка равна О,Благодаря тому, что с каждым тактом во втором регистре 27 происходитциклический сдвиг символов надежности, на выходах вычислителя 10 надежности проверок формируются надежности жестких проверок для каждого издекодируемых символов слов первоговнешнего кода.Первый пороговый элемент 17 строится по пирамидальной схеме, состоящей из двух-, трех-, четырехразрядных полных сумматоров, Число, получившееся на выходе последнего сумматора, с помощью схемы сравнения чисел сравнивается с порогом, равным 3/2 (д, - 1), и в случае превышения этого порога на выходе схемы сравнения, являющемся выходом порогового элемента 17, формируется символ 1, в противном случае формируется симВвол О.При этом первые и третьи входы двухразрядных сумматоров 29 образуют первую группу входов порогового элемента 17, а вторые и четвертые входы - вторую группу входов порогового элемента 17, выходы младших и старших разрядов первого двухразрядного сумматора 29 соответственно подключены к входам младших и старших разрядов первого суммируемого числа первого трехразрядного сумматора 33, а выходы младших и старших разрядов второго двухразрядного сумматора 30 - к входам младших и старших разрядов второго суммируемого числа первого трех- разрядного сумматора 33. Подключение выходов третьего 31 и четвертого 32 двухразрядных сумматоров к входам второго трехразрядного сумматора 34 аналогично подключению выходов первого 29 и второго 30 двухразрядных сумматоров к входам первого трехразрядного сумматора 33, Выходы младших и старших разрядов первого трех- разрядного сумматора 33 соответственно подключены к входам младших и старших разрядов первого суммируемого числа четырехразрядного сумматора 35, а выходы младших и старших разрядов второго трехразрядного сумматора 34 - к входам младших и старших разрядов второго суммируемого числа четырехразрядного сумматора 35, выходы младших и старших разрядов которого соответственно подключены к входам младших и старших разрядов первого сравниваемого числа блока 36 сравнения чисел, на входы двух младших разрядов второго сравниваемого числа блока 36 сравнения подается уровень логического нуля, а на входы двух старших разрядов второго сравниваемого числа блока 36 сравнения чисел - уровень логической единицы с генератора логических уровней (не показан), а выход блока 36 сравнения чисел является выходом первого порогового элемента 17.На входы первой группы входов первого порогового элемента 175 13580поступают (с 1 - 1) жестких значенийпроверок, а на входы второй группывходов - соответствующие им значениянадежности проверок. На двухразряд 5ных полных сумматорах 29-32 попарноскладываются (с 1, - 1) двухразрядныхдвоичных чисел, старший разряд которых представляет собой жесткое значение проверки а младший разряд - 10значение надежности. Поскольку числамогут принимать значения от 0 до 3,то на выходе последнего сумматора может бьггь число от 0 до 3 (д, - 1).Порог вырабатывается ровно посредине: 1532 И, - 1). Для приведенного примера порог равен 12, Это число в двоичном коде формируется на входах разрядов второго сравниваемого числа блока 36сравнения чисел, Если число на выходе четырехразрядного сумматора 35оказывается больше порога, на выходпервого порогового элемента 17 поступает символ 1, в противном случае - 25символ О.Второй пороговый элемент 22 строится аналогично первому пороговомуэлементу 17, но число его входов равно Й.30На первый и второй входы декодера19 внутреннего кода поступают значения надежности р 1, р(11 Ц = 1,п) жестких символов соответственно первого и второго внешних кодов, на третий вход поступают символы ошибок 1( = 1,п), исправляемых декодером. первого внешнего кода, на четвертый вход поступают символы с (3=1,п) слова второго внешнего кода. На выходах декодера 19 внутреннего кода формируются преобразованые символы Ы; (3 = 1,п) слова второго внеш(йнего кода. Если декодер первого внешнего кода при декодировании 1-го символа не исправляет ошибки, т.е.с) на вход (3) поступает символ 1, = О,то вне зависимости от значений символов надежности символ Ы 1 слова вто 1рого внешнего кода .без изменений поступает на выходы (1) и (2) декодера 19 внутреннего кода, если же 1(,"1 =1 и значения надежности жестких символов первого и второго внешних кодов равны между собой (Ю = ф ), то на55 вход (1) декодера 19 внутреннего кода поступает символ ЫФ , а на выход (2) - его стертое значение 1+1, а если 1(; = 1 и (3(3;, то жест 988кое значение символа с меньшей надежностью инвертируется ( + - символсуммы по модулю два)Кодек блочного кода работает следующим образом,Рассмотрим цикл кодирования и декодирования,На тактовый вход первого кодера 1подаются с генератора (не показан)тактовые импульсы передачи, следующие с частотой передачи информации,На вход первого кодера 1 поступают 1 синформационных символов, на вход второго кодера 2 - к информационныхсимволов. Каскадный код в целом имеетпараметры (2 п, 1 с,+ 1 с )мин (д 2 с 1 ),Пусть 7 1= ( у, р( ) - словопервого внешнего кода, а( .(о., . С 2) - слово второговнешнего кода, на первом входе канала 4 формируется слово каскадного кода о,"= у(".+ 7,. (1 = 1,п) на второмс 1входе канала 4 - слово 1 . = р 1(з. = 1,и).Канал 4 связи представляет собойпоследовательное соединение 4-фазного модулятора собственно линии связи и 4-фазного демодулятора,На тактовые входы элементов 9,13-16 задержки, вычислителя 10 надежности проверок, первого и второгоблоков 11 и 20 формирователей синд"рома подаются с генератора (не показан) тактовые импульсы приема, следующие с частотой приема информации.Цикл декодирования начинается спредустановки в исходное (нулевое)состояние вычислителя 10 надежностипроверок, первого и второго блоков11 и 20 формирователей синдрома,Предустановка осуществляется с помощью поступающей с генератора (не показан) последовательности синхроимпульсов, сфазированной с последовательностью тактовых импульсов приема,Принимаемые символы с выходов канала 4 связи поступают на входы соответствующих четырехразрядных аналогоцифровых преобразователей (АЦП) 5 и6. Сигналы подвергаются квантованиюна 4 уровня и на выходах АЦП 5 и 6формируется в двоичном коде номерсоответствующей зоны квантования:00,01, 10, 11. Причем левый разряд номера зоны соответствует жесткому значению символа. Для того, чтобы правыйразряд номера зоны соответствовалсобственно символу надежности жесткоды первого порогового элемента 17,Преобразование символов надежностинеобходимо для того, чтобы представить жесткие проверки и их надежности в виде двухразрядного двоичногочисла, представляющего собой номерэоны, к которой можно отнести даннуюпроверку. Таким образом, номер зоныможет принимать одно из четырех значений: 00, 01, 10, 11 ( или в десятичном виде: О, 1, 2, 3). Порог впервом пороговом элементе 17 выбранпосредине максимально возможной суммы чисел на его входах и равен32 1(й - 1). На выходе первого порогового элемента 17 формируется вектор ошибок 1. (1 = 1,п ) в словепервого внешнего кода, который вместе с символами" ( = 1,п) словапервого внешнего кода, хранившимисяв первом элементе 9 задержки, поступает на входы третьего сумматора 18,на выходе которого получаются откор(1) л рректированные символы у 1 = у++ 1 ( = 1,п) слова первого внешнего кода, поступающие на первый выход кодека,Декодирование вторым внешним кодомосуществляется следующим образом.Символы с("(1 = 1,п) с выходавторого элемента 13 задержки поступают на четвертый вход декодера 19внутреннего кода и записываются врегистры третьего элемента 14 задержки, в котором они задерживаются навремя декодирования вторым внешнимкодом. На первый и второй входы декодера 19 внутреннего кода поступаютсимволы надежности с четвертого и пятого элементов 15 и 16 задержки, а натретий вход в символы ошибок 1(1 = 1,п).Декодер 19 внутреннего кода осуществляет мягкое декодирование внутренним кодом (2, 1, 2), на его вхо(п Фсддах формируются символыи ю3(1 = 1,п) слова второго внешнего кода, стертые либо инвертированные декодером 19, затем они поступают навходы второго блока 20 формирователейсиндрома. Второй блок 20 формирователей синдрома состоит из двух формирователей, вычисляющих значения синдромов Я, и Б двух суов второго внешне,го кодай Я 1 и Ы"(1 = 1,п).Вычислительные значения синдромов,поступают на входы второго блока 21сумматоров, в котором в соответствии 40 7 .1358098го символа,.необходимо преобразование, осуществляемое в первом и втором преобразователях 7 и 7 сигнала, с2выходов которых значения надежностей жестких символов первого и второго внешних кодов поступают на первый и второй входы вычислителя 10 надежности проверок и записываются в регистры четвертого и пятого элементов 15 и 16 задержки, которые представляют собой регистры на и бит, в которых символы надежности задерживаются на время декодированияпервым внешним кодом. л 2 15Жесткие символы с (1 = 1,п) с второго выхода второго аналого-цифрового преобразователя 6 записываются во второй элемент 13 задержки и вместе с жесткими символами аУ (1 (1 = 1,п), поступающими с второговыхода первого аналого-цифрового преобразователя 5, поступают на входы второго сумматора 8, на выходе которого определяется слово первого внеш него кодац= с("1 + /2) (1=1,п),Декодирование первого внешнего кода осуществляется следующим образом.Слово(1 = 1,п ) поступает на вход первого блока 11 формирова 1телей синдрома и на первый элемент 9 задержки, представляющий собой сдвиговый регистр на и бит, в котором принятое слово задерживается на время декодирования первым внешним кодом, С выхода первого блока 11 формирова 35 телей синдрома сформированный синдром поступает на вход первого блока12 сумматоров, в котором в соответствии с геометрической структуройпервого внешнего кода (и, 1 с, й,) осуществляется суммирование соответствующих символов синдрома и тем са. мым формирование проверок, результаты которых с выхода первого блока 12 сумматоров поступают на входы первого порогового элемента 17.С выходов вычислителя 10 надежности проверок (д - 1) значений надежности поступают на первые входыпреобразователей 7,7 7 И сигнала, на вторые входы которых поступают жесткие значения проверок(также Й -1 значений) с выходов первого блока 12 сумматоров, а с выходов преобразователей 7 ,7 7 с преобразованные значения символов надежности проверок вместе с жесткими значениями проверок поступают на вхо 9 13580 с геометрической структурой второго внешнего кода (и, 1 , д ) осуществляется суммирование соответствующих символов синдрома и тем самым формирование проверок, результаты которых с выхода второго блока 21 сумматоров поступают на входы второго порогового элемента 22, принимающего решение (по-большинству" об ошибочности, либо правильности декодируемого символа. 10 На выходе второго порогового элемента 22 формируется декодированное слово второго внешнего кода.Формула изобретенияКодек блочного кода, содержащий первый и второй кодеры, входы которых являются соответственно первым и вторым входами кодека, а выходы подклю чены соответственно к первому и второму входам первого сумматора, а также канал связи, второй и третий элементы задержки и второй сумматор, выход которого подключен к входу первого элемента задержки и входу первого блока формирователей синдрома, выход которого через первый блок сумматоров подключен к первому входу первого порогового элемента, выход которого З 0 подключен к первому входу третьего сумматора, к второму входу которого . подключен выход первого элемента задержки, при этом первый вход второго сумматора объединен с входом второго элемента задержки, а выход второго блока формирователей синдрома через второй блок сумматоров подключен к входу второго порогового элемента, причем выходы третьего сумматора и второго порогового элемента являются соответственно первым и вторым выходами кодека, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения исправляющей способности кодека путем использования при декодировании 98 10информации о надежности принимаемых символов, введены первый и второй аналого-цифровые преобразователи, 0+1 преобразователей сигнала, вычислитель надежности проверок, декодер внутреннего кода, четвертый и пятый элементы задержки, выходы которых подключены к первому и второму входам декодера внутреннего кода, к третьему входу которого подключен выход первого порогового элемента, а выходы декодера внутреннего кода подключены к входам второго блока формирователей синдрома, при этом выходы первого и второго преобразователей сигнала пор; ключены к входам соответственно четвертого и пятого элементов задержки и входам вычислителя надежности проверок, выходы которого подключены соответственно к первым входам Йпреобразователей сигнала, к вторым входам которых подключены выходы первого блока сумматоров, а выходы йпреобразователей сигнала подключены к второму входу первого порогового элемента, причем выходы первого сумматора и второго кодера подключены соответственно к первому и второму входам канала связи, первый и второй выходы которого подключены к входам соответственно первого и второго аналого-цифровых преобразователей, первые выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго преобразователей сигнала, к вторым входам которых и второму и первому входам второго сумматора подключены вторые выходы соответственно первого и второго аналого-цифровых преобразователей, а выход второго элемента задержки подключен к четвертому входу декодера внутреннего кода и входу третьего элемента задержки, выход которого подключен к второму входу второго блока сумматоров.1358098 преабразобатель сцанага г.8 Вычислитель нцдежност лра 8 ерю (1/ д/