Кодек блочного кода
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к технике связи и обеспечивает повышение исправляющей способности кодека путем использования при декодировании информации о надежности принимаемых символов. Кодек содержит кодеры 1, 2, сумматоры 3,8,18, АЦП 5,6,d+1 преобразователей 7 сигналов, элементы задержки 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 преобразователей 7.1-7.2, работа которых поясняется, поступает сигнал, соотв. символу надежности (младший разряд двухпозиционного кода), а на второй - жесткое значение символа (старший разряд ) . На выходе преобразователей 7 формируется преобразованное значение символа надежности. Преобразование символов надежности необходимо для того, 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 слов обоих внешних кодов равны 1, то вычислитель 10 формирует надежности жестких проверок для каждого из декодируемых символов слов внешнего кода. Введены блоки 5,6,7,10,15,16,19. 5 ил. Ft3t/ /Z ) а (Л оо СП 00 о со сх
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСГ1УБЛИК
Ш 4 Н 03 М 13/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3845412/24-09 (22) 21. 01. 85 (46) 07.12,87. Бюл. Ь" 45 (72) С.Л. Портной, Д. P . Анкудинов и Е.Н.Молодкина (53) 621.394.14 (088.8) (56) Т.Muratani ete. Application of
Fec Coding to the INTELSAT TDMA
System. Fourtn International Conf.
on Digital Satellite Commun, 1978 г, Montreal, Canada.
Авторское свидетельство СССР
Р 965000, кл. Н 04 1 i/10, 1981 ° (54) КОДЕК БЛОЧНОГО КОДА (57) Изобретение относится к технике связи и обеспечивает повышение исправляющей способности кодека путем использования при декодировании информации о надежности принимаемых символов. Кодек содержит кодеры 1, 2, сумматоры 3,8,18, АЦП 5,6,d+1 преобразователей 7 сигналов, элементы задержки 9,13-16, вычислитель 10 надежности проверок, блоки 11, 20 формирователей синдрома, блоки 12, 21 сумматоров, пороговые элементы 17, 22, декодер 19 внутреннего кода.
Сигналъ, поступающие из канала 4 связи, квантуются АЦП 5,6 на 4 уровня.
На первый вход преобразователей
7.1-7.2, работа которых поясняется, поступает сигнал, соотв. символу надежности (младший разряд двухпозиционного кода), а на второй — жесткое значение символа (старший разряд). На выходе преобразователей 7 формируется преобразованное значение символа надежности. Преобразование символов надежности необходимо для того, 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 слов обоих внешних кодов равны "1", то вычислитель 10 формирует надежности жестких проверок для каждого из декодируемых символов слов внешнего кода.
Введены блоки 5,6,7«10«15«16«19.
5 ил.
1358098
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 — электрическая схема преобразователя сигнала; на фиг.3 — электрическая схема вычислителя надежности проверок; на фиг.4— электрическая схема порогового элемента; на фиг.5 — электрическая схема декодера внутреннего кода.
Кодек блочного кода содержит первый и второй кодеры 1 и 2, первый сумматор 3, канал 4 связи, первый и второй аналого-цифровые преобразователи 5 и 6, d,+1 преобразователей
7 -7,, сигналов, второй сумматор 8, 1 первый элемент 9 задержки, вычислитель 10 надежности проверок первый блок 11 формирователей синдрома, первый блок 12 сумматоров, второй, третий, четвертый и пятый элементы 1316 задержки, первый пороговый элемент
17, третий сумматор 18, декодер 19 внутреннего кода, второй блок 20 формирователей синдрома, второй блок 21 сумматоров, второй пороговый элемент 22.
Преобразователи 7, -7 „ содержат инвертор 23 и сумматор 24 по модулю два. Вычислитель 10 надежности проверок содержит первый элемент И 25, первый и второй регистры 26 и 27, вторые элементы И 28,-28, „. Первый
1-" и второй пороговые элементы содержат первый, второй, третий и четвертый двухразрядные сумматоры 29-32, первый и второй трехразрядные сумматоры 33 и 34, четырехразрядный сумматор 35, блок 36 сравнения чисел. Декодер 19 внутреннего кода содержит инвертор
37, элемент И 38, сумматоры 39-41.
Первый кодер 1 является кодером (п,k„d,) кода, а второй кодер 2 кодером (n, k» d>) Kola, причем
d> (d,, где n — длина nepaoro и второго внешних кодов, k u k <— число информационных символов соответственно в первом и во втором внешних кодах, d q u d g — минимальные хем20
55 минговы расстояния соответственно первого и второго внешних кодов.
Кодеры 1 и 2 представляют собой регистры с обратными связями и сумматорами, Длина регистров для кодера равна (n-k,), для кодера 2 (n-k<). 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 и тактов в первом регистре с .обратными связями формируется синдром и в конце и-ro такта переписывается во второй регистр с обратными связями, а в первом регистре формируется синдром следующего слова, таким образом обеспечивается непрерывное декодирование информации. Во время записи в первый регистр следующего слова длиной и во втором регистре осуществляется и сдвигов для исправления и символов слова.
Второй блок 20 формирователей синдрома состоит из двух независимых пар формирователей синдромов второго внешнего кода, каждая из которых аналогична первому блоку 11 формирователей синдрома первого внешнего кода.
Первый блок 12 сумматоров содержит набор сумматоров по модулю два, с помощью которых осуществляется сложение отдельных символов синдрома и формируются результаты проверок относительно ошибки в слове первого внешнего кода. Для любого другого кода проверки определяются в соответствии с геометрической структурой кода.
Второй блок 21 сумматоров аналогичен первому блоку 12 сумматоров, но в нем формируются результаты проверок относительно символа слова второго внешнего кода.
Преобразователи 7 -7 с, „сигнала
С1,+ полностью идентичны друг другу. с
На первый вход преобразователя
7, сигнала поступает сигнал, соответствующий символу надежности, на второй вход — жесткое значение символа, а на выходе формируется преобразованное значение символа надежности. Если жесткое значение символа
1358098
1, то символ надежности не меняется, если жесткое значение символа О, то значение символа надежности инвертируется.
На первый и второй входы вычисли5 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 fp 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 значений надежности.
На тактовые входы регистров 26 и
27 поступает последовательность 20 тактовых импульсов с генератора (не показан), а на вход управления второго регистра 27 поступает с генератора (не показан) последовательность синхроимпульсов. 25
Первый регистр 26 все время находится в режиме сдвига вправо, а второй регистр 27 при поступлении на
его вход управления синхроимпульса переходит в режим записи, и в него параллельно переписываются символы надежности из первого регистра 26, затем второй регистр 27 переходит в г режим сдвига вправо и находится в этом режиме до прихода очередного
35 синхроимпульса. На входы вторых элементов И 28„, 28,...,28 d„ поступают сигналы с выходов второго регистра 27 в соответствии с системой ортогональных проверок первого внешнего кода относительно старшего разряда второго регистра 27. На выходах вторых элемен тов И 28<,28 ...,,28, формируется сим-". вол 1 только в случае поступления на все входы данного элемента И симво- 45 лов 1, в противном случае данная проверка равна О.
Благодаря тому, что с каждым тактом во втором регистре 27 происходит циклический СДВИГ симВОлОВ Надежнос- 50 ти, на выходах вычислителя 10 надежности проверок формируются надежности жестких проверок для каждого из декодируемых символов слов первого внешнего 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 (d, — 1), и в случае превышения этого порога на выходе схемы сравнения, являющемся выходом порогового элемента 17, формируется символ 1, в противном случае формируется сим\ вол 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 трехразрядного сумматора 33. Подключение выходов третьего 31 и четвертого 32 двухразрядных суьматоров 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 трехразрядного 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 17
5 13580 поступают (d„1) жестких значений проверок, а на входы второй группы входов — соответствующие им значения надежности проверок. На двухразряд5 ных полных сумматорах 29-32 попарно складываются (с1, — 1) двухразрядных двоичных чисел, старший разряд которых представляет собой жесткое значение проверки„ а младший разряд— значение надежности. Поскольку числа могут принимать значения от О до 3, то на выходе последнего сумматора может бьггь число от О до 3 (d, — 1).
Порог вырабатывается ровно посредине: 15
2 (d 1 ) для приведенного примера порог равен 12. Это число в двоичном коде формируется на входах разрядов второго сравниваемого числа блока 36 сравнения чисел. Если число на выходе четырехразряднога сумматора 35 оказывается больше порога, на выход первого порогового элемента 17 поступает символ 1, в противном случае— символ О.
Второй пороговый элемент 22 строится аналогично первому пороговому элементу 17, но число его входов равHO Й2.
На первый и второй входы декодера
19 внутреннего кода поступают значения надежности p 1, р<21(= 1,п) жестких символов соответственно первого и второго внешних кодов, на третий вход поступают символы ошибок
)< .>(j = 1,п), исправляемых декодером. первого внешнего кода, на четвертый вход поступают символы c(2 (j=1,ï) слова второго внешнего кода. На выходах декодера 19 внутреннего кода формируются преобразованые символы
Ы; (j = 1,п) слова второго внеш(2! него кода. Если декодер первого внешнего кода при декодировании i-ro символа не исправляет ошибки, т.е. (i) на вход (3) поступает символ 1; = О, то вне зависимости от значений символов надежности символ o(21 слова вто1 рого 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 (p . = (3<2 ), то на
1 55 вход (1) декодера 19 внутреннего кода поступает символ a Ô, а на выход (2) — его стертое значение a(2>+1, а если 1 ; = 1 и p ;jg p ;, то жест98
8 кое значение символа с меньшей надежностью инвертируется (+ — символ суммы по модулю два) °
Кодек блочного кода работает следующим образом.
Рассмотрим цикл кодирования и декодирования.
На тактовый вход первого кодера 1 подаются с генератора (не показан) тактовые имггульсы передачи, следующие с частотой передачи информации.
На вход первого кодера 1 поступают.k информационных символов, на вход второго кодера 2 - k информационных символов. Каскадный код в целом имеет параметры (2 n, k,+ 1с )мин (d „2d ), Пусть 7 1= ((i>,..., р <„ > ) — слово первого внешнего кода, а — (y <2> > 2 ) — слово второго внешнего кода, на первом входе канала 4 формируется слово каскадного кода д"".= y<".+ т,. (> = 1,п) на втором
1 (2 входе канала 4 — слово (i = 1,n).
Канал 4 связи представляет собой последовательное 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 второго блоков 11 и 20 формирователей синдрома подаются с генератора (не показан) тактовые импульсы приема, следующие с частотой приема информации.
Цикл декодирования начинается с предустановки в исходное (нулевое) состояние вычислителя 10 надежности проверок, первого и второго блоков
11 и 20 формирователей синдрома, Предустановка осуществляется с помощью поступающей с генератора (не по1 каэ ан) последовательности синхроимпульсов, сфазированной с последовательностью тактовых импульсов приема.
Принимаемые символы с выходов канала 4 связи поступают на входы соответствующих четырехразрядных аналогоцифровых преобразователей (АЦП) 5 и
6. Сигналы подвергаются квантованию на 4 уровня и на выходах АЦП 5 и 6 формируется в двоичном коде номер соответствующей зоны квантования:00, 01, 10, 11. Причем левый разряд номера зоны соответствует жесткому значению символа. Для того, чтобы правый разряд номера зоны соответствовал собственно символу надежности жесткоды первого порогового элемента 17, Преобразование символов надежности необходимо для того, чтобы представить жесткие проверки и их надежности в виде двухразрядного двоичного числа, представляющего собой номер эоны, к которой можно отнести данную проверку. Таким образом, номер зоны может принимать одно из четырех значений: 00, 01, 10, 11 (или в десятичном виде: О, 1, 2, 3). Порог в первом пороговом элементе 17 выбран посредине максимально возможной суммы чисел на его входах и равен
2 ) (d — 1). На выходе первого порогового элемента 17 формируется вектор ошибок 1" (j = 1,п) в слове
J первого внешнего кода, который вместе с символами (". (j = 1,n) слова первого внешнего кода, хранившимися в первом элементе 9 задержки, поступает на входы третьего сумматора 18, на выходе которого получаются откор«(1) " (<) ректированные символы т . = Т +
+ 1 (j = 1,n) слова первого внеш(<) ° ) J
J него кода, поступающие на первый выход кодека.
Декодирование вторым внешним кодом осуществляется следующим образом.
Символы с((" () = 1,п) с выхода второго .элемента 13 задержки поступают на четвертый вход декодера 19 внутреннего кода и записываются в регистры третьего элемента 14 задержки, в котором они задерживаются на время декодирования вторым внешним кодом. На первый и второй входы декодера 19 внутреннего кода поступают символы надежности с четвертого и пятого элементов 15 и 16 задержки, а на третий вход †символы ошибок 1 )) (j = 1,n).
Декодер 19 внутреннего кода осуществляет мягкое декодирование внутренним кодом (2, 1, 2), на его вь)хо. (11 1(gJ дах формируются символы a(и .) (j = 1,п) слова второго внешнего кода, стертые либо инвертированные декодером 19, затем они поступают на входы второго блока 20 формирователей синдрома. Второй блок 20 формирователей синдрома состоит из двух формирователей, вычисляющих значения синдромов S, и S двух с()ов второго внешне,го кода: ()((1) и Ы " (j = 1п).
Вычислительные значения синдромов ,поступают на входы второго блока 21 сумматоров, в котором в соответствии
7 .1358098 го символа,.необходимо преобразование, осуществляемое в первом и втором преобразователях 7 и 7 сигнала, с
2 выходов 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 декодирования первым внешним кодом. л(2) 15
Жесткие символы с (j = 1,п) е, второго выхода второго аналого-цифрового преобразователя 6 записываются во второй элемент 13 задержки и вместе с жесткими симвблами а
У (1)
«(j = 1,n), поступающими с второго
1 выхода первого аналого-цифрового преобразователя 5, поступают на входы второго сумматора 8, на выходе которого определяется слово первого внеш- 25 него кода у )= с ("), + 4() (j=1,п).
Декодирование первого внешнего кода осуществляется следующим образом.
Слово () (j = 1,n ) поступает на вход первого блока 11 формирова) телей 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 формирова35 телей синдрома сформированный синдром поступает на вход первого блока
12 сумматоров, в котором в соответствии с геометрической структурой первого внешнего кода (и, 1с„, d,) 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 (d „- 1) значений надеж1 ности поступают на первые входы преобразователей 7.,7,...,7 (.(1 сигнала, на вторые входы которых поступают жесткие значения проверок (также d -1 значений) с выходов пер1 вого блока 12 сумматоров, а с вьгходов преобразователей 7,7,...,7 с) преобразованные значения символов на)дежности проверок вместе с жесткими значениями проверок поступают на вхо9 13580 с геометрической структурой второго внешнего кода (n, k,,d ) осуществляг ется 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 изобретения
Кодек блочного кода, содержащий первый и второй кодеры, входы которых являются соответственно первым и вторым входами кодека, а выходы подклю- 20 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 перво-25 го элемента задержки и входу первого блока формирователей синдрома, выход которого через первый блок сумматоров подключен к первому входу первого порогового элемента, выход которого 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 сум-,10 матора и второго порогового элемента являются соответственно первым и вторым выходами кодека, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьппения исправляющей способности кодека путем использования при декодировании
98 10 информации о надежности принимаемых символов, введены первый и второй аналого-цифровые преобразователи, d+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 про верок, выходы которого подключены соответственно к первым входам d-1 преобразователей сигнала, к вторым входам которых подключены выходы первого блока сумматоров, а выходы d-1 преобразователей 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 стнага
Риг.2
Вычислитель нцдежносто лра8ерпл ,О
1358 ) 98
Лорагоды7
Даждь бнутрею его ниУа (2) Редактор В.Данко
Заказ 6009/57 Тираж 900 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
p) (г) р) (a) Составитель Г.Лерантович
Техред М. Ходаиич Корректор С.Шекмар