Система сжатия и восстановления информации

Система сжатия и восстановления информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

биб ..c

ИЗОБРЕТЕНИЯ ийтзй1

4З7070.Йовз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 22.09.71 (21) 1698806/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.07.74. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 15.05.75 (51) М. Кл. G 061 7/22

Габударствеииый комитет

Совета Мииистров СССР по делам изобретений и открытий ! (53) УДК 681.325.34 (088.8) (72) Автор изобретения

В. А. Гайский (71) Заявитель

Морской гидрофизический институт (54) СИСТЕМА СЖАТИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено в информационных системах для уменьшения объема информации, а также в системах скрытой связи.

Известны системы сжатия и восстановления информации, содержащие входное запоминающее устройство, кодовый фильтр, канал связи, устройство восстановления информации и выходное запоминающее устройство.

Однако этим системам свойственна относительно высокая сложность обратимого сжатия произвольных двоичных последовательностей, высокая стоимость, низкая надежность и значительное потребление.

Предлагаемая система отличается от изгестных тем, что она содержит распределительное устройство, а устройство восстановления информации и кодовый фильтр выполнены в виде ряда последовательно соединенных звеньев, причем выходы распределительного устройства соединены с соответствующими входами звеньев устройства восстановления информации, выходы последнего звена устройства восстановления соединены с входами выходного запоминающего устройства, входы первого звена кодового фильтра соединены с выходами буферного запоминающего устройства, первые выходы i-го звена кодовот о фильтра соединены с соответствующими входами (i+1)-ro звена, вторые и третьи г,ыходы всех звеньев кодового фильтра соответственно объединены и через канал связи соединены с соответствующими входами распределительного устройства.

Кроме того, в предлагаемой системе каждое звено кодового фильтра содержит циклический сдвиговый запоминающий регистр, имеющий общие входы сброса и сдвига, пораз1О рядные счетные входы триггеров, счетчик числа разрядов, управляющий триггер, вентиль, функциональные элементы; первый комбинационный блок, реализующий обратимую свертку параллельного кода; элемент сборки сигналов сброса и элементы временной задержки, причем входы параллельного кода звена соединены с первыми входами функциональных элементов, ко вторым входам которых подсоединены выходы триггеров запоми20 нающего регистра, выходы функциональных элементов параллельно соединены с входами первого и второго комбинационных блоков и через элементы задержки со счетными входами триггеров регистра памяти; вход сигналов

25 синхронизации разрядов соединен с первым входом вентиля, выход которого соединен со счетчиком числа разрядов и со сдвиговым входом регистра; управляющий вход вентиля соединен с единичным выходом управляюще30 го триггера, выход счетчика подключен к

437070 входу установки в нуль управляющего триггера и к выходу сигнала синхронизации слов; выход последовательного кода регистра памяти звена подключен к выходу фильтра, выходы параллельного кода первого комбинационного блока подключены к входу следующего звена фильтра, выход второго комбинационного блока через элементы задержки соединен с входом установки в единицу управляющего триггера и с входом сборок сигналов сброса всех последующих звеньев, выход первого комбинационного блока последнего звена соединен с выходом сигналов сброса всех последующих звеньев, выход первого комбинационного блока последнего звена подключен к выходу сигналов синхронизации слов, звенья фильтра соединены последовательно по информационным входам выходами параллельного кода.

В предлагаемой системе распределительное устройство содержит последовательный приемный регистр, счетчик числа разрядов, дешифратор, вентили сборки и элементы задержки, причем информационный вход последовательного кода подключен к входу приемного регистра, вход сигналов синхронизации разрядов соединен со сдвиговым входом регистра и входом счетчика, вход сигналов синхронизации слов подключен к входу стробирования первой группы вентилей, управляемых дешифратором состояний счетчика и через элемент задержки к входу сброса регистра и счетчика, выходы первой группы вентилей соединены со сборкой сигналов сброса и с входами групп вентилей опроса приемного регистра, выходы которых параллельно подключают к звеньям восстанавливающего фильтра.

Предлагаемая система отличается от известной так же тем, что каждое звено восстанавливающего фильтра выполнено в составе

r,àðàëëåëüHîãî регистра памяти, функциональных элементов, реализующих функцию суммы по модулю два, элемента ИЛИ, комбинационного блока развертки параллельного кода и элементов задержки, причем выходы параллельного кода распределителя подключены к первым входам элементов ИЛИ звена, выходы которых подключены параллельно к входам комбинационного блока (кроме последнего звена) и через элементы задержки на входы триггеров регистра памяти, выходы триггеров регистра соединены с первыми входами функциональных элементов, выходы которых соединены со вторыми входами элементов ИЛИ, выход сборки сигнала сброса из распределителя соединен с входом установки в нуль регистра, выходы параллельного кода комбинационного блока всех звеньев, кроме последнего, соединены со вторыми входами функциональных элементов последующего звена, в первом звене фильтра вместо функциональных элементов используются элементы И, ко вторым входам которых подключен вход сигнала синхронизации слов, который так же через элемент задержки соединен с входом установки в нуль регистра памяти всех звеньев, выходы элементов ИЛИ последнего звена подключены к выходному буферному запоминающему устройству.

Это позволяет расширить возможности сжатия произвольной цифровой информации и восстановления ее без потерь с одновременным упрощением аппаратуры, снижением стоимости, увеличением быстродействия и повышением надежности.

Метод кодирования последовательности двоичных слов, используемый в предлагаемой системе, следующий:

Исходная информация — это последовательность Х(1) двоичных слов

Х(0), Х(1), Х(2),... X(i),, X(N).

Х (i) = х ... х, .... х„,, 1 ху=0,1, n — количество двоичных разрядов в слове.

25 Определим вектор разности по модулю два для двух соседних слов

X(i — 1) и X(i), как

Y (i) = Х (с — 1) Q+ Х (i) Зо

При i=1, N получим новую последовательность кодовых разностей 0-го порядка

35 уо (t) q I Yî (1) Yî (2) Yî (i) уо (N)I

Ао (t) q Ао (1) Ао (2),, Ао (i) Ао (N) I

Если nq(n, то объем представления последовательности Ао(/) будет меньше, чем объем представления последовательности Р (t), а соответственно и X (t) (при t 1) . Следовательно, в этом случае возможно сжатие представления информации и легко вычислить соотношения, при которых возможно сжатие.

Такие значения для некоторых значений п представлены в таблице, в клетках которой проставлены значения по.

Из таблицы видно, что если соседние слова исходной двоичной последовательности отлии чаются друг от друга не более, чем на — — 1

65 2

Если максимальное кодовое расстояние р (количество несовпадающих разрядов) между соседними словами в X(t) не превышает ро, 40

-ь то каждое слово в последовательности Yo(t) будет содсржать от 0 до ро единиц и охватывать множество возможных значений мощностью не более m Для кодирования элемен45 тов этого множества достаточно по — — )1орцпо( двоичных разрядов. Множество слов, кодирующих элементы из множества Y, обозначим

437070

13

12

6 7 8

7

11

12

14

4

9

11

12

4

9

11

12

4

9

4

9

4

8

2 3

4 разрядов, слово X(i) исходной последовательности X(t) можно заменить словом Ao(i) при этом сжатие будет на 1 дв. ед. или более, в зависимости от свойств исходной последова— > тельностп X(t) (значения допустимого родоп).

Допустим, что сжатие наименьшее, тогда сло— > ва в Ао(/) имеют формат (n — 1) разрядов.

Дальнейшее сжатие информации может быть осуществлено, если последовательность Ао (t) рассматривать, как исходную, определять кодовые разности

Yi (t) = Аî (t 1) - - Ао (t) и шифровать их последовательностью A< (t), формат слов которой равен (и — 2).

Таким образом, вычисляя кодовые разности от О до (и — 2)-го порядков с промежуточным лерскодированием их представления, при котором осуществляется свертка кода без потерь, получают для каждого момента времени t) n — >

- коэффициенты A0, A>, A>, ... A>, ... А — . В случае, если на каком-либо 1 — 1-ом этапе кодовое расстояние между словами окажется больше допустимого, то коэффициенты

А1 -(1) (р = 1,(и — 1 — i)) принимаются равными нулю, а коэффициент

A — (i) считается существенным. Очевидно, что для каждого момента времени 1 будет

-олько один существенный коэффициент, которым заменяется слово X(i) исходной последовательности X(t). Устройство сжатия при этом должно иметь память на (л — 1) коэффициентов Л .

Восстановление исходной последовательности Х(/) для момента времени i производится однозначно в обратном порядке, начиная с существенного коэффициента А (!), при наличии в памяти коэффициентов

А (i — 1), А (i — 1),..., А - (i — 1).

Последовательно госстап-.вливаюгся коэффициенты

А1- (i), А1- (i) ... А (i) и исходное слово X(i).

Устройство восстановления должно иметь объем памяти, достаточный для хранения (п — 1) коэффициентов А .

В самом общем случае, когда 11=0, р „„, максимальная степень кодового ряда будет равна n — 2 и устройства сжатия и восстановления могут быть выполнены как многозвенные фильтры из (и — 1) звеньев, каждое из которых осуществляет запоминание предыдущего по времени соответствующего коэффициента разложения и вычисление текущего

«существенного» коэффициента при сжатии и исходного слова при L, ññòàíîBëåíèè. В этом случае на каждом звене устройство сжатия (восстановления) будет осуществляться сжатие (восстановление) слова на 1 двоичный разряд и максимальный коэффициент сжатия (равный отношению объема информации на входе к объему информации на выходе) системы будет равен п.

На фиг. 1 приведена обобщенная блок-схема системы обратимого сжатия и восстановления цифровой информации; на фиг. 2 и 3 приведены соответственно блок-схемы мпогозвепного кодового фильтра устройства сжатия и устройства восстановления информации; па фиг. 4, 5 и 6 — структурные схемы устройства

pîññòàíîâëåíèÿ системы; на фиг. 7 изображены диаграммы сигналов в системе.

Система обратимого сжатия и восстановления цифровой информации (см. фиг. 1) содержит входное буферное запоминающее устройство 1, выходы 2 параллельного кода Х(1) которого поданы на входы 3 кодового фильтра 4, предназначенного для разложения исходной последовательности X (t) параллельных двоичных слов в кодовый ряд последовательных слов и выработки синхросигналов.

Кодовый фильтр 4 соединен шиной 5 последовательных слов T„, шиной б сигналов синхронизации разрядов Т„ шиной 7 сигналов синхронизации слов T„- с каналом 8 передачи (ре437070 гистрации, хранения). Шины 9 — 11 устройства восстановления 12 соответствуют указанным сигналам Т„, Т, Т,. Кроме того, выходная шина 7 соединена с входной шиной 13 устройства 1, выходы 14 параллельного кода

Х(1) и выход 15 сигналов синхронизации слов устройства восстановления 12 поданы соответствующие входы выходного запоминающего устройства 16. Внешние входы устройства 1 и выходы устройства 16 на фиг. 1 не показаны.

Кодовый фильтр (см. фиг. 2) состоит из (и — 1) звеньев Фо — Ф >, каждое из которых имеет (и — I) входов и (и — 1 — 1) выходов параллельного кода, входную шину 6 сигналов синхронизации Т, разрядов последовательного кода Т„, шину сигналов сброса О,, шину 5 сигналов последовательности кода Т„, шину 7 сигналов синхронизации слов Т, причем входы параллельного кода звена Фц соединены с внешними входами фильтра 3, выходы параллельного кода каждого j-го звена, кроме последнего (n — 2-ro) соединены с входами параллельного кода последующего (j+1) -го звена, выходы последовательного кода всех звеньев объединены на шину 5 фильтра, выходы сигналов синхронизации слов Т,< объединены на шину 7 фильтра, а выходы сигналов сброса b /-го звена подаются на входы сброса всех звеньев Ф;, где 1)1 .

Звенья кодового фильтра (см. фиг. 3) однотипны по структуре и различаются количеством элементов. В структуру каждого звена входят циклический сдвиговый регистр 17, предназначенный для запоминания на один такт текущего коэффициента разложения в кодовый ряд, имеющий вход общего сброса триггеров нуль, вход последовательного сдвига вправо и счетные поразрядные входы для каждого триггера с одновременной блокировкой переноса; счетчик числа разрядов 18, предназначенный для подсчета количества синхроимпульсов, равного числу разрядов соответствующего звену коэффициента; управляющий триггер 19 с вентилем 20, предназначенный для формирования пачки импульсов сдвига; реализующие операцию суммы по модулю два функциональных элемента 21, комбинационный блок 22, предназначенный для реализации оператора свертки или кодирования слов У в слова А " комбинационный блок 23 реализующий симметрическую функцию яр „„, сд1,„+1, ..., n ) из и1, где nr — количество разрядов 1-го коэффициента, а доп — допустимое кодовое расстояние между соседними во времени коэффициентами; элементы временной задержки 24; схемы

ИЛИ 25.

Выходы разрядов регистра памяти 17 параллельно подаются на первые входы элементов 21, на вторые входы которых подаются выходы параллельного кода предыдущего звена фильтра; выходы элементов 21 подаются параллельно на комбинационные блоки 22

65 и 23 и через элементы задержки на счетные входы триггеров регистра памяти 17.

Выходы блока 22 параллельно подаются на вход последующего звена фильтра, выход блока 23 через задержку 24 подается на вход установки в единицу триггера 19 данного звена и на входы сборок сброса в нуль всех последующих звеньев.

Входная шина 6 сигналов синхронизации разрядов Т, последовательного кода соединяется с первым входом вентиля 20, который по второму входу соединяется с выходом управляющего триггера 19 и выход которого подается на сдвиговый вход регистра памяти 17 и счетный вход счетчика числа разрядов 18, выход которого соединен с входом установки в нуль триггера 19 и с выходной шиной 7 фильтра. Шина brr установки в нуль регистров памяти всех звеньев соединена с входом установки в нуль О-го звена и со схемами ИЛИ 25 ьсех остальных звеньев.

Регистр памяти 17 1-ro звена имеет количество разрядов, равное и — 1, где /=О, и — 2.

Счетчик 18 числа разрядов j-го звена имеет емкость, равную ) log>(n — j) (, где j":I ближайшее большее целое. Комбинационный блок 22

1-го звена являетя (и — j ), (и — j — 1) - полюсником. Комбинационный блок 23 J ro звена является (и — j) 1-полюсником.

Для последнего (n — 2)-ro звена блок 22 представляет собой двухвходовый элемент, реализующий операцию И, а блок 23 реализует операцию ИЛИ.

Устройство восстановления (см. фиг. 4) содержит распределительное устройство 26, служащее для приема последовательных кодов

Т,, и распределения их на звенья фильтра восстановления в соответствии с разрядностью.

Входы распределителя кодов 26 соединены с шинами 9 — 11, а на каждое звено В; фильтра восстановления подается группа из (и+4 — j) параллельных выходов распределительного устройства (n — j), из которых служит для передачи разрядов коэффициентов А1 и один выход служит для передачи сигнала сброса

С; для 1 -го звена. Звенья В, фильтра восстановления предназначены для запоминания текущих значений коэффициентов А1(1 — 1) и восстановления последовательно, начиная с — > существенного коэффициента А (/) и исполь> зуя А — 1 (t — 1) коэффициентов А r(t), где

j= I, р вплоть до восстановления Ао(/) =

=X(t). Для этого выходы параллельного кода каждого 1-го звена подаются на входы (j — 1) -ro звена, на вход (n — 2) -ro звена подается сигнал разделения слов T„, выходы 14

О-го звена подаются на выходное запоминающее устройство.

Распределительное устройство 26 содержит (см. фиг. 5) счетчик числа разрядов 27, управляющий дешифратором 28, выходы кото437070

65 рого через опрашиваемые сигналом Т„вентили 20 подаются на вентили 29 считывания параллельного кода коэффициентов А1 из последовательно-параллельного сдвигового регистра 30, информационный вход которого соединен с шиной 9, сдвиговый — с шиной 10, сброса в нуль — через элемент задержки 24 с шиной 11 устройства восстановления. Звенья восстанавливающего фильтра аналогичны по структуре и различаются количеством элементов (см. фиг. 6). Каждое звено В, (кроме

В >) содержит параллельный регистр 31, выходы разрядов которого подаются на первые входы функциональных элементов 21, реализующих функцию суммы по модулю два, и на вторые входы которых подаются выходы (j+

+1)-го звена В;+, а выходы параллельно поступают на схемы ИЛИ 25, на другие входы которых подаются выходы распределительного устройства 26.

Параллельный код с выходов схем ИЛИ

25 поступает на входы триггеров регистра 31 (через задержки 24) и на комбинационный блок 32, предназначенный для реализации оператора восстановления. Выходы блока

32 /-го звена соединяются с входами (j— — 1) -го звена В, ь Каждое звено В; имеет цепь сброса в нуль регистра, содержащую схему

ИЛИ 25, на входы которой подаются сигнал

С; и задержанный элементом 24 сигнал Т„, а выход подан на установку в нуль регистра 31.

Звено В„> отличается тем, что выходы регистра 31 подаются на вентили 20, на вторые входы которых подается сигнал Т„.. Звено Во отличается тем, что блок 32 в нем отсутствует.

Рассмотрим работу системы.

На вход кодового фильтра 4 (см. фиг. 1) поступает параллельный код X(t), вызванный синхросигналом Т„. из входного запоминающего устройства 1 (см. фиг. 7). Кодовый фильтр формирует коэффициент A>(t) в соответствии — > с X(t) и значениями коэффициентов А (1 — 1) в регистрах звеньев фильтра и выдает коэффициент А (1) последовательным кодом Т„в канал передачи (регистрации, хранения) в сопровождении синхросигналов Т, и сигнал

Т„ по окончании. Сигнал Т„. вызывает из запоминающего устройства параллельный код

X(t+1) и цикл работы повторяется.

Устройство 12 восстановления в соответствии со значениями коэффициентов At(t — 1) в регистрах памяти восстанавливающего фильтра и принятым коэффициентом А (() восстанавливает сигнал X(t) и подает его на выходное запоминающее устройство 16.

Рассмотрим работу отдельных устройств и блоков системы, В начальный момент времени регистры 17 и 31 всех звеньев кодового

Зо

50 фильтра и восстанавливающего фильтра, а также счетчики числа разрядов 18 и 27 и триггеры 19 установлены в состояние «нуль».

В общем случае это условие не является обязательным.

Сигнал Т„- в момент времени О считывает из входного буферного запоминающего устройства и-разрядный параллельный код X(0), который поступает на вход О-го звена Фо кодового фильтра и логически сравнивается на элементах 21 с кодом содержимого регистра памяти

17. Параллельный код кодовой разности с выходов элементов 21 поступает на комбинационные блоки 22 и 23 и через элементы задержки 24 на счетные входы триггеров циклического сдвигового регистра 17. Легко убедиться, что независимо от предыдущего содержимого регистра в нем устанавливается код X(0).

Далее возможны два варианта работы звена. Если количество единиц в кодовой разности Y (О) превышает допустимое значение (в данном случае 1), то комбинационный

2 блок 23, реализующий симметрическую функпию, выдает сигнал бь который через элемент задержки 24 поступает на установку в «единицу» триггера 19. Это означает, что свертывание слова Х (О) невозможно, коэффициент

А (О) =Х(0) считается существенным и подлежит выдаче в канал передачи (регист. рации) .

Устанавливаясь в «еднницу», триггер 19 открывает вентиль 20, который пропускает на сдвиговый вход регистра памяти 17 и вход счетчика 18 синхроимпульсы Т,.

Счетчик 18 отсчитывает и импульсов T„ выдает сигнал на шине 7 и на установку в

«нуль» триггера 19, который закрывает вентиль 20. Сформированная таким образом пачка из и импульсов сдвига циклически перемещает содержимое X(0) регистра памяти 17 и одновременно выдает коэффициент Ao(0) =

=Х(0) на выходную шину 5 фильтра последовательным кодом Т„.

Второй вариант работы О-го звена имеет место, если количество единиц в кодовой разности Y (О) не превышает допустимое значеи ние (в данном случае 1) и комбинацион2 ный блок 23 не выдает сигнала b . Это означает, что слово Х(0) может быть подвергнуто сжатию. Свертка слова X(0) в слово А осуществляется комбинационным блоком 22, причем слово А (О) содержит на один разряд меньше, чем слово Х(0). Далее слово А (О) подается на вход следующего 1-го звена

437070

11 фильтра, которое работает аналогично 0-му звену и т. д.

Сигналы b; установки в нуль регистров памяти поступают со схем ИЛИ 25, причем сборка /-го звена объединяет все сигналы b;, где i(j.

Рассмотрим работу последнего (и — 2) -ro звена фильтра. На вход звена поступает двухразрядный сигнал А" — (0), который на элементах 21 сравнивается с кодом содержимого регистра 17. Для двухразрядного кода допустимой является кодовая разность, равная нулю. В этом случае блок 23 является сборкой, а блок 22 реализует логическую операцию

И вЂ” НЕ.

Таким образом на выходе кодового фильтра

4 формируется последовательность Т„, разделенная сигналами Т„на двоичные слова А, каждое из которых может содержать от 1 до и, разрядов, в то время как исходная информация содержит слова по и разрядов.

Рассмотрим работу устройства восстановления на выходе канала передачи (регистрации, хранения).

Последовательный код Т,, с шины 9 поступает на сдвиговый регистр 30 распределительного устройства 26 (см. фиг. 4 и 5), на сдвиговый вход которого с шины 10 поступают синхроимпульсы сдвига Т„которые одновременно подаются на вход счетчика числа разрядов 27.

По приходе на шину 11 сигнала разделения слов Т последний поступает на стробирование управляемых дешифратором 28 вентилей — \.

20. В соответствии с разрядностью слова Аi один из этих вентилей выдает сигнал опроса вентилей 29, управляемых выходами регистра

30 и служащих для переноса кода соответствующего коэффициента А1 в /-ое звено восстанавливающего фильтра. Одновременно сигнал ьыхода выбранного вентиля 20 (см. фиг. 5) поступает на схемы ИЛИ 25, формирующие сигнал сброса С; для всех i-тых звеньев, где

i)j. Сигнал Со поступает извне, при установке восстанавливающего фильтра в начальное

Состояние.

Таким образом, при приходе сигнала Т из сдвигового регистра 30 коэффициент А1 считывается в 1-ое звено восстанавливающего фильтра. Задержанный элементом 24 сигнал устанавливает регистр 30 в «нуль».

Работа звеньев восстанавливающего фильтра для одного такта происходит следующим образом.

Допустим, что коэффициента А1 не поступило, т. е. с задержкой на период сигналов Т, после сигнала Т,(t — 1) пришел сигнал Т,(t).

Это означает, что «существенных» коэффициентов нет. В этом случае сигнал Т„(см. фпг. Gj опрашивает управляемые регистром

31 (n -- 2) -го зв на В 2 вентили 20 и перено5

65 сит код коэффициента А" — (t — 1) на вход блока 32 и через элементы двойной задержки

24 на входы триггеров регистра 31. Проходя через элемент задержки 24 и схему ИЛИ 25 сигнал Т, сбрасывает в «нуль» регистр 31.

Блок 32 преобразует код А" — (t — 1) в код разности Y" — (1), который поступает на входы элементов 21 (и — 3)-ro звена, на выходе которых формируется код коэффициента — >

А" — (t). Этот код поступает через схемы ИЛИ

25 (n — 3)-ro звена на выходы блока 32, преобразующего его в код Y" — «(/) и через элементы двойной задержки 24 на входы триггеров регистра 31 (и — 3)-го звена В„ . Последовательно проходя все звенья восстанавливающего фильтра, параллельный код А1(/) преобразуется в код Ао(/) =X(t), который появляется на внешних выходах 14 фильтра.

В регистрах памяти 31 всех звеньев, опрошенных и затем сброшенных в «нуль», задержанным сигналом Т„, установятся текущие значения коэффициентов А (1).

Далее допустим, что в момент времени t из регистра распределительного устройства 30 на j oe звено В; фильтра поступает «существенный» коэффициент At(t), одновременно сигналы С, (i) j) устанавливают регистры 31 всех 1-ых (1)/) звеньев в нуль, Сигнал А (1) через схемы ИЛИ 25 поступает на входы блока 32 j-ro звена и преобразуется в сигнал Y1 — (t), который поступает на опрос (j — 1)-ro звена. При этом на элементах 21 выраоатывается код А" (/) =А-" (1— — > — ) — 1)Q+Y1 (/) текущего коэффициента А1 (t), который поступает далее на блок32 (j 1)-го звена и преобразуется в код Yt (t), поступающий на опрос (j — 2)-го звена. Таким образом, на выходе восстанавливающего фильтра образуется код X(t).

В регистрах 31 всех (i+1) -ых звеньев (i))j) устанавливаются нулевые коды, а остальных звеньев — коды текущих коэффи— > пиентов А (t). Восстанавливающий фильтр готов к работе в следующем такте приема и восстановления информации.

Для проверки эффективности применяемого в предлагаемой системе метода обратимого сжатия использовались двоичные последовательности слов, представляющих дискретные отсчеты непрерывных функций. Анализ показал, что коэффициент сжатия в предлагаемой системе практически не зависит от способа кодирования циклическим или позиционным двоичным кодом и определяется, в основном, количеством разрядов в исходном слове.

4ЗИ О

14

)О

Коэффициент сжатия в системе для последовательности отсчетов постоянной величины равен количеству разрядов ее представления„ а для отсчетов семиразрядных достаточно произвольных непрерывных функций находится в предела.;. 1,3 — 3. При увеличении количества разрядов ь исходном слове произвольным обра-îì,,например со стыковкой нескольких слов в одно, коэффициент сжатия возрастает.

Система сжатия может быть упрощена, если «а исходную информацию, подвергаемую сжатию, . аложепы ограничения.

Например, если известно, .то исходная информация представ.:.яет последовательность двоичных слов, в ко горой соседние слова отличаются не более, чем на одн разряд, то уже на нулевом звене фильтра может быть получено сжатие па и — ) 1о,п(разрядов, поскольку — > для кодирования кодовой разнести Y (t) постаточно )1од п (разрядов коэффициента

Л1(/). Это обеспечивается соответствующим заданием операторов.

Такой случай может быть, например, при сжатии телеметричес;-;ой информации, представляющей последовательность отсчетов непрерывной функции, заданных в циклическом двоичном коде.

Предлагаемая система обратимого сжатия и восстановления цифровой информации мо>кет быть выполнена в микроэлектронном исполнении и использоваться в системах передачи по различным каналам связи, в устройстгах обмена информацией ЭВМ с объектами, в системах регистрации информации и в системах шифрования данных.

Основными достоинствами предлагаемой системы являются обратимость сжатия, универсальность применения, простота, высокая надежность, относительно низкая стоимость и малое потребление.

Возможности шифрования данных при сжатии рассмотренным методом заложены в выборе операторов свертки и восстановления.

Если слова исходной последовательности имеют и разрядов, то выбор только указанных (n - 1) операторов позволяет реализовать 2 вариантов шифрования. Например, при n= 10 для ЭВМ с быстродействием 10 операций в секунду потребуется около 101 лет непрерывгн>й работы для перебора всех гозможных вариантов дешифрования при знании метода, но неизвестных операторах. В сочетании с простотой аппаратурной реализации, легкостью шифрации, кратковременностью передачи, благодаря сжатию данных, можно построить многоабонентную систему скрытой связи, с индивидуальным кодом для каждого абонента. Учитывая дополнительные возможности шифрования кодированием исходной информации и установкой начальных значений коэффициентов в регистрах памяти кодовых

25 зо

65 фильтров, а также настоящее и перспективно быстродействие ЭВМ, можно считать, что шифрованная в системе информация практически не подлежит сторонней дешифрации. .,амети;«, что даже при наличии у стороннего потребителя устройства восстановления информации возможность дешифрации данных легко исключается установкой переменных пача IbIIbIx коэффициентов в память фильтра восстановления, так как при исходной раз(а-1 1) рядности а возможны 2 значений начальных коэффициентов.

Предмет изобретения

1. Система сжатия и восстановления информации, содержащая канал передачи, буферное запоминающее устройство, выходы которого соединены со входами кодового фильтра, устройство восстановления информации, выходы которого соединены со входами выходного запоминающего устройства, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, увеличения надежности, снижения стоимости и потребления, она содержит распределительное устройство, причем кодовый фильтр выполнен в виде ряда последовательно соединенных звеньев сло>кения по модулю два и свертки, а устройство восстановления информации выполнено ь виде последовательно соединенных звеньев запоминания коэффициентов и сложения по модулю два, выходы распределительного устройства соединены с соответствующими входами звеньев устройства восстановления информации, первые выходы i-го звена кодового фильтра соединены с соответствующими входами i+I-го звена, вторые и третьи выходы всех звеньев кодового фильтра соответственно объединены и через канал связи соединены с соответствующими входами распределительного устройства.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в ней каждое звено кодового фильтра содер>кит циклический сдвиговый регистр, функциональные элементы, первый и второй комбинационные блоки, счетчик числа разрядов, управляющий триггер, схемы задержки, схемы ИЛИ и вентиль, первый вход .:оторого соединен с шиной сигналов синхронизации разрядов, второй вход — с выходом управляющего триггера, а выход соединен со счетным входом счетчика числа разрядов и с первым входом циклического сдвигового регистра, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих функциональных элементов, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами первого комбинационного блока, соседнего младшего звена, а выходы соединены соответствующими входами первого и второго комбинационных блоков через первые схемы задержки со вторыми входами циклического сдвигового регистра, выход второго комбинационного блока через вторую схему

437070

16

Фиг 1

° ° а(у

onФиг 7 задержки соединен со входом установки единицы управляющего триггера и через схему

ИЛИ ко входу сброса циклического сдвигового регистра соседнего старшего звена, выход счетчика числа разрядов соединен с входом установки нуля управляющего триггера.

3. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в ней распределительное устройство содержит сдвиговый регистр, счетчик числа разрядов, дешифратор, вентили сборки, элементы задержки, причем выходы счетчика числа разрядов соединены со входами дешифратора, каждый выход которо о через соответствующий вентиль соединен с первыми входами соответствующей группы вентилей, и через схемы ИЛИ с шинами сброса, вторые входы каждой группы вентилей соединены с соответствующими выходами сдвигового регистра, шина сигналов синхронизации слов соединена со вторыми входами вентилей и через схемы

ИЛИ с шинами сброса, вторые входы каждой группы вентилей соединены с соответствующими выходами сдвигового регистра, шина сигналов синхронизации слов соединена со вторыми входами вентилей и через элемент задержки с входами сброса сдвигового регистра и счетчика числа разрядов.

4. Система сжатия и восстановления информации по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что в ней каждое звено устройства вос10 становления информации содержит регистр, комбинационный блок, схемы И, схемы ИЛИ, элементы задержки и функциональные элементы, первые входы которых соединены с

pûõoäàìè регистра, вторые входы с выходами

1б комбинационного блока соседнего старшего звена, а выходы через первые схемы ИЛИ соединены с входами комбинационного блока и через схемы задержки к счетным входам регистра, шина синхронизации слов и шины

20 сброса через вторые схемы ИЛИ соединены с входами сброса регистра.

437070 л 1(ха х(У и ху г,з х(т! х, 7я

7, 1175,1Р и и и п

Х9

7„. х(о) к

Хо лт ла ллФиг. 7

Составитель М. Аршавский

Техред Т. Курилко

Редактор Е. Гончар

Корректоры О. Тюрина и 3. Тарасова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1275(10 Изд. ¹ 350 Тираж 651 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 415