Устройство для приема и мажоритарного декодирования информации

Устройство для приема и мажоритарного декодирования информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.06. 81 (21) 3299786/18-24 f51) М. КП. с присоединением заявки М9— (23) Приоритет—

G 08 С 19/28

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.1282 Бюллетень ЙР 45

Дата опубликования описания 07.12.82 (33) УДК 6 2 1. 39 8 (088.8) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА И МАЖОРИТАРНОГО

ДЕКОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к телемеха-нике и вычислительной технике и может быть использовано в адаптивных системах передачи и обработки дискретндй информации для коррекции ошибок при многократном дублировании сообщений, Известно устройство для адаптивного мажоритарного декодирования, содержащее регистры сдвига и логические элементы и позволяющие подвергать мажоритарной обработке три, пять и более повторений сообщения без потери промежуточных результатов 1 ).

Недостатком этого устройства является ограниченность функциональных возможностей, проявляющаяся в том, что анализируются не все возможные сочетания повторений сообщения.

Наиболее близкое к предлагаемому по технической сущности устройство для адаптивного мажоритарного декодирования телемеханических дублирован" ных сигналов содержит последователь но включенные ключ и счетчик, параллельные выходы которого через соответствующие элементы И и регистры сдвига подключены к входам решающего блока и к своим установочным входам, при этом выходы элементон И подключены к дополнительным входам решающего блока, выход которого соединен с управляющим входом ключа, сбрссовый вход которого объединен с вторыми входами элементов И 2 7.

Недостатком известного устройствй является невысокая достонерноОть, проявляющаяся в том, что подвергая мажоритарной обработке первые три и н целом пять повторений сообщения, ° устройство не анализирует третье, четвертое и пятое повторения и не осуществляет их мажоритарной обработки. Если интенсивному воздействиЮ помех подвергаются первые три понто" рения, то с большой вероятностью можно утнерждать, что известным устройством будут исправлены не нсе ошибки после приема пяти повторений.

Цель изобретения — повышение достоверности устройстна.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для приема и мажоритарного декодиронания информации, содержащее ключ, нход которого

25 соединен с информационнм входом устройства, выход — с первым входом счетчика, первый и второй выходы счетчика соединены с первыми входами соответственно первого и второго переключателей, третий переключатель, 980114 выходы переключателей соединены с информационными входами соотнетствукицих регистрон сдвига, выходи которых соединены с первым, вторым и третьим входами. решающего блока, первый выход которого соединен с первым выходом устройства, выходы первого и второго регистров сдвига соединены соот. ветственно с вторым и третьим входами счетчика, введен кодопреобразователь, первый, второй и третий выходы счетчика соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами кодо". преобразователя, четвертый вход которого объединен с первым входом третьего переключателя и четвертым входом решающего блока и подключен к выходу входного ключа, первый, второй и третий выходы кодопреобразователя соединены с вторыми входами соответствующих переключателей, выход третьего регистра сдвига соединен с пятым входом кодопреобразонателя, пятый вход решающего блока подключен к второму ныходу счетчика, второй и четвертый выходы решающего блока соединены соответственно с третьими входами первого и второго переключателей и вторым выходом устройства.

Кроме того, кодопреобразователь выполнен на сумматоре, элементах И, ИЛИ и ИЛИ-НЕ, выход первого элемента ЗО

И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторим входом 35 второго элемента ИЛИ, ныход сумматора соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, первый вход первого элемента И соеди- 4п нен с первым входом кодопреобразователя, нторой вход первого элемента И объединен с первым входом элемента

ИЛИ-НЕ и подключен к второму входу кодопреобразователя, первый вход сум- 5 матора объединен с вторым входом второгб элемента И и подключен к четвертому входу кодопреобразователя, пятый вход которого соединен с вторым входом сумматора, выходы второго элемента ИЛИ, сумматора и третьего элемента ИЛИ соединены соответственно с первым, .нторым и третьим выходами кодопреобразонателя.

Кроме того, решающий блок выполнен на переключателях, элементах запрета, К, ИЛИ, выход первого элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, нторой вход которого соединен с выходом первого элемента запрета, выход — с первым 60 входом первого переключателя, выход второго элемента запрета и выход второго элемента И соединены с первым и вторым входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго переключателя, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, первые входы первого элемента И, первого элемента запрета и второй вход первого переключателя подключены к первому входу решающего блока, первые входы второго элемента запрета, второго элемента

И и третьего элемента ИЛИ подключены к второму входу решающего блока, вторые входы первого и второго элемен- . тов И подключены к третьему входу решающего блока, вторые входы элементов запрета и второй вход третьего элемента ИЛИ подключены соответственно к четвертому и пятому входам решающего блока, выход первого переключателя соединен с первым и вторым входами решающего блока, выход второго переключателя соединен с третьим и четвертым входами решающего блока, Этим достигается анализ и мажоритарная обработка первых трех повторений, пяти повторений н целом и трех последних повторений (третье, четвертое и пятое). Если интенсинному воздействию помех повергаются первые три повторения, то с большой вероятностью правильный прием будет осуществлен после мажоритарной обработки трех последних повторений сообщения.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для приема и мажоритарного декодирования информации; на фиг.2 — схема кодопреобразонателя, на фиг. 3 — схема решающего блока. устройство содержит (фиг.1) ключ

1, счетчик 2, кодопреобразователь 3, переключатели 4-6, регистры 7-9 сдвига и решающий блок 10, содержащий первий выход 11, нход 12, второй выход 13 и входы 14-17. Кодопреобразователь 3 содержит (фиг.2) элементы

И 18 и 19, элементы ИЛИ 20-22, элемент ИЛИ-НЕ 23 и сумматор 24 по модулю дна с отрицанием. Решающий блок

10 содержит также элементы H 25 и 26, элементы ИЛИ 27-29, элементы запрета

30 и 31 и переключатели 32 и 33.

Ключ 1 предназначен для ввода информации в устройство. Счетчик 2 содержит три двоичных разряда 2 .,2 и

2 и предназначен для подсчета числа принятых "1" для одноименных элемен— тов принимаемых повторений.

Кодопреобразонатель 3, включаясь н работу в момент начала приема четвертого повторения, преобразует коды входных сигналов, своим воздействием меняя первоначальное функциональное назначение регистров сдвига. Работа кодопреобразователя задается с помощью табл.1, которая может быть ис980114

Y — Х Х +(Х +Х )+X (1) 5

Y -Х (X4 Х +X X )+X Х +X

1 где Х,Х,Х вЂ” состояние разрядов 3 счетчика 2 подсчитывающего количества "1" в одноименных элементах принимаемых повторений соответственно, X4,+ — значение одноименных разрядов четвертого и пятого повторений соответственно;

Y сигнал принятия решения по одноименным элементам четырех повторений, причем при 20

У, =1 имеет место преобладание элементов опного типа, а при У1 =0 — преобладание элементов разного типа (одинаковое количество);

2 сигнал принятия реше- 25 ния по одноименным элементам третьего и четвертого повторений, причем при Y =1 эле-.. менты совпадают, а при О

У<--0 элементы разные, Y значение результата

Э принятия решения первого (Y ) и второго (У<) Т><< причем при 35

УЭ =1 в одноименных элементах преобладает информационная единица,a УЭ =0 - все остальные случаи.

Таким образом, по окончании приема первого повторения оно оказывается записанным в регистр 7 сдвига. Сос тояние регистров 8 и 9 — нулевое.

При сдвиге информации в регистре 7 на один разряд первый элемент первого повторения с выхода регистра 7 по,ступает на установочный вход первого разряда 2 счетчика 2. Если этот элемент "1", то первый разряд счетчика 2 устанавливается в это же состояние.

Если первый элемент второго повторения также "1", то состояние счетчика 2 из менится — первый разряд установится в -"0", а второй разряд — в "1". При считывании состояний счетчика 2 в первый разряд регистра 7 записывается "0", а в первый разряд реги<>тра

8 — "1". Далее сбрасывается счетчик

2 в "0", информация в регистрах сдвигается на один разряд и счетчик,2 устанавливается в состояние, соответствующее второму элементу первого повторения. С приходом очередного элемента второго повторения процесс обработки повторяется. В момент окончания приема второго повторения открывается первый вход переключателя б, обеспечивая непосредственную запись третьего повторения в регистр 9, При приеме каждого элемента третьего повторения состояние первого и второго разрядов счетчика 2 может оказаться в одном из следующих состояний: 00, 10, 01, 11. Информационная "1" формиру T ся и выдается на выход устройства в тех случаях, когда счетчик 2 находится в состоянии 01, 11 (две или три единицы из трех. возможных). Информационный "0" формируется и выдается на выход устройства для состояний 00 польэована .цля получения логических условий (выражений) Переключатели 4-6 предназначены для коммутации информационных входов регистров 7-9 сдвига, которые явля- . ются многофункциональными элементами устройства. При приеме трех первых 45 повторений в регистры 7 и В заносится код числа принятых единиц для каждого разряда сообщения, третье повторение заносится в регистр 9. После приема четырех повторений в регист- 50 ры 7 — 9 заносится результат обработки кодопреобразователем 3. После приема пяти повторений в регистр 7 заносится результат мажоритарной обработки пяти повторений, в регистр 8. — 55 результат обработки третьего, четвертого и пятого повторений.

Работа решающего блока 10 задается следующими логическими условиями, полученными из табл.2: бО

Z =V V>+Y4 Х,1 л Ь

+ Ут ° Xg (2) где X„ — значение элементов пятого повторения, б5

2 — результат мажоритарной обработки пяти повторений, Z — результат мажоритарной обработки трех последних повторений.

Устройство работает следующим образом.

Исходное состояние счетчика 2 и регистров 7-9 сдвига — нулевое, ключ

1 открыт, первые входы переключателей

4 и 5 открыты. Первое повторение через ключ 1 поступает на вход счетчика 2. Если принимаемый элемент "1", то в первый разряд 2 счетчика 2 записывается "1", которая через открытый переключатель 4 записывается в регистр 7 сдвига, а сигнал управления устанавливает счетчик 2 в состояние "0", подготавливая к приему очеоедного элемента. Единица переписывается из первого разряда во второй регистра 7 сдвига. при приеме "0" состояние счетчика 2 меняется, а в регистр 7 записывается "0" (имеет место только сдвиг информации

980114 и 10 счетчика 2 (три или два йуля из трех возможных).

Следовательно, информационные элементы могут непосредственно формироваться по состоянию второго разряда счетчика 2. Поступая на пятый вход решающего блока 10, информационные элементы через элемент ИЛИ 30 подаются на открытый второй вход переключателя 33, с выхода которого снимаются для дальнейшей обработки, С мо- 10 мента окончания приема третьего понторения на переключателях 4-6 произ-, водится подключение вторых входов и отключение первых входов. Если результат мажоритарной обработки "два иэ трех" необходимо выдать повторйо, то содержимое регистра 8 поступает в решающий блок 10 на второй вход, где, проходя через элемент ИЛИ 28 и переключатель 33, выдается на второй выход устройства.

Если на момент окончания приема третьего повторения результат мажоритарной обработки не будет удовлетвоРять требованию по веРности информации, тогда продолжится прием четвертого понторения, которое, поступает через переключатель 1 на четвертый вход кодопреобразователя 3, на пятый вход которого поступают элементы третьего повторения считываемого с регистра 9. Элементы, считываемые с регистров 7 и 8, поступая на установочные входы разрядов 2, и 2 счетчика 2, формируют код числа принятых единиц для каждого разряда сообщения с элементом, одновременно поступающим от четвертого повторения. Код считывается с выходов разрядов счетчиков 2 и подается на первые три входа кодопреобразователя 3. Выходные сигналы у, 4О

Yg,Y3, формируемые н соответствии с табл.1 и которые можно задать выражениями (1) соответственно, записываются в регистры 7-9, проходя по второму открытому входу переключателей 4-6 4Я (первые входы переключателей 4-6 в этот момент закрыты). По окончании приема четвертого повторения в регистрах 7-9 будут записаны численные значения принятия решения по четырем повторением. С этого момента закрываются вторые входы переключателей 4 и

5 и перный вход переключателя 31 и открываются третьи входы переключателей 4 и 5, первый вход переключателя

28 и второй вход переключателя 31.

Если выходные сигналы регистров

7 — 9 сдвига У,У,У> принимают значения 101 соответственно, то это означает, что по четырем одноименным элементам принято решение (У1 1), это 6О решение является "1" (Y 1), и элементы третьего и четнертого повторений не совпадают, т.е. решение по третьему и четвертому повторениям не принято (Y =О). B этом случае йа эле- 65 мент И 25 подаются единичные сигналы

Yq =l, Y -=1, что определяет появление

"1" сигнала на выходе элемента И 25 и его прохождение через элемент ИЛИ

27, переключатель 32 на перный выход устройства и запись в регистр 7, как, Результата мажоритарной обработки пяти повторений (Z ).

Значение одноименного элемента пятого повторения (Х ), поступающее на четвертый вход решающего блока 10 на формировании результата мажоритарной обработки пяти повторений, не сказывается. Однако так как одноименные элементы третьего и четвертого повторений не совпадают (У2 =О), то результат мажоритарной обработки трех последних повторений (Z ) полностью определяется соотнетствующим элементом пятого повторения. Поскольку на запрещающем входе элемента запрет 31 сигнал отсутствует (У =0), то сигнал

Х по четвертому входу решающего блока 10 через элемент запрета 31, элемент ИЛИ 29 и переключатель 33 проходит на четвертый выход и записывается н регистр 8 как результат мажоритарной обработки (2 ) трех последних повторений.

Если выходные сигналы регистров

7-9 имеют вид 011, это значит, что по одноименным элементам четырех повторений решение не принято (У(=О), т.е. существует неопределенность, так как приняты две "1" и дна "0". B этом случае мажоритарное решение по пяти повторениям (Z< ) всецело определяется значением соответствующего элемента пятого повторения Х . Поскольку на запрещающем входе элемента запрет 30 сигнал отсутствует (V =О), то сигнал ХУ по четвертому входу через элемент И 30, элемент ИЛИ 27 и переключатель 32 проходит на первый выход и записывается и регистр 7 как результат мажоритарной обработки (Z>) пяти повторений.

В это же время сигналы У =1 Y =1

Q поступают на входы элемента И 26, сигнал с выхода которого через элемент

ИЛИ 29 и переключатель 33 проходит на четвертый выход и записывается н регистр 8 как мажоритарный результат трех последних повторений (Z<) независимо от значения соответствующего элемента пятого повторения (Ху). Это происходит потому, что одноименные элементы третьего и четвертого повторений совпали (У =1) и их значение соответствует "1" (Y> =1) .

Если результаты мажоритарной обработки (Z,й ) необходимо выдать повторно, то закрывается первый вход переключателя 32 и первый вход переключателя 31 и открывается второй вход переключателя 27 и первый вход переключателя 31 Результат Zg из

980114

Таблица 1

0 регистра 7 через переключатель 27 поступает на первый выход устройства, Результат Е из регистра 8 через элемент ИЛИ 28 и переключатель 33 проходит на второй выход устройства. B табл.2 приведены все варианты решения, которые могут быть получены решаихдим блоком 10. Логические элементы блока 10 при этом работают аналогично рассмотренному выше.

Предлагаемое устройство обладает более высокой технико-экономической эффективностью, чем известное. Известное устройство позволяет подвергать мажоритарной обработке только первые три или пять повторений в целом. Предлагаемое устройство позволяет вести дополнительно мажоритарную обработку третьего, четвертого и пятого повторений, что повышает его достоверность. Эквивалентная вероят ность ошибок для способа мажоритарной обработки пяти повторений равна 3

Рэ С . Ро =10 Ро где P — вероятность искажения одноглаз элемента.

Для известного устройства при появлении трехкратных ошибок в семи ий

5 девяти возможных случаев ошибвй исправлены не будут, что ведет к потере информации

Р =a ° Ð

9i

fQ где Р „ 7 Ро, и — число элементов в одной повторении.

В предлагаемом устройстве

PAi =" Рэ

"де Р 4.P то достигается исправлением трех ва риантов ошибок при мажорюгарной обработке трех последних повторений. Сле довательно, Ъ

20 . РИ «n ° Z ° P т.е. потери информации уменьшаются почти в два раза.

980114 Таблица2

О

Формула изобретения

Устройство для приема и мажоритарного декодирования информации, содержащее ключ, вход которого соединен с информационным входом устройства, выход — с первым входом счетчика, первый и второй выходы счетчика соединены с первыми входами соответственно первого и второго переключателей, третий переключатель, выходы переключателей соединены с информационными входами соответствующих регистров сдвига, выходы которых соединены с первым, вторым и третьим входами решающего блока, первый выход которого соединен с первым выходом устрой- 65 ства, выходы первого и второго регистров сдвига соединены соответственно с вторым и третьим входами счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности устройства, в него введены кодопреобразователь, первый, второй и третий выходы счетчика соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами кодопреобразователя, четвертый вход которого объединен с первым входом третьего переключателя и четвертым входом решающего блока и подключен к выходу входного ключа, первый, второй и третий выходы кодопреобраэователя соединены с вторыми входами соответствующих переключателей, выход тре13

980114 тьего регистра сдвига соединен с пятым входом кодопреобразователя, пятый вход решающего блока подключен к второму выходу счетчика, второй и четвертый выходы решающего блока соединены соответственно с третьими

5 входами первого и второго переключателей и вторым выходом устройства.

2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что кодопреобраэователь выполнен на сумматоре, 1О элементах И, ИЛИ и ИЛИ-НЕ, выход первого элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, !5 выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход сумматора соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, первый вход первого элемента И соединен с первым входом кодопреобразовлтеля, второй вход первого элемента И объединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ и подключен к второму входу кодопреобразователя, первый вход сумматора объединен с вторым входом второго элемента И и подключен к четвертому входу кодопреобразователя, пятый вход которого соединен с вторым входом сумматора, выходы второго элемента ИЛИ, сумматора и третьего элемента ИЛИ соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами кодопреобразователя.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что решающий блок выполнен на переключателях, элементах запрета, И, ИЛИ, выход пер вого элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента запрета, выход — с первым входом первого переключателя, выход второго элемента запрета и выход второго элемента И соединены с первым и вторым входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго переклю чателя, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, первые входы nepaoro элемента И, первого элемента запрета и второй вход первого переключателя подключены к пер ному входу решающего блока, перные входы второго элемента запрета, второго элемента И и третьего элемента

ИЛИ подключены к нторому входу решающего блока, вторые входы первого и второго элементов И подключены к третьему входу решающего блока, вторые входы элементов запрета и второй вход третьего элемента ИЛИ подключены соответственно к четвертоМу и пятому входам решающего блока, выход первого переключателя соединен с первым и вторым входами решающего блока, выход второго переключателя соединен . с Третьим и четвертым входами решающего блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Анторское снидетельстно СССР

9 767989, кл. Н 04 L 1/10, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2718711/18-09, 1978 (прототип).

980114

Составитель Н.Бочарова

Редактор A.Îãàð Техред М.Гергель Корректор Г.Решетник

Заказ 9364/40 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4