Декодер сверточного кода

 

Изобретение относится к технике СВЯ2И и может использоваться для обеспечения помехоустойчивого кодирования при передаче дискретной информации. Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости устройства. Декодер сверточного кода содержит первый 1 и второй 8 распределители ветвей, кодер 2, формирователь 3 жесткого синдрома, первый 4 и второй 13 блоки задержки, корректор 5 ошибок , мультиплексор 6, шифратор 7, формирователь 9 меток надежности проверочных символов,формирователь 10 меток надежности синдрома, формирователь .11 взвешенного синдрома, анализатор 12 синдрома, блоки 14 сумматоров, блоки 15 пороговых элементов . Использование декодера сверточного кода с мягким алгоритмом решения позволяет повысить помехоустойчивость при фиксированном объеме оборудования и особенно эффективно для декодирования длинных (с большой длиной кодового ограничения ) высокоскоростных кодов. 3 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (П) (51) 4 03 И 13 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4094299/24-24 (22) 18,04,86 (46) 15.04,88. Бюл. М - 14 (71) Одесский электротехнический институт связи им, А.С.Попова (72) В.Л.Банкет и А.З.Геер (53) 621. 394, 14 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 10?8654, кл, Н 03 11 13/12, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Р 1320904, кл. Н 03 М 13/12, 1985. (54) ДЕКОДЕР СВЕРТОЧНОГО КОДА (57) Изобретение относится к технике связи и может использоваться для обеспечения помехоустойчивого кодирования при передаче дискретной информации. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости устройства.

Декодер сверточного кода содержит первый 1 и второй 8 распределители ветвей, кодер 2, формирователь 3 жесткого синдрома, первый 4 и второй

13 блоки задержки, корректор 5 ошибок, мультиплексор 6, шифратор 7, формирователь 9 меток надежности проверочных символов, формирователь

10 меток надежности синдрома, формирователь 11 взвешенного синдрома, анализатор 12 синдрома, блоки 14 сумматоров, блоки 15 пороговых элементов. Использование декодера сверточного кода с мягким алгоритмом решения позволяет повысить помехоустойчивость при фиксированном объеме оборудования и особенно эффективно для декодирования длинных (с большой длиной кодового ограничения) высокоскоростных кодов. 3 ил.

1388998

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в устройствах помехоустойчивого кодирова- ния при передаче дискретной информа5

Цель изобретения -- повьппение помехоустойчивости устройства.

На фиг.1 приведена структурная схема декодера сверточного кода; на фиг. 2 — функциональная схема формирователя меток надежности провероч( ных символов; на фиг, 3 — квантовая( ая кодовая последовательность с выода канала связи. 15

Декодер сверточного кода содер1кит первый распределитель 1 ветвей, содер 2, формирователь 3 жесткого (.синдрома, первый блок 4 задержки, корректор 5 ошибок, мультиплексор 6, 20

1пифратор 7, второй распределитель 8 ветвей, формирователь 9 меток надежности проверочных символов, формиро патель 10 меток надежности синдрома, формирователь 11 взвешенного синдро ма, анализатор 12 синдрома, второй блок 13 задержки, блоки 14 сумматоров, блоки 15 пороговых элементов, блок 16 формирования тактовых импульсов. Формирователь 9 меток надежности проверочных символов содержит решающие блоки 17 и регистры 18 сдвига, Распределитель 1 ветвей производит распределение кодовой последовательности íà k-информационных и проверочную последовательности и содержит два регистра: последовательный реГистр сдвига на и разрядов и параллельный регистр сдвига на и разрядов, Где n — общее количество ветвей свер40 точного кода. При этом кодовая последовательность - старший разряд ("жесткое" решение) 3 -разрядной

Квантованой кодовой последовательности с выхода демодупятора (фиг,3).

Кодер 2 по принятым информацион Ным символам формирует символы про:эерочной последовательности. В качестве кодера 2 используется регистр сдвига с встроенными сумматорами по модулю два. Длина регистра сдвига определяется максимальной степенью порождающих полиномов. G l, j = 1,2, сверточного кода со скоростью

R =- — где R — - скорость сверточноп" 55 го кода; k = n — I — количество информационных. ветвей, а число сумматоров по модулю два равно Г ° k — 1, где c. — количество проверок, при этом выходной сумматор многовходовый (n входов) .

Формирователь 3 жесткого синдромасумматор по модулю два — предназначен для формирования синдрома из принятой и сформированной проверочных последовательностей, Первый блок 4 задержки предназначен для обеспечения необходимых фазовых соотношений сигналов k — HH формационных подпотоков с выхода . распределителя 1 ветвей и импульсов коррекции с выходов блока 14 пороговых сумматоров, Величина задержки равна максимальной степени порождающих многочленов сверточного кода.

Блок 4 задержки реализуется, например, на ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), Количество ОЗУ равно количеству информационных ветвей.

Корректор 5 ошибок служит для коррекции символов информационной последовательности. Корректор 5 ошибок состоит из k сумматоров по модулю два, на входы каждого из которых поступают соответствующие информационный символ и символ коррекции.

Мультиплексор 6 предназначен для объединения k êàíàëüíûõ информационных подпотоков в один последовательный поток, Скорость передачи выходного потока в k раз больше скорости передачи входного потока.

Шифратор 7 служит для преобразования квантованого информационногс по— тока с канала связи в поток меток попадания в зону L, где L = О, 1, 2, 3 (при (} = 8, где Q — количество уровней квантования), Преобразователь работает в соответствии с таблицей, где первая колонка указывает значения трех разрядных двоичных чисел с выхода демодулятора, пятая — значение метки на выходе преобразователя, Например, символ на входе 101 ("5)— на выходе шифратора 7 метка (101.

Преобразователь .7 реализуется, например, на полупроводниковом запоминающем устройстве, Распределитель 8 ветвей служит для распределения последовательности меток попадания в L-зону на и двухразрядных последовательностей меток (k-информационных и 1-й проверочной последовательности) и содержит два регистра сдвига на и разрядов: последовательный и параллельный.

1388998

Формирователь 9 служит для формирования меток надежности проверочных символов, Известно, что надежность проверочного символа зависит от надежности самого ненадежного символа, участвующего в его формировании, Самым ненадежным символом является символ, попавший ближе к центру шкалы квантования. Так, например, сим- 10 вол f001) (метка попадания в ?-зону

$01) ), более ненадежен, чем символ (000), метка надежности 1007 и т.д.

В качестве формирователя 9 используется двухразрядный регистр 15 сдвига со встроенными в соответствии с порождающим многочленом решающими блоками 17, Длина регистра сдвига определяется максимальной степенью порождающих полиномов сверточного 20 кода G"1, j = 1,2,...,k а число решающих блоков 17 равно (7 k — - 1), при этом выходной решающий блок 17 многовходовой (n-входов).

Алгоритм работы решающего блока

17 следующий: на входы решающего. блока 17 поступают два двухразрядных . числа (на вход последнего решающего устройства и чисел), на выходе наибольшее из них, Например, если на 30 входы решающего блока 17 поступают два числа $01J и (11 то на выходе (111, если на входе два равных чис-. ла (101 и (101; то на выходе (10(,и т.A Решающий блок 1 реализуется, .например, на полупроводниковом sanoминающем устройстве, Таким образом, формирователь 9 в, соответствии с порождающим многочпе-. ном формирует свертку меток надеж- 411 ности проверочных символов.

Формирователь 10 меток надежности синдрома служит для формирования меток надежности символов жесткой синдромной последовательности. Раба- 45 та формирователя 10 аналогична рабо-. те описанных выше решающих блоков

17, т.е. из двух двухразрядных чисел (метки принятого проверочного символа) на выходе большее из них (указывающее между самого ненадежного символа, участвующего в формировании соответствующего символа жесткой синдромной последовательности).

Формирователь 11 взвешенного синдрома служит для формирования трехразрядиого взвешенного синдрома т,е, для формирования синдромной пос1 ледовательности, зависящей как от жесткой (собственно) синдромной пос ледовательности, так и от надежности символов, участвующих в формировании этой последовательности (метки надежности синдрома) . Формирователь 11 взвешенного синдрома может быть выполнен, например, на двух сумматорах по модулю два, Анализатор 12 синдрома предназначен для обнаружения и исправления ошибок в информационных символах и ,представляет собой трехразрядный регистр сдвига с обратными связями со встроенными в соответствии с порождающими многочленами сверточного кода сумматорами по модулю два, Принципиальная схема анализатора

12 синдрома полностью определяется порождающими многочленами G, j

0)

1,2...,,k а количество сумматоров по модулю два равно 3 (k — 1)Второй блок 13 задержки служит для обеспечения необходимых фазовых соотношений меток попадания s зону информационных сММволов и соответствующих корректируемых информационных символов. Величина задержки равна максимальной степени порождающих многочленов сверточного кода, Второй блок 13 задержки реализуется, например, на ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), Количество ОЗУ

2 k.

Блок 14 пороговых сумматоров предназначен для принятия решения с достоверности принятых информационных символов. Связи блока 14 с ячейками памяти трехразрядного регистра сдвига анализатора 12 синдрома определяются соответствующими полиномами

G, j = 1,2,...,k, j-й двухразрядный

О выход 13 задержки подключен к соответствующему входу j-ro сумматора блока 14, Алгоритм работы блока 14 следующий: если сумма Г трехразрядных символов S j взвешенного синдрома и двухразрядного символа S, j с выхода блока 13 задержки больше Т, где

Т вЂ” порог порогового сумматора, принимается решение об исправлении соответствующего информационного символа, с выхода блока 14 на соответствующий вход корректора 5 ошибок поступает

"1", а во всех остальных случаях коррекция не происходит. Таким образом, алгоритм работы j-го блока 14

1388998 следующий: .Х S,j ) Т - на выходе блока 14 "1", и ноль в противном случае, Рассмотрим принцип работы декодера сверточного кода на примере свер,,точного кода с R = — = 7/8, = 4, k ( ( m = 47, где m — - максимальная степень

1 порождающих многочленов, G (И

1,2,...xk.

Принятая квантованная на О = 8 уровней информационная последователь-. ность поступает на шифратор 7, при этом старший разряд (жесткое решение) поступает на распределитель 1, с выхода которого символы k = 7 информационных подпотоков одновременно поступают на входы соответствующих линий задержки первого блока 4 задерж ки и на входы кодера 2. С выхода пер,,вого блока 4 задержки задержанные информационные символы поступают на первые входы корректора 5.

В кодере 2 иэ принятых информациoHHblx символов формируются символы проверочной последовательности, которые поступают на первый вход формирователя 3 жесткого синдрома, на второй вход которого поступают символы приянтой проверочной последо,вательности, Формируется жесткий

| синдром, структура которого зависит от типа ошибок как в информационных так и в проверочных символах.

При использовании гибкого решения алгоритм порогового декодирования можно представить ввиде > (1-2А;) W! + W, О, (1) !

=! где (А; — система из ортогональных проверок; — весовой коэффициент проверки А;;

45 — весовой ко эффици ен т ино формационного символа, для которого осуществляется проверка.

При этом надежность каждой проверки ( (коэффициент W;) информационного символа (весовой коэффициент И ) определяется надежностью наименее надежного символа, участвующего в формировании данной проверки, 55

Надежность символа зависит от зоны квантования, в которую попал данный символ, Для О =: 8 таблица коэффициентов надежности показана на фиг,3 (первая и вторая колонки) .

Например, если символ (010) (зона квантователя "2"), то W; = (011j ("3") и т,д, Удобно преобразовать (1), Для это" го умножим левую и правую часть (1)

Ha — 1 и прибавим число (+1). 1!1„„„„ где W „- максимальный весовой коэффициент; (c +1) ° W Ä - (1-2А;). W; -1!1 > ! к!

x(+1) ° 1!1 (М „-(1 -2А;) W;) > (c, + 1) W

1=! причем для i = О А; = О. Обозначим !, +1

Т

2 !!! !!!ax (1 2A i) Wi

Б т

2 отсюда

;Г Я;>Т

;-о

Из таблицы следует: старший разряд взвешенного синдрома S совпадает с жестким синдромом А, остальные раз-. ряды совпадают с меткой надежности синдрома (колонка 5), если А; =0, и совпадают с инверсией меток надежнос ти синдрома, если А; = 1, Одновременно с формированием же стко го синдрома произ водит ся формирование коэффициентов надежно сти синдрома следующим образом: принятая трехразрядная последовательность символов с канала связи поступает на вход шифратора 7, с выхода которого двухразрядный поток меток,указывающих зону, в которую попали длинные символы, поступает на распределитель 8 ветвей, с выхода которого

k потоков меток поступает на формирователь 9 меток надежности провероч- ных символов, который производи1 свертку меток s соответствии с порождающими многочленами сверточного кода, Сформированная последовательность меток надежности проверочных символов поступает на первый вход формирователя 10 меток надежности

1388998 синдрома, на второй вход которого поступает последовательность меток попадания в зону канальных проверочных символов. Сформированная в соответствии с таблицей двухразрядная последовательность меток надежности синдрома поступает на второй вход формирователя 11 взвешенного синдрома, на первый вход которого поступа- 10 ет жесткий синдром, Формируется взвешенная синдромная последовательность S; структура которой зависит как от типа ошибок в информационных и проверочных символах, так и от надежности этих символов. При этом, метки попадания в зону Ь информационных символов поступают на второй блок 13 задержки, с выхода которого задержанные на m бит метки поступа- 20 ют в блок 14.

Необходимо отметить, что метки попадания в L зону на выходе блока задержки совпадают с Soi так как в формировании Soi участвует лишь 25 одна метка, указывающая в какую из симметричных зон надежности попал контролируемый j-м пороговым сумматором информационный бит, Сформированный взвешенный синд- 30 ром поступает на вход анализатора 12 синдрома. На каждом такте производится анализ пороговыми сумматорами структуры взвешенной синдромной последовательности $; и принятие решения о достоверности первого блока из k информационных символов, Решение о достоверности информационного бита: если

Е. + 1 4+1 40

S.1>- — — W = — —.7 =1? 5! 2 mme» 2 э в ы (то принимается решение, что информационный символ принят с ошибкой, с выхода блока 14 на соответствующий 45 вход корректора 5 ошибок, на первый вход которого поступает соответствующий информационный символ, и соответствующие сумматоры по модулю два анализатора 12 синдрома поступает импульс коррекции, соответствуюшие S; инвертируются. Например, S ( — 101 $;= 010. Если S, c Т, то

i=-0 коррекция не происходит. С выхода корректора 5 откорректированные ин- 55 формационные символы поступают на мультиплексор 6, где объединяются в один информационный поток, Формула изобретения

Декодер сверточного кода, содержащий кодер, выход которого подключен к первому входу формирователя жесткого синдрома, блок формирования тактовых импульсов, первые выходы которого подключены к первым входам мультиплексор а, анализатор синдрома, первый блок задержки, корректор ошибок, блок пороговых элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости декодера, в него введены второй блок задержки, блок сумматоров, формирователь взвешенного синдрома, формирователь меток надежности синдрома, формирователь меток надежности проверочных символов, первый и второй распределители и шифратор, вход которого объединен с первым входом первого распределителя и является входом декодера, выход шифратора соединен с первым входом второго распределителя, второй и третий входы которого объединены с одноименными входами первого распределителя и подключены к одноименным выходам блока формирования тактовых импульсов, первые выходы первого распределителя подключены к соответствующим входам кодера и первого блока задержки, выходы которого подключены к первым входам корректора ошибок, второй выход первого распределителя соединен с вторым входом формирователя жесткого синдрома, выход которого подключен к первому входу формирователя взвешенного синдрома, первые выходы второго распределителя подключены к соответствующим входам формирователя меток надежности проверочных символов и второго блока задержки, выходы которого подключены к первым входам соответствующих блоков сумматоров, второй выход второго распределителя подключен к первому входу формирователя меток надежности синдрома, второй вход которого подключен к выходу формирователя меток надежности проверочных символов, а выход соединен с вторым входом формирователя взвешенного синдрома, выход которого подключен к первому входу анализатора синдрома, выходы которого подключены к вторым входам соответствующих блоков сумматоров, выходы которых через соответствующие блоки пороговых эле"

1388 998

Метка надежности

Зоны

0,7

7 0 000 00

l,б

2,5

3,4

3,4

2,5

1,6

0,7 ментов подключены к вторым входам анализатора синдрома и корректора ошибок, выходы которого подключены (к вторым входам мультиплексора, выход ко торо го я вля е т ся выходом де кодера, 001 01

010 10

011 11

100 11

101 10

110 01