Система для передачи и приема цифровой информации
Изобретение относится к электросвязи и может быть применено в телеметрии и при передаче данных. Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности системы Используется модификация итеративного кода, в котором информационные элементы слов располагаются на трех взаимно перпендикулярных гранях прямоугольного параллелепипеда. Проверочные символы образуются суммированием по модулю два информационных символов, размещенных на одной линии двух взаимно перпендикулярных граней. Кодовое расстояние кода равно 3. Система содержит на передающей стороне синхронизатор , блок кодирования, распределитель импульсов, блок элементов ИЛИ- И, сумматоры по модулю два, элемент ИЛИ, модулятор, регистр сдвига, эле- , мент И и триггер, на приемной стороне - демодулятор, регистр сдвига, блок сумматоров по модулю два, синхронизатор , блок элементов И, выходной регистр, блок опознавания ошибок, восстановитель синдрома, дешифратор и канал связи. 1 э,п. ф-лы, 10 ил. (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЬ1Й КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4646212/24 (22) 03.02.89 (46) 23,03.91. Бюл. Р 11 (71) Ленинградский электротехническиУ институт связи им. проф. М.А.БончБруевича (72) P.Т.Сафаров (53) 621.394:14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Н» 1548849, кл. Н 03 N 13/02, 1988. (54) СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕПА И И ПРИЕИА .
НИФРОВОй ИНФОРИАЦИИ (57) Изобретение относится к электросвязи и может быть применено в телеметрии и при передаче данных. Цель изобретения — повышение быстродействия и надежности системы. Используется модификация итеративного кода, в котором информационные элементы слов
Изобретение относится к электро. связи и может быть использовано в те.леметрии и при передаче данных.
Цель изобретения — повышение быстродействия системы путем сокращения избыточности кода и повышение надежности системы путем упрощения ее структуры.
На фиг. 1 1приведена структурная схема передакнпей стороны системы; на фиг. 2 — структурная схема приемной стороны системы; на фиг. 3 — структур- ная схема сумматора по модулю два пе- редающей стороны системы; на фиг.4 - временные диаграммы сигналов в этом
„„SU„„1637025 А1 ($g)5 Н 03 И 13 02 Г 08 С 25/00
2 располагаются на трех взаимно перпендикулярных гранях прямоугольного параллепепипеда. Проверочные символы образуются суммированием по модулю два информационных символов, размещенных на одной линии двух взаимно перпендикулярных граней. Кодовое расстояние кода равно 3. Система содержит на передающей стороне синхронизатор, блок кодирования, распределитель импульсов, блок элементов ИЛИИ, сумматоры по модулю два, элемент
ИЛИ, модулятор, регистр сдвига, эле- . мент И и триггер, на приемной стороне — демодулятор, регистр сдвига, блок сумматоров по модулю два, синхронизатор, блок элементов И, выход40 ной .регистр, блок опознавания ошибок, восстановитель синдрома, дешифратор и канал связи. 1 з.п. ф-лы, 10 ил. С. сумматоре; на фиг. 5 - структурная схема распределителя импульсов, на фиг. 6 - временные диаграммы сигналов в различных точках распределителя импульсов; на фиг. 7 - структурная схема.дешифратора и кодовые сигналы на входе и выходе дешифратора; на фиг.8структурная схема восстановителя синдрома; на фиг. 9 — структурная схема,Ь блока опознавания ошибок; на фиг. 10— матрица плоскообъемного итеративного кода.
Система содержит на передающей сто роне (фиг. 1) синхронизатор 1, блок
2 кодирования, распределитель 3 им1637025
20 пульсов, блок 4 элементов ИЛИ-И, сумматоры 5 по модулю два по числу проверочных элементов кода, элемент
6 ИЛИ, модулятор 7, регистр 8 сдвига, элемент И 9, триггер 10, на приемной
5 стороне (фиг. 2) — демодулятор 11, регистр 12 сдвига, блок 13 сумматоров по модулю два, синхронизатор 14, блок
15 элементов И, выходной регистр 16, блок 17 опознавания ошибок, восстановитель 18 синдрома, дешифратор 19, канал 20 связи. Сумматор 5 по модулю два содержит (фиг. 3) первый -четвертый элементы И 21-24, первый и второй триггеры 25 и 26, элемент
ИЛИ 27.
Система для передачи и приема цифровой информации работает следующим образом.
Блок 2 кодирования преобразует дискретные входные сигналы (сообщения) в К-разрядные слова двоичного кода. Кодовые слова считываются в моменты времени, определяемые импуль- 25 сами синхронизатора 1, частота следования которых Е „ =й /19. Кодовые слова в эти моменты времени вводятся в регистр 8 сдвига, из которого они считаются импульсами, следующими с частотой f, которые пачками поступают с выхода элемента И 9 (фиг, 1 и
6, сигнал Б 5). Кодовое К-разрядное слово в последовательной форме (Фиг„ 6, сигнал Б 4) поступает на входы блока 4 элементов ИЛИ-И и элемента ИЛИ 6.
Распределитель 3 импульсов, управляемый сигналами S1 $1 и Бч (фиг. 6), поступакщими из синхрони- 40 затора 1, вырабатывает различные коммутирующие и управляющие сигналы (фиг. 6, сигналы S«,...,Б у, 18 °
В соответствии с алгоритмом обра- 45 зования проверочных элементов эти сигналы подаются на входы блока 4 элементов ИЛИ-И. Например, для предлагаемого плоско-объемного итеративного кода на вход первого элемента
ИЛИ-И поступают сигналы, соответствующие позициям "1", "2", "9" и "10" кодового слова, на вход второго элемента — сигналы, соответствующие потретьего элемента — сигналы, соот55
If 1f 11 11 11 11 ветствующие позициям 3, 1, 7 и "5", на вход четвертого элемента— сигналы с номерами "4", "2", "8" и "6", на вход пятого — сигналы с номерамй го — сигналы с номерами "7", "8", "9" и " 11", à íà вход седьмого элемента ИЛИ-И вЂ” коммутирующие сигналы, соответствующие позициям "1", "2",..., "12" кодового слова.
На выходе первого элемента ИЛИ-И будут "1"-й, "2"-й, "9"-й и "10"-й элементы информационной части кодового слова. При этом символам "1" будут соответствовать сигналы высокого уровня длительностью равной 3 (— длительность элемента кодового слова).
На выходе последнего элемента ИЛИ-И будет последовательность сигналов высокого уровня (символы " 1") и низкого уровня (символы "0"). Эти сигналы подаются на входы соответствующих сумматоров 5 по модулю два. Каждый сумматор имеет шесть входов. На вход поступают импульсы с частотой ff. (фиг. 4, сигнал U или сигнал S< фиг. 6), сдвинутые относительно оснонной последовательности импульсов той же частоты (сигнал U<). На второй вход подается указанная выше последовательность U4 =Б„„, (фиг. 4) информационных элементов, определяемая алгоритмом образования проверочных символов кодового слова. На третий вход подается (или не подается) сигнал типа U < (фиг. 4) в течение интервала времени, не совпадающего с поступлением информационных посылок, Сигнал типа U< присутствует, если соответствующий элемент синхрослова, используемого для групповой синхронизации, равен "1".Если этот символ равен нулю, то сигнала типа U5 нет (вход сигнала U отсутствует). На четвертый вход сумматора подается сигнал U» (фиг. 4), на пятый вход— сигнал U< на шестой вход — сигнал
Уц . Если сумма по модулю два информационных элементов, поступающих на вход Uq с добавлением сигнала U+ равна "1", то Т-триггер 25 находится в состоянии "1". Если сумма равна нулю, то триггер 25 находится в состоянии "0".
Сигнал Ug служит для считывания состояния Т-триггера 25 и записи этой информации ("0" или "1") в RS-триггер
26. Сигнал U» предназначен для считывания состояния сумматора (RS-триггера 26) и возвращения Т-триггера 25 в нулевое состояние. Сигнал 01Э воз5
55
5 16 вращает в нулевое состояние RS-триггер 26 (фиг. 3).
Таким образом, на вход элемента
ИЛИ 6 (фиг. 1) поступают информационные элементы ".1"..."12" из регистра
8 сдвига и проверочные элементы
"13"..."19", несущие также сведения о синхрослове из сумматоров 5 по модулю два. Эта последовательность двоичных сигналов поступает в модулятор
7 (фиг, 1) и далее идет в канал 20 связи, Принятые сигналы вводятся в демодулятор 11 (фиг. 2). Продетектированные видеосигналы в виде последовательности двоичных элементов вводятся в регистр 12 сдвига.
Выходы соответствующих ячеек регистра сдвига связаны с входами сумматоров по модулю два блока 13 сумматоров по модулю два. В каждом из
r сумматоров (r — число проверочных элементов, равное числу разрядов синхрослова) вычисляется сумма IIo модулю два части принятых и одного из проверочных символов. Например, для рассматриваемого поверхностнообъемного итеративного кода ("19", "12", "4") в первом сумматоре суммируются "1"-й "2"-й "9"-й ™10"-й .Ф -У У и "13"-й элементы, т.е. определяется величина
Ь =а +а +а +а, +с,, I ч
Где. с 13 =а с+а +аз+а В результате суммирования имеем М Ь,=а1+а<+аз+а1о + !+ а+ с+со+Ь, =Ь (если без искажения приняты символы I I I I I 3 а2э а1 ь а1О и с(3) ° Таким образом, через интервалы Ф, равные длительности двоичного элемента, определяются величины Ь,, Ф Ъ,;...Ь . При правильном фазировании ф . - 4свсе элементы совпадают с:элементами синхрослова. В дешифратор 19 поступают сигналы b,,...,b . Те из них, которые в синхрослове должны быть равны "0", проходят на входы элементов И (фиг. 7) через инверторы, а элементы, которые должны быть равны "1"без инвертирования. На выходе ас (фиг. 7) при отсутствии искажений вьщеляется сигнал совпадения симво.л . + лов b>,...,bä, соответствующий пику функции взаийноф корреляции кодовых 37025 6 сигналов b(° bf H bl, ° °,b ° СНгф ъ. % налы а,...,а (фиг. 7) соответствуют случаю, когда при образовании вос становленного синхрослова искажен один из его элементов. В результате дешифратор 19 выдает в соответствующий момент сигнал групповой синхронизации, которым фазируется синхронизатор 14. Дпя исправления ошибок необходим синдром представляющий слово, состоящее иэ проверок вида 4 с с с с с рс, =а, +а +а +а„+К,; а5 аБ асо ас2 с < 3 аi+аа аз+ам +Яка аФ а2 а3 аб 29 Г= ! мс 1=а с +а +... +а, + ( где штрих над символом показывает, что это принятый элемент. Для восстановления синдрома сигналы с выходов сумматоров по модулю два блока 13 сумматоров по модулю два пропускают через восстановитель 18 синдрома (фиг. 8). Восстановленный синдром вводится в блок 17 опознавания ошибок, который обнаруживает место ошибки, т.е. определяет номер искаженного информационного элемента "1"..."12™ при наличии однократной ошибки. Блок 17 опознавания ошибок (фиг. 9) содержит "12" элементов И, соединенных своими входами с соответствующими семью входными шинами, на которые подаются сигналы в виде элементов синдрома R. При выделении пика синхросигнала синхронизатор 14 выдает сигнал считывания информационной части слова (символы " 1"...."12") из регистра 12 сдвига и записи этих сигналов в выходной регистр 16, куда подаются (при однократной ошибке) сигналы для инвертирования соответствующих символов. После этого по сигналу синхронизатора 14 исправленное кодовое слово выдается на выход системы. Таким образом, в системе обеспечивается передача цифровых сигналов с исправлением однократных ошибок с надежной групповой синхронизацией 1637025 без введения в кодовые слова избыточных элементов. По сравнению с известными устройствами обеспечивается более высокая скорость передачи ин5 формации и большая надежность системы в связи с выполнением тех же задач с меньшим числом блоков и более простыми средствами, В предлагаемой системе используется так называемый плоскообъемный итеративный код, матрица которого изображена на фиг. 10. Информационные элементы а изображены на по( верхностях трех граней куба (прямо- 15 угольного параллелепипеда). Проверочные элементы образуются по правилу 25 (" а +аг+аъ+а (о 0(=ау+а +аи+а lR Pi =a ag+aiz+a 1 =а +аа+а +a < 2 р, =а +а +а +а q а +ай+ау+а 4 1= а i+aZ+ ° +а 2е Кодовое расстояние кода d<<<=4При использовании проверочных симBoRoB (,, ф2, Р (3 2,, и g Ho d„„„=3. Сравнение данного кода с некоторыми другими кодами с числом информа-, ционных элементов К=12 показывает, что количество необнаруживаемых ошибок плоскообъемного кода (".19 "12", 35 "4") равно 27, для плоского итератидля инверсного кода ("24", ".12", "4") — 66. Плоскообъемный код (и, К, 3) ис- 40 правляет одиночные ошибки. Так, для кода ("18", "12", "3") вероятность ошибочного декодирования слова 2 оы б 4 5 При Р =10 РО =С,8 10 =1,53 ° 10 Ниже приведены некоторые из предлагаемых кодов: ("9", "5", "3"), ("12" "7" "3") ("13" "8" "3") 1 У ("18" "12" "3") ("23" "16" "3") Ф 1 Ф ("35" "24" "3") (™29" "21" "3") "16" "4") ("36 ™ 26" "4") ("30" t Э "21" "4") а также плоские итеративt 1 "16" ° ™3") ("35 ° ™25 3 ) в (29 ° ("25" "16" ° "4") ("36", "25", "4") ° ("30" "20" "4") . Эти данные показывают, что плоскообъемные итеративные коды имеют мень-. шую избыточность по сравнению с плоскими итеративными кодами, представляемыми в виде плоских прямоугольных матриц. Формула изобретения 1. Система для передачи и приема цифровой информации, содержащая на передающей стороне синхронизатор, первый выход которого соединен с первыми входами модулятора, распределителя импульсов и блока кодирования, вторые входы которого являются входаии системы, второй выход синхронизатора соединен с третьим входом блока кодирования и вторым входом распределителя импульсов, первые и вторые выходы которого соединены соответственно с первыми входами сумматоров по модулю два, блока элементов ИЛИ-И, выходы которого соединены с вторыми входами сумматоров по модулю два, выходы сумматоров по модулю два соединены с первыми входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом модулятора, выход которого соединен с каналом связи, на приемной стороне содержащая демодулятор, первый вход которого соединен с каналом связи, выход демодулятора соединен с первым входом синхронизатора и первым входом регистра сдвига, первые и вторые выходы которого соединены соответственно с первыми входами блока элементов И и блока сумматоров по модулю два и вторыми входами блока сумматоров по модулю два, первый выход синхронизатора соединен с вторыми входами демодулятора и регистра сдвига, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности системы, в нее введены на передающей стороне регистр сдвига, элемент И и триггер, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с первым входом регистра сдвига, вторые и третий входы которого подключены соответственно к выходам блока кодирования и второму. выходу синхронизатора, выход регистра сдвига соединен с вторыми входами блока элементов ИЛИ-И и элемента ИЛИ, третий выход синхронизатора соединен с третьими входами 9 i637025 l0 сУмматоРов по модулю два и третьим 2. Система по и. 1, о т л и ч a= входом распределителя импульсов, тре- ю щ а я с я тем, что сумматор по тий и четвертый выходы которого сое- модулю два выполнен на триггерах, динены соответственно с первым н 5 элементах И и элементе ИЛИ выход вторым вхоДами тРиггера, втоРой вхоД которого соединен с первым входом элемента И подключен к пеРвомУ выхо- первого элемента И, выход которого ДУ сияхРонизатоРа, на приемнои сто - соединен с входом первого триггера роне — блок опознавания ошибок, вос- выход которого соединен с первыми становитель синдрома, дешиФратор и щ входами второго и третьего элементов выхоДной Регистре выхоДы блока сУм- ц, выходы второго и третьего элеменматоров по модулю два соединены четов И соединены соответственно с первым входом элемента ИЛИ и $-входом второго триггера, выход котор6го соеопознавания ошибок и через дешнфра15 динен с первым входом четвертого элемента И, выход которого является вытор с вторым входом синхронизатора, второй и третий выходы которого соеходом сумматора по модулю два, вторые динены соответственно с первым вховходы элемента ИЛИ, второго и четвердом выходного регистра и вторыми вхотого элементов И, третьего элемента дами блока элементов И и блока опоИ и R-вход второго триггера являются знавания ошибок, выходы которого соесоответствуюшимн первыми входами сум" динены с вторыми входами выходного матора по модулю два, третий вход регистра, третий вход блока суммаэлемента ИЛИ является вторым входом торов по модулю два подключен к персумматора по модулю два, второй вход вому выходу синхронизатора,. выходы первого элемента И и третий вход треблока элементов И соединены с третьего элемента И объединены и являют- тьими входами выходного регистра, ся третьим входом сумматора по модувыходи которого являются выходами системы. дхаВ 1 637025 1637025 71" 12 фиг,$! 1 ra г 3@ + S)g) I а 829 1а «867вя и/2 1637025 Е оРу Ь Ь bs Ь Ь b b дрциечаиие ири 1 0 1 0 0 1 1 СинхрослоВо м и;шюе//о а,= г Искажен — И 0 5 0 0 5 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 О 1 0 1 1 1 0 1 0 f 1 .1 05 ОО г Фиг.7 а = 1 -п- 0 аз= 1 а,= г а = 1 а,-1 — //— — l/— — //— — //— иу- г Д е Фиг.8 1637025 6t 62 Составитель Н.Бочарова Техред JI.Îëèéíûê . КорректорМ.Самборская Редактор Е.Папп Заказ 825 Тираж 455 Подписное ВНИКПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
