Пороговый декодер сверточного кода

 

Изобретение относится к автоматике и может применяться в системах цифровой связи, использующих сверточные коды. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости - достигается введением блока 7 задержки синдромной последовательности, второго анализатора 8 синдрома, второго порогового элемента 9, первого 12 и второго 15 блоков запрета, блока 14 задержки сигнала управления коррекцией, блока 19 задержки информационной последовательности второго корректора 23 ошибок, блока 20 управления коррекцией. Сущность изобретения состоит в том, что с введением новых элементов и связей реализуется новая дисциплина функционирования, состоящая в том, что производится декодирование информации с учетом синдромной последовательности , формируемой непосредственно при поступлении информационной и проверочной последовательностей и с учетом задержанной синдромной последовательности . При этом при декодировании в первом случае определяется факт наличия ошибки кратности выше, чем позволяет исправлять ортогональный код, который используется при декодировании информации во втором случае для запрета ложных коррекций, предотвращая тем самым размножение ошибок. 1 з.п. ф-лы, 2 ил Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 03 М 13/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ..;: HASE

,". :л t;чц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4933273/24 (22) 30,04.91 (46) 30.06.93. Бюл. N. 24 (72) А.Г.Снисаренко, Е,Б.Беляев и О.А.Снисаренко (56) Авторское свидетельство СССР

t4 586571, кл. Н 03 М 13/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

hk 11225522994444, кл. Н 03 М 13/12, 1985. (54) ПОРОГОВЫЙ ДЕКОДЕР СВЕРТОЧНОГО КОДА (57) Изобретение относится к автоматике и может применяться в системах цифровой связи, использующих сверточные коды.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости — достигается введением блока 7 задержки синдромной последовательности, второго анализатора 8 синдрома, второго порогового элемента 9, первого 12 i» второго

15 блоков запрета. блока 14 задержки сиг„„ Ы„„1824675 А1 нала управления коррекцией, блока 19 задержки информационной последовательности второго корректора 23 ошибок, блока 20 управления коррекцией. Сущность изобретения состоит в том, что с введением новйх элементов и связей реализуется новая дисциплина функционирования, состоящая в том, что производится декодирование информации с учетом синдромной последовательности, формируемой непосредственно при поступлении информационной и проверочной последовательностей и с учетом задержанной синдромной последовательности. При этом при декодировании в первом случае определяется факт наличйя ошибки кратности выше, чем позволяет исправлять ортогональный код, который используется при декодировании информации ао втором- случае для запрета ложных коррекций, предотвращая тем самым размножение ошибок. f з.п. ф-лы, 2 ил.

1824675

Первый анализатор 5 гиндрома предназначен для обнаружения ошибок в информационных и проверочных символах и представляет собой регистр сдвига с обратными связями и сумматорами по модулю два. состав и количество которых определяется порождающим многочленом ортогонального сверточного кода. Первый вход соединен с выходом формирователя 3 синд10 рома, второй вход — с выходом первого блока 12 запрета, второй выход соединен с первым входом второго сумматора 11 по модулю два, а первый выход — со входом первого порогового элемента б.

15 Первый пороговый элемент б предназначен для принятия решения о значении шумовых символов, Порог срабатывания порогового элемента 6 выбирается исходя иэ .числа ортогональных проверок, Выход порогового элемента 6 соединен со вторым входом первого блока 12 запрета.

Блок 7 задержки синдромной последовательности предназначен для задержки синдромной последовательности на время. необходимое для принятия решения о наличии ошибок, кратность которых выше гарантированно исправляемых ортогональным кодом. В качестве блока 7 задержки используется регистр сдвига, длина которого опре30 деляется требуемым временем задержки, Выход блока 7 подключен к первому входу второго анализатора 8 синдрома.

Второй анализатор 8 синдрома предназначен для обнаружения ошибок в инфор35 мационных и проверочных символах и представляет собой регистра сдвига с обратными связями и сумматорами по модулю два, состав и количество которых определяется порождающим многочленом ортогонального сверточного кода. Выход второго анализатора 8 синдрома соединен со вто рым пороговым элементом 9.

Второй пороговый элемент 9 предназначен для принятия решения о до45 стоверности принятых символов, Порог срабатывания второго порогового элемента

9 выбирается исходя из числа ортогональных проверок, Выход второго порогового элемента 9 соединен со вторым входом вто50 рого блока 15 запрета

Формирователь 3 синдрома служит для формирования синдромиой последовательности из принятой проверочной последовательности и проверочной последовательности, сформированной на прием- 5 ной стороне. В качестве формирователя 3 синдрома используется сумматор по модулю два.

Корректор 4 ошибок также представляет собой сумматор по модулю два.

Изобретение относится к автоматике и может применяться в системах цифровой связи, использующих сверточные коды, Цель изобретения — повышение помехоустойчивости декодера.

На фиг.1 приведена блок-схема порогового декодера сверточного кода; на фиг.2 — структурная схема блока управления коррекцией.

Пороговый декодер сверточного кода содержит первый кодер 1, первый сумматор

2 по модулю два, формирователь 3 синдрома, первый корректор 4 ошибок, первый анализатор 5 синдрома, первый пороговый элемент 6, блок 7 задержки синдромной последовательности, второй анализатор 8 синдрома, второй пороговый элемент 9, второй кодер 10, второй сумматор 11 по модулю два, первый блок 12 запрета, генератор 13 тактовых импульсов, блок 14 задержки сигнала управления коррекцией, второй блок

15 запрета, первый элемент 16 ИЛИ, элемент 17 ЗАПРЕТ, второй элемент 18 ИЛИ, блок 19 задержки информационной последовательности, блок 20 управления коррекцией, пороговый счетчик 21, формирователь

22 временного интервала, второй корректор

23 ошибок.

Блок 20 управления коррекцией содержит.Т-триггер 24, элемент И25, пороговый счетчик 26.

Первый кодер 1 предназначен для формирования по информационным символам проверочной последовательности, B качестве кодера 1 используется регистр сдвига, связанный с сумматором по модулю два.

Длина регистра сдвига, число сумматоров по модулю два и их связи определяются видом порождающих многочленов кода.

Первый выход первого кодера 1 соединен с первым входом первого корректора 4 ошибок, второй выход — с первым входом первого сумматора 2 по модулю два, Первый сумматор 2 по модулю два предназначен для формирования проверочной последовательности квазиортогонального сверточного кода, Второй вход первого сумматора 2 по модулю два соединен с выходом второго кодера 10, а выход — со вторым входом формирователя 3 синдрома.

Второй кодер 10 предназначен для формирования добавочных разрядов в кодовом слове квазиортогонального кода, позволяющих обнаружить факт ошибочного декодирования принятых информационных символов. Выход второго кодера 10 соединен со вторым входом первого сумматора 2 по модулю два.

Второй сумматор 11 по модулю два предназначен для коррекции младшего

1824675 символа синдромной последовательности в случае определения значения шумового (1 символа ео, Выход второго сумматора 11 по модулю два соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 16, а второй вход — с выходом первого блока 12 запрета.

Первый блок 12 запрета предназначен для запрещения выдачи информации с выхода первого порогового элемента 6 в случае поступления сигнала запрета на первый вход с выхода блока 20 управления коррекцией.

Генератор 13 тактовых импульсов предназначен для формирования тактовых импульсов, необходимых для работы формирователя

22 временного интервала и блока 20управления коррекцией и является самостоятельным устройством. Первый выход генератора 13 тактовых импульсов под«лючен ко второму разрешающ.му входу элемента 17 ЗАПРЕТ, а второй выход — ко второму входу блока 20 управления коррекцией.

Блок 14 задержки сигнала управления коррекцией предназначен для задержки управляющего сигнала запрета коррекции, подаваемого на первый вход второго блока запрета. Блок 14 представляет собой регистр сдвига, длина которого выбирается согласно требуемому времени задержки.

Второй блох 15 мпрета пр<.днззначен для запрета выдачи информации с выхода вгорого порогового элемента 9 на время, необхо,1<1м <е для о .ис-ки ое <стра сдвига второго анализатора 8 сиам<рома. В,<ход второго блока 15 запрета подключен ко в орым входам BToporo анализатора 8 синдрома и второго корректора 23 ошибок.

Первый элемент ИЛИ 16 предназначен для объединения сигналов ошибок, поступающих с выхода первого порогового элемента 6 через первый блок 12 запрета и с выхода второго сумматора 1! по модулю два, Выход первого элемента 16 ИЛИ подключен к счетному входу порогового счетчи° ка 21 и к первому разрешающему входу элемента 17 ЗАПРЕТ.

Элемент 17 ЗАПРЕТ предназначен для подачи тактовых импульсов с первого выхода генератора 13 тактовых им:;ульсов на вход формирователя 22 временного интервала в промежуток времени от момента поступления на первый разрешающий вход э,<емента 17

ЗАПРЕТ сигнала о наличии ошибок со второго выхода первого анализатора 5 синдрома через второй сумматор 11 по модулю два и первый элемент 16 ИЛИ до момента поступления на его запрещающий вход сигнала с выхода второ<о элемента 18 ИЛИ.

Второй элемеы 18 ИЛИ предназначен для установки в закрь< гое состояние элемента

17 ЗАПРЕТ и сброса показаний порогового счетчика 21 и формировате«: 22 времен <ого интервала в случае пос<уп< ения нэ вк«пы элемента 8 ИЛИ сиг«ала переполнения с выхода порогового счетчика 21, так и г, вы5 хода формирователя 22 временного интервала.

Блок 19 задержки информационной последовательности предназначен для задержки информационной последовательности.

10 Блок 19 представляет собой регистр сдвига, длина которого выбирается согласно требуемому времени задержки. Вход блока 19 подключен к выходу пепвого кодера 1, а выход — к первому входу второго корректора

15 23 ошибок.

Блок 20 управления коррекцией предназначен для выдачи управляющего сигнала на первый вход первого блока 12 запрета и через блок 14 задержки сигнала управления

20 коррекцией на первый вход второго блока

15 запрета, Порог срабатывания счетчика 26 выбирается равным длине кодового ограничителя квазиортогонального систематического свер25 точного кода. Второй вход блока 20 управления коррекцией соединен со вторым выходом генератора 13 тактовых импульсов, а первый вход — с выходом по<.огового счетчика 21.

Пороговый счетчик 2< иредназначен

30 для подсчета количества сигналов ошибок, поступающих с выхода перес: о алеман<а ИЛИ

1<., и выдачи сигнала ош<<г::и на первьв в од блока 20 управления коррекциеи .; лчча< переполнения. Порог срабатыван< я nopoeu.<

35 сч", гчика 21 выбирается исходя из кор<мктиру,ощих свойств кваз«;ортогонального свер1 очного кода и требовании пс допустимой всроятности .< рансформации сообщений, Выход порогового счетчика 21 под«лю ен ко вто40 рому входу второго эс:.мента ИЛИ 18.

Формирователь 22 временного интервала предназначен для уста«о зления временного интервала анализа информации, поступающей на вход порогового счетчика

45 21. В качестве формирователя 22 временного интервала используется счетчик. порог срабатывания которого выбирается исходя из допустимой вероятности трансформации сообщений, длины кодового ограничения и коррек50 тирующей способности кваэиортогонального сверточного кода, Выход формирователя 22 временного интервала подкл<очен к первому входу второго элемента ИЛИ 18, Второй корректор 23 ошибок предназ55 начен для коррекции символов задержанной информационной последовательности s соответствии с решением второго порогового элемента 9 о значении шумового сигнала ео <. В качестве второго корректора 23 ошибок используется сумматор по модулю два.

1824675

45

Выход второго корректора 23 ошибок является информационным янходом устройства, При работе устройства возможны три случая, 1. Декодирование информации происходит при отсутствии ошибок, 2. Декодирование информации происходит при наличии ошибок, уровень которых меньше или равен корректирующей способности ортогонального систематического сверточного кода.

3. Декодирование информации происходит при наличии ошибок, уровень которых больше корректирующей способности ортогонального систематического сверточного кода.

При декодировании информации в первых двух случаях устройство работает аналогично известным с той лишь разницей, что выдача символов информационной последовательности осуществляется с некоторой задержкой. При декодировании же информации в третьем случае появляется возможность обнаруживать ошибки, вес которых больше веса ошибок гарантированно исправляемых ортогональными сверочными кодом, но и уменьшить эффект размножения ошибки, возникающий в извесг; ом устройстве.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в регистрах сдви" га первого кодера 1, второго кодера 10, первого 5 и второго 8 анализаторов синдрома, блоков задержки синдромной 7 последовательности сигнала управления коррекцией

i4, информационной последовательности

19 записаны нулевые сигналы. Содер:кимое порогового счетчика 21 и формирователя 22 временного интервала также равно нулю.

Первый выход генератора 13 тактовых импульсов элементом 11 ЗАПРЕТ отключен от первого входа формирователя 22 временного интервала. В первом и втором пороговых элементах 6 и 9 установлено пороговое знаI+1 чение 2 — —, где I — число ортогональных проверок, построение которых допускает применяемый код. В пороговом

4omin счетчике 21 установлен порог у — — до2 пустимого числа ошибок на интервале W тактов и принимаемых из канала связи информационной и проверочной последовательностях, Блок 20управления коррекцией по сигналу с выхода порогового счетчика 21 выдаст управляющий сигнал, запрещающий выдачу информации с первого порогового элемента 6 и второго порогового

35 элемента 9 на время. равное длине кодового ограничения кааэиортогонального систематического сверточного кода, В формирователе 22 временного интервала установлен порог W числа тактов и сигнал на его выходе появится в случае, если число W окажется превышенным.

Иэ канала связи на информационный вход устройства в последовательном коде с тактовым периодом Л Т поступают сигналы двоичной информационной последовательности. Первый кодер 1 формирует на первом выходе проверочные последовательности.

В случае отсутствия ошибок проверочные последовательности с первого выхода первого кодера 1 идентичны с проверочными последовательностями, поступающими из канала связи. B этом случае в регистрах сдвига первого 5 и второго 8 анализаторов синдрома записываются нулевые сигналы.

Содержимое порогового счетчика 21 не изменяется, сигнал ошибки на первый вход блока 20 управления коррекцией не поступает. Блок 20 управления коррекцией сигнала запрета коррекции не формирует.

Задержанная информационная последовательность коррекции не подвергается, поскольку порог второго порогового элемента

9 не превышается, и в неизменном виде поступает на информационный выход устройства.

В случае, если в канале связи на длине кодового ограничения возникла одно- или . двухкратная ошибка, пороговый декодер сверточного кода работает следующим образом. Как и в предыдущем случае, в результате покомпонентного сравнения проверочных последовательностей, поступающих из канала связи и проверочных последооательностей, формируемых на приемной стороне, формируется синдром, формирователем 3 синдрома, который поступает в первый анализатор 5 синдрома, Таким образом, поскольку по условию произошла ошибка, в первом анализаторе 5 синдрома будет записан ненулевой синдром, Далее первый пороговый элемент 6 принимает решение о значении шумового символа на каждом такте работы порогового декодера, сигнал с выхода которого через первый блок запрета 12 поступает в соответствующие разряды регистра сдвига первого,анализатора 5 синдрома, вторые входы первого корректора 4 ошибок и второго сумматора 11 по модулю два, в котором происходит коррекция считываемого символа синдрома в случае определения его значения первым пороговым элементом 6. Далее выходной сигнал с выхода первого порого вого элемента 6 и сигн, ; г. выселим второго

1824675

50

55 сумматора 11 по модулю два поступают нэ соответствующие входы первого элемента

ИЛИ 16, с выхода которого поступают сигналы на счетный вход порогового счетчика

21, который осуществляет подсчет числа ошибок. Одновременно с этим сигналы ошибок с выхода первого элемента ИЛИ 16 поступают на первый управляющий вход элемента ЗАПРЕТ17, подключая выход генератора 13 тактовых импульсов ко входу формирователя 22 временного интервала .

Поскольку по условию количество ошибок мало, формирователь временного интервала подсчитает W тактов и сформирует на своем выходе сигнал раньше, чем переполнится пороговый счетчик 21. Сигнал с выхода формирователя 22 временного интервала через второй элемент ИЛИ 18 осуществляет сброс содержимого формирователя 22 временного интервала. порогового счетчика 21 и возвратит в исходное состояние элемент 17 ЗАПРЕТ, отключив выход генератора 13 тактовых импульсов от входа формирователя 22 временного интервала. Нэ выходе порогового счетчика 21 сигнал не появится, блок 20 управления коррекцией сигнал запрета коррекции не выдаст.

Задержанная блоком 7 задержки синдромной последовательности синдрома последовательность поступит во второй анализатор 8 синдрома. Второй пороговый элемент 9 осуществит на каждом такте работы порогового декодера принятие решения о значении шумового символа. Сигнал с его выхода через второй блок 15 запрета поступит в соответствующие разряды регистра сдвига второго анализатора 8 синдрома и на второй вход корректора 23 ошибок, на первый вход которого поступают задержанные сигналы информационной последовательности. Скорректированные символы информационной последовательности с выхода второго корректора 23 ошибок поступят получателю. Очередной сигнал вызовет повторение описанных операций.

В случае, если на передаваемую кодовую последовательность квазиортогонального систематического сверточного кода на длине кодового ограничения воздействовала трех- и более кратная ошибка, исправляющей способности ортогонального систематического сверточного кода, входящего в состав квазиортогонального, недостаточно для коррекции ошибок. Работа порогового декодера аналогична описанному выше. Пороговый счет <ик 21 подсчитывает число сигналов ошибок с выхода первого элемента 16 ИЛИ и формирует сигнал на выходе, если произойдет его переполнение

40 на временном интервале W так ов. По сигналу с выхода порогового счетчика 21 блок

20 управления коррекцией выдаст сигнал нэ первый вход первого блока 12 запрета и через блок 14 задержки на первый вход второго блока 15 запрета, которые прекратят выдачу сигналов с первого порогового элемента 6 и спустя время задержки, установленное в блоке 14 задержки сигнала управления коррекцией, с выхода второго порогового элемента 9. Таким образом, отключив цепи коррекции с выхода первого порогового элемента 6 на время, равное длине, кодового ограничения, мы очищаем. от возникшей ошибки регистры сдвига первого анализатора 5 синдрома, первого кодера 1 и второго кодера 10; запрещая выдачу сигналов коррекции с выхода второго порогового элемента 9, мы предотвращаем ложные коррекции информации и тем самым размножение ошибок и очищаем регистры сдвига второго анализатора 8 синдрома.

По истечении времени запрета коррекции блок 20 управления коррекцией прекратит выдачу сигнала запрета коррекции. К этому времени в регистрах сдвига первого кодера 1, второго кодера 10, первого анализатора 8 синдрома будут записаны сигналы, не искаженные воздействием обнаруженной ошибки, и декодирование информации продолжится согласно описанному алгоритму, Таким образом, благодаря введению новых элементов и связей достигается повышение помехоустойчивости, Техническое преимущество предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом состоит в том, что достигается повышение помехоустойчивости за счет введения блока задержки синдромной последовательности, второго порогового элемента, первого и второго блоков запрета, блока задержки сигнала управления коррекцией, блока задержки информационной последовательности, блока управления коррекцией, второго корректора ошибок.

Положительный эффект, который может быть получен в случае использования изобретения состоит в том, что с повышением помехоустойчивости уменьшается верояткость ошибочного декодирования, Формула изобретения

1. Пороговый декодер сверточного кода, содержащий первый кодер, вход которого является информационным входом устройства, первый выхоД первого кодера соединен через первый корректор ошибок с входом второго кодера, выход которого сое1824575 динан с первым входом первого сумматора по модулю два, второй выход первого кодера соединен со вторым входом первого сумматора по модулю два, выход которого подключен к первому входу формирователя синдрома, первый вход которого является проверочным входом устройства, выход— соединен с первым входом первого анализатора синдрома, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входом первого порогового элемента и первым входом второго сумматора по модулю два, выход которого соединен с вторыми входами первого корректора ошибок, первого анализатора синдрома и второго сумматора по модулю двэ, выход первого элемента

ИЛИ подключен к первому входу порогового счетчика и первому разрешающему входу элемента ЗАПРЕТ, второй разрешающий вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, выход элемента ЗАПРЕТ подключен к первому входу формирователя временного интервала, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу формировэ геля воеменного интервала, входу запрета элемента

ЗАПРЕТ и второму входу первого счетчика, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, о т л и .; Ic щ и и . тем, что, с целью повышения пом: хауст".;— чивости, в "Qro введены бла. задержки

СИНДРОМНОИ ПОСЛЕДОВЭтЕЛЬНОСтн, В;ОР. II анализатор синдрома, вгорой пороговый элемент, первый и второй блоки зэпре л, блок задержки сигнала управления коррекцией, блок задержки информационной последовательности, второй корректор ошибок и блок управления коррекцией. первый вход которого подключен к второму Bi,lходу генератора 1<. ктовых импульсов, 3 ВТо рой вход соединен с выходом порогового счетчика, выход блока управления коррекцией подключен непосредственно к перво5 му входу первого блока запрета и через блок задержки сигнала управления коррекцией к первому входу второго блока запрета, вход и выход блока задержки синдромной последовательности подключены соответственно

10 к выходу формирователя синдромов и первому входу второго анализатора синдромов, выход которого подключен к входу второго порогового элемента. выход которого подключен к второму входу второго блока эа15 прета, выход которого подключен к второму входу второго анализатора синдрома и первому входу второго корректора ошибок, выход первого порегового элемента соединен с вторым входом первого блока запрета, 20 выход которого соединен с вторым входом первого корректора ошибок, вход и выход блока задержки информационной последовательности соединены соответственно с первым выходом первого кодера и вторым

25 входом второго корректора ошибок, выход которого является информационным Bblxoдом устройства.

2. Декодер по п.1,отл ича ющийся гем, и о б 10К управления коррекцией содер30 жит T-триггер, элемент И и пороговый счетчик, выход которого подключен к сво«му входу обнуления и входу обнуления

Т-триггера,:.информационный вход которого является вторым входом блока, вы35 ход Т-триггера подключен к первому входу элемента И и является выходом блока, в . рой вход и выход элемента И соответственно являются первым входом блока и .одключени к счетному входу поро40 голого счетчика.