Устройство для мажоритарного декодирования

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЖОРИТАРНОГО ДЕКОДИРОВАНИЯ, содержащее аналоговый демодулятор, вьоход которого подключен через последовательно соединенные квантизатор, первый регистр, yпpaвляe ый вентиль и первый элемент ИЛИ к входу второго регистра, отличающеес я тем, что, с целью пов ;1шения помехоустойчивости, в него введены два решающих блока, второй управляемый вентиль, блок сравнения и второй элемент ИЛИ, причем выход квантизатора через второй управляемый вентиль, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого управляемого вентиля, соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с первыми входами решающих блоков, вторые входы которых подключены к выходу первого регистра, третьи входы решакщих блоков соединены с выходом второго регистра, кроме того, первый и второй решающие блоки четвертым входом подклю.чены соответственно к первому и второму выходу блока сравнения, первые выходы решающих блоков подключены соответственно к первому и второму входам блока сравнения, вторые выходы решалсвдих блоков соединены через второй элемент ИЛИ с выходом устройства . 2.Устройство по п. 1, отлич а ,ю щ е е с я , гс KEaiiTi;затор состоит из формирователя пороговых напржкений, преобразователя уровней,- дешифратора и многоустойчивого элемента,- причем выходы формирователя пороговых напряжений подключены к соответствующим входам преобразователя уровней, vii -и вход преобразователя уровней соединен с входом квантизатора, выходы преобразователя уровней соединены соответственно с входами дешифратора , кроме того, первый выкод преобразователя уровней и выходы дешифратора соединены соответственно с входами многоустойчивого элe ieнтa, 50 выход которого соединен с выходом квантизатора. 3 ,Устройство по п. 1 и 2, о т л и чающееся тем, что., блок сравнения состоит пз блока вычитания и элемента liE,- причем первый и второй входь: блока вычитания соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения, выход блока вычитания соединен с . aiSSS первым выходом блока срглвнения и через элемент НЕ с вторы-м выходом блока сравнения. 4. Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что первый решающий блок содержит три блока вычитания, су:-{матор, формирователь уровня №-1 и ключ, причем первые входы блоков вычитания соединейы соответственно с первым, вторым и третьим входами первого решанадего, блока, вторые входы блоков вычитания соединены с выходом формирователя уровня VV1-1 и с первым входом ключа, выходы блоков вычитания соединены через сумматор с первым выходом решающего блока, второй вход ключа подключен к четвертому входу решающего блока, выход ключа соеди

ФФ ь,.и СВОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ вЂ” РЕСПУБЛИН

« ф

3(51) Н 03 К 13/3?

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСВ ГВУ

"- : -1МО И1) А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3450657/18-21 (22) 10.06.82 (46) 30.09.83. Вюл. Р 36 (72) Ю.П.Зубков, E.Ï.Òðóáíèêîâ, В.И.Кличко, Ю.И.Николаев и А.К.Грешневиков (53) 621.394.73:621.394.142 (088.8) (56) 1. Финк Л.И. Теория передачи дискретных сообщений. N., "Сон. радио", 1970, с. 636.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 497729, кл. H 03 К 13/32,27.06.74. (54)(57) 1 ° УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИАЖОРИТАРНОГО ДЕКОДИРОВАНИЯ, содержащее аналоговый демодулятор, выход которого подключен через последовательно соединенные квантизатор, первый регистр, управляемый вентиль и первый элемент ИЛИ к нходу второго регистра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены дна решающих бло" à,,второй управляемый вентиль, блок сравнения и второй элемент ИЛИ, причем выход квантизатора через второй управляемый вентиль, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого управляемого вентиля, соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с первыми входами решающих блоков, вторые входы которых подключены к выходу первого регистра третьи входы решающих блоков соедйнены с выходом второго регистра, кроме того, перный и второй решающие блоки четвертым входом подключены соответственно к первому и второму выходу блока сравнения, первые выходы решающих блоков подключены соответственно к первому и второму входам блока сравнения, вторые выходы решающих блоков соединены через второй элемент HiiH с выходом устройства.

SU» 04 Я83 А

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я т;:.,:;. к:-антп-. затор состоит из формирователя пороговых напряжений, преобразователя уровней,. дешифратора ц многоустойчиного элемента, причем выходы формирователя пороговых напряжений подключены к соответствующим входам преобразователя уровней, »> -й вход преобразователя уроьней соединен с входом квантизатора, выходы преобразователя уровней соединены соответственно с входами дешифратора, кроме того, первый выход преобразонателя уровней и выходы дешифратора соединены соответственно с входами многоустойчивого элемента, выход которого соединен с выходом кнантизатора.

3. Устройство по и. 1 и 2, о т л и ч а. ю щ е е с я тем, что., блок сраннения состоит из блока нычитаk)HH и элемента 1 Е,. причем первый и второй входь. б.ю .а вычитания соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения, выход блока нычитанпя соединен с первым выходом блo»а сравнения и через "-лемент НЕ с вторым вы одом блока сравнения.

4. Устройство по пп. 1-3, о т

Л и ч а ю щ е е с я тем, что rkek>вый решающий блок содержит три блока вычитания, сумматор, формирователь уровня и>-1 и ключ, причем первые входы блоков нычитания соединейы соответственно с первым, вторым и третьим входами первого решающего блока, вторые входы блоков вычитания соединены с выходом формирователя уровня >»-1 и с первым входом ключа, выходы блоков вычитания соединены через сумматор с первым выходом решающего блока, второй вход ключа подключен к четвертому входу решающего блока, выход ключа соеди1045383 ка. нен с вторым выходом решающего бло5. Устройство по пп. 1-4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что второй решающий блок содержит сумматор, формирователь уровня "0" и ключ 4, при-. чем входы суммато1>а соединены сооТ аетстзен11о с первым, вторым и третьИзобретение относится к электросвяз и > а 11г1снно, к системам передачи дайных, в которых для передачи сообщений используют составные сигналы с избыточностью, формируемые на основе кодов с повторением, и может быть использовано в приемных устройствах систем передачи данных при трехкратном дублировании сообщений.

Известно устройство для оптимального приема сообщений, закодированных с избыточностью, содержащее перемножители, интеграторы и блок сравнения, и обеспечивающее потенциальную помехоустойчивость приема

15 составных сигналов с избыточностью (1 3.

Однако нри обработке длинных и сверхдлинных кодов оно практически нереализуемо.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для мажоритарного декодирования двоичных кодов, содержащeå аналоговый демодулятор„ выход которого подключен через последователь- Д но соединенные кзантизатор, первый регистр, управляемь1й вентиль и первый элемент ИЛИ к входу второго регистра „ 2 J.

НедОстатОк известнОгО устрОйства ""30 низкая помехОустОйчизОсть °

»

Йель и з обре те ни я — повышение помеХОУСТОй IHBOCTH., Поставленная цель достигается тем, что в устройство для мажоритар- „5 ного декодирования, содержащее

d II2ËÎI OBI=tI1 ДЕМОДУЛЯТОР» ВЫХОД КОТО ро;. о подключен через последовательно соедипенные квантиэатор, первый регистр, управляемый вентиль г1 пер- 111 вь>й э ломе нт И»ПИ к Входу второго регистра, введены дза решающих блока, Второй управляемый вентиль, блок сравнения 1» второй элемент ИЛИ, причем выход квантизатора через вто- . рой управляемый вентиль, упразляю 4Я ший вход которого соединен с управля>вщим входом первогo управляемого вентиля, соединен с вторым входом им зходами второго, решающего блока, выход сумматора соединен с первым выходом второго решающего блока, первый вход ключа соединен с выходом формирователя уровня "0", второй вход ключа соединен с четвертым входом второго решающего блока, а выход с вторым выходом второго решающего блока.

2 первого элемента ИЛИ и с первы;.1и входами решающих блоков, вторые входы которых подключены к выходу первого регистра, третьи входы решающих блоков соединены с выходом второго регистра, кроме того, первый и второй решающие блоки четвертым зходом подключены ссответственно к первому и второму вьходу блока сравнения, первые выходы решающих блоков подключены соответственно к первому и второму входам блока сравнения, ВторыЕ вЫХОды решающих блоков соединены через второй элемент HJIH с выходом устройства.

При этом квантиэатор состоит из формирователя пороговых .напряжений, преобразователя уровней, дешифратора

N многоустойчизого элемента, причем выходы формирователя пороговых напряжений подключены к соответствую— щим ВхОдам преобразователя >»ровней, »1-ый вход преобразователя уровней соединен с входом квантизатора, выходы преобразователя уровней соединены соответственно с входами,цешифратора, KpGMe того, перьый выход преобразователя уровней и выходьдешифратора соединены соответ-.твенно с Вхоцами многоустойчивого элемента, вы:сод которого соединeB с

Выходом квантизатора.

Блок сравнения состои= иэ блока вычитания и элемента НЕ, причем первый и второй входы блока вычитания соединены соответственно с перBbIM H вторь1м ВхОдами блОка сравнения, выход блока вычитания соединен с первым выходом блока. сравнения и через элемент НЕ с вторым выходом блока сравнения.

При этом первый решающий блок содержит три блока вычитания, сум>::атор, формирователь уровня(и1-1 1 и ключ, причем первые входы блоксв

ВЫчитания соединены соответственно с первым, вторым и третьим .-Ходами первого решающего блока, вторые ,входы блоков вычитания соединень> с

Вьлодогл формирователя уровня (1> — 11

1045383

Х X«X2 ° XК

Х „,Х2,,..., Х, ХТ,,Х2Ъ,,Х, ) 1= 7-н,,1,"-, к„) 2.Г " > K 2

7. 2.... 7 „,,..., „) и с первым входом ключа, выходы блоков вычитания соединены через сумматор с первым выходом решающего блока, второй вход ключа подключен к четвертому входу решающего блока, выход ключа соединен с вторым выходом решающего блока.

Причем второй решающий блок содер>кит сумматор, формирователь уровня "0", и ключ, причем входы сумматора соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго решающего блока, выход сумматора соединен с первым выходом второго решающего блока, первый вход ключа соединен с выходом фор- 15 мирователя уровня "0", второй вход ключа соединен с четвертым входом второго решающего блока, а выход с вторым выходом второго решающего блока. 20

На чертеже изображена структурная схема устройства для мажоритарного декодирования.

Схема содержит аналоговый демодулятор 1, квантизатор 2, первый 25 регистр 3, первый управляемый вентиль 4, первый элемент ИЛИ 5 второй регистр 6, блок 7 сравнения, первый решающий блок 8, второй решающий блок 9, второй элемент ИЛИ 10, второй управляемый вентиль 11.

Квантизатор состоит из формирователя пороговых напряжений преобразователя 13-1- .13(И>-1) на триггерах дешифратора 14-1 -, 14(A-2) на эле. ментах И и многоустойчивого эле- 35 мента 15.

Блок 7 сравнения содержит блок 16 вычитания и элемент HE 17. Первый решающий блок 8 выполнен на блоках

18-1 18-3 вычитания, сумматоре 19, 40 формирователе 20 уровня 1»- 1 ключе 21.

Второй решающий блок состоит из сумматора 22, формирователя 23 уровня "0" и ключа 24. 45

Устройство также содержит входную шину 25, тактовую шину 26.

Выход 27 устройства.

Устройство для мажоритарного декодирования работает следующим образом.

На вход устройства поступает последовательный составной сигнал с избыточностью.

5И-)= 5«Ю),5 „И,),...,5 „М где Y — количество информационных сигналов в кодограмме с трехкратным повторением.

B демодуляторе 1 его преобразуют в аналоговый последовательный состав-65 ной сигнал с избыточностью (с "Щсст во этой операции определяется способом приема элементарных сигналов, их типом, характеристиками канала связи, отношением сигнал - шум и т.и.

Аналоговый сигнал X последовательно поступает на вход квантизатора 2, а точнее " на входы триггеров 13-;1

13 (И1-1) преобразователя уровней.

На другой вход каждого триггера 13>

1 —; 13(nr- 1) с соответствующеro выхода формирователя 12 пороговых напряжений подаются напряжения, определяющие порог срабать|вания данного триггера. Если входной аналоговый сигнал квантизатора 2 меньше .:-еличины первого уровня, то все триггеры 13-1 Ъ

13-Ь -1) находятся в исходном (нулевом) состоянии. При этом на всех входах многоустойчивого элемента 15 управляющие сигналы отсутствуют, вследствие чего на его выходе формируется сигнал "0". Если же входной аналоговый сигнал больше первого, но меньше второго порогового уровня напряжения, то срабатывает первый триггер 13-1, на первом входе элемента 15 формируется выходной сигнал "1", вследствие чего на выходе многоустойчивого элемента 15 формируется сигнал "1". Если величина сигнала на выходе аналогового демодулятора 1 такова, что срабатывают первый и второй триггеры 13-1 и

13-2, управляющие сигналы появляются на первых двух входах элемента 15, а его выходной сигнал имеет значение "2", и т.д. Если же величина аналогового сигнала больше величины последнего порогового уровня напряжения, то срабатывают все триг, геры 13-1 -, 13 щ> -1), а управляющие сигналы будут присутствовать на всех входах. элемента 15. При этом на выходе многоустойчивого элемен-. та 15 появляется сигнал п> -1. Таким образом, с помощью квантизатора 2 аналоговые сигналы преобразуют дискретные » -ичные сигналы. На выходе квантизатора 2 формируется последовательный дискретный избыточный сигнал где Й; C (0,1,2,..., e 1 который представляет собой трехкрат"

1045383 выходе блока 16 вычи .ан,я формируст—

СЯ Ра 3 ИОСТ НЫЙ СИ ГНсзт! . З Н а к К»лТ »РОГО показывает на значение двоичного символа, которнй необходимо подать на выход 27 устройства. Если выхо .— ной разностный сигнал блока 16 положите33е?т, то он воспринимается клточом 21, котоРый откР:,тнаетсЯ т !1j)o— пуская на выход 27 ус-..ðîéñòâà через эле>сте нт jj3 jjj 1 0 сиГнал ., Если же выходной сигнал блока т 6 отрицателен, то после инверсии с помощью элемента 17 открывается ключ 24, пропуская на выход 27 устр»:OTна чеpE= элемент 10 двоичный сигнал "0" I 5 Таким»бт)азом, в блоке "= вьл! Icòÿþ! степень близости этого сигнала 3 рех.

Зпас3НОГО) К СИГНат У тРЕХЗНаЧНОМУ (т тт 1 т tr> — 1, т"ст — 1),, а B )C!:тающем бл ке 9 к си T i.атту (0, 0,0 i . 1рич.= .м 70 степени б3тизОсти Giiт-E c >ië ?3 ? с>! мо дульным расстоянием —,>л с. т >т К т) и второй

= (, „,Т,..., zkz) 7 = (2 2,3.,„..., Zl< ) отсутствует управляющий сигнал на втором входе вентиля 4. Поэтому . третья часть ?>т -ичной последователsHOOTH Z- поступает на соответствующие входы открытых на время

"e поступления решающих блоков 8 ЗО и 9. Таким образом, в соответствующие моменты времени Йа входах решающих блоков 8 и 9 будут присутствовать сигналы, соответствующие повторениям одноименных информацио?3ных

cHãíàëîB (7,z 7 )

11 11 1 ) (7 gq ZZ111З), (7,1 7-;,1) Х Зь), (1т,„Z «,7,„)

Рассмотрим дальнейшую обработку к а!тдого из троичных сигналов на примере обработки трех по>зторений (они и Образуют этот сигнал> первого инфОРмационного сигна33а 2.,!,т,71,Z, .

j3 блоке 8 каждый из элеме?!тарных сигналон, образующих троичный сигнал,„тто31ается на входы блоков 18-1

18-3, на другой вход каждого из которых подается вырабатываемый формирователем 20 уровня дискретный сигнал " ?тт — 1, который вычитается из каждо-о из указанных сигналов, Разностные сигналы поступают на B>L03L сумматора 19„ н котором суммируются.

Результат этого суммирования подает-.

55 ся на вход блока 16 вычитания блока

7 сра;знения.

Тот же троичный сигнал, составлени:":.! Нз .товторении одного информаГ::n: ног» сигнала подается и на вход 6О .>р» ) решающего блока 9. Точнее входы сумматора 22, в котором они с M:ируются. Результат cóììHpoBания г:Ода= Tñÿ с вйхода суи татора 22 на

3 ругой вход блока 16 вычитания. На 65,но повторе?!ные информационные т>1-H÷ные символы (с?тгналы) . Сигнал Z. последовательно поступает на вход .первого регистра 3 и одновременно

" арез элемент ИЛ?! 5 на нход второго регистра б входы решающих блоков 8 и 9 при этом не восприниман>т эти сигналы

При этом для первой сдинаковых частей ?тт -ичной послецоНатЕЛЬНОСтИ ОСУЩЕСТ>Н>тЯЕТСЯ ЗаПИСЬ

i3 регистр б H в регистр 3 соответственно. Па время приема третьей части т>1 -ичной последовательности.

Где Z1,т - т -ое .ioнторение первого ин— формационного сигнала, а Х? — ый

1 эталонный сигнал соответствующего трехзначного эталонного сигнала.

Как было отмечен»„ сигналы, соот>3ЕТСТВ yЮЩИЕ МОДуЛЬН/стм рслССТ»ян! .Ятс! (степеням =.> IèBÎcòè), i:Одаются ?IB. блок 7 сравнения, з котором сравниЕсли Sx»33HO т;)е)I Hi?- т-.bIA

cHT ?>а3! бл?!>Те L один .!иному эталонному с,в 1>1-ичном маса>табе i, т» =:-:0 Hoé сигнал бл»ка 7 сраэнентзтт — пс>тожиТЕЛЬ.-:?стй. ОН ПОдаЕТС i B бЛОК 8 т

ГДЕ Вос:ПРт; >! . М2ETCSI КЛЮЧО:"" ? . И т)аз решае-". Bt., BI!->у на ттыхотт ? 7 . Сi>)OHcT на дн»ичпого единичioIQ cигна..а 1".

Б i!poT IB;.:Ом случае Bыходнои управляющий сигнал блока 7 — »тр>!.ательныи. О.-! воспринимается блоком 9„ из которого на выхсд 27 устройстга

СЧИТ?!ВаЕТСЯ Д330ИЧН и НУ)IEBOÉ Игilа3т

"0", он задается с помощью формирователя 23 уровня с;ответств= .Ill» еди-ни -?ный сиГна3! в >>1 — ичнОм i!ñ.сш . абе задается с пстяо! ью формирователя 20 урОвня . Пт.с>?е Обрс бОтки все".с. ТрОичных сиГна3(0>3 ii а Бх»Де ?р -;">ающ>i:х Lблокоь 8 H 9 (ýто время Опреде)тяется

ВременEм Г.j!OКО><дения трс:ье?! -?асTи

КОДО ГРЮ1". т?л! 1 т, О СЛЕДИ ИЕ 3 дК ?)тлтв аЮТ СЯ и цикл обработки повторяется для следующего соста.нного сиг.-.ала с

i I 3 0 L!lT O U ?! O C Т Ь ?3,.

Техническое преимущнство устроибазоным с -.. »EK»i т

3 ак3>ЮЧ аЕ .LCSi 33 603IE E ПОЛНО:-:л % . 103IIзОв?1нии аттостериот)ИОЙ Hi-. îo! а?тии

» пртзн?тмаемых сигналах -- p:.: Нj> IBя- Hv решен IH учитывается вели-.ян»

1.О 53В3

ВНИИПИ Заказ 7573,/58 Тираж 93б Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 амплитуды выходного сигнала аналогового демодулятора.

Положительный эффект, который мо.жет быть достигнут в результате использования устройства для мажоритарного декодирования по сравнению с известным состоит в повышении помехоустойчивости приема составных сигналов с избыточностью„ формируемых на основе кодов с трехкратным повторением. 1

Оценим и сравним по исправляющей способности известное и предлагаемое устройство в в-ичной модульной метрике.

Количество vn -ичных исправляемых известным устройством ошибок равно

bn- <) = м-q) = w-s, ) где d =- 3 — минимальное хэммингово кодовое расстояние кода с трехкратным повторением, и — количество зон квантов ания.

5 Количество и — ичных исправляемых предлагаемым устроиством ошибок равно

6,(m-a) s ъ(и - }-1 rY. 2

Для рассмотренного выше примера 4., = ю-1 = 7, à <,ц„= 10. Из этого сйедует, что предлагаемое устройство по ср".ьнению с известным исправляет больше ошибок, следовательно, оно уменьшает вероятность ошибочного приема, т.е. его помехоустойчивость вьые.