Кодек блочных кодов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи. Его использование в аппаратуре передачи дискретной информации позволяет повысить помехоустойчивость кодека без изменения избыточности кодирования многопозицгюнньгх сигналов. Кодек блочных кедов содержит на передающей стороне 1 кодеры 4 внешнего кода, на приемноГ; стороне 2 ступени 8 декодирования с декодером 10 внешнего кода, 6,itOKOM 1 I памяти, блоком 12 коррекции и блоком 13 сравнения, а также канал 3 связи. Благодаря введению на передающей стороне 1 кодера 5 внутренних кодов и блока 6 опер ативноЙ памяти, а на приемной стороне 2 блока 7 оперативной памяти и в каждой ступени 8 декодирования декодера 9 внутреннего кода обеспечивается выигрыш в сравнении с прототипом по числу информационных символов, т.е. при заданной скорости передачи повышается помехоустойчивость. 2 э.п. ф-лы, 6 ил. 2 табл. С iS (Л

COea СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСЛ1УБЛИН

А1 (51) 4 Н 03 11 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЬ!Й НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 4158884/24 — 24 (22) 09,12.86 (46) 07.06.88.Б ол, М 21 (7j} Институт проблем передачи информации АН СССР (72) А.С,Данилин, В.А.Зиновьев, В. В. Зяблов и С.J1, Iiop ной (53) 621 394.14:681.325 (088,8) ,56) I,Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации. /

Иод ред. А. Г. око . — 11.: 1 адно и связь, 1985, с. 11-128.

2 - Труды НИИР . 1 983, !! 1, с . 89-99.

3.Труды НИИР, 1985, 11 2, с.41-48.

4. Авторское свидетельство СССР

9 1270899, кл. Н 03 М 13/00, 1984.

5, IEEE Transactions on Information Theoró, 1977, v.23, 11 3, р.371—

377, fig 1,2, (54) кодек глоч1!1!х кодов (57) Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи.

Его использование в аппаратуре передачи дискретной информации позволяет повысить помехоустойчивость кодека без изменения избыточности кодирования многопознчцьонных сигналов. Кодек блочных кодов с одер кит на передаюп ей стороне 1 кодеры 4 внешнего кода, на приемной стороне 2 ступени 8 декодирования с декодером 10 внешнего кода, блоком !! памяти, блоком 12 коррекции и блоком 13 сравнения, à ТАКхе канал 3 связи. Благодаря введенко на перед:loll!eI. стороне 1 кодера 5 внут" ренних кодов и блока 6 оперативной памяти, а на приемной стороне 2 бло ка 7 оперативной памяти и в каждой ступени 8 декодирования декодера 9 внутреннего кода обеспечивается выиг. рьпп в сравнении с прототипом по числу информационных символов, т ° е, при заданной скорости передачи повышается помехоустойчивость. 2 з.п. ф — лы, 6 ил, 2 табл. (3 (,7 -) >(з061)е т

ЙО>Rе т быть -1 (iï0 лн 30В ЯИГ. н 1: : -" (7 !,, р гер<едя>:„,>! Ци(кое т»(ой инфоц>-;(1((71 =,, Ц» лb -, зоб >е еиин п((>1>(,7 .!7 ° Р: 77 7 (ХО> CT0@>1-)ÍÎ(. !" и КОДЕКЯ <7 Е З (;,. - « ;!77, .: <(HВбыто=ности (<одирова(7ил мп;-: --»;:.:>«!НЦио иных с>11 (ЯЛОВ, (;» 11С .>, >>Я 7фиГ -, !. -i 06 р7е..»: ": :„ ) c>"!< 7 .. « 1 (< (ь . н ЯБ схе(»)а к(>дек б !Оч нь(х ко(, фИГ . 2 " 70 .7>!>.(Я KÅHñ1:TH < ВЯЗЕ >;. !7! ">7! ((, (. )ЯВОРОЙ !)0>(")(нци<=й >„ФМ )7 GH ". " н-! - 7 «,:;е дпн <<7Я1С с Я„.—

Фазоной 140ду)(В((Ней),R<>F 1 (;п>п (1=-: ие

ЛЯ - НЯ <>ИГ 7 ". (P», КТ" >Р. ла ИЯ 71>1)> 7 7 " Б7реГ(<В)(1(ь(е

Г БГИЯ >(О;! (7" I — ЧИ< (10 >11<7 ЗИ(>1:,, 17 Е-РЕДЯ!З((«»й(> и 1Р>!<Е(<НО7 ° (-.- - - —:, : 3 (((%1i <1HC.7 X 1 Г Одер;:<И

1<»-"го ХОДЯ, ХОДеп 5 7Hyi> !)е>11! <>; <>. и блок (I Операт)п)ной на.)HT)(: . -и(юная часть 2 Бключае:. : блок, ::- >:: .-" Т(-<(1

НОЙ ПЯ(«(7.(ти и 7 Т»77Н>Р.I>) ;1 <> ДЕ.i<(i «. „")CЗ

НИЯ 9 К«ir .(>3Pr, i .З 7.",<> Орь!Х» 0 >„ 7, :;. T

Д "Pb ВНУТРЕННЕГО 9 и 17НЕ1ПНЕ! 7 (< п<)н бл >К» 1 Я»(Я t«":;, блок 1, <;7 7 (с7, ° ц»Г> и Cl,:io)< (3 Г >аннеи>1 К ., у! ени д< KOFIBDcнан1>и(блок (2 к(> р7;!=7:,« .

07гсутстэует, 11Я фиг.1 обо.(п,-.е,-7ь и(-, ф<)рмяцио(7Ц1ь(е нхо>(ь(1 77 17<од< .к () я (: т<.

Вь(й Бход 1 7 и Вход ) (> синх(>ь(,",(,- K0, 1 7

И НХОЦ 8 СРИХРОН>1ЗЯЦИИ >(ОН!H0! : < 70роны и Выходь! 19 кодеке. >1>;!.: .-::.c :C <7 CÄÈH e!r(ÈÉ (Б е ОДИНОЧ )77ÍK "., :. .:.. i! (:. с)п7)нодо)>(около ютрихя, пер< 77„=pK "87(10)цеГО с 00 тн етс тн ">>)o)Uее со; ;<

Гд е >1 — 1! Я l <- pc» 1) c»:;-0 — -! и с: 7 >

7$ .> !

>< >; f !

1 .-.. декод 7<>ы 1Э н>((?»(х 0Д<>В 1<)"й 7- Tупснй 8 ДекоДирон - I !, 1: >>c

»1(1 р2 > 7, . »>1 7 ()р - дняа()Q7, (п! д 7!, . <1-—

<<Я работки 2 --ьх кодон,и, К ... с,:>))И<1>Бой Д>(7)Н(7) (Я (Я)7170й И»7 >!,

А<:>с тью7 г - 1;. (; ГДе К K7 - кол>1<><(е . 3 (7 н " ф()р)<ационнь(х символов К-го ?7(ода н пол>а GF (<2,> ка)ГДый,, C1 — р "("..". )>Я)->не

Х.!>ИИИНГЯ.

КОДер .5 Внутренних коДОВ и ((3-7>дь)Й

Эi д<; кодер 9 Вну7трениеГО кода .". --й <,,:-77>пе".

H)I 8 ДРКОДИРОВЯНИЯ ВЫПОЛНЕНЫ 11 ВИДС

ППЗУ я я:a>;рогрямыиронаны по (<ðë>;.0ì77-! u обратному пранилу, описанном:7. -, >- . е ет Г7тобпа—

7 7 Д

7r

>О -, >;>(77 >- .—,! -7(-:>В <71 1«0

> " Ь! ! .: > 1 (ii

7.!:77 7- (77 .(> !

, 7!

7:, i, (7 !

7? .; а!О" 7!. 7 : .7 . >: Ь. !, !

>Д(. - I! ". <) .;.. "7 77 Ь 7.7(7-.7,,>i

Я 6 ((:

)Ю,i,h 7.:

77»

<><;. <,,-- -, - Н Я (7- -,,J I <=>>Я â€”-....;,,< ! .>(<" 77 < p ..(я- I . ..7>7(>, -.:17 cья6r7 KH"

И!« i! . З.":, i)0,., (7>" .! П!7 1(,i<711 C <(!»ОИ7j 7

ДЕ;IC71:.7"„-, >!.С .: .- . С,(C CÐß)-:; <<>, . . " . Г := . 7«1..! . 0 Р7

I-1o::- части 2) и нь;-..ОГ(ы 27 7 ()7>1 А<<71< сиг1(ал<:В < а!(ел 3 Г н Я7 з " »ь7 полиен (<17H! ) Хяк,(на княдрят /рных поп)<Впала и нключяет .".(7>fl 28 и 29, Я! (1!.ЕH l »>äHÜÆ с:.ОГ(улн 7 0?)ы 17,.(1! 3 1 )id 7> /- >>оз иЦий с 06)Я(7.; 1 ?" Вне рd Tо )0« сигГ<а. - . 1(ЕСущ7ИХ7 C», Ìr!7: T0(7 >2 . (IЕ (,<Ый

:;нпящятепь 33, .1ии;а< .:! Вязе, ц 1= (, 1!1, 1,.т„„, 31,К „ !

После кодирования К-м внешним кодом на выходе К-г о кодера 4. K получаpI cÿ блок Закодированной иифопмлции ("! !!,(я (v! содержаоэии теперь и:. Е, бит.„ К-:„N.

Э

Совокупность этих блоков образует матрицу передаваемого кодового слова

Столбцы этой матрицы последовательНо подаются на кодер 5 HHóòðåíHHõ кодов (фиг.6б), íà rðóïïîâîì выходе 30 которого формируется матрица дважды закодированной информации

В ы !!В, !! эата! э)М 3ы!

N .1М= Х Ь,.

К=Э

Столбцы матрицьэ В последовательно с частотой У записыва!отся в блок 6, а считывание осуществляется по подблокам из М бит каждого столбца матрицьэ Б с частотой < F (фиг. 6в) .

Считанные подблоки параллельными кодами из М символов поступают в канал 3 связи, где они преобразуются в аналоговые M-позиционные сигналы (МПС-ФМ или АФМ ) и проходят по линии 22 или 34 связи. При этом под действием помех Они приобретают неизбежные ошибки, с этими ошибками подвергаются обратному преобразованию в цифровую форму и в виде параллельных кодов (с ошибками ) из М бит появля :отся на выходах канала 3 связи, образуя после преобразования в блоке

7 матрицу сигналов с ошибками (фиг.бг), В II F;, II, il,VM, j=l,n, ! которая запоминается в первом блоке !1.1 памяти объемам < М ° п бит.

3 14(7! 6 второй фаэовращатель 35, амллитудньэе демодуляторы 36 и 37 и АЦП 38 и 39, информационные входы 40, тактовый вход 41 и выходы 2.

Кодек работает следующим образом (фиг.! и 6).

На фходы N кодеров 4.1-4.N поступает Ы блоков информации по К Е бит К 1,N (фиГ.6а), К-Й блок 10 представляется матрицей! 3

В первой ступени 8.1 дек .дирования столбцы матрицы В за время запоминания (n тактов последовательно обрабатываются в декодере 9.1 первого внутреннего кода. На его выходах лов очередно по L бит появляются символы первого внутреннего кода которые поступают на декодер 1О.t первого внешнего кода. На его выходах получаются декодированные символы Ошибки пе!Эв-ã-.о внешнего кода

1 которь:е д.:я исправления информм(ионнььх с-:: .Яо-iов с О оэ:бками посо упают Но

Гервые входы. блока 13,1 сравнения, ня вторые вхОды кОтОРОГО одновремен" но поступают символы задержанной исправляемой информации, а на его вь;ходах образуатcÿ символы исправнной информации.

Одпов!эеэ-.евно эти символы оикбки (Э! е и задержанные символы матрицы В пост па.от на входы блока 12.1 коррекции, яа выходах КОторОГО за о тактов появляется скорректированная перBAH кодами (внутренними и внешннми1. первая матрица

В =- II R ., !! !

Если с о Ответ с тв ующий многомерный символ ошибки первого внешнего кода е,,е,;, ...е„, ), jl,n Il ." Э!

Ф отличен от нулевого (0,0, ° ° ° О) э в блоке 12.1 в качестве соответствующего còîë5öà (l) к (Э! к (Э! (p,; ° p )! . ° ° !э э„) э,1 уп

1 и матрицьэ В выбирается столбец, отвечающий тому внутреннему сигналу, Ко торый получается прибавленным к принятому сигналу (p ., „,..., P „I) я т ° ° ° в вектора Ошибки (е„, е,...,е,, ) Э! в соответствии с алгоритмом кодирования.

Пример .Сигна Ibl АФМ, V =2, M=2 (фиг.5), т.е. два последовательных во времени че-.ь;рехпозиционных сигнала АФ! используются для формиI I 01 (2 1 3

2 d

"- min(a -- -) — квадрат нормировани

Л

1яl;.Iим Обря;Ом. кодек блочных кодов Обеспе 11(вяет значительное увели.

Таблица 2 Р 128

Кодек

Предлагаемый ((1 = 4 ) Известныи (1=1) 1 /40

248

1/20

228

229

1/10 133

148

2/S

НОГО минимяльнОГÎ pÁêëHä0»»я раccт0» ния; R " К/р — удельная скорость передачи в битах на измерение.

Известный кодек также можно рассматривать в этой позиции. ,((пя сравнения параметры К обоих

2 кодеков при различных значениях 0 (10 приведены в табл,2 для 16-позиционных сигналов М1"1 для случая P=128.

Из табл.2,видно, что в терминах обобщенного каскадного кода (эквивалентного используемым в кодеках блоч- 15 ным кодам ) гри одинаковых з.:.з ениях

D 7) 1 /20 кодек б0ло(ного ко;!я (.,() ()

ГIО сравнению с ияв ест (ы. I (J=1 ) Об ее печивает значительный вь!Игрыш по чис20 лу К информационных символов, т,е. по удельной скорости R передачи (для одинаковых Р 1, что при заданной скорости равнозначно преимуществу в помехоустойчивости.

Расчеты l3,,1 в результаты моделиро-, вания на ЭВМ показывают, что по сравнению со случаем ФМ-сигналов без избыточности при одинаковой удельной скорости (или полосе частот ) кодек блочных кодов дает энергетический выигрьпп кодирования 5-7 дБ при вероятности ошибки в двоичном бите

Р((= 10 или Выигpb(((» В cKOp0c(H B

1,б-1,8 раз по сравнению с 4-позици-. онной ФМ при той же энергетике. По сравнению с известным кодеком обес" печивяется улучшение на.1-2 дБ по энергетике или по скорости при одинаковой сложности реализации.

40 ч е ((»»(-: у»E!.1 1! I! II ск 0pÎc ти передачи много:-;О»и»(;(ониых сигналов при заданной избыт;:ности кодирования (или

-::0âbïIpн.-:е помехозящищенности таких сигнялОв и помехоустойчивости кодека при заданной скорости передачи .

Формула изобретения ..Кодек блочных кодов, содержащий ня пере" !: †. (пей стороне И Кодеров внеп(нсго ко.";:". (N — число одновременк е —, -. (в; с! i r г ° в и - l:. г в « (н+,"» pм я 1(1»и 1

4Op;.,,;» Ч. с» —;, О ((»e.»я., 1-",.»

С «.» I : "" (- » » " "- «1 .Р В" :l! 1 .— ((ЯМ1 Когвх — К 1 . ВЬ(Г. ВХ()Д(I ГСЕ ( коде .. вне(пи..1«:-.Одя об»ьединень» и яд I»ill»Tс» та к 1 . » (1» (входом передяющей с (0p0lll I, В! (хо.,ы которой соединсны с инфо рмя "ион.(ым г вход.".ми кана пя сг язн, выхо;. ;I кот рого подключе(ьы к и»1фор..(а(:,:.к»1(» ы..(входя(:. гриемной стороHbl, c0cò(!»:: Сй; =. N ст оленей декодировяння, .-я стугень декодирования (i =1, !- ) со,"с»»ж(»т блок памяти„блок корре 1ции. блок сравнения и декодер внеш(его кода, вьгходы которого подклич lib! к пе(»вь(м входам блока сравнения и уl»равд»»ë(1»b, входам блока кОРРе»<((1! N — я ступень декодирования содержит блок памяти, блок сравнения и декодер внешнего кода, выходы которого и выходы блока памяти соединены соответс геенно с первыми и вторыми входами блока сравнения, первые выходы блока г.амятн 1-й ступени декодирования подкл»очень(к первым информационным входам блока коррекции и вторым входам блока сравнения i-Й ступени декодирования, вторые — N-e выходы блока гямяти первой ступени декодирования соединены с одноименными информационными входами блока коррекции первой ступени декодирования, вторь|е — (N-i+2)-å выходы блока памяти i-й ступени декодирования, кроме первой, соединены с одноименными информационными входами блока коррекции i — и ступени декодирования, первыс — ((» — i+1)-е выходы блока кор" рекции 1-й ступени декодирования, кроме (N-1)-й соединены с одноименными информационными входами блока памяти (i+1)-й ступени декодирования, первые вь;ходы блока коррекции (N-1)-й cту.»енн декопи(»ования совди", нень» с информа:;ионными входамн блока

l |

| «||, !

1!?

| * (?, |?

?3«|",,, а

|"!

| !I

|, |, |, | (l . (3 С| 1" 0

| | ?с |

| .|

| с

|-

« (, (?3|!»О |1 «

4 -?!

? .. |,.

| .

?. с

|. | .

",=|(?О?(0(!Е»(г((((Е с(Ь»! " .-!H h0 ОЫБ!! ilOllнЬ(МИ BXO*

Да ??(, ЦНОИ?. " =-!=,"„.),,На.,;31 0 — 11!(ф|-|(7ВЬ(Х ! з ХО! ОЬ! ?(ак с 7Р " .| и 3?Л «:.||1«73(? р "(Я |(ИОННЫЕ =ходы ?ифрааяг710(" )вь(х H (.bf>: ., ы RHB."n, (3 -ц((фроа:.П (траобра:- !0 =,ат(:1-. =с(Г.я37яl (G ! H (l J« 1(0 Т ?с 17 Е (! И Ц "= 1(0,",!- .l - :- 0 " B, : а :

7 08 i!(i ?7»(0(I»(ОЛ 01(аа Ц ан =: Г! 1

«

ВН?»({)1? ? (3 |(3Да;i(;ç«C |?(3;: 1. l I |,, ?;

ВаЯЛК 00)?(7ДИ1 «(H?(С Т 9К ТС1(i.ii (.?1;С(3>1(3

«, iiBöа савваH p ((HJ(Hе (Су, ",.,т 7 |-((»? ?! (",PИЕI(H01. (С?. ?.«(|Н(Ц, .,,.! (,,|;.1

CP2i7 !«?Я(Лс(?".!DB((.(- ?(. |i i ? с

rf HO?7 H BH? « В (f f? ?" : (q «;!? "„-|(° Г,i

ДаМИ КОД.(d «С:: ll i- (f. . О б ЬГ? 0(1 «В С C Т K (К 0 (,?с((3 С ь а Н ИХ I : : Г С И! 1 °

1)В Е?3(;il f(-(T; f!, | (1(».«|".(-?y:(« :0

|.

I(0!3f7 ". ? ВЬ?(3?(О (1|! . .(! {0, 30 ., . ИН )??1? ((а?ЙЛ i и Г(0 о к 1 (|3 I - i! ?(те. (Г|7 | |: : ха |

; ци (цца (1(,;|, (i! i;,!i Ог; |,,- : т ((«? ?(Я 5?(Г?(с;, ? 7 Г?? .| ?1H| ||»?"|| 11.- 1! | || и (7:(аж3«!(- ";:;- 1,",;е| (; . О?3(3 | G . !- .3!((H«.. « f!I!3?3 l » (, Н

ВХОДХМ{f |- сЕОДЕО6 В!Л? (Е«1((I(;i;, (! 7«у! (!Нн г,"- КО,. т И(30В с! НИЙ .: » (! (((— Q =?,? (.,I«»(.;; (3)l с?(; с —, | | Е «; «»(;|-,:,;.,; |., с?»,(,-с ((ОД?(ЯС((с!- Ь(i((3?7Н|3Ъ11«?(Л .-((1(?(: |! 71|;

0(ЛНЬ.«1 ЛХС|ДB(«, «?{.?|ока,i!,(i(;|, (, Л ". У(3? .-?ч дЕКОдар" Х Н ? (1)Е(Л?1? 0 Сод;, — .- с 0 »

О ((? PH,(Сна Н:;i-", !«!"-, !

ВЫХ()ДЬ((»?ЛС|ка Й .i! "Н | fi " l - (.. „:!1 ".:«:.(K0L< HP0H1«f ((ИЛ 0 (3 РДЫ. -.! B(I!7(:. | :: -"?3!(i | 2 |:«lс!. i! (H{(3o pi | а (ь цо|? i ь((,(.(и.?«| | д | (ОЕКЦНИ ?. (,(СТАУТ.р(??Ь-, Д;!, 0,1, Н;i" ! N." | «311(O -??

БН)?Т})ЕННЕ1 О Кодсl (?. | (.::{: -.:1??1;|11!., "(G O (iP 0H E((?HiP. ii (7 3К3 i(33! Е? НЬ; :.(-1,": (7(3 H« I.:

Н ЬЬМ В ЫХ ОЦ а(! а Л 0 К а 1(G P P(31(!! .".."i

Г? ЕК «(3(7(POH B f((?(y, ((«f"".I ?. . выхОды ео оро! Х„Заме „. . „1 l« . Т,"Г(ЕНИ ДЕЕО((HPOBBHHR Г(ОДК4(!!)с)ЕЬ(!?! К O, ( яои4(дннык входам декоде?)й зн(??17 рен(леГО кода и 1лиФорма1(яонньГм в ка,((а(4 0 л(с ка Г(амл {и (1+1 )-й Отупен,г(екодираваНия „Г(Е1)И1?(Е ЗХОДЬ(ДЕКОД|= OB ВНУТРЕНнего кода И-Й отуГ(е(ли,((,е((эдн(зован1(а додктиочен(?! к пе.рвьГ??(входа(! блока op"

Рекгии,.И-1)-р ступени д екод(и((3ова(1(лн

В ТО(3Ь(Е 1«(*" Е ЕЬЬХ?ОДЬ(КОТО (70Г 0 (.ОЕДИНЕ

1« (| «|О ((- Е Г;- Т! i. 0 И(Л(»(30i", 10HH -,I!«i!(140161

/Я ос". аа н t BJII> -. ыtl -, ни

Редактор Н.Рогулич Тенред И,Дидуу

1(оррек —,.Qi. 1, Рещетник

Заказ 2792/55 Tи рар, ) 8 Подписное

ВКИИПИ 1 ЗсударотВенно -о комитета r(;(."p по дялам иаобретеный I открытий

113035/ Иоо;-:Вар Л-35, Раупскай набс9 д. 4/3

Проиаводственно-полиграфическое лредприатие, г., Убогоnag„ ул, Прс -"стная