Способ определения нарушений и исправления нарушенных кодов разрядов числа при кодировании "1 из 4"



Способ определения нарушений и исправления нарушенных кодов разрядов числа при кодировании 1 из 4
Способ определения нарушений и исправления нарушенных кодов разрядов числа при кодировании 1 из 4
Способ определения нарушений и исправления нарушенных кодов разрядов числа при кодировании 1 из 4

 

H03M13/00 - Кодирование, декодирование или преобразование кода для обнаружения ошибок или их исправления; основные предположения теории кодирования; границы кодирования; способы оценки вероятности ошибки; модели каналов связи; моделирование или проверка кодов (обнаружение или исправление ошибок для аналого-цифрового, цифро-аналогового преобразования или преобразования кода H03M 1/00-H03M 11/00; специально приспособленные для цифровых вычислительных устройств G06F 11/08; для накопления информации, основанного на относительном перемещении носителя записи и преобразователя, G11B, например G11B 20/18; для запоминающих устройств статического типа G11C)

Владельцы патента RU 2517717:

Хетагуров Ярослав Афанасьевич (RU)
Догадкин Вячеслав Алексеевич (RU)

Изобретение относится к вычислительной технике, технике связи и может быть использовано для построения вычислительных средств и средств связи в системах управления и обработки информации. Технический результат заключается в повышении достоверности передаваемой информации и снижении энергопотребления. Технический результат достигается за счет того, что в кодирующем устройстве передающей стороны канала связи информация, поступившая из источника в двоичном коде, преобразуется в код «1 из 4» с активным нулем; преобразованная информация формируется в виде массива слов, который можно представить в виде таблицы, содержащей П1 строк (слов), каждая из которых содержит П2 четверичных разрядов в коде «1 из 4», при этом одноименные четверичные разряды строк образуют П2 вертикальных столбца массива; у каждого слова и вертикального столбца массива формируется контрольный код, соответственно, Кr и Кв, путем последовательного суммирования разрядов слова и вертикального столбца без учета переноса; в устройстве контроля принятая информация проверяется на соответствие коду «1 из 4» и контрольным кодам Кr и Кв; при обнаружении сбоя информация корректируется и передается в оконечное устройство. 3 ил.

 

Изобретение относится к области вычислительной техники, техники связи и может быть использовано для построения вычислительных средств и средств связи в системах с повышенной достоверностью обрабатываемых данных, низким энергопотреблением, что в значительной мере сказывается на снижении массогабаритных характеристик данных систем.

Известно отказоустойчивое устройство (патент РФ №2297036, МПК G06F 11/08, заявлено 20.05.2004, опубликовано 10.11.2005), обеспечивающее передачу информации, закодированной по способу двумерного итеративного кода, позволяющее корректировать ошибки в одном байте информации и обнаруживать их в остальных байтах.

Недостатками устройства (способа кодирования) являются недостаточная достоверность обрабатываемой и передаваемой информации и неравномерность потребления электроэнергии в процессе работы.

Наиболее близким по технической сущности прототипом к заявляемому способу является способ передачи дискретной информации (патент РФ №2239941, МПК7 Н03М 13/00, заявлено 19.12.2002, опубликовано 10.11.2004).

На передающем конце линии связи способ предусматривает наличие источника информации, кодирующего устройства и передатчика, а на приемном - приемника, устройства контроля (декодирующего устройства) и оконечного устройства.

Данные с источника информации поступают в кодирующее устройство, подвергаются в нем преобразованию - информационные разряды обрамляются контрольными и передатчиком транслируются в приемную часть канала.

Приемник осуществляет прием закодированной информации и передает ее в устройство контроля (декодирующее устройство).

Устройство контроля проверяет поступившую информацию на отсутствие ошибок, при их наличии осуществляет коррекцию принятой информации (устраняет ошибки) и передает ее в оконечное устройство для дальнейшей обработки. Поскольку устройство контроля не всегда обеспечивает исправление ошибок, то при отсутствии такой возможности, оно фиксирует их наличие.

Необходимо отметить, что состав передаваемой информации (количество единиц в двоичном числе) не является постоянными и величина потребляемой электроэнергии, которая напрямую зависит от состава обрабатываемой информации, должна рассчитываться на ее максимальное значение.

Способу - прототипу присущи недостатки отказоустойчивого устройства, указанного выше.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение достоверности передаваемой информации и снижение уровня потребления электроэнергии.

Это достигается тем, что в известном способе передачи дискретной информации в кодирующем устройстве передающей стороны информация, поступившая из источника в двоичном коде, преобразуется в код «1 из 4» с активным нулем. Важной особенностью системы кодирования «1 из 4» является прозрачная связь с двоичной системой, которая реализуется простыми схемами. Для наглядности приведем таблицу соответствия двух разрядов двоичной системы и системы «1 из 4» с активным нулем:

№ п/п Двоичная система Система «1 из 4»
1 00 0001
2 01 0010
3 10 0100
4 11 1000

Преобразованная информация формируется в виде массива слов, который можно представить в форме таблицы, содержащей П1 строк (слов), каждая из которых содержит П2 четверичных разрядов в коде «1 из 4», при этом одноименные четверичные разряды строк образуют П2 вертикальных столбца массива.

У каждого слова массива формируется контрольный код (Kr) путем последовательного суммирования разрядов слова без учета переноса, а у каждого вертикального столбца аналогичным способом формируется контрольный код (Kв) одноименных вертикальных разрядов.

Подготовленный (закодированный) к передаче массив имеет вид (см. фиг.1) и в таком формате поступает на приемную часть канала передачи информации.

В устройстве контроля (декодирующем устройстве) принятая от приемника информация проверяется на соответствие коду «1 из 4» и контрольным кодам Kri и Kвi, и при обнаружении ошибки в принятой информации определяется характер ошибки, ее местоположение в массиве.

Заключительной операцией в устройстве контроля является устранение ошибки - восстановление принятой информации.

Предлагаемый способ исправления нарушений кодов разрядов числа при кодировании «1 из 4» заключается в следующем.

Схемой контроля определяется четверичный разряд, в котором произошло нарушение кода «1 из 4». Содержимое этого разряда заменяется нулевым кодом (0001) и у полученного вспомогательного числа определяется контрольный код (Kro и Кво), полученный последовательным суммированием разрядов числа без учета переноса.

Далее определяется разность контрольного кода исходного числа и контрольного кода вспомогательного числа:

Kr-Kro=ΔKr или Квво=ΔКв

Для восстановления нарушенного кода четверичного разряда ранее установленный нулевой код в данном разряде заменяется на ΔKr (ΔКв).

Приведенный способ назовем «способом нулевого кода».

После восстановления нарушенного кода разряда производится проверка числа на совпадение исходного контрольного кода с контрольным кодом исправленного числа. При ΔKr (ΔKв)=0 операция восстановления выполнена.

Рассмотренный способ исправления кодов в одном четверичном разряде слова или столбца применим и при неоднократных ошибках в четверичных разрядах слов и столбцов. Предположим, что массив информации, поступивший в устройство контроля, содержит восемь слов и десять вертикальных столбцов и каждое слово и столбец сопровождается контрольными кодами (Kri и Квi), как показано на рисунке (см. фиг.2).

Каждый четверичный разряд массива (Pij) имеет свой номер Р, где i - номер слова в массиве, a j - номер столбца. Пусть заштрихованные разряды (например, Р22, P24 и т.д.) не соответствуют требованиям кода «1 из 4».

Исправление кодов осуществляется в следующей последовательности этапов:

1 - корректируются слова, имеющие искажение в одном четверичном разряде (Р47, P72);

2 - корректируются столбцы, имеющие искажение в одном четверичном разряде (Р25, Р59);

3 - корректируется слово, имеющее после этапа 2 искажение в одном четверичном разряде (Р54);

4 - корректируется столбец, имеющий после этапа 1 искажение в одном четверичном разряде (Р22);

5 - корректируется слово, имеющее после этапа 4 искажение в одном четверичном разряде (Р24).

Операция восстановления информации выполнена.

Рассмотренный способ исправления искажений в четверичных разрядах применим и в случаях, когда искажения не нарушают принципа кодирования «1 из 4», то есть в четверичном разряде имеет место двойная ошибка. К примеру, вместо кода 010 или вместо кода 0001 - код 0100. Способ сравнения принятого контрольного кода со сформированным при приеме будет фиксировать их несовпадение, однако неисправный четверичный разряд будет неизвестен.

Использование вертикальных столбцов массива и их контрольных кодов определяет этот разряд. И действительно, каждый четверичный разряд массива одновременно принадлежит только одному слову и только одному вертикальному столбцу этого массива. А поскольку номер вертикального столбца определяется номером четверичного разряда слова, то номер вертикального столбца, в котором не совпали контрольные коды, определит нам и номер неисправного четверичного разряда слова.

Приведенный способ определения нарушений и исправления нарушенных кодов разрядов числа при кодировании «1 из 4» в значительной мере повышает достоверность передаваемой информации.

При этом следует отметить, что способ выявляет все ошибки, но не все возможные комбинации ошибок подлежат коррекции.

Доля неисправляемых ошибок незначительна. Например, для массива из десяти слов, каждое из которых содержит сто разрядов, доля неисправляемых ошибок составляет примерно 6×10-6.

Вариант невозможности исправления ошибки можно рассмотреть на примере. Если предположить существование ошибки в разряде Р29, то восстановить информацию во втором и пятом словах невозможно.

При создании вычислительных средств и средств связи использование способа кодирования «1 из 4» по сравнению с двоичной системой кодирования при равной достоверности их функционирования снижает уровень энергопотребления в 5-5,5 раза.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, 2, 3.

На фиг.1 представлена структура массива слов, сформированного для передачи по линии связи.

На фиг.2 представлена, как пример, структура массива, поступившего в приемную часть линии связи.

На фиг.3 обозначены:

1 - источник информации;

2 - кодирующее устройство;

3 - передатчик;

4 - приемник;

5 - устройство контроля;

6 - оконечное устройство.

Предлагаемый способ определения и исправления нарушений при обмене информацией, существующая элементная база (микропроцессоры и контроллеры, реализованные на базовых БИС) дают возможность создания разнообразных вычислительных средств и средств связи для построения управляющих систем реального времени, одной из основных характеристик которых является высокий уровень достоверности обрабатываемой информации (исправления ошибок при передаче информации).

Способ определения нарушений и исправления нарушенных кодов разрядов числа при кодировании «1 из 4», обеспечивающий передачу информации по каналу связи, который на передающей стороне содержит источник информации, кодирующее устройство и передатчик, а на приемной - приемник, устройство контроля и оконечное устройство, при этом:
- на передающей стороне канала данные от источника информации в виде слов в двоичном коде поступают на кодирующее устройство, где проходят форматирование и далее передатчиком пересылаются по линии связи в приемную часть канала;
- на приемной стороне канала данные, поступившие на приемник, пересылаются в устройство контроля, где осуществляется проверка принятой информации на отсутствие ошибок, а при обнаружении таковых их устранение (корректировка информации) и последующая передача в оконечное устройство, отличающийся тем, что в кодирующем устройстве информация, поступившая из источника в двоичном коде, преобразуется в код «1 из 4» с активным нулем, формируется в виде массива слов, который можно представить в виде массива слов, который можно представить в форме таблицы, содержащей П1 строк (слов), каждая из которых содержит П2 четверичных разрядов в коде «1 из 4», при этом одноименные четверичные разряды строк образуют П2 вертикальных столбцов массива, у каждой строки и вертикального столбца формируется контрольный код (Kr и соответственно Kв) путем последовательного суммирования четверичных разрядов строк и вертикальных столбцов без учета переноса, в устройстве контроля поступившая информация проверяется на соответствие коду «1 из 4» и контрольным кодам Kri и Квi и при обнаружении несоответствия (ошибки) определяется ее характер и местоположение в массиве, после чего происходит корректировка (устранение ошибки) информации способом нулевого кода, который заключается в следующем: содержимое неисправного четверичного разряда заменяется на нулевое значение (0001), формируется контрольный код (Kro и Кво) с учетом произведенной замены, определяется разность
Kr-Kro=ΔKr или Квво=ΔКв
и установленный ранее в неисправном разряде нулевой код заменяется на ΔKr (ΔКв).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам кодирования, декодирования и преобразования кода для обнаружения и исправления ошибок. Изобретение может использоваться для улучшения помехозащищенности передаваемых сигналов.

Изобретение относится к способу сжатия цифровых сигналов, таких как аудиосигналы; а более конкретно к алгоритмам распределения бит, подстановке шума и адаптивному эффективному сжатию коэффициента квантования.

Изобретение относится к области технологий связи. Техническим результатом является улучшение показателя качества приема.

Изобретение относится к устройству декодирования блоковых турбокодов и SISO декодеру и может быть использовано в цифровых системах связи. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости блоковых турбокодов.

Изобретение относится к компьютерной технике, а именно к структуре кодовой комбинации для передачи фреймов и сигналов в системах с множеством несущих. Технический результат - обеспечение возможности гибкой настройки на требуемую часть полосы пропускания передачи и малое содержание служебных данных.

Внутреннее предсказание используется в современных стандартах видеокодирования, таких как AVC. Режимы внутреннего предсказания кодируются в битовом потоке.

Изобретение относится к приемному устройству, способу приема, носителю записи и приемной системе для выполнения процесса временного деперемежения, пригодного для приемников, совместимых с DVB-T.2.

Изобретение относится к области моделирования. .

Изобретение относится к технике связи и предназначено для кодирования слов данных. .

Изобретение относится к технике связи, а именно к системам помехоустойчивого кодирования с параметрической адаптацией. .

Изобретение относится к области исправления ошибок на приемной стороне в системах связи. Техническим результатом является повышение эффективности приема передаваемой информации при учете вероятности модификации передаваемой информации.
Изобретение относится к вычислительной технике и к обеспечению информационной безопасности автоматизированных и информационно-вычислительных систем, в частности к средствам обнаружения вредоносного программного обеспечения (ПО).

Изобретение относится к области измерительной техники и технической диагностики, в частности к устройствам контроля работоспособности и диагностики неисправностей радиоэлектронной аппаратуры.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении точности самоконтролируемости.

Изобретение относится к области автоматики и цифровой вычислительной техники. Технический результат заключается в повышении надежности функционирования тестопригодных логических преобразователей.

Изобретение относится к средствам перестановок и сдвигов битов данных в микропроцессорах. .

Изобретение относится к антивирусным технологиям, в частности к системам и способам для исправления антивирусных записей. .

Изобретение относится к средствам ретрансляции потерь в линии связи. .

Изобретение относится к области обновления программного обеспечения. .

Изобретение относится к области обработки ошибок, возникающих при работе программного обеспечения. Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении эффективности обработки ошибок, возникающих при исполнении кода программы в компьютерной системе. Технический результат достигается за счет автоматизации исследования программного обеспечения в эмулируемой среде исполнения и формирования экспертной системой сценариев обработки определенных в ходе исследования ошибок. Применение изобретения на практике позволяет тестировать программное обеспечение на совместимость с конфигурацией компьютерной системы; определять полный перечень ошибок, которые могут возникнуть при работе программы в различных условиях; выявлять причины возникновения системных ошибок и производить модификацию компьютерной системы для предотвращения возникновения определенной ошибки. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх