УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОДОВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ Российский патент 2001 года по МПК H04L1/20 

Изобретение относится к технике связи и может использоваться при проектировании новых и модернизации существующих систем передачи дискретной информации.

Известны устройства восстановления стираний и исправления ошибок, использующие оценки надежности символов для повышения достоверности приема информации (см. Л.Ф. Бородин. Введение в теорию помехоустойчивого кодирования. - М.: Советское радио, 1968, с. 281-284).

Наиболее близким устройством такого же назначения является устройство для восстановления стираний и исправления ошибок в кодовой последовательности (см. а.с. СССР N 658757, 1979 г.) содержащее блок приема, один из выходов которого через анализатор сигналов и накопитель подключен к блоку восстановления стираний, первый выход которого подключен к управляющему входу накопителя, а второй выход к одному из входов блока исправления стираний, другой вход которого подключен к другому выходу блока приема.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относится то, что устройство для восстановления стираний и исправления ошибок в кодовой последовательности обладает низкой достоверностью одновременного восстановления ошибок и стираний.

Технический результат - повышение достоверности восстановления стираний и исправления ошибок в кодовой последовательности. Для достижения технического результата в устройство восстановления кодовой последовательности, содержащее блок приема, один из выходов которого через анализатор сигналов и накопитель подключен к блоку восстановления стираний, первый выход которого подключен к управляющему входу накопителя, а второй выход к одному из входов блока исправления стираний, другой вход которого подключен к другому выходу блока приема. Особенностью является то, что введены блок выделения повторяющихся импульсов, вход которого подключен к другому выходу блока приема, а один из выходов к другому входу блока исправления стираний, и регистр корректирующих оценок, один из входов которого подключен к другому выходу блока выделения повторяющихся импульсов, а другой вход к дополнительному выходу блока восстановления стираний, при этом выход регистра корректирующих оценок подключен к корректирующему входу накопителя.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предложенного устройства.

Устройство для восстановления кодовой последовательности содержит блок приема 1, один их выходов которого через анализатор сигналов 2, накопитель 3 подключен к блоку восстановления стираний 4, первый выход которого подключен к управляющему входу накопителя 3, а второй выход к одному из входов блока исправления стираний 5, другой вход которого подключен к одному из выходов блока выделения повторяющихся импульсов 6, а другой выход подключен к одному из входов регистра корректирующих оценок 7, другой вход которого подключен к дополнительному выходу блока восстановления стираний 4, а выход к корректирующему входу накопителя 3, при этом вход блока выделения повторяющихся импульсов 6 подключен к другому выходу блока приема 1.

Устройство работает следующим образом.

Блок приема 1 регистрирует поступающие сигналы и передает их текущие значения R в блок выделения повторяющихся импульсов 6 и далее в двоичной форме в блок исправления стираний 5. Кроме того, в блоке приема 1 вырабатывается сигнал стирания, поступающий в анализатор сигналов 2 по интервалу стирания h.

Анализатор сигналов 2 вырабатывает оценку надежности для символа кодовой последовательности с номером i. Для этого от символа с номером i отсчитываются j_в символов в сторону возрастания номеров и одновременно j_у - в сторону их убывания. Общая оценка надежности i-го символа определяется как
F_i=(j_в+1-S)+(j_у+1-S),
где S - число стираний, попавших в зону анализа j_в и j_у.

Установлено, что группирование стираний приводит к низкому значению оценки F_i. Напротив, одиночное стирание, зафиксированное среди большой группы правильно принятых символов, получает высокое значение оценок. Такой подход позволяет совершенствовать методы исправления стираний и ошибок в кодовой последовательности, используя полученные оценки надежности.

Накопитель 3 накапливает оценки надежности для каждого символа кодовой комбинации.

Блок восстановления стираний 4 определяет возможность физического восстановления комбинации при конкретной конфигурации стираний.

Этот блок выбирает d - 1 (здесь d - расстояние Хэмминга) символ кодовой комбинации с наименьшими оценками надежности и осуществляет анализ возможности их однозначного исправления. Если результат анализа положительный, то соответствующие символы в блоке исправления стираний 5 стираются, и информационные значения символов кодовой комбинации восстанавливаются за счет регулярных методов исправления стираний (например, решением системы линейных уравнений). В случае отрицательного исхода анализа конфигурация стираний изменяется за счет нестирания символа, имеющего наиболее высокую оценку из группы выбранных на первом этапе. Однако при выборе таких оценок с высокой вероятностью возникает ситуация неопределенности, когда несколько оценок окажутся с одинаковым значением. Разрешение такой ситуации требует применения математического аппарата вариационных рядов, что в условиях реального времени обработки информации неприемлемо. Главной причиной возникновения ситуации неопределенности являются ложные стирания, вероятность появления которых всегда значительно выше вероятности правильных стираний. Появление ложных стираний увеличивает разброс оценок надежности в пределах одной кодовой комбинации, особенно для длинных кодов, что снижает общую эффективность метода восстановления информации с использованием оценок надежности.

Блок выделения повторяющихся импульсов 6 предназначен для выделения повторяющихся импульсов в информационной последовательности и вычисления коэффициента доверия решению о стирании таких символов. Так как в каналах со случайной структурой характеристики изменяются достаточно медленно по сравнению с длительностью элемента сигнала, то подоптимальным способом приема будет оценка этих параметров на некотором предшествующем временном интервале и использование этих оценок при принятии решений (В.И. Коржик, Л.М. Финк, К.Н. Шелкунов. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений. Справочник. - М.: Радиосвязь, 1981, с. 136). Таким образом, подоптимальная обработка распадается на две процедуры - оценку параметров (характеристик) и собственно принятие решения. Блок работает следующим образом. Он не изменяет своего состояния при знакопеременах в информационной последовательности, но фиксирует повторное появление на i-м шаге символа такой же полярности, которая была зафиксирована на i - 1 шаге. Если при этом на i-м шаге в блоке приема 1 было зафиксировано стирание, то осуществляется подсчет коэффициента доверия данному решению о стирании. Для этого на i - 1 шаге подсчитывается Δ-отношение уровня принятого сигнала R_i-1 к некоторому номинальному уровню М

Тогда коэффициент доверия решению о стирании К для стирания на i-м шаге определяется как
K = h(1-Δ).
Если на i-м шаге значение R_i попадает в зону h · К < R_i < h, то можно утверждать, что i-й символ с высокой вероятностью стерт ложно, так как часть сигнала, принятого на i - 1 шаге, при повторе символа сохраняется и на i-м шаге. Тогда условие правильного стирания принимает вид 0 < R_i < h · K.

Пример. Пусть М = 4, h = 1, R_i-1 = 4. Пусть далее на i-м шаге в блоке приема 1 было зафиксировано стирание, тогда в условиях повторяющихся по полярности импульсов Δ = R_i-1/M = 1, а К = 0, следовательно, степень доверия решению о стирании i-го символа равна нулю, и стирание считается ложным. При других условиях М = 4, h = 1, R_i-1 = 1,5. Пусть далее на i-м шаге в блоке приeма 1 зафиксировано стирание, тогда в условиях повторяющегося по полярности импульса Δ = R_i-1/M = 0,375, а К = 0,625. Если параметр R_i оказался в пределах 0 < R_i < 0,625, то стирание правильное.

Регистр корректирующих оценок 7 предназначен для хранения информации о ложных стираниях, выработанных блоком выделения повторяющихся импульсов 6. В случае отрицательного исхода анализа конфигурации стираний в блоке восстановления стираний 4 по команде из этого блока блок 7 принудительно увеличивает оценки надежности, хранящиеся в накопителе 3 через корректирующий вход на единицу на тех местах, где с высокой вероятностью оказались ложные стирания. Тогда в блоке восстановления стираний 4 осуществляется проверка возможности физического восстановления комбинации при новых оценках всего за один шаг, что позволяет избежать применения аппарата вариационных рядов и обеспечить темп обработки информации в реальном масштабе времени.

Моделирование указанной процедуры восстановления кодовой последовательности показало снижение уровня доли ложных стираний от 30 до 47% на каналах различного качества.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано при проектировании новых и модернизации существующих систем передачи дискретной информации. Технический результат - повышение достоверности восстановления стираний и исправления ошибок в кодовой последовательности. Технический результат достигается за счет оценки надежности для каждого символа кодовой комбинации и анализа возможности восстановления комбинаций при конкретной конфигурации стираний. 1 ил.

Устройство для восстановления кодовой последовательности, содержащее блок приема, один выход которого через последовательно соединенные анализатор сигналов и накопитель подключен к входу блока восстановления стираний, первый выход которого подключен к управляющему входу накопителя, а второй выход блока восстановления стираний подключен к одному входу блока исправления стираний, отличающееся тем, что введены регистр корректирующих оценок и блок выделения повторяющихся импульсов, к входу которого подключен другой выход блока приема, при этом один выход блока выделения повторяющихся импульсов подключен к другому входу блока исправления стираний, а другой выход блока выделения повторяющихся импульсов подключен к одному входу регистра корректирующих оценок, к другому входу которого подключен дополнительный выход блока восстановления стираний, а выход регистра корректирующих оценок подключен к корректирующему входу накопителя.