СПОСОБ КОДОВОЙ ЦИКЛОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ БЛОКОВ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ДИАПАЗОНА ФИКСИРОВАННЫХ СКОРОСТЕЙ РАБОТЫ В КАНАЛЕ СВЯЗИ Российский патент 2015 года по МПК G06F11/00 H04L7/08 

Изобретение относится к системам передачи дискретной информации и может быть использовано в кодовой цикловой синхронизации для диапазона фиксированных скоростей работы в канале связи в системах передачи помехоустойчивой информации, в которых применяются корректирующие, в частности, каскадные коды.

При разработке способов кодовой цикловой синхронизации для каналов связи с высоким уровнем помех актуальной задачей является повышение достоверности принимаемой информации.

Известен способ цикловой синхронизации блоков информации для диапазона фиксированных скоростей работы в канале связи, в котором приемник телекодовой информации без предварительной установки значения скорости работы осуществляет параллельную обработку сигналов кодовой последовательности блоков информации, поступающей из канала связи с любой скоростью из диапазона фиксированных скоростей работы, N устройствами фазовой коррекции и регистрации (УФКР), после обработки сигналы с каждого УФКР подают на входы N соответствующих устройств цикловой синхронизации (УЦС), которые параллельно проводят анализ входной кодовой последовательности, состоящей из кодовых слов, сформированных на передающей стороне в виде суммы по модулю два трех последовательностей: информационной последовательности, закодированной циклическим кодом Боуза-Чоудхури-Хоквингема (БЧХ), нумерующей последовательности, обеспечивающей нумерацию кодовых слов в передаваемом блоке информации, и фазирующей последовательности, при этом в каждом УЦС дешифрируют фазовый признак (ФПР) - признак приема конца кодового слова БЧХ, по сигналу ФПР в безошибочных словах дешифрируют номер кодового слова БЧХ и в счетчики записывают числа, определяющие номера кодовых слов БЧХ, емкость счетчиков выбирают равной произведению числа кодовых слов в блоке информации и количества бит в кодовом слове, с каждым тактовым сигналом, частота следования которого равна скорости поступления из канала связи, производят увеличение на единицу чисел, записанных в счетчики, анализируют числа счетчиков, которые записаны в моменты, соответствующие границам кодовых слов, и определяют количество счетчиков, которые к концу приема последнего бита блока информации показали переполнение, формируют сигнал цикловой синхронизации (СЦС) блоков информации, если количество счетчиков, показавших переполнение, окажется больше выбранного порога, определяемого параметрами канала связи, помехоустойчивого кода и требованиями по вероятности синхронизации, к выходу каждого УФКР подключают вход «Данные» соответствующих им оперативных запоминающих устройств (ОЗУ), все ОЗУ устанавливают в режим «Запись», а на тактовые входы ОЗУ подают сигналы с частотами, равными градациям соответствующих им рабочих скоростей приема сигналов из канала связи, сигналом СЦС, сформированным в УЦС, в котором частота тактовых сигналов совпала со скоростью передачи сигналов в канале связи, переключают соответствующее ОЗУ в режим «Считывание», при этом к тактовому входу ОЗУ подключают тактовый сигнал с частотой считывания, при считывании из ОЗУ формируют сигнал «Признак информации» с длительностью от начала до конца считывания, также этим сигналом СЦС информационный выход ОЗУ и выход сформированного сигнала «Признак информации» коммутатором переключают на входы декодера приемного устройства телекодовой связи [Патент РФ №2342795, МПК⁷ H04L 7/08. Кухарев А.Д., Гришин Ю.К., Филимонов Ю.Ф. Способ цикловой синхронизации блоков информации для диапазона фиксированных скоростей работы в канале связи, приор. 26.02.2007, опубл. 27.12.2008].

Вышеописанный способ является наиболее близким к предлагаемому способу и принят в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является низкая достоверность функциионирования в каналах с высоким уровнем помех, так как при синхронизации используются только безошибочные кодовые слова.

Цель изобретения - повышение достоверности принимаемой информации для способа кодовой цикловой синхронизации блоков информации для диапазона фиксированных скоростей работы в канале связи и, как следствие, обеспечение возможности его работы в каналах связи с высоким уровнем помех.

Для достижения цели предложен способ кодовой цикловой синхронизации блоков информации для диапазона фиксированных скоростей работы в канале связи, в котором приемник телекодовой информации без предварительной установки значения скорости работы осуществляет параллельную обработку сигналов кодовой последовательности блоков информации, поступающей из канала связи с любой скоростью из диапазона фиксированных скоростей работы, N устройствами УФКР. После обработки сигналы с каждого УФКР поступают на входы N соответствующих УЦС, в которых параллельно проводится анализ входной последовательности, состоящей из кодовых слов, сформированных на передающей стороне в виде суммы по модулю два трех последовательностей: информационной последовательности, закодированной циклическим кодом БЧХ, нумерующей последовательности, обеспечивающей нумерацию кодовых слов в передаваемом блоке информации, и фазирующей последовательности. При этом в каждом УЦС дешифрируют ФПР, а в безошибочных словах и словах, содержащих определенное количество ошибок, дешифрируют номер кодового слова БЧХ. По ФПР в соответствующие счетчики записывают числа, определяющие номера кодовых слов БЧХ. Емкость счетчиков выбирают равной произведению числа кодовых слов в блоке информации и количества бит в кодовом слове. С каждым тактовым сигналом, частота следования которого равна скорости поступления из канала связи, производят увеличение на единицу чисел, записанных в счетчики. В моменты, соответствующие границам кодовых слов, анализируют состояние счетчиков и определяют количество счетчиков, которые к концу приема последнего бита блока информации показали переполнение. Сигналы СЦС для блоков информации формируют, если количество счетчиков, показавших переполнение, окажется больше выбранного порога, определяемого параметрами канала связи, помехоустойчивого кода и требованиями по вероятности синхронизации. К выходу каждого УФКР подключают вход «Данные» соответствующих им ОЗУ. Все ОЗУ устанавливают в режим «Запись», а на тактовые входы ОЗУ подают сигналы с частотами, равными градациям соответствующих им рабочих скоростей приема сигналов из канала связи. Сигналом СЦС, сформированным в УЦС, в котором частота тактовых сигналов совпала со скоростью передачи сигналов в канале связи, переключают соответствующее ОЗУ в режим «Считывание». При этом к тактовому входу ОЗУ подключают тактовый сигнал с частотой считывания. При считывании из ОЗУ формируют сигнал «Признак информации» с длительностью от начала до конца считывания. Также этим сигналом СЦС информационный выход ОЗУ и выход сформированного сигнала «Признак информации» коммутатором переключают на входы декодера приемного устройства телекодовой связи.

Новым является то, что номера кодовых слов БЧХ дешифрируют не только в безошибочных словах, но и в словах, содержащих определенное количество ошибок.

Функционирование предлагаемого способа кодовой цикловой синхронизации блоков информации для диапазона фиксированных скоростей работы в канале связи рассмотрим на конкретном примере блока информации, состоящего из кодовой последовательности тридцати одноразрядных кодовых слов, представляющих собой поразрядную сумму по модулю два трех последовательностей: информационной последовательности, образованной кодовым словом БЧХ с порождающим полиномом X¹⁵+X¹¹+X¹⁰+X⁹+X⁸+X⁷+X⁵+X¹⁵+X³+X²+Х+1, нумерующей последовательности, образованной порождающим полиномом Х⁵+X²+1 и обеспечивающей нумерацию кодовых слов в блоке информации, и постоянной фазирующей последовательности, образованной порождающим полиномом X⁵+X⁴+X²+X+1 и нарушающей циклические свойства информационной и нумерующей последовательностей. Две кодовые последовательности отличаются друг от друга в определенных позициях, число которых называется кодовым расстоянием и обозначается d. Наименьшее значение d для всех пар кодовых последовательностей обозначается d_min и называется минимальным кодовым расстоянием. Число ошибок t, исправляемое в таких кодовых последовательностях, равно t=(d_min-1)/2 и определяет корректирующую способность кода. Для приведенных в примере кодовых слов минимальное кодовое расстояние равно пяти, что позволяет исправлять в пределах корректирующей способности этого кода не более двух ошибок. Для безошибочных кодовых слов требуется дешифрировать только комбинацию одного синдрома. Для приведенного примера при исправлении только одиночных ошибок в кодовых словах требуется дешифрировать $$C_{31}^1=31$$ комбинацию синдрома, а для исправления в них всех двойных ошибок требуется дешифрировать $$C_{31}^2=465$$ комбинаций синдрома. Для дешифрирования номеров кодовых слов БЧХ с учетом исправления возможных ошибок в пределах корректирующей способности кода составляется таблица, адресом которой является значение синдрома, а выходом корректирующая комбинация, которая учитывает исправляемую ошибку и суммируемую фазирующую последовательность. В практических схемотехнических решениях истинные номера кодовых слов БЧХ получаются суммированием по модулю два выделяемой фильтром Хаффмена комбинации искаженного номера с корректирующей комбинацией. Одним из примеров такого практического решения является устройство кодовой цикловой синхронизации, в котором возможные ошибки исправляются в пределах корректирующей способности кода [Патент РФ №2383104, МПК⁷ H04L 7/08. Забабурин А.Н., Квашенников В.В., Третьяков А.Н., Трушин С.А. Устройство кодовой цикловой синхронизации, приор. 1308.2008, опубл. 27.02.2010].

Цикловую синхронизацию при жестких решениях можно выполнить не только по словам кода с ошибками, находящимися в пределах корректирующей способности кода, но и по последовательностям из слов кода с ошибками, находящимися за пределами корректирующей способности кода. Информационная последовательность, образованная кодовым словом БЧХ с порождающим полиномом X¹⁵+Х¹¹+X¹⁰+X⁹+X⁸+X⁷+X⁵+X¹⁵+X³+X²+Х+1, имеет минимальное кодовое расстояние, равное семи, которое позволяет исправлять до трех ошибок. Передаваемые в канал кодовые слова имеют минимальное кодовое расстояние, равное пяти. Поэтому каждому синдрому тройных ошибок соответствует пять вариантов номеров, причем четыре из них ложные номера. Для определения истинных номеров в этом случае надо использовать закономерность, заключающуюся в том, что номер каждого предыдущего кодового слова в блоке на единицу меньше следующего кодового слова в этом блоке, то есть истинный номер кодового слова с тремя ошибками можно определить по непрерывным цепочкам из кодовых слов. Примерами, в которых возможные ошибки исправляются за пределами корректирующей способности кода, являются следующие устройства кодовой цикловой синхронизации [Патент РФ №2302701, МПК⁷ H04L 7/08. Забабурин А.Н., Квашенников В.В., Третьяков А.Н., Трушин С.А. Устройство кодовой цикловой синхронизации, приор. 17.11.2008, опубл. 10.07.2007], [Патент РФ №2383104, МПК⁷ H04L 7/08. Забабурин А.Н., Квашенников В.В., Третьяков А.Н., Трушин С.А. Устройство кодовой цикловой синхронизации, приор. 13.08.2008, опубл. 27.02.2010].

Для дальнейшего повышения достоверности принимаемой информации за счет исправления ошибок за пределами корректирующей способности кода необходимо использовать методы мягких решений. Популярным методом с мягкими решениями является алгоритм Чейза 2 [Кларк Дж. мл., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи /Пер. с англ., с.160-162. Р. Морелос-Сарагоса. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, приложения. - М.: Техносфера, 2006, с.210-213]. Одним из примеров, в котором для исправления возможных ошибок за пределами корректирующей способности кода используется метод мягких решений Чейза 2, является устройство кодовой цикловой синхронизации [Патент РФ №2450464, МПК⁷ H04L 7/00. Квашенников В.В., Трушин С.А. Устройство кодовой цикловой синхронизации с интегрированными мягкими и жесткими решениями, приор. 24.02.2011, опубл. 10.05.2012]. Применение методов мягких решений в предлагаемом способе дает возможность определять номера в информационной последовательности, образованной кодовым словом БЧХ с порождающим полиномом X¹⁵+X¹¹+X¹⁰+X⁹+X⁸+X⁷+X⁵+X¹⁵+X³+X²+X+1, с числом ошибок не более d_min - 1, то есть до шести ошибок.

В предлагаемом способе кодовой цикловой синхронизации блоков информации для диапазона фиксированных скоростей работы в канале связи, в отличие от прототипа, номера кодовых слов БЧХ дешифрируют не только в безошибочных словах, но и в словах, содержащих определенное количество ошибок, что повышает достоверность принимаемой информации и, как следствие, обеспечивает возможность работы в каналах связи с высоким уровнем помех.

Достигаемым техническим результатом предлагаемого способа кодовой цикловой синхронизации блоков информации для диапазона фиксированных скоростей работы в канале связи является повышение достоверности принимаемой информации для каналов связи с высоким уровнем помех при автоматической кодовой цикловой синхронизации блоков информации для любой скорости передачи сигналов из диапазона фиксированных скоростей работы и обеспечение автоматической работы приемника телекодовой аппаратуры без предварительной установки значения скорости работы в канале связи.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи помехоустойчивой информации, в которых применяются корректирующие, в частности, каскадные коды. Технический результат - повышение достоверности принимаемой информации в каналах связи с высоким уровнем помех. Для этого сначала осуществляется параллельная обработка сигналов кодовой последовательности N устройствами УФКР, затем сигналы с каждого УФКР подают на входы N соответствующих УЦС, которые анализируют входную последовательность. В каждом УЦС дешифрируют ФПР, по которому в безошибочных словах и словах, содержащих ошибки, дешифрируют номера слов БЧХ и в соответствующие счетчики записывают значения этих номеров. С каждым тактовым сигналом производят увеличение на единицу чисел, записанных в счетчики, состояние которых анализируют в моменты, соответствующие границам кодовых слов, определяют количество счетчиков, которые к концу приема последнего бита сообщения переполнены, и формируют сигнал СЦС для блоков информации. К выходу каждого УФКР подключен соответствующий ему вход «Данные» ОЗУ. Сигналом СЦС, сформированным в УЦС, в котором частота тактовых сигналов совпала со скоростью передачи сигналов в канале связи, переключают соответствующее ОЗУ из режима «Запись» в режим «Считывание», при этом информационный выход ОЗУ и выход сигнала «Признак информации» коммутатором переключают на входы декодера приемного устройства телекодовой связи. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ кодовой цикловой синхронизации блоков информации для диапазона фиксированных скоростей работы в канале связи, в котором приемник телекодовой информации без предварительной установки значения скорости работы осуществляет параллельную обработку сигналов кодовой последовательности блоков информации, поступающей из канала связи с любой скоростью из диапазона фиксированных скоростей работы, N устройствами фазовой коррекции и регистрации (УФКР), после обработки сигналы с каждого УФКР подают на входы N соответствующих устройств цикловой синхронизации (УЦС), в которых параллельно проводится анализ входной последовательности, состоящей из кодовых слов, сформированных на передающей стороне в виде суммы по модулю два трех последовательностей: информационной последовательности, закодированной циклическим кодом Боуза-Чоудхури-Хоквингема (БЧХ), нумерующей последовательности, обеспечивающей нумерацию кодовых слов в передаваемом сообщении, и фазирующей последовательности, при этом в каждом УЦС дешифрируют фазовый признак (ФГТР) - признак приема конца кодового слова БЧХ, по сигналу ФПР в безошибочных словах дешифрируют номер кодового слова БЧХ и в счетчики записывают числа, определяющие номера кодовых слов БЧХ, емкость счетчиков выбирают равной произведению числа кодовых слов в сообщении и количества бит в кодовом слове, с каждым тактовым сигналом, частота следования которого равна скорости поступления из канала связи, производят увеличение на единицу чисел, записанных в счетчики, затем анализируют числа счетчиков, которые записаны в моменты, соответствующие границам кодовых слов, и определяют количество счетчиков, которые к концу приема последнего бита блока информации показали переполнение, формируют сигнал цикловой синхронизации (СЦС) блоков информации, если количество счетчиков, показавших переполнение, окажется больше выбранного порога, определяемого параметрами канала связи, помехоустойчивого кода и требованиями по вероятности синхронизации, к выходу каждого УФКР подключают вход «Данные» соответствующих им оперативных запоминающих устройств (ОЗУ), все ОЗУ устанавливают в режим «Запись», а на тактовые входы ОЗУ подают сигналы с частотами, равными градациям соответствующих им рабочих скоростей приема сигналов из канала связи, сигналом СЦС, сформированным в УЦС, в котором частота тактовых сигналов совпала со скоростью передачи сигналов в канале связи, переключают соответствующее ОЗУ в режим «Считывание», при этом к тактовому входу ОЗУ подключают тактовый сигнал с частотой считывания, при считывании из ОЗУ формируют сигнал «Признак информации» с длительностью от начала до конца считывания, также этим сигналом СЦС информационный выход ОЗУ и выход сформированного сигнала «Признак информации» коммутатором переключают на входы декодера приемного устройства телекодовой связи, отличающийся тем, что для определения номеров кодовых слов БЧХ дешифрируют не только безошибочные слова, но также дешифрируют кодовые слова БЧХ с числом ошибок, не превышающим
(d₁-1)/2, где d₁ - минимальное кодовое расстояние входной последовательности, состоящей из кодовых слов, сформированных на передающей стороне в виде суммы по модулю два трех последовательностей: информационной, нумерующей и фазирующей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения номеров кодовых слов БЧХ дополнительно дешифрируют кодовые слова БЧХ с числом ошибок, не превышающим (d₂-1)/2, где d₂ - минимальное кодовое расстояние информационной кодовой последовательности БЧХ.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что для определения номеров кодовых слов БЧХ дополнительно дешифрируют кодовые слова БЧХ с числом ошибок, не превышающим (d₂-1), для чего используют методы с мягкими решениями.