Способ обнаружения и исправления стираний при приеме дискретной информации Российский патент 2017 года по МПК H04L1/20 

Изобретение относится к системам передачи дискретной информации и может быть использовано для коррекции ошибок и восстановления стертых символов в принятых сообщениях.

Известен способ передачи дискретной информации с выявлением и исправлением стертых символов [RU 2344544 С2, Н03М 7/06, 20.09.2010], включающий на передающей стороне преобразование двоичных символов исходной последовательности в комбинацию с тремя возможными состояниями, а на приемной стороне - восстановление исходной двоичной последовательности, при этом на передающей стороне на каждом такте каждый текущий двоичный символ исходной последовательности путем сравнения с предыдущим символом преобразуют в комбинацию, которая характеризует одно из трех возможных состояний двоичного символа таким образом, что на каждом такте одновременно перемножают поступивший на данном такте двоичный символ и промежуточный результат данного такта, инвертируют поступивший на данном такте двоичный символ и перемножают с промежуточным результатом данного такта, а также инвертируют промежуточный результат данного такта, причем на каждом такте один из указанных символов комбинации является единицей, а два других - нулями, причем каждый из символов комбинации поступает на свой канал передачи, при этом единица открывает свой канал передачи, нули определяют запертые на данном такте каналы передачи, на каждом такте каждая из трех возможных комбинаций несет информацию о позиции текущего двоичного символа в блоке единиц или нулей исходной информационной последовательности, и передачу двоичной информации представляют как последовательность комбинаций возможных сочетаний трех состояний двоичного символа при условии различия смежных символов в этих комбинациях, на каждом такте в открытом канале передачи комбинацией, несущей информацию о позиции текущего двоичного символа, модулируют несущее колебание и в канал связи поступает высокочастотный сигнал, несущий информацию о признаке соответствующего символа исходной двоичной последовательности, причем для каждого канала передачи параметры модуляции отличаются друг от друга значением и являются признаками единицы, нуля или повторения двоичного символа, на приемной стороне поступающий по одному из каналов высокочастотный сигнал демодулируют и на каждом такте по значению параметра модуляции на выходах трех каналов восстанавливают переданную комбинацию двоичных символов, формируют разрешенные кодовые комбинации троичного кода, элементами которых являются элементы из поля Галуа GF(3), при условии различия смежных комбинаций, если ошибки нет, то вырабатывают символ троичного кода, соответствующий признаку текущего двоичного символа; при обнаружении ошибки в принятой комбинации вырабатывают символ стирания текущего символа троичного кода, исправляют средний стертый символ в комбинации троичного кода, где все три символа различны, при условии, что два крайних символа приняты правильно, символы принятых комбинаций троичного кода, соответствующие признакам единиц и нулей, совместно с соответствующими информационными двоичными символами, восстановленными на предыдущем такте, используют для восстановления на текущем такте информационных символов исходной двоичной последовательности; символы комбинаций троичного кода, соответствующие признаку повторения, преобразуют в двоичные символы и используют для синхронизации процесса приема.

Недостатком этого технического решения является относительно высокая сложность декодирования и малая корректирующая способность алгоритма.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ декодирования информации в системах передачи данных [RU 2310273 С2, Н03М 13/00, 10.11.2007], согласно которому на приемной стороне производят декодирование принятого блока информации, причем сначала выполняют декодирование внутреннего кода, запоминают последовательность декодированных кодовых слов в массиве декодированных кодов слов внутреннего кода, запоминают последовательность некорректируемых кодовых слов в массиве некорректируемых кодовых слов внутреннего кода, при этом одновременно запоминают последовательность стертых кодовых слов вместо некорректируемых кодовых слов в массиве декодированных кодовых слов внутреннего кода, далее осуществляют декодирование внешнего кода последовательности декодированных кодовых слов массива декодированных кодовых слов внутреннего кода, в отношении которой выполняют вычисление и проверку циклической контрольной суммы, и в случае положительного результата информацию отдают получателю сообщений, а в случае отрицательного результата производят восстановление последовательности стертых слов массива декодированных кодовых слов внутреннего кода, при этом по заранее созданной таблице, включающей все кодовые слова Голея и по шесть дополнительных кодовых слов для каждого кодового слова Голея, находящихся на расстоянии Хемминга, равном четырем от соответствующего кодового слова Голея, определяют для каждого некорректируемого кодового слова шесть дополнительных кодовых слова и дополняют ими массив некорректируемых кодовых слов внутреннего кода, затем для каждого некорректируемого кодового слова массива некорректируемых кодовых слов внутреннего кода производят выбор дополнительного кодового слова из шести дополнительных кодовых слов, заменяют стертые кодовые слова массива декодированных кодов слов внутреннего кода выбранными дополнительными кодовыми словами массива некорректируемых кодовых слов внутреннего кода, а восстановление стертых слов внутреннего кода и декодирование внешнего кода повторяют до тех пор, пока проверка циклической контрольной суммы не даст положительный результат.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно высокая сложность, поскольку, в частности, операция восстановления стертых слов внутреннего кода и декодирование внешнего кода повторяют до тех пор, пока проверка циклической контрольной суммы не даст положительный результат, а также относительно низкая корректирующая способность.

Задачей, которая решается в изобретении, является упрощение способа и повышение корректирующей способности.

Технический результат, который достигается при реализации изобретения, заключается в упрощении способа и повышении корректирующей способности.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в способе, основанном на том, что на приемной стороне в информационный регистр декодера вводят символы принятого информационного кода, в синдромный регистр декодера вводят символы синдрома, по сигналу порогового элемента декодера принимают решение о стертом информационном символе и исправляют стертый информационный символ, согласно изобретению перед исправлением стертого информационного символа в информационный регистр декодера по принятому решению о стертом информационном символе заносят признак стертого информационного символа, в синдромный регистр декодера вводят число стертых символов, которые участвовали в формировании каждого символа синдрома, а стертый информационный символ исправляют, если принято решение, что это единственный стертый символ, участвующий в формировании того символа синдрома, который входит в проверки относительно декодируемого символа, после чего в информационном регистре декодера стирают признак этого стертого информационном символа и записывают его правильное значение, а число стертых символов в его проверках в синдромном регистре декодера уменьшают на единицу.

На чертеже представлен пример декодера, который осуществляет предложенный способ обнаружения и исправления стираний при приеме дискретной информации.

Декодер содержит информационный регистр сдвига 1, многоразрядный синдромный регистр 2, сумматор 3, регистр 4 хранения признака стертого информационного символа и регистр 5 числа стертых символов.

Декодер состоит из информационного регистра сдвига 1, состоящего из сдвоенного регистра, в который поступают информационные символы, а также стертые символы, а на входы многоразрядного синдромного регистра 2 поступают вычисленные обычным для корректирующих кодов образом символы синдрома, причем в регистр 5 числа стертых символов Ne_S, находящийся в нижней части этого синдромного регистра, вводится число стертых символов, которые участвовали в вычислении символов синдрома.

Предложенный способ обнаружения и исправления стираний при приеме дискретной информации реализуется следующим образом.

В декодер для исправления стираний поступают символы кода, часть из них имеет метку Es, которая указывает на то, что символ стерт. Сами стертые символы могут иметь одинаковое значение 0. Если декодируемый символ не стерт, то происходит просто сдвиг данных и переход к декодированию следующего символа, а если декодируемый информационный символ стерт, то для всех ячеек регистра 4, относящихся к проверкам для данного символа, проверяется, есть ли хотя бы одна ячейка из этого множества, хранящего число стертых символов, в которой число стертых символов было бы равно 1. Если такая найдется, то это будет означать, что есть ячейка синдрома, равная некоторому значению А, и есть сумма известных правильно принятых символов, кроме одного неизвестного, декодируемого, равная В. Но тогда по смыслу самого синдрома из простейшего уравнения А=В+Х определяется значение X стертого символа и затем убирается признак стирания в информационном регистре, а также уменьшаются на 1 значения всех ячеек регистра Ne_S, относящихся к проверкам декодируемого символа. Все символы в многоразрядных регистрах далее сдвигаются, и декодер готов к декодированию следующего символа. Число таких однотипных блоков восстановления стираний в декодере может быть значительным, поэтому такой декодер является многопороговым (МПД).

Таким образом, благодаря модернизации известного способа достигается требуемый технический результат, заключающийся в упрощении способа и повышении корректирующей способности. Упрощение способа очевидно и следует их того, что способ не предусматривает вообще каких-либо вычислений, как это обычно делают другие алгоритмы исправления искажений и ошибок в каналах передачи цифровых данных, а просматривает только проверку, нет ли в полученных символах синдрома (в регистре Ne_S) числа стертых символов, равного 1, что является быстрой и простой, аппаратно не затратной операцией.

В качестве примера можно привести данные по испытаниям предложенного способа на многопороговом декодере, который в типовом персональном компьютере при вероятности появления стертых символов в канале р=0,45 после выполнения процедуры программного декодирования на скорости около 10⁵ символов в секунду кода с кодовой скоростью R=1/2 оставляет долю невосстановленных символов менее 10^-6. В то же время соответствующий классический стандартный однопороговый декодер кода Рида-Соломона при R=1/2, работая примерно в 2,5 раза медленнее, не может восстановить даже половину принятых кодовых блоков, т.е., в принципе, совершенно не справляется с коррекцией искажений при р=0,45 в принятых сообщениях. Этим подтверждается высокая корректирующая способность способа.

Изобретение относится к системам передачи дискретной информации и может быть использовано для коррекции ошибок и восстановления стертых символов в принятых сообщениях. Технический результат заключается в повышении корректирующей способности при приеме дискретной информации. Технический результат достигается за счет того, что на приемной стороне в информационный регистр декодера вводят символы принятого информационного кода, в синдромный регистр декодера вводят символы синдрома, по сигналу порогового элемента декодера принимают решение о стертом информационном символе и исправляют стертый информационный символ, причем перед исправлением стертого информационного символа в информационный регистр декодера по принятому решению о стертом информационном символе заносят признак стертого информационного символа, в синдромный регистр декодера вводят число стертых символов, которые участвовали в формировании каждого символа синдрома, а стертый информационный символ исправляют, если принято решение, что это единственный стертый символ, участвующий в формировании того символа синдрома, который входит в проверки относительно декодируемого символа, после чего в информационном регистре декодера стирают признак этого стертого информационного символа и записывают его правильное значение. 1 ил.

Способ обнаружения и исправления стираний при приеме дискретной информации, основанный на том, что на приемной стороне в информационный регистр декодера вводят символы принятого информационного кода, в синдромный регистр декодера вводят символы синдрома, по сигналу порогового элемента декодера принимают решение о стертом информационном символе и исправляют стертый информационный символ, отличающийся тем, что перед исправлением стертого информационного символа в информационный регистр декодера по принятому решению о стертом информационном символе заносят признак стертого информационного символа, в синдромный регистр декодера вводят число стертых символов, которые участвовали в формировании каждого символа синдрома, а стертый информационный символ исправляют, если принято решение, что это единственный стертый символ, участвующий в формировании того символа синдрома, который входит в проверки относительно декодируемого символа, после чего в информационном регистре декодера стирают признак этого стертого информационного символа и записывают его правильное значение, а число стертых символов в его проверках в синдромном регистре декодера уменьшают на единицу.