Способ декодирования помехоустойчивого кода Российский патент 2020 года по МПК H03M13/43 H03M13/47 

Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к устройствам, входящим в состав аппаратуры и программного обеспечения для систем коррекции ошибок при передаче, хранении, чтении и восстановлении цифровых данных. Оно может быть использовано в декодерах цифровых потоков с большой вероятностью ошибки в корректируемых данных.

Декодеры цифровых потоков широко используются для того, чтобы исправлять ошибки при передаче и хранении цифровых данных.

Техническая и экономическая польза применения систем кодирования состоит в том, что кодирование многократно повышает к.п.д. используемых каналов, что особенно важно для чрезвычайно дорогих спутниковых и космических каналов связи.

Известен способ [В.В. Золотарев, Г.В. Овечкин. Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы. Справочник. М., "Горячая линия - телеком", 2004, 124 с., с. 80], заключающийся в том, что после передачи по каналу связи информационные символы кода (поток U) направляют в информационный регистр, а проверочные символы (поток V) - в синдромный регистр, используя пороговый элемент (ПЭ), являющийся решающим элементом декодера, суммируют определенные символы синдрома (проверки) и, если число ненулевых символов на входе ПЭ превышает заданное пороговое значение, то изменяют содержимое ячеек, с которых снимались сигналы, а также декодируемый символ в крайней правой ячейке информационного регистра.

Недостатком этого способа является относительно низкая эффективность декодирования, что обусловливает весьма низкую возможность исправления ошибок в каналах связи с высоким уровнем шума.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является способ декодирования помехоустойчивого кода [RU 2377722, С2, Н03М 13/43, 27.12.2009], включающий прием в декодер из канала связи двоичных или недвоичных информационных символов вместе с избыточными символами кода, преобразование последних в символы регистра синдрома, вычисление оценок значений декодируемых символов на основе определенных ячеек синдрома, определяемых выбранным кодом, сравнение результата вычисления с вычисляемым порогом и принятие решения о необходимости изменения декодируемого информационного символа по результатам сравнения, при этом, символы синдрома подают в пороговый элемент на такое число тактов его работы раньше относительно момента принятия решения о значении декодируемого символа, каково количество символов синдрома на входах порогового элемента, причем, решения о необходимости изменения информационного символа принимают на основе конвейерных вычислений, при которых одновременно принимают на разных стадиях решения относительно группы декодируемых символов.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая эффективность декодирования, обусловленная весьма низкой возможностью исправления ошибок в каналах связи с высоким уровнем шума.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание эффективного способа декодирования путем повышения вероятности исправления ошибок в условиях высокого уровня шума в каналах связи.

Требуемый технический результат заключатся в повышении вероятности исправления ошибок при декодировании в условиях высокого уровня шума в каналах связи.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в способе декодирования помехоустойчивого кода, основанном на том, что, принятые в декодер из канала связи двоичные информационные и избыточные символы кода преобразуют в символы информационного регистра, в символы регистра синдрома и в символы разностного регистра, которые последовательно корректируют по результатам срабатывания порогового элемента, согласно изобретению, дополнительно для символов, ближайших к декодируемому, в информационном, синдромном и разностном регистрах определяют правдоподобные комбинации ошибок и результат срабатывания порогового элемента формируют по наиболее правдоподобной комбинации ошибок.

На чертеже представлена схема, поясняющая реализацию предложенного способа для частного случая использования трех ячеек (с целью иллюстрации) информационного регистра 1, регистра 2 синдрома и разностного регистра 3, выходы которых соединены со входом порогового элемента 4.

Способ декодирования помехоустойчивого кода реализуется следующим образом.

В мажоритарном декодере принятые из канала связи двоичные информационные и избыточные символы кода преобразуют в символы информационного регистра 1, в символы регистра 2 синдрома и в символы разностного регистра 3, которые последовательно корректируют по результатам срабатывания порогового элемента 4.

Для символов, ближайших к декодируемому, в информационном регистре 1, регистре синдрома 2 и разностном регистре 3 по ограниченному числу символов N (для частного случая это три символа) определяют методом суммирования проверок для разных комбинаций возможных информационных ошибок наиболее правдоподобные комбинации ошибок, по которым формируют результат срабатывания порогового элемента для проведения коррекции в регистрах.

Пороговые элементы с логикой обработки сразу нескольких символов известны [В.В. Золотарев. Теория и алгоритмы многопорогового декодирования.// Радио и связь, Горячая линия - Телеком, М., 2006, 270 с. см.: с. 62-64]. А предложенная операция способа на основе подобных пороговых элементов и определения наиболее правдподобных комбинаций некоторого выбранного числа ошибок позволяет корректировать процедуру декодирования (работу декодера) и повышает эффективность декодирования.

Численные оценки и проведенный эксперимент показали, что предложенный способ декодирования позволяет обеспечить эффективную работу при ухудшении отношения энергетики канала E₀/N₀ на 0,3 дБ, по сравнению с заранее выбранным очень высоким уровнем шума, достаточно близким к пропускной способности канала. При типичных параметрах кодирования декодер работает даже при большом уровне шума со скоростью от 1 до 4 Мбит/с, что позволяет не разрабатывать для декодера специализированных программируемых логических интегральных схем, а применять для исправления ошибок в цифровых потоках данных именно программных версий декодера, поскольку он демонстрирует высокие уровни производительности, что является подтверждением простого рационального и быстрого способа реализации мажоритарных декодеров при высоком уровне шума.

Изобретение относится к области вычислительной техники и связи и может быть использовано для декодирования помехоустойчивого кода при передаче, хранении, чтении и восстановлении цифровых данных. Технический результат заключается в повышении вероятности исправления ошибок при декодировании в условиях высокого уровня шума в каналах связи. Достигается за счет того, что принятые в декодер из канала связи двоичные информационные и избыточные символы кода преобразуют в символы информационного регистра, в символы регистра синдрома и в символы разностного регистра, которые последовательно корректируют по результатам срабатывания порогового элемента, при этом дополнительно для символов, ближайших к декодируемому, в информационном, синдромном и разностном регистрах определяют правдоподобные комбинации ошибок и результат срабатывания порогового элемента формируют по наиболее правдоподобной комбинации ошибок. 1 ил.

Способ декодирования помехоустойчивого кода, основанный на том, что принятые в декодер из канала связи двоичные информационные и избыточные символы кода преобразуют в символы информационного регистра, в символы регистра синдрома и в символы разностного регистра, которые последовательно корректируют по результатам срабатывания порогового элемента, отличающийся тем, что дополнительно для символов, ближайших к декодируемому, в информационном, синдромном и разностном регистрах определяют правдоподобные комбинации ошибок и результат срабатывания порогового элемента формируют по наиболее правдоподобной комбинации ошибок.