СПОСОБ ДЕКОДИРОВАНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫХ КОДОВ Российский патент 2020 года по МПК H03M13/19 

Изобретение относится к технике передачи дискретной информации и может найти применение в системах связи, передачи данных, телеуправлении, телесигнализации.

Известен способ декодирования, реализованный в устройстве декодирования двоичного циклического кода (авторское свидетельство СССР №1339901), заключающийся в том, что на первом этапе определяют компоненты синдрома и вычисляют многочлен синдрома. С помощью полученных данных решают ключевое уравнение, определяют многочлен локатора ошибок и позиции ошибочных символов.

Недостатком способа является относительно низкая оперативность, обусловленная операцией решения ключевого уравнения, которая снижает скорость декодирования.

Один из известных способов декодирования помехоустойчивых кодов, в том числе и мажоритарно декодируемых (Овечкин Г.В. и Золотарев В.В. Эффективные алгоритмы помехоустойчивого кодирования для цифровых систем связи. Электросвязь, 9, 2003, с. 34-37), заключается в том, что информационные символы, передаваемые получателю, направляют в декодер из канала связи, в котором возможно внесение ошибок в цифровое сообщение, вместе с избыточными символами кода, которые преобразуются в символы синдрома, обладающие свойством зависимости их значений только от ошибок, произошедших в канале связи, и не зависят от информационных символов, передаваемых получателю, и суммируют в декодере с помощью порогового элемента на каждом такте работы после очередного сдвига данных по своим регистрам соответствующие символы в ячейках регистра, определяемых выбранным кодом, и после суммирования производят сравнение результата с пороговым значением, по результатам которого судят о необходимости замены декодируемого информационного символа.

Недостатком способа является относительно низкая оперативность, обусловленная операцией суммирования большого количества целых чисел, которая снижает скорость декодирования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является способ декодирования помехоустойчивого кода (патент RU 2557454, Н03М 13/43, 07.03.2014), заключающийся в том, что из канала связи направляют в декодер двоичные или недвоичные информационные символы и избыточные символы проверок информационных символов используемого кода с параметрами q, R и d, где q - размер передаваемого символа кода, R - кодовая скорость и d - минимальное кодовое расстояние, соответственно, преобразуют их в символы регистра синдрома, которые направляют в пороговый элемент, где формируют рабочий и частотный массивы памяти и вычисляют оценки значений информационных символов используемого кода, сравнивают результаты вычислений с пороговыми значениями и по результатам сравнения принимают решение о необходимости изменения символа используемого кода.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая оперативность декодирования, обусловленная длительным проведением операции вычисления оценки значений декодируемых символов в пороговом элементе, поскольку эта операция предполагает, что такое число тактов его работы раньше относительно момента принятия решения о значении декодируемого символа, какое соответствует количеству символов регистра синдрома на входе порогового элемента. Это снижает скорость декодирования.

Анализ оперативности известного способа показывает, что число операций для реализации способа пропорционально d, где d - кодовое расстояние.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение оперативности декодирования.

Технический результат заключается в повышении оперативности декодирования.

Указанная задача решается тем, что, в известном способе декодирования помехоустойчивых кодов, в котором из канала связи направляют в декодер двоичные или недвоичные информационные символы и избыточные символы проверок информационных символов используемого кода с параметрами q, R и d, где q - размер передаваемого символа кода, R - кодовая скорость и d - минимальное кодовое расстояние, соответственно, преобразуют их в символы регистра синдрома, которые направляют в пороговый элемент, в котором формируют массивы памяти, отличающийся тем, что принятые символы кода направляют на вход адреса массива памяти, выбирают из массива элементы в виде как бы «исправленных» информационных символов, а элементы массива формируют предварительно, причем в (2^q-1) элементов по адресам, соответствующим неискаженным кодовым комбинациям, направляют (2^q-1) значений исходного безызбыточного кода длиной q, в (t- число исправляемых ошибок кода, n=q/R) элементов по адресам, соответствующим искаженным кодовым комбинациям с числом t ошибок, направляют раз те же (2^q-1) значений исходного безызбыточного кода, по оставшимся адресам - нулевые кодовые комбинации, которые свидетельствуют о наличии количества ошибок за пределами корректирующих способностей кода.

Новизна заключается в том, что в предлагаемом способе имеется отличительный от известных признак - элементы массива памяти формируют предварительно, при этом их адрес формируют из принятых оценок кода, а содержимое - из «исправленных» информационных символов.

Предлагаемый способ не требует применения специальных устройств и сложных алгоритмов обработки, благодаря чему достигается возможность существенно сократить временные затраты и упростить декодирующие устройства.

На фиг. 1 приведен пример помехоустойчивого кода (7, 4, 3), на фиг. 2, 2а, 2б - адреса элементов массива памяти (принятый код) и их содержание (информационная часть кода).

Пояснение способа декодирования рассмотрим на примере кода Хемминга (фиг. 1). Символы b₁ b₂, b₃, b₄ - информационные, b₅, b₆, b₇ - проверочные.

На фиг. 2, 2а, 2б показаны значения кода Хемминга (7, 4, 3), которые должны быть сформированы в качестве элементов массива памяти, и их адреса. Значения представлены в 16-теричном (старшие разряды) и 8-меричном (младшие) для сокращения объема записей.

Допустим, нужно передать информацию, код которой - 3₁₀=0011₂. Закодированная и переданная кодовая комбинация - 0011011₂⁼33_16-8 (фиг. 1 и фиг. 2).

При приеме ошибки не произошло, принята кодовая комбинация после преобразования в символы регистра и порогового элемента - 0011011₂=33_16-8, в элементе массива по адресу, код которого 0011011₂-33_16-8, записан код 0011₂=3₁₀, т.е. то, что и было передано.

Допустим, при передаче произошла ошибка, после преобразования в символы регистра получена кодовая комбинация с ошибкой в первом разряде -1011011₂=B3_16-8. При обращении к массиву с кодом этого адреса считывается 0011₂=3₁₀, т.е. то, что и было передано, ошибка в первом разряде как бы исправлена.

В рассматриваемом примере взят код Хэмминга, который относится к совершенным, т.е. любая кодовая комбинация фактически является разрешенной, за исключением нулевой. Если количество ошибок превышает корректирующие способности кода (№№ячеек 121,…, 127), то при получении таких кодовых комбинаций из ячеек считывается 0000₂, что сигнализирует о таких ошибках и недопустимости дальнейшего использования полученной информации.

В предложенном способе оперативность декодирования определяются временем считывания, реализуемым, как правило, за одну операцию, т.е. в d² меньше, чем у прототипа. В приведенном примере d=3, следовательно, оперативность повысится в 9 раз.

Изобретение относится к технике передачи дискретной информации и может быть использовано в системах связи, передачи данных, телеуправлении, телесигнализации. Техническим результатом является повышение скорости декодирования. Способ содержит этапы, на которых из канала связи направляют в декодер информационные символы и избыточные символы, преобразуют их в символы регистра синдрома, направляют в пороговый элемент, формируют массив памяти, в который принятые символы кода направляют на вход адреса массива памяти и выбирают из массива элементы в виде исправленных информационных символов, а элементы массива формируют предварительно. 4 ил.

Способ декодирования помехоустойчивых кодов, заключающийся в том, что из канала связи направляют в декодер двоичные или недвоичные информационные символы и избыточные символы проверок информационных символов используемого кода с параметрами q, R и d, где q - размер передаваемого символа кода, R - кодовая скорость и d - минимальное кодовое расстояние, соответственно, преобразуют их в символы регистра синдрома, которые направляют в пороговый элемент, в котором формируют массивы памяти, отличающийся тем, что принятые символы кода направляют на вход адреса массива памяти, выбирают из массива элементы в виде исправленных символов, а элементы массива формируют предварительно, причем в (2^q-1) элементов по адресам, соответствующим неискаженным кодовым комбинациям, направляют (2^q-1) значений исходного безызбыточного кода длиной q, в элементов по адресам, соответствующим искаженным кодовым комбинациям с числом t ошибок, направляют раз те же (2^q-1) значений исходного безызбыточного кода, по оставшимся адресам - нулевые кодовые комбинации, которые свидетельствуют о наличии количества ошибок за пределами корректирующих способностей кода.