Кодек каскадного блочного кода Советский патент 1987 года по МПК H03M13/05 

элементы задержки 7, 13, 14, блок 10 сумматоров, пороговый элемент 11, формирователь 16 элементов поля, формирователь Г/ локаторов ошибок и комбинационный узел 18. БФС 6 представляет собой два параллельно соединенных регистра с обратными связями и сумматорами по модулю два. Соединения в обратной связи соответствуют генераторному полиному первого внешнего кода. За первые п тактов в первом регистре формируется синдром, который в конце п-го такта переписывается во второй регистр, а в первом регистре формируется синдром следую1

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для помехоустойчивого кодирования и декодирования информации в каналах дис- кретных систем связи.

Цель изобретения - повьш1ение исправляющей способности и упрощение декодера.

На фиг. 1 представлена структур- ная электрическая схема кодека каскадного блочного кода; на фиг. 2 - формирователь элементов поля; на фиг. 3 - формирователь локаторов ошибок; на фиг. 4 - комбинационный узел на фиг. 5 - блок сравнения; на фиг. 6 - временные диаграммы работы кодека каскадного блочного кода.

Кодек каскадного блочного кода содержит первый 1 и второй 2 кодеры, первый сумматор 3, канал 4 связи, второй сумматор 5, первый блок 6 формирователей синдрома, первый элемент 7 задержки, третий 8 и четвертый 9 сумматоры, блок 10 сумматоров, поро- говый элемент 11, второй блок 12 формирователей синдрома, второй 13 и тртий 14 элементы задержки, пятый сумматор 15, формирователь 16 элементов поля, формирователь 1 7 локаторов ошибок, комбинационный узел 18, формирователь 16 элементов поля, содержащий триггеры 16.1-16.6, сумматор 16, формирователь 17 локаторов ошибок, содержащий первый 17.1, второй 17.2 и третий 17.3 регистры, комбинациои- ный узел 18, содержащий блок 18.1

Piero слова. Во время записи в первый регистр следующего слова во втором регистре осуществляются п сдвигов для исправления п символов слова. Сумматор 8 формирует скорректированные символы слова первого внешнего кода. БФС 12 состоит из двух формирователей, вычисляющих значения синдромов двух слов второго внешнего кода. В комбинационном узле 18 происходит сравнение поступающих сигналов и формирование сигнала ошибки, который используется для корректировки слова второго внешнего кода. 6 ил.

Q 5

5 5

0

0

инверторов, блоки 18.2-18.12 сравнения, элемент И 18.13, решающий блок 18.14, блоки 18.2-18.12 сравнения содержат сумматоры 18.2.1-18.2.6, элемент И 18.2.7.

Кодек каскадного блочного кода работает следующим образом.

Первый 1 является кодером (п, k , а,) кода, а второй, кодер 2 - кодером (п, kj, а) кода; kj7 k, , . Кодеры 1 и 2 представляют собой регистры с обратными связями и сумматорами по модулю два. Длина регистров: для кодера 1 - (n-k,), для кодера 2 - (n-k). Соединения в обратных связях определяются генераторным полиномом кода.

Первый блок 6 формирователей синдрома представляет собой два параллельно соединенных регистра с обратными связями и сумматорами по модулю два. Соединения в обратной связи соответствуют генераторному полиному первого внешнего кода. За первые п тактов в первом регистре с обратными связями формируется синдром и в конце п-го такта переписывается во второй регистр с обратными связями, а в первом регистре формируется синдром следующего слова, таким образом обеспечивается непрерывное декодирование информации. Во время записи в первый регистр следующего слова длиной п во втором регистре осуществляются п сдвигов для исправления п символов слова.

31338075

блок 12 формирователей синд- нала второй огаибки

ошибки переписывае 17.1 во второй 17. вый регистр 17.1 за второй ошибки а . Т моменту окончания д вым внешним кодом в

рома состоит из двух независимых пар формирователей синдромов второго внешнего кода, каждая из которых аналогична первому блоку 6 формирователей синдрома -первого внешнего кода.

Блок 10 сумматоров содержит набор сумматоров по модулю два, с помощью которых осуществляется сложение отдельных символов синдрома и формируются результаты проверок.

Формирователь 16 элементов поля представляет собой генератор псевдолокатор первой ошибки переписывается из первого 17.1 во второй 17.2 регистр, а в первый регистр 17.1 записывается локатор второй ошибки а . Таким образом, к моменту окончания декодирования первым внешним кодом в а регистрах фор10

мирователя 17 локаторов ошибок ока- зьшаются записанными локаторы а, последних ошибок, исправляемых декодером первого внешнего кода, которые поступают на выход формирователя 17. Каждый блок 18.2-18.12 сравнения

случайной последовательности. Он по- 15 комбин-ационного узла 18 строится на следовательно формирует все ненулевые (n-kj) сумматорах 18.2.1-18.2.6 по элементы поля GF(n), каждый из эле- fi,Ba, с помощью которых дсущементов представляется в виде (n-k)- разрядного двоичного числа, поступающего на выход. Формирователь 16 элементов поля строится с помощью триггеров и сумматоров по модулю два.

Формирователь 16 элементов поля содержит шесть триггеров.

Все триггеры формирователя 16 предустанавливаются в исходное (единичное) состояние синхроимпульсами, поступающими на входы предустановки триггеров в единичное состояние. На тактовые входы триггеров 16.1-16.6 поступают с генератора, не показанного на фиг. 1, тактовые импульсы приема. Таким образом,,с поступлением i-ro тактового импульса на выходе формирователя 16 элементов поля формируется (n-k ) 6-разрядное двоичное число, представляющее собой i-й элемент поля GF(n).

Формирователь 17 локаторов ошибок строится с помощью а, последователь35

но соединенных (n-k /-разрядных сдвиговых регистров.

Регистры формирователя 17 локаторов ошибок предустанавливаются в исходное (нулевое) состояние синхроимпульсами, поступающими с генератора на вхоль сброса регистров. На тактовые входы регистров подаются с генератора тактовые импульсы приема. На второй вход формирователя 17 последовательно поступают элементы поля GF(n).

По сигналу первой ошибки, поступающему на управляющие входы регистров формирователя 17 локаторов ошибок , в первый регистр 17.1 записывается (n-k2)-разрядное двоичное число а, представляющее собой локатор первой ошибки. При поступлении си1-

ствляется сложение соответствующих разрядов сравниваемых сигналов, а

2Q выходы сумматоров соединяются с

(n-kj)-входовым элементом И 18.2.7.

На первый и второй входы блока 18.2 сравнения параллельно поступают (n-k) 6 разрядов сравниваемых

25 сигналов. В случае равенства сравни- ваемьпс сигналов на выходах сумматоров 18.2.1-18.2.6.и элемента И 18.2.7 формируется уровень логического нуля. Если сравниваемые сигналы отличают30 ся друг от друга, на выходе элемента И 18.2.7 формируется уровень логической единицы.

Решающий блок 18.14 строится на основе инверторов, элементов И и элементов ИЛИ. На его входы поступают сигналы С1, С2, СЗ, СА, С5, С6, С7, С8, С9, С10, СП, С12. На выходе реша ющего блока 18.14 формируется сигнал

fld I

ошибки Lj в соответствии со следующим логическим уравнением:

г(с,,С5+с,с,,,,)- с +(с,с,+

+0, ) С„+(е,Сг+С, Cj+C С,+С„) -fC,,+G,.Ci С-, с, с

На входы комбинационного узла 18 поступают следующие сигиалы: на первый вход - синдром S , на второй вход - синдром S , на третий вход - локаторы ошибок а , а, а, на четвертый вход последовательно поступают все элементы А поля GF(n)..

В комбинационном узле 18 осуществляется сравнение синдромов S, S между собой и с каждым иэ локаторов ошибок а,, а, а , а также сравнение 5 синдрома Sj и локаторов ошибок со всеми элементами поля GF(n). Сравне-- ние осуществляется в однотипных блоках сравнения.

40

45

50

нала второй огаибки

локатор первой ошибки переписывается из первого 17.1 во второй 17.2 регистр, а в первый регистр 17.1 записывается локатор второй ошибки а . Таким образом, к моменту окончания декодирования первым внешним кодом в а регистрах формирователя 17 локаторов ошибок ока- зьшаются записанными локаторы а, последних ошибок, исправляемых декодером первого внешнего кода, которые поступают на выход формирователя 17. Каждый блок 18.2-18.12 сравнения

ствляется сложение соответствующих разрядов сравниваемых сигналов, а

выходы сумматоров соединяются с

(n-kj)-входовым элементом И 18.2.7.

На первый и второй входы блока 18.2 сравнения параллельно поступают (n-k) 6 разрядов сравниваемых

сигналов. В случае равенства сравни- ваемьпс сигналов на выходах сумматоров 18.2.1-18.2.6.и элемента И 18.2.7 формируется уровень логического нуля. Если сравниваемые сигналы отличаются друг от друга, на выходе элемента И 18.2.7 формируется уровень логической единицы.

Решающий блок 18.14 строится на основе инверторов, элементов И и элементов ИЛИ. На его входы поступают сигналы С1, С2, СЗ, СА, С5, С6, С7, С8, С9, С10, СП, С12. На выходе решающего блока 18.14 формируется сигнал

fld I

ошибки Lj в соответствии со следующим логическим уравнением:

г(с,,С5+с,с,,,,)- с +(с,с,+

+0, ) С„+(е,Сг+С, Cj+C С,+С„) -fC,,+G,.Ci С-, с, с

На входы комбинационного узла 18 поступают следующие сигиалы: на первый вход - синдром S , на второй вход - синдром S , на третий вход - локаторы ошибок а , а, а, на четвертый вход последовательно поступают все элементы А поля GF(n)..

В комбинационном узле 18 осуществляется сравнение синдромов S, S между собой и с каждым иэ локаторов ошибок а,, а, а , а также сравнение синдрома Sj и локаторов ошибок со всеми элементами поля GF(n). Сравне-- ние осуществляется в однотипных блоках сравнения.

5 1

Сравииваемые сигналы поступают на блоки 18.2-18.12 сравнения следующим образом:

На выходах блоков сравнения формируются соответствующие сигналы: С1, С2, СЗ, С4, .С5, С6, С7, С8, С9, СЮ С11, которые поступают на соответствующие входы решающего блока 18.14.

Блок 18.1 инверторов содержит (n-kj) инверторов. Он предназначен для инвертирования разрядов синдрома S, на входе элемента И 18.13, на выходе которого формируется уровень логической единицы в случае равенства

нулю синдрома Б, и уровень логического нуля в противном случае. На выходе элемента И 18.13 формируется сигнал С12, поступающий на соответствующий вход решающего блока 18.14.

В случае равенства сравниваемых величин (синдрог ов и локаторов ошибок) на выходе комбинационного узла 18 появляется сигнал ошибок в слове второго внешнего кода на позициях, номера которых соответствуют тем элементам поля GF(n), которые совпадают с результатом сравнения.

При отсутствии ошибок все локаторы ошибок и синдромы будут равны между собой (и равны нулю). В зтом случае вектор ошибок в слове второго внешнего кода 2 ( ,п) , формируемый на выходе комбинацион}1ого узла 18, будет равен нулю, так как среди элементов поля GF(n), формируемых формирователем 16 элементов поля отсутствует нулевой.

В качестве примера приведем алгоритм работы комбинационного узла 18 для кода с . Вектор ошибок (i-l,n) имеет единицы на позициях, номера которых соответствуют тем элементам поля GF(n), которые совпадают с результатом сравнения

синдромов

--, 5

S, между собой и с каж- пают на вход второго элемента 13 за 01

дым из локаторов ошибок: а, а,, я

380756

Один цикл кодирования и декодирования осуществляется следующим образом.

На тактовый вход первого кодера 1 подаются с генератора, не показанного на фиг. 1, тактовые импульсы передачи, следующие с частотой передачи информации. На вход первого ко- 10 дира 1 поступают k,, а на вход второго кодера 2 - k. информационных символов. Каскадный код в целом имеет параметры (2п, , мин

35

40

45

50

1

2а,)).

15 Пусть /; ( , Ч ... ) - слово первого внешнего кода, а j ( ,. . . , ) - слово второго внешнего кода, на первом входе канала 4 связи формируется- слово каскадного кода

20 ® ) втором входе канала 4 связи формируется слово (i,n), ®- здесь и далее символ суммы по модулю два.

Канал 4 связи представляет собой

25 последовательное соединение 4-фазно- го модулятора, собственно линии связи и 4-фазного демодулятора. На тактовые входы всех блоков декодера каскадного кода, кроме сумматоров 5,

2Q 8, 9 и 13, порогового элемента 11, блока 10 сумматоров и комбинационного узла 18, подаются с генератора. Не показанного на фиг. 1, тактовые импульсы приема, следующие с частотой приема информации.

Цикл декодирования начинается с предустановки в исходное (нулевое; состояние первого и второго блоков 6 и 12 формирователей синдрома, формирователя 16 элементов поля, а также формирователя 17 локаторов ошибок. Все эти формирователи предусматриваются в исходное состояние последовательностью поступающих с тактовог о генератора (не показан на фиг. l) синхроимпульсов, сфазированных с последовательностью тактовых импульсов приема (фиг. 6а,б).

Видно, что период следования синхроимпульсов равен п периодам следования тактовых импульсов.

Цифрами (1), (2),... на диаграммах (фиг. 6) обозначены временные интервалы обработки соответствующих кодовых слов.

55 Принимаемые . символы о/ j ( ,nl с первого выхода канала 4 связи

пают на вход второго элемента 1

01

держки и вместе с символами о

l,r.), поступающими с второго выхода канала А, - на первый и второй входы второго сумматора 5, на выходе которого формируется слово первого внеш- него кода

(21/

р ; rf ; © / ; ( i-i,n).

Декодирование первого внешнего кода осуществляется следующим образом. IQ Слово (,n) поступает на вход первого блока 6 формирователей синдрома и на первый элемент 7 задержки (соответствующие временные интервалы

Второй блок 12 формирователей синдрома состоит из двух формирователей, вычисляющих значения синдромов S и Sj двух слов второго внешнего кода: и V j, (,n). Вычисленные значения синдромов поступают на первый и второй вз{оды комбинационного узла 18, на третий вход которого последовательно поступают все ненулевые эле.показаны на фиг. 6в), представляющий 15 менты-лоля GF(n) с выхода формировате25

30

собой сдвиговый регистр на п бит, в котором принятое слово задерживается на время декодирования первым внешним кодом. С выхода первого блока 6 формирователей синдрома сформи- 2о рованный синдром поступает на вход блока 10 сумматоров, в котором в соот ветствии с геометрической структурой первого внешнего кода (п, k, а ) осуществляется суммирование соответ- ствую11у1х символов синдрома и тем самым формирование проверок, результаты которых с выхода блока 10 сумматоров поступают на вход порогового элемента 11, принимающего решение по большинству об ошибочности или правильности декодируемого символа. На выходе порогового элемента 1I формируется векто-р f.;(,n) ошибок в слове первого внешнего кода, который вместе с символами. „y J слова первого внешнего кода, хранившимися в первом элементе 7 задержки, поступает на первый и второй входы третьего сумматора 8, на выходе которого получаются откорректированные символы слова первого внешнего кода, поступающие на первый выход кодека. Временные интервалы, соответствую1цие исправлению ошибок в слове первого внешнего кода, показаны на фиг. 6г.

Декодирование вторым внешним кодом осуществляется ледующим образом.

Символы a j (i-l,n) с выхода второго элемента 13 задержки (где они хранились в течение времени декодирования первог о внешнего кода) и символы вектора ошибок 141 1 ,п) с выхода порогового элемента 11 поступают на iiepBbui и второй входы четвертого сумматора 9,

ля 16 элементов поля, а на четвертый вход - локаторы ошибок с выхода формирователя 17 локаторов сшибок. Временные интервалы, соответствующие формированию синдромов слова второго внешнего кода,„ формированию локаторов ошибок, элементов поля GF(n) и записи кодовых слов второго внешнего кода в третий элемент 14 задержки показаны на фиг. 6г. Третий элемент 14 задержки задерживает слово второго внешнего кода на время декодирова ния второго внешнего кода.

Исправление ошибок в слове второго внешнего кода происходит с помощью пятого сумматора 15, на второй

л (Л

вход которого поступают символы а( слова второго внешнего кода, задержанные с помощью третьего элемента 14 задержки, а на первый вход посту- 35 пают символы вектора ошибок (i

1 ,п.

формируемые на выходе комби40

национного узла 18. Таким образом, на выходе четвертого сумматора формируется откорректированное слово второго внешнего кода. Временные интервалы, соответствующие исправлению ошибок в слове второго внешнего кода показаны на фиг. 6д.

На этом цикл декодирования закан- 5 чивается.

Формула изобретения

Кодек каскадного блочного кода, 50 содержащий первый и второй кодеры,

входы которых являются соответст- BJJHHO первым и вторым входами коде- . ка, при этом выход первого кодера

подключен к первому входу.первого

с выхода которого откоррек- сумматора, выход которого подключен

к первому входу канала связи, к второму входу которого и второму входу первого сумматора подключен выход

тирс напное. слово второго внешнего кода л :ч д - поступает на второй вход второго блока 12 формирователей синдрома, на первый вход кото- рого поступают символы ( ,п) с выхода второго элемента 13 задержки .

Второй блок 12 формирователей синдрома состоит из двух формирователей, вычисляющих значения синдромов S и Sj двух слов второго внешнего кода: и V j, (,n). Вычисленные значения синдромов поступают на первый и второй вз{оды комбинационного узла 18, на третий вход которого последовательно поступают все ненулевые элементы-лоля GF(n) с выхода формировате

ля 16 элементов поля, а на четвертый вход - локаторы ошибок с выхода формирователя 17 локаторов сшибок. Временные интервалы, соответствующие формированию синдромов слова второго внешнего кода,„ формированию локаторов ошибок, элементов поля GF(n) и записи кодовых слов второго внешнего кода в третий элемент 14 задержки показаны на фиг. 6г. Третий элемент 14 задержки задерживает слово второго внешнего кода на время декодирования второго внешнего кода.

Исправление ошибок в слове второго внешнего кода происходит с помощью пятого сумматора 15, на второй

л (Л

вход которого поступают символы а( слова второго внешнего кода, задержанные с помощью третьего элемента 14 задержки, а на первый вход посту- пают символы вектора ошибок (i

1 ,п.

формируемые на выходе комби

национного узла 18. Таким образом, на выходе четвертого сумматора формируется откорректированное слово второго внешнего кода. Временные интервалы, соответствующие исправлению ошибок в слове второго внешнего кода, показаны на фиг. 6д.

На этом цикл декодирования закан- чивается.

Формула изобретения

Кодек каскадного блочного кода, содержащий первый и второй кодеры,

входы которых являются соответст- BJJHHO первым и вторым входами коде- ка, при этом выход первого кодера

второго кодера, а также первый, второй и третий элементы задержки и второй сумматор, выход которого подключен к входу первого блока формирователей синдрома и через первый элемент задержки - к первому входу третьего сумматора, к второму входу которого и первому входу четвертого сумматора подключен выход порогового элемента, к входу которого через блок сумматоров подключен выход первого блока формирователей синдрома, при этом первый вход второго сумматора объединен с входом второго эле- мента задержки, выход которого подключен к первому входу второго блока формирователей синдрома и второму входу четвертого сумматора, выход которого подключен к второму входу второго блока формирователей синдрома, отличающийся тем, что, с целью повышения исправляющей способности и упрощения декодера, введены пятый сумматор, формирова-

g 5

0

тель элементов поля, формирователь локаторов ошибок и комбинационный узел, к первому и второму входам которого подключены выходы второго блока формирователей синдрома, при этом выход порогового элемента подключен к первому входу формирователя локаторов ошибок, к второму входу которого и третьему входу комбинационного узла подключен выход формирователя элементов поля, а выход локатора ошибок подключен к четвертому входу ком- бинационного узла, выход которого подключен к первому входу пятого сумматора, к второму входу которого подключен выход третьего элемента задержки, к входу которого подключен выход второго элемента задержки, к входу которого и второму входу второго сумматора подключены соответственно первый и второй выходы канала связи, причем выходь третьего и пятого сумматоров являются соответ т- веннопервым ивторым выходами кодека.

droffff)

г

-i

re f- re ГУ

- 8nxoff

L,

Фl/fS

Изобретение может использоваться для помехоустойчивого кодирования и декодирования информации в каналах дискретных систем связи и обеспечивает повьшение исправляющей способности и упрощение декодера. Кодек содержит кодеры 1, 2, сумматоры 3, 5, 8, 9, 15, канал 4 связи, блоки формирователей синдрома (ВФС) 6, 12. 00 со оо о. ел Фиг.1

n

Jl

ff) )f2n()(2r,f)fSft}fy i )(),}f,)

-rLn....JlJlJ L...JTJTrL...JTrLrL...

Составитель Г.Лерантович Редактор Л.Маковская Техред И.Попович

Заказ 4U5/56

Тираж 901Подписное

ВИИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ilpnn4iu 4,cтгп нно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,

JL

П

Л

Корректор Г.Решетник