Кодек блочных кодов Советский патент 1988 года по МПК H03M13/05 

(pWf./

и 3 о б р s т с; 5; и е о т н о с и т с: п т е J3 ь н о ti т е }с FJ im е и т е х н иге может быть пс;по.т ьзованс- г i - i передачи дискретной инфотя ,

Цель изобретения - пег п , хоз/стойчивостя кодека беч ч

ИЭбЫТОЧНОСТ кодирования ril I :

ционньш сгп иалов, (МПС).

На фиг, кзоб|7а ека Фунгпс Н9Я схема кодека блочных KO.I,I фиг 2 - cKei4 i канала связк г; фазовой М015 ляцией (ФМ) При фиг. 3 то же, для МПС с анп IKT/I-HC- фазовой модуляцией (АФМ пгщ НЕ фйг . 4 - фазокая диаграниа- : -скгг а.-- ,rra5 i3 4 иг. 5 - структур;. . -;:«- ла; на фк1 .С временные щ}..-..п--(ы :.. сйгналоа (М - число ггозиций И 1C/

Кодек блочньш кодой ccic-f.;. ;; передающей I и приемной 2 { Сторон} и кзкала 3 cnast-, . ;Ъ-::рег:,аю- щ.ая часть I содержит коде)л: ;

него кода, кодер 5 ЗНУ1 Р8НН: - ::;

н блок б оперативкой памятг. ная часть 2 Еклгочает блок 7 ной памяти: к ступеми 8 деко; имя, калдцая РЗ которь) содер;ккт деры вкутреккего 9 и внешнег о 1 доз S блок 14 памяти, блок ,:. -ло цми и блок 3 аразнения. В М-й ни декодирсвання блок 12 кс(:пзецик: отсутствует. На фиг J обойз- гчень икформационныа входы 14 кодек;:;,, тактеВЬЙ вход 15 к вход 16 СК1П:{:10;-ГИЗЙ jiMH

передающей стороны, тактовы:) BXO,::I 17 и вход 18 синхронизации пригонной стороны и выходы 19 кодека. Ра;1( ;::;рисс ь соединений (не одиночных увязан;: сшчволом около гатриха;, пepJ:: iepк -- в.иощего соотв8Тств;у1ощее coe;;i,Hriairr:e ,

где sJ - т атуральиое число, : - N

- SI ь,

. хп

Кодеры и р.екоцеры 10 f ic ir Д1:)В К-й ступени 8 дакодиго i i- (IC 1 i,2,5,0 . йЯ) предназначе i / м работки кодо:в (rijK., длинь:: п с отданной.чс ih TJ

ЛОСТЬК) П-КкаГДе К 5; . фl:)p saциoниь:,x символов К-го : :ода Л13 GF() каждьШ-г « расстояние Хэммингй.

Кодер .5 внутренних кодов и ;;:а:адый Д(.кодер 9 внутре гшего кода сгупе: км 8 декодирования выполнены в виде ППЗУ ц запрограммированы по |И обратному правилу5 onHcamioF-iy з

по

М ; то ипгпчг:; - П ii. iti ет отобра- :..;eHs;; «РК : oi- :- ц-й V . ;11(,1х симво- . н sj |-:-; ;ря : Hbiv r-SiU :ак1-1Х с ): я:эоМ;

ин и -1Hi.: {игиа.г к кзтнпсr i } V -1 и -, д . )-,

,:й из блок:: В коррекций К -и с ,у:т П1:: 8 деК()цирС1Н;:;п ;п К N пьшол- ис;: я нидс ПмЗУ , iiOTcipoe эапр ТГ рамми- по ;:; г; гори ; :му -:о.м: йк:лИИ : is со- .:тс i::o SHa e -it ei-i цекод:- ровакно ) о э.-;е;икин кодом : м) ij. :а яыби:1аегся с-Д;--;- Mi i io:iK:::j:;)ifciv К-го i;H утреннего лопа ,

(я; дЫЙ ИК Gj;.;K ;u; :j 11;.г.;ятк К -И С,, ;:;; В Д1 г :;- :гир|:л ; TUi; : ЬГ:: G.:b ;Я У : -7 ;гПИ. X ;n: : tC,-:i :-.;;. Г :;,теоВ )СИ п ,,;j- .i:if:;:-: ЧТО Л;Р ,;i И ,- ibHiOjuieK

. ;;: :OT-iC п ;.;;:;;;,:а; кй f: : ч j . ;:: (: Л-х .,-:4t::iHH;: - : -i --d. ф), i ;&р;:.ОС ТЯ:L - . . .; , , .- ,,. , . Т ТС ; i

i П О.- ::мла гр: .с :,(: ,.:-:. ; ро i ; ,. l: .JKf i ь и 7 :1, С: .:г,т jJjiijH ГИ

Г.К 1)0, . v; ..i,„ „ ,: n;1 1 Ч :-.

::Д|-.г И О; у: -1 noj,:,: H.ii ;рг.1&ц:-П1 запи v:4i: : „id j.tM ,: : с чн::. :. : ой ч . а п с / НЧоборО Т ,

ibuntJiM H Ко ./- С . -7:4 т г::р:,г-, гь) : :;дулю

,ЦЬ с} .

Канал .3 CBfi:5Vi ,,:),ьй ФМ ; :мг::,а; (0в ;зь- i::C.;Asu-;-i (фиг, 2) K.I р.кфрГ Яралог OJ:;OM г реоор.. эовзтелс МАГ I 20 ааэстэсзм коду: ; г1 оре / не М no: tnt,4H c яnжeн- исг ; « -; раторо:- ; c::.p b3JiG иесу1др:к. лк- ПИИ ; связи (ра,::-1О-- ;1ЛИ Т7ровсдной)с , вои демод л/-г1 лре zl г (CTpai за;:;.;:Л ; гекепатппо -: с |-(: :;ала лесуглих F аи,:: пог ;;-ц:}фрово:ч i:.:oHoT 1 а: ова7еле /- i.t.i i ..-. На фиг,:;, о5: )з-:ачйнь; инфор- i -ii ip-iOHiibre входы 2:;, г:;:,-: : :;:BiPi )д 26 , f:Д 1 :;чаемь1 - к Ta.j; : Ofic:irfy г;ходу иряе ной части 2| и вьгкоды 27,

Для АфМ сигналов 3 свяаи выполнен (фиг , 3 ) Kai; да а кйад;г атурных подканала и включ; ет ЦДЛ 28 и 29; амплитудные модуляторы 30 и 3 на М/2 позиций с общн М х енераторок сигнала несущих, сумматор 32, nepffbift ф;-, С75ращатель 33, линик 34 гаязк.

3liGI6

второй фазовращатель 35, амплитудные демодуляторы 36 и 37 и АЦП 38 и 39, информационные входы 40, тактовый вход 41 и выходы 42.

Кодек работает следующим образом (фиг/ и 6) .

На фходь N кодеров 4,.N поступает N блоков информации по К ь « L i.

бит, К 1,N (фиг.ба), К-й блок представляется матрицей

с/

(С

,, J-I,KK

После кодирования К-м внешии:-- кодом на выходе К-го кодера 4,К получается блок закодированной имфопмят1Т и

,()„ II -ГГ -, Г7п .

е/

./;;

содержащий теперь п -L бит Совокупность этих блоков образует матрицу передаваемого кодового слова (1)

(t

d

Столбцы этой матрицы последовательно подаются на кодер 5 внутренних кодов (фиг.66), на групповом выходе которого формируется матрица дважды закодированной информации

В

IB.,.К

N

, М, j l jHs

В первой ступени 8.1 дексднрования

А

столбцъ матрицы В за время запоминания (п тактов последовательно обра- батьгеанзтся в декодере 9. первого внутреннего кода. На его выходах по очередно по L бит появляются символы первого внутреннего кода

- С . d-. ,1

,Ц

I ,п ,

которые поступают на декодер -lO.t

первого внешнего кода. На его выходах получаются декодированные сим- воль oiiiHfiKH первого внешнего кода

.1

п.

0

5

0

которые для исправления информаийон- ных си:-гаолов с ошибками поступает ка первые ВХОДЫ блока 13.1 сравнения, на вторые входь которого бдновремен-- но nocTynaioT символы задержанной исправляемой кнфорь ации, а на его зы- ходак о5разу-ются символы исправкной информации.

Одновременно эти символы оакбкй

(1-

е ;- и задержанные символы матрицы В

поступают на входы блока 2, коррекции, ка выходах которого за п тактов

появляется скорректированная пер

,

Бьми кодами (внутренними и внешнини/

первая матрица

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи. Его использование в аппаратуре передачи дискретной информации позволяет повысить помехоустойчивость кодека без изменения избыточности кодирования многопозицгюнньгх сигналов. Кодек блочных кедов содержит на передающей стороне 1 кодеры 4 внешнего кода, на приемноГ; стороне 2 ступени 8 декодирования с декодером 10 внешнего кода, 6,itOKOM 1 I памяти, блоком 12 коррекции и блоком 13 сравнения, а также канал 3 связи. Благодаря введению на передающей стороне 1 кодера 5 внут- ренних кодов и блока 6 опер ативноЙ памяти, а на приемной стороне 2 бло- ка 7 оперативной памяти и в каждой ступени 8 декодирования декодера 9 внутреннего кода обеспечивается выигрыш в сравнении с прототипом по числу информационных символов, т.е. при заданной скорости передачи повышается помехоустойчивость. 2 э.п. ф-лы, 6 ил. 2 табл. С iS (Л

JM

Столбцы матрицы В последовательно с частотой F записьша1отся в блок 6, а считьюание осуществляется по подблокам из М бит каждого столбца мат- риць) В с частотой 1 F (фиг.бв).

Считанные подблоки параллельными кодами из М символов поступают в канал 3 связи, где они преобразуются в аналоговые М-позиционные сигналы (МПС-ФМ или АФМ ) и проходят по линии 22 или.34 связи. При этом под действием помех они приобретают неиз- бежные ошибки, с этими ошибками подвергаются обратному преобразованию ... в цифровую форму и в виде параллель- Иых кодов (с ошибками ) из М бит по- являлотся на выходах канала 3 связи, образуя после преобразования в блоке 7 матрицу сигналов с ошибками

(фиг.бг),

В - II fb., II , i-l ,VM, j l ,n . которая запоминается в первом блоке И . I памяти объемом J М п бит.

35

л(.

- I / ;

Д 1 s- М, ,п .

Если соответствующий многомерный символ ошибки первого внешнего кода

40

1j

.,,).

45

отличен от нулевого (OsO,.,.,0),

В блоке 12.1 в качестве соответйтвую дего столбца

Р j

L ).J«

)

матрицы В выбирается столбец, отвечающий тому внутреннему сигналу, который получается прибавлеиньм к принятому сигналу (/5,; , ,%.j,. . . t „j) вектора ошибки (е,. , ej,.,.,ej,,) в соответствии с алгоритмом кодирования .

Пример .Сигналы АФМ, , 2 (фиг.5), т.е. два последовательных во времени четьфехпозиционньгх сигнала АФМ используются для формирования. внутреиник кодов

м

«2, ь, (N-J,

ЬJ 4)„ В случае ксдер ранних кодоБ имеет -краткие: выходы, которые расщеп.печы нз группы из N. едчй;ичв: дой и на V л2 вькодов Kpai-нс М«2 кагадьй, я его алгортггг. ря д|йется табл,1 (веркняя т-;, часть для двук АФМ-сигналоь),

Метод кодирования вкутрйн дом основывается на следуюигим 8;ениях.

Исходноа множество ИЕ 2

KY иоцмножестЕ кэ шаг;;а Мг

множеств (кодав } по А ;,;., си на юз с инимaльнfc M 8НКЛладпвЕ №з тмг;с сто линек .(1; между кодами на 1-м iniare Л гэбнс ние осуг естнлнется таК; что5 ::Г коследова- тельмос гь кйадратов /il -iic гнгл .ам была эояззаетагшксй, В ;;Тркв 1 еи- нo пртдаере ,;1 - s Л ;j - , /j U А, Для ODniertj случая мето,; построения внутренкик кодов изложен - 1,3,

Та6ли 1а для програимкрС1ва Тия дако дера 9. :L-ro вйутраннег О я&г.а ст;;п;-- ится нэ табл..1 (или aHE-rionitieofi ей в общем случае) по правилу вы;-:,

ВЫХ„2 кодера ( ч ВЬКОДОВ);2;С 5

5JK.2 декодера ( iJ вкодов) „в,; J ко.ае-- ра 3 ,|W -&3bDc.i декодаоз.

|ие тлол.

;; yiieHH В ос ;д;-:м i-jiii-in ел .-ждуюпо-с onspau ib , ;jx(;,),:; о;-- J г- -г икп:;.. ibi-; jH :: игнал дько;.и-;:,: -11;я i -i ьн ; реппим

ЯО/JOM й OeJ-: ::::- X i - -v - ... -

ьь;м ; г. иг.- резу,. ; Р. я L, - jsn:-)bjri сиг:) о,:; :.;;1ИбК|-; п i-bi д;;-:иде1 е ui впеии т-п л-Д С ;,,..;да; зт,.: oiiij-iOKt

до лю Дйй v i,- ijj.osii; .2.;. ;:;ряаненип

- S Я,/.Э О чХг Я;- } L: V. i. - ; S ) : .ilbinVlji H

( i---i,i- H КСафЯК; 4:1-, , Д ,ОрД;1;;:Д: ГСЯ j,-M ОДОК ЯСПргБ, 1е1Д-Д; ;:д;::73р; я |Д-1;1 ; од:-(С- ЗреМйИНО Задед:1:,:Д:КЬГЙ пЕОуГД:. :-:Д:

доурекцик пу Г-;: - счдэа ткоп,; кодирования Нуг:э,.:Д КПЯаг- И (абдач кг; алгоритму к,-; передаче J получаД д СЛ wM -CE- i- BOj ;:,Hi,li-: с Я1 НН,ч ; СКОррйК- Г -фОНаННЬД-: J Г ;:Д J,- ;Т Ч 01;р ::Ч ДКЯ СОС- в С1:Д;ДуЭД1Д ;:Н ; ,fib ДТй ПОВТОр

вого обрам кого кс;,скрОзанмя HI кодямн ипг:учеетс S Sii-;,a.i, O;, сигьа-- да входе L;o;::ej:6, : Д|-Г Ттк;ниил одог лоторый зьд гм ;; }ддд;;- , внешнего дода нз2.)екяедс,: г- сг отвртд з ии с

OJ-fiHeKoftf а ял -i;; 1 ;; рО1,д--ч::;п Vi- ППЯМО

лодирование .

Кодек блочн|;; х кодов можно рассматривать как аппаратурн ую реализацию многомер,нот о сигнала nocTijoeHKoro на базе обобщенного каскадног о кода с

параметрами; p--2Vn - размерность

ансамбля сигнадов; К 2 ь-К. - чисmin(d --1-) - n

квадрат нормированного минимального евклидова расстояния; R К/р - удельная скорость пе- редачи в битах на измерение,

Из вестный кодек также можно рассматривать в этой позиции.

Для сравнения параметры К обоих

2

кодеков при различных значениях D | приведены в табл,2 для 16-позицион- ных сигналов АФМ для случая . Из табл. 2 ..видно, что в терминах обобщенного каскадного кода ( эквивалентного используемым в кодеках блочным кодам) при одинаковых

D. 7/ 1/20 кодек блочного кода (. v i с изиестиьП (-)} обес( V - i )

по сравнекк печивает значительный вь игрьял по числу К информационных симаолоз. ,т.е. по удельной скорости R передач (для одинаковых Р), что при заданной скорости равнозначно преимуществу в помехоустойчивости,.

Расчеты З j н результаты моделирования на ЭВМ показьшают, что по срап- со случаем ФМ-сигналов без избыточности при одинаковой удельной скорости (или полосе частот ) кодек блочных кодов дает энергетический выигрыш кодирования 5-7 дБ при вероятности отибки в двоичном бите

или выигрьпп в скорости в 6-1,8 раз по сравнению с 4-позици-. оиной ФМ при той же энергетике. По сравнению с известным кодеком обеспечивается улучшение на 1-2 дБ по энергетике или по скорости при одинаковой сложности реализации.

Таблица2

РО 10

28

Кодек

Известный ( 1)

Предлагаемый , ()4)

1/40

1/20

1/10

Г/5

2/5

Ш

15

. - . 20

30

35

40

45

50

55

8

Тлким оГ ра 5ом, кодек блочн,1х кодов обесппчлнаг-т значительное увеличение уде.пьноГ: скоростн передачи мнпг-опояшиюнных сигналов при згудан- ной избыточности кодирования (или повьппе П-:о помехозапищенностй таких сигналов и помехоустойчивости кодека при заданной скорости передачи),

Формула изобр-етения

первые

Енутреннег о кода (г.)й кодирования подключень; v;: KbSM Bbi xo.tuiM блока коррек пени декодироиании S (K-l- выходы когорого, хроме {ii пени декодирования подключены к одноименным входам декодера, внугренке- го кода к 5-шформа1.июнньш :з:кадг М блока памяти ()-й ступен л: делодироза-- ния, первые входы декодера виутрен- него кода N-й ступени декодирования

подключены к п:е-рньш ЕКОДЕК блока кор

ре к ЦИК ступени декодяроваг;ия . вторые N--e выходы которо-го с.оедине 5

i;:-..j,;-:j--ai-;i ;; -:/-,:-. .&; ;о :::р гЗ

ЛШЛл i(: ,. / S-f - : - :: .l:: ;С;ГГС

pbD соединены ;; ннфор1-1ационными дамт-г однот.:;:чкЁ,гл ана1;ого Г1ифроБЫх преобраэо ; агепей . тактовые )зходы яо

г )рЫА Об Ь€ДИНе ,1-,1 h являются ГйКТОВЫМ

)зходом какала .:.виЗ:Л, информядионные входы цкфроаналогояьгх и выхсзды ана- ;;ю1 О Ц5 фрось{Х преобраяозатс гей янля- ютск соо ГБй гствгнко инфоом;;;;ионньпми ;-;лодамн к B;iixoi; aiTH каиа/га ; в.-гзи.

2S

W

n

-

MJ2

55

29

31

u.3

111

4/

/4

M t f

M

2

J5

37

39

001

(f) (2)

Oil

оо

() ()

Vuz.S

r//ff