Декодирующее устройство Советский патент 1992 года по МПК H03M13/02 

Вход

U}

4 00

СА О

ю о

Изобретение относится к технике передачи данных, а именно к устройствам декоfe K Нач. у cm. дирования информации, закодированной блоковым корректирующим кодом. Устройство реализует алгоритм максимального правдоподобия с полным перебором кодовых слов. Достоинством устройства является отсутствие задержки декодирования и возможность использования в системах с повтором кодовых слов. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства и расширение области применения за счет возможности использования в системах с повтором кодовых слов. Устройство содержит генератор кодовых слов 1, выходной регистр 2, блок сравнения 3, сумматор 4, многоканальный регистр сдвига 5, регистр памяти 6, компаратор 7 и блок управления 8. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. ел

8

ч

Л

«W. /

Изобретение относится к технике связи, а именно к устройствам декодирования информации, закодированной блоковым корректирующим кодом, и может быть использовано в системах передачи информации с повтором кодовых слов.

Наиболее близким к предлагаемому является декодирующее устройство, содержащее два буферных регистра памяти, поочередно принимающих поступающую на вход устройства информацию, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом генератора кодовых слов, выполненного в виде регистра с обратной связью аналогично кодирующему устройству, выход блока сравнения соединен с входом счетчика совпадений, выходы которого соединены с входами компаратора, выходы которого соединены с управляющими входами выходного регистра, информационные входы которого соединены с дополнительными выходами генератора кодовых слов, а выходы являются выходами устройства.

Недостаток данного устройства заключается в большой задержке декодирования и невозможности его использования в системах передачи информации с повтором кодовых слов,.

Выдача результата декодирования в таком устройстве может быть выполнена толь- ко после сравнения полученной кодовой комбинации со всеми возможными кодовыми словами, что приводит к задержке декодирования, возрастающей при увеличении числа информационных разрядов кодового слова. Кроме того, данное устройство не может быть непосредственно использовано в системах с повтором кодовых слов. Возможно применение данного устройства для декодирования каждого из повторяемых кодовых слов отдельно с последующим мажо- ритированием результатов декодирования, но это приведет к снижению помехоустойчивости вследствие неполного использования корректирующей способности кода.

Целью .изобретения является повыше ние быстродействия устройства и расширение области применения за счет

возможности использования в системах с

повтором кодовых слов.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - блок- схема генератора кодовых слов; на фиг. 3 - блок-схема блока управления; на фиг. 4 - блок-схема компаратора.

Декодирующее устройство (фиг. 1) содержит генератор кодовых слов 1, выходной регистр 2, блок сравнения 3, сумматор 4,

многоканальный регистр сдвига 5, регистр памяти 6, компаратор 7 и блок управления 8.

Выходы многоканального регистра 5

сдвига соединены с первыми входами сумматора 4, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения 3, первый вход которого является входом устройства, а второй вход соединен с первым выходом гена0 ратора кодовых слов 1, вторые выходы которого соединены с входами выходного регистра 2, выходы которого являются выходом устройства,

Выходы сумматора 4 соединены с соот5 ветствующими входами многоканального регистра сдвига 5, вторыми входами компаратора 7 и входами регистра памяти 6, выходы которого соединены с первыми входами компаратора 7, выход которого со0 единен с входами разрешения записи регистра памяти 6 и выходного регистра 2.

Тактовый выход генератора кодовых слов 1 соединен с тактовым входом блока управления 8, первый и второй установоч5 ные и управляющие выходы которого соединены- соответственно с установочными входами регистра памяти 6 многоканального регистра сдвига 5 и управляющим входом компаратора 7. Объединенные установоч0 ные входы генератора кодовых слов 1 и блока управления 8, а также объединенные тактовые входы генератора кодовых слов 1, многоканального регистра сдвига 5 и тактовые входы записи выходного регистра 2 и

5 регистра памяти 6 являются соответственно установочным входом и входом опорной частоты устройства.

Генератор кодовых слов (фиг. 2) содержит счетчик кодовых слов 9, формирователь

0 импульсов 10, счетчик номера разряда 11, постоянное запоминающее устройство 12, регистр сдвига 13 и формирователь тактового сигнала. 14.

Выходы разрядов счетчика кодовых

5 слов 9 являются вторыми выходами генератора кодовых слов 1 и соединены с входами формирователя импульсов 10, выход которого соединен с входом разрешения счета счетчика номера разряда 11 и входом разре0 шенйя записи регистра сдвига 13. Выходы разрядов счетчика номера разряда 11 соединены с входами формирователя тактового сигнала 14, выход которого является такто- еым выходом генератора кодовых слов 1, и

5 с адресными.входами постоянного запоминающего устройства 12, выходы которого соединены с входами регистра сдвига 13, выход которого является первым выходом генератора кодовых слов 1. При этом объединенные тактовые входы счетчиков 9 и 11

и регистра 13, а также объединенные установочные входы счетчиков 9 и 11 являются соответственно тактовым и установочным входами генератора кодовых слов 1. „

Блок управления 8 (фиг 3) содержит счетчик числа повторений 15, формирователь импульсов 16, селектор импульсов 17 и формирователи первого 18 и второго 19 установочных сигналов.

Выходы разрядов счетчика числа повторений 15 соединены с входами формирователя 16, выход которого соединен с первым входом селектора импульсов 17, второй вход которого объединен с тактовым входом счетчика числа повторений 15 и является тактовым входом блока управления 8, а вы ход соединен с входами формирователей первого 18 и второго 19 установочных сигналов и является управляющим выходом блока управления 8. При этом установочный вход счетчика числа повторений 15, выходы формирователей первого 18 и второго 19 установочных сигналов являются соответственно установочным входом, первым и вторым установочными выходами блока управления 8.

Компаратор 7 (фиг 4) содержит цифровой компаратор 20 и элемент И 21, причем первые и вторые входы компаратора 20 являются соответственно первыми и вторыми входами компаратора 7, а выход соединен с одним из входов элемента И 21, второй вход которого является управляющим входом, а выход - выходом компаратора 7

Блок сравнения 3 представляет собой двухвходовый сумматор по модулю два с инверсией. Сумматор 4 представляет собой двоичный сумматор с числом разрядов l N-M, где N - длина кодового слова; М - число повторов, одна из групп входов которого является вторыми входами сумматора 4, а младший разряд другой группы - первым входом сумматора 4, причем на остальные разряды этой группы подан сигнал лог. О.

Регистры 6 и 2 представляют собой регистры с параллельным входом и выхбдЬм и числом разрядов соответственно I и К, где К - число информационных разрядов кодового слова.

Многоканальный регистр сдвига 5 представляет собой набор из (1-1) 2к-разрядных регистров сдвига, входы последовательной записи и выходы старшего разряда которых являются соответственно входами и выходами, а объединенные тактовые и установочные входы - соответственно тактовым и установочным входами многоканальШго регистра сдвига 5

Разрядность счетчика 9 равна К, счетчика 11 - logaN(знак х означает наименьшее целое число, не меньшее х, разрядность счетчика 15 равна log2M. Формирователи 5 10, 16 и 14 представляет собой комбинационные устройства и строятся на стандарт ных логических элементах. Функции, реализуемые этими устройствами, описаны чиже ПЗУ 12 может быть любого типа объ0 емом не менее N х 2К разрядов. Разрядность регистра 13 равна 2 . Селектор импульсов 17 и элемент 21 - двухвходовые элементы и Формирователи 18 и 19представляютсобогЧ выделители соответственно переднего и за5 днего фронтов.

Компаратор 20 представляет собой цифровой компаратор двух 1-разрядных двоичных чисел.

Устройство работает следующим обра0 зом

На вход устройства поступает информация, закодированная корректирующим Ч) кодом с М-кратным повтором кодовых слов Блок сравнения 3 выполняет суммиро

5 вание по модулю два сигнала, поступившего на вход устройства, с сигналами, формируемыми генератором кодовых слов 1, и при их совпадении формирует сигнал лог. 1, а в противном случае - лог О.

0 Сумматор 4 совместно с многоканальным регистром сдвига 5 выполняет накапливающее суммирование сигналов, поступающих с выхода блока сравнения 3. В начале каждого цикла декодирования

5 многоканальный регистр сдвига 5 обнуляется по сигналу, поступающему на его устано- вочный вход с второго установочного выхода блока управления 8 После этого на вход блока сравнения поступает первый

0 символ принятой кодовой комбинации, а генератор кодовых слов 1 последовательно формирует сигналы, соответствующие первому разряду всех 2К возможных кодовых слов используемого кода.

5 Частота изменения сигналов на выходе генератора кодовых слов 1, определяемая опорной частотой, поступающей на декодирующее устройство, должна быть в 2К раз выше частоты поступления инфор0 мации на вход устройства При этом за время присутствия первого символа принятой комбинации на входе устройства будет выполнено сравнение со всеми 2 возможными значениями первого разряда

5 кодовых слов и результаты сравнения будут записаны в 2К ячейках многоканального регистра сдвига 5.

В следующем такте на вход блока сравнения 3 поступает следующий символ принятой кодовой комбинации, а генератор

кодовых слов 1 формирует последовательность, состоящую из вторых символов всех 2К кодовых слов. При этом результаты сравнения суммируются сумматором 4 с содержимым соответствующих ячеек многоканального регистра сдвига 5.

Описанный процесс повторяется N-M раз. В результате в каждой из 2 ячеек многоканального регистра 5 формируются сигналы, определяемые числом совпадений полученной из канала кодовой комбинации и соответствующего эталонного кодового слова. Эти числа представляют собой функции правдоподобия данного кодового слова при заданной кодовой комбинации, принятой из канала связи.

Регистр памяти 6 и компаратор 7 предназначены для выделения кодового слова, имеющего наибольшую функцию правдоподобия. Работа компаратора 7 разрешена только на последнем из N М тактов работы устройства. Все остальное время она запрещена сигналом, поступающим с управляющего выхода блока управления 8. При этом на выходе компаратора 7 присутствует потенциал, запрещающий запись информации в регистры 2 и 6. На последнем такте цикла компаратор 7 выполняет сравнение чисел, поступающих на его входы, и если значение функции правдоподобия, формируемое на выходе сумматора 4, превышает значение содержимого регистра памяти 6, то на выходе компаратора 7 формируется сигнал, разрешающий запись нового значения функции правдоподобия в регистр памяти 6, а информационных разрядов соответствующего кодового слова в выходной регистр 2 J3 начале процесса сравнения регистр памяти 6 обнуляется по сигналу, поступающему с первого установочного выхода блока управления 8.

Таким образом, к концу цикла декодирования в выходном регистре 2 оказываются записанными информационные разряды наиболее правдоподобного кодового слова, а в регистре памяти 6 - его функция правдоподобия. После этого по сигналу с второго установочного выхода блока управления 8 обнуляется содержимое многоканального регистра сдвига 5 и описанный процесс повторяется. Полученное на каждом цикле содержимое выходного регистра 2 и регистра памяти 6 сохраняется в течение (N -М-1) тактов следующего цикла и может быть использовано внешними устройствами (как в последовательном, так и параллельном виде).

Генератор кодовых слов 1 предназначен для формирования эталонных последовательностей, поступающих на блок сравнения 3. На (i,J)-M такте декодирования кодового слова, где i 1,2 JM, j 1 М,

генератор кодовых слов формирует последовательность, состоящую из 1-х разрядов всех 2К возможных кодовых слов.

Генератор кодовых слов 1 работает следующим образом (см. фиг. 2). Счетчик кодовых слов 9 выполняет деление поступающей

0 на его тактовый вход опорной частоты на2к. При этом на выходе формирователя 10 формируются импульсы длительностью 1 период опорной частоты и с периодом 2К,

По этому импульсу происходит 1арал5 лельная запись информации, сформированной на выходах ПЗУ 12, в регистр сдвига 13, после чего содержимое счетчика номера разряда 11 увеличивается в 1 и на выходах ПЗУ 12 формируется новая информация.

0 По окончании действия импульса, поступающего с выхода формирователя 10, информация в регистре сдвига 13 начинает сдвигаться по опорной частоте, при этом на выходе старшего разряда регистра сдвига

5 13 последовательно формируются сигналы, соответствующие информации, записанно 1 в ПЗУ 12 по адресу, определяемому счетчиком 11. Для обеспечения заданных требова- ний к генератору кодовых слов 1

0 необходимо, чтобы в ПЗУ 12 по адресу I, где 0, ., , N-1, были записаны разряды с номером i I + 1 всех 2К кодовых слов, подлежащих анализу.

Коэффициент пересчета счетчика номе5 ра разряда 11 равен N. Разрядность ПЗУ 12 и регистра сдвига 13 равна 2, а счетчика кодовых слов 9 - К.

Состояние счетчика кодовых слов 9 в любой момент времени соответствует ин0 формационным разрядам того кодового слова, i-й разряд которого присутствует на выходе регистра сдвига 13. Состояние счетчика 11 определяет номер обрабатываемого разряда кодового слова.

5 Формирователь тактового сигнала 14 предназначен для выделения момента окончания обработки кодового слова и представляет собой комбинационное устройство, формирующее импульсный сигнал в момент

0 достижения счетчиком 11 состояния N-1.

Начальное фазирование счетчиков 9 и 11 осуществляется сигналом, поступающим на их установочные входы из устройства цикловой синхронизации, Формирователь

5 10 представляет собой комбинационное устройство, формирующее импульсный сигнал при нулевом состоянии счетчика 9, поэтому сразу после начальной установки происходит запись информации с первых разрядах всех кодовых слов в регистр 13.

После этого описанный выше процесс может выполняться без дополнительного фазирования в течение неограниченного времени.

Блок управления 8 работает следующим образом (см. фиг. 3). На тактовый вход счетчика числа повторений 15 поступают импульсы с тактового выхода генератора кодовых слов 1. Коэффициент пересчета счетчика 15 равен М (при М 1 счетчика 15, формирователь 16 и селектор импульсов 17 отсутствуют). При достижении счетчиком 15 состояния М-1 на выходе формирователя 16 формируется сигнал, разрешающий прохождение импульса через селектор 17. Таким образом, на выходе селектора импульсов 17 формируется последов атель- ность импульсов с длительностью 2 периодов опорной частоты, поступающей на вход декодирующего устройства (что составляет 1 такт частоты, с которой поступает входная информация), и с периодом N -М тактов тактовой частоты. Во время действия этого импульса разрешается работа компаратора 7.

Перед началом процесса сравнения на выходе формирователя первого установочного сигнала 18 формируется импульс, устанавливающий в начальное состояние регистры 2 и 6, а после его окончания на выходе формирователя 19 формируется импульс, обнуляющий содержимое многоканального регистра сдвига 5 Формирователи 18 и 19 представляют собой выделители соответственно переднего и заднего фронтов импульсов на выходе селектора 17

Компаратор 7 работает следующим образом (фиг. 4). Цифровой компаратор 20 выполняет сравнение двух двоичных чисел, присутствующих на его входах. Если число, поступающее на вторые входы с сумматора 4, превышает число, поступаю щее на первые входы с регистра памяти 6, то на выходе компаратора 20 формируется сигнал лог. 1, проходящий на выход элемента И 21 при наличии сигнала лог. 1, поступающего на его второй вход с управляющего выхода блока управления 8. При наличии сигнала лог. О на выходе элемента 1/1 21 присутствует сигнал лог. О, запрещающий запись в регистры 2 и 6

Достоинство предлагаемого устройства заключается в отсутствии задержки декодирования и возможности использования в системах с повтором кодовых слов.

В отличии от устройства-прототипа сравнение поступающей кодовой комбинации с эталонными кодовыми словами и накопление результатов этого сравнения (формирование функций правдоподобия)

выполняется без задержки по мере поступления каждого нового бита входной информации, а сравнение функций правдоподобия и выбор наиболее надежно5 го кодового слова выполняется в течение одного (последнего) такта поступления входной информации. При этом к моменту окончания приема поступающей из канала кодовой комбинации результат декодирова0 ния уже присутствует на выходе предлагаемого устройства. Таким образом, задержка декодирования отсутствует.

Возможность использования в системах с повтором кодовых слов определяется

5 тем, что накапливающее суммирование результатов сравнения с эталонными кодовыми словами может проводиться в течение любого времени без изменения алгоритма работы устройства. Причем сложность опи0 санного устройства лишь незначительно увеличивается с ростом числа повторов кодового слова. Число повторов легко может быть сделано управляемым, что повышает универсальность предлагаемого устройст5 ва.

Формула изобретения

5 блока управления, сумматор, многоканальный регистр сдвига и регистр памяти, выходы и вход разрешения записи которого соединены соответственно с первыми входами и выходом компаратора, выходы сум0 матора соединены с вторыми входами компаратора и информационными входами регистра памяти и многоканального регистра сдвига, выходы которого соединены с первыми входами сумматора, второй вход

5 которого соединен с выходом блока сравнения, второй вход которого является информационным входом устройства, вторые информационные выходы генератора кодовых слов подключены к информационным входам выходного регистра, тактовый вход

которого объединен с тактовыми входами многоканального регистра сдвига и регистра памяти и подключен к тактовому входу устройства, установочный вход, первый и второй установочные и управляющий выхо- ды блока управления подключены соответственно к установочному входу устройства, установочным входам регистра памяти и многоканального регистра сдвига и управляющему входу компаратора.

44

20

Ф.3

2f

Ј

Составитель А.Калинин Редактор Г.БельскаяТехред М.Моргентал .Корректор Л.Лукач

Заказ 4522ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

динен с входом разрешения записи регистра сдвига и входом разрешения счета счетчика номера разряда, выходы которого соединены с входами формирователя тактового сигнала и с адресными входами блока постоянной памяти, выходы которого соединены с входами параллельной записи регистра сдвига, выход старшего разряда которого является первым информационным выходом генератора кодовых слов, тактовые входы счетчика кодовых слов, счетчика номера разряда и регистра сдвига объединены и являются тактовым входом генератора кодовых слов, установочные входы счетчика кодовых слов и счетчика номера разряда являются установочным входом генератора кодовых слов, выход формирователя тактового сигнала является тактовым выходом генератора кодовых слов.

$ff

Я,.