Декодирующее устройство Советский патент 1992 года по МПК H03M13/00 

Предлагаемое изобретение относится к технике передачи данных, а именно к устройствам декодирования двоичной информации, закодированной блоковым корректирующим кодом.

Известно декодирующее устройство, содержащее регистр сдвига, переключатель, блок сумматоров по модулю два и мажоритарный элемент, выход которого, являющийся выходом устройства, соединен со входом переключателя, другой вход которого является входом устройства, а выход - соединен со входом регистра сдвига, выходы разрядов которого, кроме старшего, соединены со входами блока сумматоров по модулю два, выходы которого соединены со входами мажоритарного элемента, другой вход которого соединен с выходом старшего разряда регистра сдвига.

Недостатком данного устройства является ограниченность класса применяемых кодов (мажоритарно-декодируемые коды) и недостаточная помехоустойчивость,

Известно декодирующее устройство, содержащее регистр памяти, сумматор, устройство сравнения надёжн16 стей, регистр надежности кодового слова, кольцевой регистр сдвига, регистр наиболее надежного кодового слова, причем выходы регистра памяти соединены со входами сумматора, выход которого соединен со входом устройства сравнения надежнйстей, другой вход которого соединен с выходом регистра надежности кодового слов а а выходы - с тактовым входом регистра наиболее надежного кодового слова, информационные входы которого соединены с выходами кольцевого регистра, а выход является выходом устройства.

VJ

00

О1

о

00 00

«етЗ

Недостатком этого устройства является большая сложность и ограниченность класса применяемых кодов (только для циклических симплексных кодов).

Наиболее близким к предлагаемому устройству является декодирующее устройство, содержащее первый и второй буферный pierncf p, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом генератора кодовых слов, а выход со входом счетчика совпадений, выходной регистр, выходы которого являются выходами устройства, причем генератор кодовых слов выполнен в виде регистра с обратной связью аналогично кодирующему устройству для используемого кода.

Недостатком данного устройства является ограниченность класса используемых кодов (только циклические коды), а также недостаточная вероятность правильного декодирования из-за пороговой обработки результата сравнения принятой информации с эталонными кодовыми словами, что не позволяет полностью использовать корректирующую способность кода.

Цель изобретения - повышение достоверности декодирования и расширение области применения устройства.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее первый и второй буферные регистры, генератор кодовых слов, тактовый вход которого является входом опорной частоты устройства, причем выход генератора кодовых слов подключен к первому входу блока сравнения, выход которого подключен ко входу разрешений счета счетчика совпадений, и выходной регистр, выходы которого являются информационными выходами устройства, дополнительно введены формирователь сигнала обнуления, селектор импульсов, регистр числа совпадений, блок управления, счетчик кодовых слов, триггер, первый и второй переключатели тактовой частоты, первый - третий переключатели и компаратор, первые входы которого подключены к выходам счетчика совпадений, первые информационные входы первого и второго переключателей объединены и являются информационным входом устройства, выходы первого и второго переключателей подключены соответственно к информационным входам первого и второго буферных регистров, выходы которых подключены соответственно ко вторым информационным входам одноименных переключателей и первому и второму информационным входам третьего переключателя, выход которого подключен ко вторсгму входу блока сравнения, первые информационные входы

переключателей тактовой частоты объединены и являются тактовым входом устройства, выходы первого и второго переключателей тактовой частоты подключены соответственно к тактовым входам одноименных буферных регистров, выходы счетчика кодовых слов подключены к инфор- мационным- входам генератора кодовых слов и выходного регистра, тактовый, управ0 ляющий,установочный выходы и выход записи блока управления подключены соответственно к тактовому входу счетчика кодовых слое, управляющему входу генератора кодовых слов, установочному входу

5 счетчика совпадений и первому входу селектора импульсов, выход которого подключен к тактовым входам выходного регистра и регистра числа совпадений, информационные входы и выходы которого соединены

0 соответственно с выходами счетчика совпадений и вторыми входами компаратора, выход которого подключен ко второму входу селектора импульсов, вход формирователя сигнала обнуления подключен к выходу

5 старшего разряда счетчика кодовых слов, выход формирователя сигнала обнуления является тактовым выходом устройства и подключен к установочному входу регистра числа совпадений и счетному входу тригге0 ра. выход которого подключен к управляющим входам первого и второго переключателей тактовой частоты и первого-третьего переключателей, тактовые входы счетчика совпадений и блока управления

5 объединены со вторыми информационными входами первого и второго переключателей тактовой частоты и подключены ко входу опорной частоты устройства, установочные входы блока управления и счетчика кодовых

0 слов ябляются установочным входом устройства.

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - блок-схема одного из вариантов построения блока у,ч5 равления; на фиг.З - временные диаграммы сигналов, формируемых блоком управления.

Декодирующее устройство (фиг.1) содержит первый-третий переключатели 1, 2,

0 5, первый и второй буферные регистры 3.4, блок сравнения 6, счетчик совпадений 7, регистр числа совпадений 8, компаратор 9, селектор импульсов 10, счетчик кодовых слов 11, генератор кодовых слов 12, форми5 рователь сигнала обнуления 13, выходной регистр 14, первый и второй переключатели тактовых частот 15, 16, триггер управления 17 и блок управления 18.

Информационные входы первого 3 и второго 4 буферных регистров соединены с

выходами соответственно первого 1 и второго 2 переключателей, тактовые входы - с выходами первого 15 и второго 16 переключателей тактовых частот, а выходы - соответственно с объединенными первыми входами первого 1 и третьего 5 переключателей и с объединенными вторыми входами второго 2 и третьего 5 переключателей. Объединенные второй вход первого 1 и первый вход второго 2 переключателей и объеди- ненные соответствующие входы первого 15 и второго 16 переключателей тактовых частот являются соответственно информационным и тактовым входами устройства. Объединенные управляющие входы пере- ключателей 1, 2, 5, 15, 16 соединены с выходом триггера управления 17.

Выход переключателя 5 соединен со входом блока сравнения 6, второй вход которого соединен с выходом генератора ко- довых слов 12, а выход - со входом разрешения счета счетчика совпадений 7, выходы разрядов которого соединены с соответствующими первыми входами компаратора 9 и входами регистра числа совпадений 8, выходы которого соединены со вторыми входами компаратора 9. Выход компаратора 9 соединен со входом селектора импульсов 10, второй вход которого соединен с выходом записи блока управления 18, а выход - с объединенными тактовыми входами регистра числа совпадений 8 и выходного регистра 14.

Выходы разрядов счетчика кодовых слов 11 соединены с соответствующими ин- формационными входами генератора кодовых слов 12 и выходного регистра 14, выходы которого являются выходами устройства. Выход старшего разряда счетчика кодовых слов 11 соединен со входом форми- рователя сигнала обнуления 13, выход которого соединен с установочным входом регистра числа совпадений 8, счетным входом триггера управления 17 и является тактовым выходом устройства.

Тактовый, управляющий и установочный выходы блока управления 18 соединены соответственно с тактовым входом счетчика кодовых слов 11, управляющим входом генератора кодовых слов 12 и с ус- тановочным входом счетчика совпадений 7, Объединенные тактовые входы счетчика совпадений 7, генератора кодовых слов 12 и блока управления 18 и объединенные установочные входы счетчика кодовых слов 12 и блока управления 18 являются соответственно входом опорной частоты и установочным входом устройства.

Блок управления 18 содержит (фиг.2) счетчик 19, формирователь импульсов 20,

селектор импульсов 21, формирователь импульса записи 22 и формирователь импульса сброса 23.

Выходы разрядов счетчика 19 соединены со входами формирователя 20, выход которого является управляющим выходом блока управления 18 и соединен со входом селектора импульсов 21, второй вход которого объединен с тактовым входом счетчика 19 и является тактовым входом блока управления 18, а выход - соединен со входами формирователей 22 и 23 и является тактовым выходом управления 18. Установочный вход счетчика 19 и выходы формировавшей 22 и 23 являются соответственно установочным входом, выходом записи и установочным выходом блока управления 18.

Генератор кодовых слов 12 представляет собой кодирующее устройство используемого кода с параллельным входом и последовательным выходом. Он может быть выполнен в виде регистра сдвига с обратными связями В этом случае входы параллельной записи регистра являются информационными входами, управляющий и тактовый входы регистра являются соответственно управляющим и тактовым входами, а выход одного из разрядов регистра - выходом генератора кодовых слов 12.

Генератор кодовых слов может быть выполнен также в виде ПЗУ, адресные входы которого являются информационными входами генератора, а выходы соединены со входами параллельной записи регистра сдвига с параллельными входом и последовательным выходом, при этом управляющий и тактовый входы этого регистра являются соответственно управляющим и тактовым входом, а выход старшего разряда - выходом генератора 12.

Остальные блоки устройства по фиг. 1, 2 выполнены на 9стандартных цифровых узлах. Буферные регистры 3 и 4 выполнены на регистрах сдвига длиной N разрядов (где N - число разрядов кодового слова) с последовательным входом и выходом.

Переключатели 1, 2, 5, 15, 16 представляют собой двухвходовые цифровые коммутатора сигналов.

триггер управления 17 - счетный триггер,

блок сравнения 6 - сумматор по модулю два.

Разрядность счетчика И и регистра 14 равна К(где К-число информационных раь- рядов), разрядность счетчиков 17, 19 и регистра 8 равна (Jog2NJ, где знак означает ближайшее целое число не меньшее х

Компаратор 9 представляет собой стандартный цифровой компаратор, выходом является выход сигнала (больше).

Селекторы импульсов 10, 21 выполнены на двухвходовой схеме И. Формирователи 13, 23 представляют собой выделители заднего, а формирователь 22 - переднего фронта положительного импульса.

Формирователь 20 представляет собой комбинационное устройство, формирующее сигнал 1 при достижении счетчикам 19 состояния N.

Устройство работает следующим образом. На информационный вход поступает информация, закодированная корректирующим (N, К) кодом.

Поступающая информация поочередно записывается в один из буферных регистров 3 или 4 в зависимости от состояния триггера управления 17. Длина регистров 3, 4 равна N..Тактовая частота поступает на регистры 3, 4 через переключатели 15, 16. Запись информации в буферный регистр происходит по тактовой частоте, поступающей на тактовый вход устройства. Эта частота должна быть синхронизирована со входной информацией. Во время заполнения одного из буферных регистров входной информацией другой регистр через соответствующий переключатель 1 или 2 оказывается замкнутым в кольцо и кодовое слово, содержащееся в нем, циклически сдвигается по частоте, поступающей на вход опорной частоты устройства. Для нормальной работы устройства необходимо, чтобы отношение опорной и тактовой частот было не менее 2 .

Сигнал с выхода буферного регистра, работающего на высокой частоте, через переключатель 5 поступает на вход блока сравнения б, где происходит его сравнение с эталонными кодовыми словами, формируемыми генератором кодовых слов 12. При совпадении сигналов на его входах блок сравнения формирует сигнал, разрешающий работу счетчика совпадений 7. Выбор эталонного кодового слова осуществляется счетчиком кодовых слов 11, состояние которого изменяется по сигналу, поступающему с тактового выхода блока управления 18, Текущее состояние счетчика кодовых слов

11записывается в генератор кодовых слов

12по заднему фронту импульса опорной частоты при наличии разрешающего потенциала на управляющем выходе блока управления 18, после чего генератор кодовых слов 12 вырабатывает кодовое слово, соответствующее записанной в него информации. Счетчик 7 фиксирует число совпадений эталонного кодового слова и принятого кодового слова, поступающего с переключателя 5.

Сброс счетчика совпадений 7 в начале каждого цикла сравнения осуществляется

по сигналу, поступающему с установочного выхода блока управления 18. При указанном выше соотношении тактовой и опорной частот за время ввода нового кодового слова в буферный регистр будет осуществлена (по0 следовательная) проверка всех 2k возможных эталонных кодовых слов.

Регистр числа совпадений 8, компаратор 9 и селектор импульсов 10 предназначены для выделения кодового слова наиболее

5 близкого к принятой кодовой комбинации.

8начале каждого цикла декодирования регистр числа совпадений 8 обнуляется сигналом, поступающим с выхода формирователя 13. Если содержимое счетчика 7 после про0 верки первого эталонного кодового слова отлично от нуля, то на выходе компаратора

9формируется сигнал, разрешающий прохождение импульса через селектор импульсов 10 на тактовые входы регистров 8 и 14.

5 По этому импульсу происходит фиксация в выходном регистре 14 информационных разрядов проверяемого кодового слова, а в регистре 8 - числа совпадений этого кодового слова с принятой из канала кодовой

0 комбинацией.

В дальнейшем формирование разрешающего сигнала на выходе компаратора 9 и запись информации в регистры 8, 14 будет происходить только в том случае, если число

5 совпадений, зафиксированное счетчиком 7 будет превосходить число совпадений, записанное в регистре 8. Таким образом, по окончании перебора всех 2k возможных эталонных кодовых слов в выходном регистре

0 14 будут записаны информационные разряды, соответствующие кодовому слову, наиболее близкому к принятой кодовой комбинации, а в регистре 8 - число совпадений между ними. Импульс с выхода фор5 мирователя сигнала обнуления 13, формируемый по заднему фронту сигнала на выходе старшего разряда счетчика КОДОВЫХ слов 11, обнуляет содержимое регистра 8 и изменяет состояние триггера

0 управления 17, подключая ко входу блока сравнения б буферный регистрродержащий новое кодовое слово, а также поступает на выход устройства, сигнализируя получателю, что информация в выходном регистре 14

5 готова к использованию.

Блок управления 18 работает следующим образом. На тактовый вход счетчика 19 поступает сигнал с первого тактового входа устройства. Коэффициент пересчета 19 равен N. Каждые N тактов на выходе формирователя 20 формируется сигнал, поступающий на управляющий вход генератора кодовых сло в 12, а также разрешающий прохождение одного импульса опорной частоты через селектор импульсов 21 на тактовый вход счетчика кодовых слов 11. Изменение состояния счетчика 11 должнЪ происходить по заднему фронту тактового импульса.

Формирователи 22 и 23 формируют короткие импульсы совпадающие Соответственно с передним и задним фронтами импульса на выходе селектора 21. По заднему фронту импульса на выходе формирователя 22 происходит запись информации в регистры 8 и 14. Импульс с выхода формирователя 23 обнуляет содержимое счетчика 7.

На фиг.З представлены временные диаграммы сигналов, формируемых блоком управления 18 за цикл проверки одного эталонного кодового слова Hd верхней диаграмме показан сигнал опорной частоты, на остальных-сигналы на выходах узлов 20-23 б,лока управления 18 Период следования импульсов на выходах блока управления 18 равен N тактам опорной частоты.

Достоинством предлагаемого устройства является его универсальность и высокая помехоустойчивость. Предлагаемое устройство реализует процедуру оптимального декодирования по правилу максимального правдоподобия при полном переборе всех возможных кодовых слов, что обеспечивает получение высокой вероятности правильного декодирования Универсальность устройства связана с возможностью его использования для декодирования любых блоковых кодов, для которых известна структура кодирующего устройства. Этим же определяется удобство оперативного изменения используемого кода.

Наибольшие преимущества предлагаемое устройство имеет при использовании кодов с небольшим числом информационных разрядов.

Достоинства, предлагаемого устройства подтверждаются моделированием на ЭВМ,

Формула изобретения

1. Декодирующее устройство, содержащее первый и второй буферные регистры, генератор кодовых слов, тактовый вход которого является входом опорной частоты устройства, выход генератора кодовых слов подключен к первому входу блока сравнения, выход которого подключен к входу разрешения счета счетчика совпадений, выходной регистр, выходы которого являются информационными выходами устройства, отличающееся тем, что, с Целью

расширения области применения и повышения достоверности декодирования, в него введены формирователь сигнала обнуления, селектор импульсов, регистр

числа совпадений,блокуправления, счетчик кодовых слов, триггер, первый и второй переключатели тактовой частоты, первый-тре- тий переключатели if компаратор, первые входы которого подключены к выходам счет0 чика совпадений, первые информационные входы первого и второго переключателей объединены и являются информационным входом устройства, выходы первого и второго переключателей подключены соответст5 венно к информационным входам первого и второго буферного регистров, выходы которых подключены соответственно к вторым информационным входам одноименных переключателей и первому и второму ин0 формационным входам третьего переключателя, выход которого прДкл1очен к второму входу блока сравнения, первые информационные входы переключателей тактовой частоты объединены и являются тактовым

5 входом устройства, выходы первого и второго переключателей тактовой частоты подключены соответственно к тактовым входам одноименных буферных регистров, выходы счетчика кодовых слов.подключены к инфор0 мационным входам генератора кодовых слов и выходного регистра, тактовый, управляющий, установочный выходы и выход записи блока управления подключены соответственно к тактовому входу счетчика

5 кодовых слов, управляющему входу генератора кодовых слов, установочному входу счетчика совпадений и первому входу селектора импульсов, выход которбго подключен к тактовым входам выходного регистра и

0 регистра числа совпадений, информационные входы и выходы которого соединены соответственно с выходами счетчика совпадений и вторыми входами компаратора, выход которого подключен к второму входу

5 селектора импульсов, вход формирователя сигнала обнуления подключен к выходу старшего разряда счетчика кодовых слов, выход формирователя сигнала обнуления является тактовым выходом устройства и

0 подключен к установочному входу регистра числа совпадений и счетному входу триггера, выход которого подключен к управляющему входам первого и второго переключателей тактовой частоты и пер5 вого-третьего переключателей, тактовые входы счетчика совпадений и блока управления объединены с вторыми информацион- ными входами первого и второго переключателей тактовой частоты и подключены к входу опорной частоты устройс

ва. установочные входы блока управления и датчика кодовых слов являются установочными входом устройства.

2. Устройство по п., 1 ,о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что блок управления содержит пер- вый-третий формирователи импульсов, селектор импульсов и счетчик импульсов, установочный вход которого является установочным входом блока, выходы счетчика импульсов подключены к входам первого

0

формирователя импульсов, выход которого является управляющим выходом блока и подключен к первому входу селектора импульсов, второй вход которого объединен с тактовым входом счетчика импульсов и является тактовым входом блока, выход селектора импульсов является тактовым выходом блока и подключен к входам второго и третьего формирователей импульсов, выходы которых являются выходом записи и установочными выходами блока.

Изобретение относится к технике передачи данных. Изобретение позволяет расширить область применения устройства и повысить достоверность декодирования двоичной информации, закодированной блоковым корректирующим кодом. Применение устройства наиболее целесообразно при декодировании кодов с небольшим числом информационных разрядов. Устройство содержит переключатели, буферные регистры, блок сравнения, счетчик совпадений, ре- густр числа совпадений, компаратор, селектор импульсов, счетчик кодовых слов, генератор кодовых слов, формирователь сигнала обнуления, выходной регистр, переключатели тактовых частот, триггер управления и блок управления. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг. У .

AfЈf. ХС/п.

Pt/z. 2

Уф.

7##/7

Зл/г&ы

П

-&УЖ

П

«

П

л

П

Фиг. 3