Устройство для приема избыточной информации Советский патент 1993 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к электросвязи может бытьШпбльзовано в системах пеедачи дискретной информации, в которых ля передачи информации используются иклические коды.

Известно устройство (Бородин Л.Ф. Введение в теорию помехоустойчивого коирования, М., Советское радио, 1968 г., с. 71) приема избыточных сигналов, содержаее приемник, пороговый селектор, вторую решающую схему (блок декодирования), блок сравнения мер похожести. Недостатком устройства является низкая помехостойчивость.

Наиболее близким к предлагаемому по ехнической сущности является устройство для приема избыточной информации (см. звт.св. СССР № 824263 по кл. G 08 С 19/28, 1981, БИ № 15), содержащее приемник, первый, второй, третий пороговые селекторы, блоки буферной памяти, блоки регистров памяти; сумматор, блок вычитания, усилитель и блок управления выдачей информации. :-.- ... . --. -.:. V- .-. - .

Недостатком устройства-прототипа является низкая помехоустойчивость, вслёд- ствие неоптимального декодирования избыточной информации в решающем блоке, которое вызвано неоднозначной идентификацией символов кодовой комбинации.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства за счет оптимального отождествления в целом кодовых комбинаций. . .

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержаа ее приемник, первый пороговый селектор, блок вычитания, блок регистрации памяти, вход которого подключен к выходу первого порогового селектора, и второму входу блока вычитания, первый вход блока вычитания подключен к входу первого порогового селектора и подключен к выходу приемййкаГвходКоторого я в л net- ся входом устрбиств аУ введены генератор импульсов, элемент И, второй, третий регистры памяти, блок сумматоров по модулю две; вторая, первая схема разрешения, эле-- мент ИЛИ, элемент НЕ и второй пороговый селектор, вход которого соединен с выходом блока вычитания, выход второго riopo1 гового селектора подключен к входу записи информации третьего регистра памяти, выходы Третьего регистра памяти соединены со вторыми входами первой схемы разрешения, выходы блока первого регистра памяти соединены соответственно с первыми входами блока сумматоров по модулю два, выход генератора подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к тактовому входу второго кольцевого регистра памяти, выходы которого соединены со вторыми входами блока сумматоров по модулю два и с первыми входами второй схемы разрешения соответственно, выходы блока

сумматоров по модулю два подключены к первым входам первой схемы разрешения, выходы первой схемы разрешения, соедийены С первыми входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом

элемента И и с входом элемента НЕ, выход

ко-уорого соединен с вторым входом схемы

разрешения, выходы второй схемы разрешения являются выходами устройства. Перечисленные выше элементы, введенные в устройство, и соответствующие им связи являются новыми и существенными, признаками предлагаемого устройства.

Сущность заявляемого изобретения состоит в повышении помехоустойчивости за

счет оценки качества принятых символов и дальнейшего использования этой информации в виде сигналов стирания при декодировании в целом, при условии того, что можно осуществить d-1 стирание символом

в кодовой комбинации и при сравнении их с эталонными комбинациями принимаемого кода различие будет хотя бы в одном разряде.. , .

Так как результат, обусловленный новымй признаками, достигается благодаря проявлению технических свойств в новой совокупности, а предлагаемое устройство не имеет сходных технических решений в технике и науке, то заявляемого устройство

соответствует критерию Существенные отличия1 .

-Вследствие того, что отождествление в целом является оптимальным при приеме сигналов, тб возможность достижения поло- житёльного эффекта подтверждается тем, что/используя отождествление сигналов в целом, данное устройство можно испольэовать в каналах с меньшим соотношением

си гна л-шум, по сравнению с прототипом,

при одйнаковой длине кода.

. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. :

Устройство содержит приемник 1, пер- вый пороговый блок 2, блок- вычитания 3,

второй пороговый блок 4, генератор импульсов 5, элемент 3 запрета, первый, второй, третий блоки регистров памяти 7, 8, 9, блок Сумматоров 10, первую и вторую группы элементов И 11, 12, элемент ИЛИ 13, элемент НЕ 14.

Устройство работает следующим образом.:

На вход приемника 1 поступает сложный избыточный сигнал. На выходе приемника 1 появляется (последовательно)

совокупность аналоговых сигналов, соответствующих элементам входного сигнала, каждый аналоговый сигнал подается на вход порогового селектора 2. Если величина аналогового сигнала меньше установленного порогового значения, то на выходе появится значение О, если больше, то на выходе появится 1. Таким образом, аналоговый сигнал преобразуется в двоичный. В блоке вычитания 3 из величины двоичного сигнала вычитают величину соответствующего аналогового сигнала. С выхода порого- вого селектора 2 двоичная последовательность записывается в блок 7 регистра памяти. Записанная двоичная последовательность в блоке 7 регистра памяти соответствует посимвольному приему. С выхода блока вычитания 3 разностный сигнал поступает на вход второго порогового селектора 4, порог которого устанавливается с учетом обеспечения оптимальной помехоустойчивости. Известно, что при амплитуд- нойтелеграфий оптимальный порог первого порогового .селектора выбирается равным

Unop.otiT. - 0,5 Ume ,

где Unop.orvr. - устанавливаемый порог напряжения;

Umc - напряжение сигнала на входе приемника.

Яа выходе блока вычитания появляется величина напряжения, связанная с входным и выходным напряжением первого порогового селектора

. ивх.сел.1 ивых.сел.1 ивых.выч. ,

где ивх.сел.1,ивых.сел.1 - входное и выходное напряжение селектора, поступающее на входы блока вычитания.

Значение величины выходного напряжения с блока вычитания может иметь величину в интервале (0; 0,5 ивых.сел.ч). где 0 - соответствует наилучшему качеству символа;

0,5иВых.сел.1 -соответствует максимальной неопределенности значения символа.

Следовательно, порог второго порогового селектора выбирается с учетом вводимой зоны стирания символа, значение величины которой определяется необхо- димо.й помехоустойчивостью. Если ипор.сел.2 ивх.сел.2, то на выходе второго порогового селектора появляется напряжение, соответствующее логическому О для третьего регистра памяти 9 и наоборот.

С выхода порогового селектора 4 двоичная последовательность записывается в блок 9 регистра памяти.

В блоке 8 кольцевого регистра памяти записана опорная кодовая комбинация кода (7, 8)

у1 {1;0; 1; 1; 1:0:0}

Пусть на вход первого порогового селектора 2 поступила последовательность сигналов

10

х {0; 0,41:0,53; 0,41; 1: 1:0}

Пороговый уровень первого порогового селектора 2 равен 0,5 величины. На выходе его появится последовательность

Х {0;0; 1; 1; 1:0}

Ошибками поражены три символа кодо- вой комбинации.. Эта последовательность запишется в блок 7 регистра памяти.

С выхода блока вычитания 3 поступят разностные сигналы

Ь {0;0,41;0,47; 0,41; 0; 0; 0} , которые поступят затем на вход второго порогового селектора 4, порог которого установлен 0,4. На его выходе появится двоичная последовательность

30

Ь {1:0; 0:0; 1; 1; 1}.

Значение О выходной последовательности свидетельствует о недостоверности принятого символа. Полученная таким образом последовательность параллельно информационной последовательности X запишется в блок 9 регистра памяти.

С выходов первого и второго блоков 7, 8 регистров памяти логические сигналы, соответствующие опорной и принятой кодовой комбинации, поступают на вход блока 10, на выходе которого появятся логические сигналы

с1 {1;0;0; 1;0; 1;0},

которые поступят на. входы элемента 13 ИЛИ, на выходе которого появится логическая 1. Пройдя через элемент НЕ 14, она

запретит поступление кодовой комбинации с выходов второго блока 8 кольцевого регистра памяти на выход устройства через вторую группу 12 элементов И.

Логическая 1 с выхода элемента 13

ИЛИ поступит на второй вход элемента 6, разрешая прохождение импульсов с генератора импульсом 5 на тактовый вход второго блока 8 кольцевого регистра памяти, в котором произойдет циклический сдвиг информации, которая примет-вид

У2 {0: 1;0; 1; 1; 1:0}.

m - математическое ожидание ошибочных информационных символов.

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в системах передачи информации, в которых для переда- чи информации используются циклические коды. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости. Устройство содержит приемник 1, пороговые блоки 2, 4, блок 3 вычитания, генератор импульсов 5, элемент И б, регистры памяти 8,9, блок сумматоров 10, группы элементов И 11,12, элемент ИЛИ 13, элемент НЕ 14. Повышение помехоустойчивости за счет оценки качества принятых символов и дальнейшего использования этой информации в виде сигналов стирания при декодировании в целом, при условии того, что можно осуществить d - 1 стирание символов в кодовой комбинации, и при сравнении их с эталонными комбинациями принимаемого кода различие будет хотя бы в одном разряде. 1 ил. /J I

Сигналы с выходов первого и второго блоков 8, 7 регистров памяти поступят на входы блока 10 сумматоров по модулю два, на выходах которого появятся сигналы

с2 {0; 1; 1; 1; 0:0:0}

поступающие на первые входы первой труп пы 11 элементов И, на вторые входы которой поступают сигналы В с выхода третьего блока 9 регистра памяти. На вход элемента 13 ИЛИ поступают сигналы

Р2 {0;0;0;0;0;0},

на выходе элемента 13 ИЛИ будет присутствовать О, разрешающий выдачу кодовой комбинации на выход устройства и запрещающий дополнительные сдвиги в блоке 8 кольцевого регистра памяти.

Таким образом, данный алгоритм приема позволяет оптимально декодировать избыточную информацию с наличием стираний.

Технические преимущества заявляемого изобретения по сравнению с устройством-прототипом состоят в повышении помехоустойчивости устройства за счет оптимального отождествления в целом кодовых комбинаций, которая достигнута благодаря введению в устройство генератора импульсов, элемента И, второго и третьего регистра памяти, блока сумматоров по модулю два, первой и второй схемы разрешения, элемента ИЛИ, элемента НЕ и второго порогового селектора.

Основываясь на теореме Финка (1), можно показать, что вероятность ошибочного декодирования зашумленного сложного сигнала при использовании данного способа приема меньше, чем при посимвольном методе приема с исправлением максимально возможного числа ошибок.

Рассмотрим пример и покажем, что для кода (63,57) у прототипа вероятность ошибки, характеризующая помехоустойчивость, равна Р 2,07 . Эта вероятность определяется по формуле

Р m 2 Ц PJOK ( 1 - Рок ) j t + 1

где n - длина кодовой комбинации;

t - исправляющая способность кода;

Рок- вероятность ошибки в каналах с амплитудой модуляцией;

Рок 0,5 - Ф (V /2 No )

+1)K n

PJ+K Ј p

L П n - t -f 1

Ю

15

где К - число информационных символов;

PJ - вероятность того, что произойдет ошибка кратности j на длине блока п,

Pj d PJOK (1 -Рок)

Заданная соотношением сигнал-шум Ее/No 10 дБ. Тогда

20

Ро.к. 7,5

и вероятность, характеризующая помехоустойчивость равна

25

Р 2,07 10

,-е

Для предлагаемого метода приема вероятность ошибки, характеризующая помехоустойчивость, определяется следующим образом (3):

P(Ps П) 2 г+ ИпСп-1 ИРо.н. Psd 1(1-Po«.-Psf

где n -длина кодовой комбинации;

г - число проверочных символов кода;

d - кодовое расстояние;

Ро.н - вероятность трансформации элемента при отсутствии стираний;

PS - вероятность стирания элемента.

Вероятность стирания определяется формулой

UB

Ps / f(y)dy ,

UH

где f(y)- нормальный закон распределения; Ов - верхняя граница области стирания; UH - нижняя граница области стирания. Задаем E/No 10 дБ.

Е UJ No и2ш .

55

Найдем среднее значение шума

10 20lg4rиш

Отсюда находим 11ш

Это и есть порог стирания.

Теперь определим вероятность стирания с учетом отношения E/N0.

, Ps /1

0,5 -

oY

2л:

где m - математическое ожидание; о2 -дисперсия Ps 0,19795. ; . Теперь определим общую вероятность ошибки

P(Ps,n) 3,696 .

Таким образом предлагаемое устройство позволяет повысить помехоустойчивость на 0,8 дБ.

.... Положительный эффект от использования изобретения по сравнению с прототипом сострит в том, что с повышением помехоустойчивости на 0,8 дБ, увеличивается скорость передачи информации. Устройство целесообразно использовать в каналах, в которых используются коды меньшей длины при том же соотношении сигнал/шум.

Формулаизобретения Устройство для приема избыточной информации, содержащее приемник, вход которого является входом устройства, выход приемника соединен с первым входом блока вычитания и через первый пороговый блок - с входом первого регистра и вторым входом блока вычитания, блок сумматоров, генератор, второй пороговый блока, выходы первого регистра соединены с соответствующими первыми входами блок сумматоров, второй и третий регистры, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены две группы элементов И, элемент ИЛИ. элемент ЗАПРЕТ, элемент НЕ, выход генератора соединен с первым входом элемента ЗАПРЕТ,

выход блока вычитания соединен через второй пороговый блок с входом второго регистра, выходы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу элемента ЗАПРЕТ и через элемент Н Е - к первым входам элементов VI второй группы, выход элемента ЗАПРЕТ

подключен к входу третьего регистра, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами элементов И второй группы и соответствующими вторыми входами блока сумматоров, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы элементов И второй группы являются выходами устройства.