Система декодирования двоичных последовательностей Советский патент 1993 года по МПК H03M7/00 

Изобретение относится к-автоматике и может быть использовано в системах пере-1 дачи информации, в частности в системах синхронизации.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности определения номера и фазы поступающих на вход последовательности Голда,

На фиг. 1 представлена блок-схема системы декодирования двоичных последовательностей; на фиг. 2 и 3 - функциональные схемы соответственно первого и второго устройств мажоритарного декодирования двоичных последовательностей.

Заявляемая система декодирования двоичных последовательностей содержит регистр 1/первый и второй сумматоры 2 и 3 по модулю два, первое и второе устройства 4 и 5 мажоритарного декодирования двоичных последовательностей, первый и второй блоки 6 и 7 декодирования, блок 8 вычитания и генератор 9 тактовых импульсов (ГГИ), вход 10, первый и второй выходы 11 и 12.

Входы каждого сумматора -2 и 3 по модулю два соединены с 1-ми выходами регистра 1, для которых весовой коэффициент DI 1 в выражении

2п - 1 Ь 2D|

I 0

a k-f i

где b -символ соответствующей компоненты входной двоичной последовательности;

ak+i - К-й символ входной, двоичной последовательности на 1-м выходе регистра;

п - степень первообразного полинома соответствующей компоненты входной двоичной последовательности

Выходы сумматоров 2 и 3 по модулю два подключены к входам устройств 4 и 5 мажоритарного декодирования двоичных последовательностей, кроме того, выход второго сумматора 3 соединен со вторым входом

00

о -ч ел о со

первого сумматора 2 по модулю два. Выходы устройств 4 и 5 мажоритарного декодирования двоичных последовательностей соединены с входами соответствующих блоков 6 и 7 декодирования, выходы которых соединены с входами блока 8 вычитания. Выход ГТИ 9 соединен с соответствующими входами регистра 1, первого и второго устройств 4 и 5 мажоритарного декодирования двоичных последовательностей. Выход первого блока б декодирования является вторым выходом 12 заявляемой системы. Выход блока;8 вычитания является первым выходом 11 системы декодирования двоичных последовательностей,

Устройства 4 и 5 мажоритарного декодирования двоичных последовательностей (фиг. 2 и 3) включают в себя входной регистр 13, блок 14 проверочных сумматоров, мажоритарный элемент 15, дополнительный регистр 16 и определитель 17 координат. Блоки 14 и 17 выполнены на сумматорах 18 по модулю два, соединенных в соответствии с полиномами тех М-последовательностей, для декодирования которых предназначены устройства 4 и 5, на фиг, 2 и 3 даны примеры реализации устройств 4 и 5 для полиномов соответственно fi(x) X9 + Xs + X7 + X2 + 1 и fi(x) X9 + X8 + X6 + X5 + X + Х3 + X2 + X + 1,

Пара полиномов Ых) X9 + X8 + X7 + X2+ + 1 и f2(x) X9 + X8 + Хв + X5 + X4 + X3 + X2 + +Х + 1 описывает М-последовательности, порождающие семейство последовательностей Голда, состоящее из 29 - 1 511 кодовых последовательностей. Структура предлагаемой системы и принцип ее работы универсальны, т.е. справедливы для любых пар полиномов fi(x) и f2(x} n-й степени, порождающих последовательности Голда. В общем виде полином f(x) и их сопровождающие матрицы Н имеют вид:

,п-1

f(x) Cnxn + Cn-ixn + ... +.Cix 00 ...ОС0 Q ...ОС,

о ... осг

Н -

00 ... 1СП- где С - весовы е коэффициенты, принимающие значение 0 или 1,

Первый и второй блоки 6 и 7 декодирования служат для перевода значения текущей координаты в значение текущей фазы порождающей М-последовательности и реализованы на ПЗУ, в которых защита таблица перевода (соответствия) координаты в фазу.

Система декодирования двоичных последовательностей позволяет полностью

0

распознать последовательность Голда, поступающую на вход регистра 1, определив ее номер и фазу, т.е. выдать всю необходимую информацию для установления синхронизма в системе передачи информации.

Предлагаемая система способна без перестройки ее структуры и параметров декодировать 511 кодовых последовательностей Голда (в общем случае 2п-1), поступающих на ее вход. Для системы декодирования номера отводов регистра 1 и его разрядность находятся следующим образом (методика нахождения одинакова для любых пар порождающих М-последовательностей),

Первообразные полиномы fi(x) и fa(x) в данном случае имеют сопровождающие матрицы.

0

5

Н

000 000004 (О 0 00 0 000 01 0000001 001 О 00000

ооргооооо

000010000 00000(000 000000 101 00000001 1

н

000000001 4 О О О Q О О О1 О 10000 001 OQ10000Q1 000100001 000010001 000001004 000000100 000000011

30

а векторы-столбцы координат 1-го и j-ro символов первой и второй компонент, полиномы f i(x) и fafx), в общем случае имеют вид Xi (хЛ к.1, ..., хГУ, Xj (, хД ..., хГ1), где xi и xj - К-е координаты i-ro и j-ro символов первой и второй компонент соответственно, К 6 0, t - знак транспортирования,

Символы некоторой последовательности Голда можно рассматривать как результат суммирЬвания по модулю два символов двух сдвинутых относительно друг друга порождающих М-последовательностей:

ак bi + b,. . ..

где ак, bj и bj - соответственно К-й символ последовательности Голда, 1-й и j-й символы М-последовательностей.

Можно составить систему из 2п уравнений: ак bi + bj; ,

ак-и Ьн-1 + bj-fi;

55

ак+i bj-н + bj-н;

ЭК+2П-1 Ь|+2п-1 + bj+2n-1,

где каждый из символов М-последовательностей в правых частях уравнений можно определить с помощью матриц Hi и На через

совокупность координат i-ro и j-ro символов последовательностей.

Так, используя значения первых строк матрицы Hi и Н2 в некоторой степени I, соответствующей номеру уравнения системы из 2п уравнений (1 е 0, 2п-1), это уравнение можно записать:

ак+i-Hi.i1 -Х1 + Н2Л1 Xj,

где HIH и Н2.11- первая строка матриц Hi и На соответственно.

С учетом того, что Ьц-i xi+i, bj-и Xj+i ° для любого , решение системы уравнений позволяет определить значение текущих символов порождающих М-последовательностей через совокупность символов последовательности Гелда, записанных в регистр 1, т.е. решить задачу декодирования этой последовательности. Символы М-последовательностей, описываемые полиномами fi(x) и f2(x), находятся с помощью выражений:

Ь{ .,-ак+)..ак+6© ©D5.aw6©D4.akt4(,b©D0-ak ; ; bj )S-aK+,3©O,p-ak.n0®D6 V4S©

®lVaKt5® 4 aK+ ®% aii+ii 3

Оба соотношения для символов bi и bj можно записать ё общей для этих символов компактной форме

2п - 1

b E D

3k + Г

где b - символы М-послёдовательностей, причем из развернутых соотношений для bi и bj следует, что для символов первой М-по- следовательности, описываемой полино- мбм fг(х), весовые коэффициенты DI . 1 при I 0, 3, 4, 5, 6, 10, 13, для второй DI 1 при f 3, 4, 5, б, 10, 13, а для других значений I весовые коэффициенты фавны нулю для обеих компонент.

Система декодирования двоичных последовательностей работает следующим образом.

Перед началом работы системы обнуляют регистры 1, регистры 13, дополнительные регистры 16 устройств 4 и 5 Мажоритарного декодирования двоичных последовательностей, для этого на соответствующие входы данных регистров подают сигнал Уст.О,

Символы последовательности Голда последовательно поступают с входа 10 на регистр 1, с выходов которого они подаются

на входы сумматоров 2 и 3 по модулю два. Текущие символы bi и bj с выходов сумматоров 2 и 3 поступают на входы соответствующих устройств 4 и 5 мажоритарного

декодирования двоичных последовательностей. Каждое из устройств 4 и 5 настроено на обработку своей М-последовательно- сти: устройство 4 - на обработку компоненты, описываемой полиномом fi(x), а

0 устройство 5 - полиномом f2(x). Одна пара полиномов порождает 2п-1 последовательностей Голда, что обеспечивает декодирование всех этих последовательностей без перестройки системы..

5 С выхода ГТИ 9 на регистры сдвига t, 13, 16 подаются тактовые импульсы.

На выходах устройств 4 и 5 появляются координаты двух М-последовательностей, порождающих входную последователь0 ность Голда, которая может содержать даже ошибочные, символы. В этом случае происходит их исправление. Эти координаты поступают на входы декодирующих блоков 6 и 7, в которых производится пе5 ревод значения текущей координаты в значение текущей фазы порождающей М- последовательности.

Остановимся подробнее на работе блоков 6 и 7. Решение задачи определения фазы и номера последовательности Голда,

0 поступившей на вход системы декодирования, осуществляется на основе двух ком- понентных М-последовательностей, формируемых на выходе мажоритарных устройств 4 и 5. Пусть первая компонента

5 представляет собой М-последовательность длиной L 7:1110010, причем это состояние - принимается в качестве исходного, т.е. ее . фаза равна 0. Вторая компонента с исходным состоянием 1110100 при формирова0 нии последовательности Голда сдвигается относительно первой влево. Очевидно, что разность фаз I-J, где l-фаза принятой второй компоненты, а j - фаза первой, определяет номер поступившей на вход последователь5 ности Голда. В блоках 6 и 7 происходит установление фаз j и I первой и второй компонент М-последовательностей соответственно. Например, на вход блока 6 поступила первая компонента в виде 0010111, а на

0 вход блока 7 - вторая,компонента в виде 1101001, С учетом показанных выше исходных состояний j 3; I 1. Тогда фаза последовательности Голда формируется на выходе блока 6 и равна j 3 (сдвиг на три

5 символа относительно исходного состояния), а номер последовательности Голда равен разности i-j, взятой по модулю длины . последовательности, L 7, (1-3)mod7 ч. -2mod7 5, т.е. передавалась 5-я последо вательность Голда со сдвигом, равным одному символу.

Ниже приведены табл. 1 и 2 соответствия вида компонент на входах блоков 6 и 7 номерам j и I в двоичной и десятичной фор- ме, которые могут быть использованы при прошиве ПЗУ.

С выходов блоков 6 и 7 текущие значения фаз двух М-последовательностей поступают на соответствующие входы вычитающего блока 8, на выходе которого получают значение номера последовательности Голда, т.е. величина разности фаз двух М- последовательностей, порождающих после- довательность Голда,.- .

Таким образом, заявляемая система декодирования двоичных последователь- ностей дает возможность не только декодировать, но и полностью распознать последовательность Голда на входе систе- мьг, определив ее номер в фазу, т.е. выдать всю необходимую информацию для ввода всей системы в синхронизм. Система может быть реализована на микросхемах серии К 155 и 133, а в качестве ПЗУ можно использовать любое ПЗУ, например серии К 541, 565, 573, и др,

Внедрение изобретения позволитупро- стить.задачу синхронизации, так как прототип мог/быть использован лишь в составе с блоком синхронизации, который должен сравнивать приходящую последовательность Голда со всем возможным ансамблем (в общем случае 2п-1 кодовых последовательностей) и после этого определять еще ее фазу. Все эти операции занимают большой объём времени и ведут к аппаратным затра- там. В заявляемой системе декодирования на выходе сразу появляются два числа - фаза и номер последовательности Голда. Таким образом, заявляемая система декодирований Двбичных последовательностей, по сравнению с прототипом, обладает более

широкими функциональными возможностями.

Формула изобретения Система декодирования двоичных последовательностей, содержащая регистр, информационный вход которого является первым входом системы, сумматоры по модулю два, выходы которых соединены с информационными входами соответствующих устройств мажоритарного декодирования, входы соединены с 1-ми выходами регистра, для которых весовой коэффициент DI 1 в выражении

2п -1- .....

Ь 2) D| 3k +I,,;

где b -символ соответствующей компоненты входной двоичной последовательности;

ак+i - К-й символ входной двоичной последовательности на 1-м выходе регистра

п - степень, первообразного полинома сбответствующей компоненты входной двоичной последовательности, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности опре деления номера и фазы входной последовательности Голда, в систему введены блок вычитания, блоки декодирования и генератор тактовых импульсов, выход которого соединён с тактбвыми входами устройств мажоритарного декодирования и регистра, установочный вход которого является втбрым входом системы, выходы устройств мажоритарного Декодирования соединены с входами одноименных блоков декодирования, выход первого блока декодирования соединен с первым входом блока вычитания и является первым выходом системы/выход второго блока декодирования соединен с вторым входом блока вычита- ни я, выход которого является вторым выходом системы.

1807563

10 Таблицэ1

Изобретение относится к автоматике, может быть использовано в системах передачи информации и позволяет расширить функциональные возможности за счет обеспечения возможности определения номера и фазы, поступающей на вход последовательности Голда. Система содержит регистр, два сумматора по модулю два, два устройства мажоритарного декодирования, два блока декодирования, блок вычитания. 3 ил.

Фиг.

Таблица 2

iu

Регистр 13

ciszisw

от ГТИ