Система сжатия и восстановления информации Советский патент 1974 года по МПК G06F7/22 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено в информационных системах для уменьшения объема информации, а также в системах скрытой связи.

Известны системы сжатия и восстановления информации, содержащие входное запоминающее устройство, кодовый фильтр, канал связи, устройство восстановления информации и выходное запоминающее устройство.

Однако этим системам свойственна относительно высокая сложность обратимого сжатия произвольных двоичных последовательностей, высокая стоимость, низкая надежность и значительное потребление.

Предлагаемая система отличается от известных тем, что она содержит распределительное устройство, а устройство восстановления информации и кодовый фильтр выполнены в виде ряда последовательно соединенных звеньев, причем выходы распределительного устройства соединены с соответствующими входами звеньев устройства восстановления информации, выходы последнего звена устройства восстановления соединены с входами выходного запоминающего устройства, входы первого звена кодового фильтра соединены с выходами буферного запоминающего устройства, первые выходы t-ro звена кодово10 фильтра соединены с соответствующими

2

входами (г4-1)Го звена, вторые и третьи выходы всех звеньев кодового фильтра соответственно объединены и через канал связи соединены с соответствующими входами распределительного устройства.

Кроме того, в предлагаемой системе каждое звено кодового фильтра содержит циклический сдвиговый запоминающий регистр, имеющий общие входы сброса и сдвига, поразрядные счетные входы триггеров, счетчик числа разрядов, управляющий триггер, вентиль, функциональные элементы; первый комбинационный блок, реализующий обратимую свертку параллельного кода; элемент сборки

сигналов сброса и элементы временной задержки, причем входы параллельного кода звена соединены с первыми входами функциональных элементов, ко вторым входам которых подсоединены выходы триггеров запоминающего регистра, выходы функциональных элементов параллельно соединены с входами первого и второго комбинационных блоков и через элементы задержки со счетными входами триггеров регистра памяти; вход сигналов

синхронизации разрядов соединен с первым входом вентиля, выход которого соединен со счетчиком числа разрядов и со сдвиговым входом регистра; управляющий вход вентиля соединен с единичным выходом управляющего триггера, выход счетчика подключен к

входу установки в нуль управляющего триггера и к выходу сигнала синхронизации слов; выход последовательного кода регистра памяти звена иодключен к выходу фильтра, выходы параллельного кода первого комбинационного блока подключены к входу следующего звена фильтра, выход второго комбинационного блока через элементы задержки соединен с входом установки в единицу управляющего триггера и с входом сборок сигналов сброса всех последующих звеньев, выход первого комбинационного блока последнего звена соединен с выходом сигналов сброса всех последующих звеньев, выход первого комбинационного блока последнего звена подключен к выходу сигналов синхронизации слов, звенья фильтра соединены последовательно по информационным входам выходами параллельного кода.

В предлагаемой системе распределительное устройство содержит последовательный приемный регистр, счетчик числа разрядов, дешифратор, вентили сборки и элементы задержки, причем информационный вход последовательного кода подключен к входу приемного регистра, вход сигналов синхронизации разрядов соединен со сдвиговым входом регистра и входом счетчика, вход сигналов синхронизации слов подключен к входу стробирования первой группы вентилей, управляемых дешифратором состояний счетчика и через элемент задержки к входу сброса регистра и счетчика, выходы первой группы вентилей соединены со сборкой сигналов сброса и с входами групп вентилей опроса приемного регистра, выходы которых параллельно подключают к звеньям восстанавливающего фильтра.

Предлагаемая система отличается от известной так же тем, что каждое звено восстанавливающего фильтра выполнено в составе параллельного регистра памяти, функциональных элементов, реализующих функцию суммы по модулю два, элемента ИЛИ, комбинационного блока развертки параллельного кода и элементов задержки, причем выходы параллельного кода распределителя подключены к первым входам элементов ИЛИ звена, выходы которых подключены параллельно к входам комбинационного блока (кроме последнего звена) и через элементы задержки на входы триггеров регистра памяти, выходы триггеров регистра соединены с первыми входами функциональных элементов, выходы которых соединены со вторыми входами элементов ИЛИ, выход сборки сигнала сброса из распределителя соединен с входом установки в нуль регистра, выходы параллельного кода комбинационного блока всех звеньев, кроме последиего, соединены со вторыми входами функциональных элементов последующего звена, в первом звене фильтра вместо функциональных элементов используются элементы И, ко вторым входам которых подключен чход сигнала синхронизации слов, который

так же через элемент задержки соединен с входом установки в нуль регистра памяти всех звеньев, выходы элементов ИЛИ последнего звена подключены к выходному буферному запоминающему устройству.

Это позволяет расщирить возможности сжатия произвольной цифровой информации и восстановления ее без потерь с одновременным упрощением аппаратуры, снижением стоимости, увеличением быстродействия и повышением надежности.

Метод кодирования последовательности двоичных слов, используемый в предлагаемой системе, следующий:

Исходная информация - это последовательность X(.z) двоичных слов

Х(0), Х(1), Х(2),... Х(/).... Х(Л).

X(...xj....x,,

,l, п - количество двоичных разрядов в слове.

Определим вектор разности по модулю два для двух соседних слов

Х(/--1) и Х(/), как Y(0-X(/-1)0X(0

При , N получим новую последовательность кодовых разностей 0-го порядка

Y4)e(Y4i), Y42),..., УЧО---. УЧЛ)}

Если максимальное кодовое расстояние р (количество несовпадающих разрядов) между соседними словами в Х() не превыщает ро,

то каждое слово в последовательности (t} будет содержать от О до ро единиц и охватывать множество возможных значений мощностью не более т°. Для кодирования элементов этого множества достаточно «о- log2no двоичных разрядогз. Множество слов, кодирующих элементы из множества Y, обозначим

), АЧ2),..., АЧ/),..., А(Л)

Если , то объем представления последовательности АО (if) будет меньше, чем объем

представления последовательности (0. з соответственно и Х() (при t). Следовательно, в этом случае возможно сжатие представления информации и легко вычислить соотношения, при которых возможно сжатие. Такие значения для некоторых значений п представлены в таблице, в клетках которой проставлены значения п.

Из таблицы видно, что если соседние слова исходной двоичной последовательности отличаются друг от друга не более, чем на - - 1 2

разрядов, слово X(t) исходной последовательности Х(/) можно заменить словом Ao(i), при этом сжатие будет на 1 дв. ед. или более, в зависимости от свойств исходной последовательности Х() (значения допустимого рдоп)Допустим, что сжатие наименьшее, тогда слова в АО(/) имеют формат (п-1) разрядов. Дальнейплее сл-сатие информании может быть

осуществлено, если последовательность A(t) рассматривать, как исходную, определять кодовые разности

Г() к°((- i)CL; АЧО

и шифровать их последовательностью AI(/), формат слов которой равен (л-2).

Таким образом, вычисляя кодовые разности от О до (п - 2) -го порядков с промежуточным лерекодированием их представления, при котором осуществляется свертка кода без потерь, получают для каждого момента времени

коэффициенты А, AI, АЗ, ... А, ... . В случае, если на каком-либо /- 1-ом этапе кодовое расстояние между словами окажется больше допустимого, то коэффициенты

(О ( ,()) принимаются равными нулю, а коэффициент

А- (г) считается существенным. Очевидно, что для каждого момента времени i будет только один существенный коэффициент, которым заменяется слово X(i) исходной последовательности Х(/). Устройство сжатия при этом должно иметь память на (д-1) коэффициентов AJ.

Восстановление исходной последовательности Х(/) для момента времени i производится однозначно в обратном порядке, начиная с существенного коэффициента A-(i), при наличии в памяти коэффициентов

A«(t-l), AO-l),..., A/-i(i-l).

восстапвливаются ко фПоследовательнофициенты

. ,... А°(0

и исходное слово X(i).

Устройство восстановления должно иметь объем памяти, достаточный для хранения

(п-1) коэффициентов А.

В самом общем случае, когда , рдоп максимальная степень кодового ряда будет равна п - 2 и устройства сжатия и восстановления могут быть выполнены как многозвенные фильтры из (п-1) звеньев, каждое нз которых осуществляет запоминание предыдущего но времени соответствующего коэффициента разлол ения и вычисление текущего «существенного коэффициента при сжатии и

исходного слова при Бч)сстановлении. В этом случае на каждом звене устройство сжатия (восстановления) будет осуществляться сжатие (восстановление) слова на 1 двоичный разряд и максимальиый коэффициент сжатия

(равный отнощению объема информации на входе к объему информации на выходе) системы будет равен п.

На фиг. 1 приведена обобщенная блок-схема системы обратимого сжатия и восстановления цифровой информации; на фиг. 2 и 3 приведены соответственно блок-схемы многозвенного кодового фильтра устройства сжатия и устройства восстановления информации; на фиг. 4, 5 и 6 - структурные схемы устройства

Еосстановления системы; на фиг. 7 изобрал :ены диаграммы сигналов в системе.

Система обратимого сжатия и восстановления цифровой информации (см. фиг. 1) содержит входное буферное запоминающее устройство 1, выходы 2 параллельного кода Х(0 которого поданы на входы 3 кодового фильтра 4, нредназначенного для разложения исходной последовательности Х() параллельных двоичных слов в кодовый ряд последовательных слов и выработки синхросигналов. Кодовый фильтр 4 соединен щиной 5 последовательных слов Гц, щиной 6 сигналов синхронизации разрядов Те, шиной 7 сигналов синхронизации слов Тк с каналом 8 передачи (регистрации, хранения). Шины 9-II устройства восстановления 12 соответствуют указанным сигналам Гц, Тс, Тк. Кроме того, выходная шина 7 соединена с входной шиной 13 устройства 1, выходы 14 параллельного кода Х(/) и выход 15 сигналов синхронизации слов устройства восстановления 12 поданы соответствуюш,ие входы выходного запоминающего устройства 16. Внешние входы устройства 1 и выходы устройства 16 на фиг. 1 не показаны. Кодовый фильтр (см. фиг. 2) состоит из (п- 1) звеньев Фо-Фгг-2, каждое из которых имеет (п - /) входов и (п - / - 1) выходов параллельного кода, входную шину 6 сигналов синхронизации Тс разрядов последовательного кода Тп, шину сигналов сброса bj, шину 5 сигналов последовательности кода Гц, шину 7 сигналов синхронизации слов Гк, причем входы параллельного кода звена Фо соединены с внешними входами фильтра 3, выходы параллельного кода каждого /-го звена, кроме последнего (я-2-го), соединены с входами параллельного кода последуюш,его (/+1)-го звена, выходы последовательного кода всех звеньев объединены на шину 5 фильтра, выходы сигналов синхронизации слов Гц объединены на шину 7 фильтра, а выходы сигналов сброса bj /-го звена подаются на входы сброса всех звеньев Фг, где . Звенья кодового фильтра (см. фиг. 3) однотипны по структуре и различаются количеством элементов. В структуру каждого звена входят циклический сдвиговый регистр 17, предназначенный для запоминания на один такт текуш,его коэффициента разложения в кодовый ряд, имеюш,ий вход обш,его сброса триггеров нуль, вход последовательного сдвига влраво и счетные поразрядные входы для каждого триггера с одновременной блокировкой переноса; счетчик числа разрядов 18, предназначенный для подсчета количества синхроимпульсов, равного числу разрядов соответствуюш,его звену коэффициента; управляющий триггер 19 с вентилем 20, предназначенный для формирования пачки импульсов сдвига; реализуюш,ие операцию суммы по модулю два функциональных элемента 21, комбинационный блок 22, предназначенный для реализации оператора свертки или кодирования слов У в слова A комбинационный блок 23 реализуюш,ий симметрическую функцию Ggpion, р/оп + 1. -. О из nJ, где п количество разрядов /-ГО коэффициента, а Рдоп - допустимое кодовое расстояние между соседними во времени коэффициентами; элементы временной задержки 24; схемы ИЛИ 25. Выходы разрядов регистра памяти 17 параллельно подаются на первые входы элементов 21, на вторые входы которых подаются выходы параллельного кода предыдуш,его звена фильтра; выходы элементов 21 подаются параллельно на комбинационные блоки 22 и 23 и через элементы задержки на счетные входы триггеров регистра памяти 17. Выходы блока 22 параллельно подаются на вход последуюш,его звепа фильтра, выход блока 23 через задержку 24 подается на вход установки в единицу триггера 19 данного звена и на входы сборок сброса в нуль всех последующих звеньев. Входная шина 6 сигналов синхронизации разрядов Гс последовательного кода соединяется с первым входом вентиля 20, который по второму входу соединяется с выходом управляющего триггера 19 и выход которого подается на сдвиговый вход регистра памяти 17 и счетный вход счетчика числа разрядов 18, выход которого соединен с входом установки в нуль триггера 19 и с выходной шиной 7 фильтра. Шина bo установки в нуль регистров памяти всех звеньев соединена с входом установки в нуль 0-го звена и со схемами ИЛИ 25 всех остальных звеньев. Регистр памяти 17 /-го звена имеет количество разрядов, равное п - j, где / 0, п - 2. Счетчик 18 числа разрядов /-го звена имеет емкость, равную log2(« - /), где ближайшее большее целое. Комбинационный блок 22 /-ГО звена яБляетя (п-/), (л-/-1)-полюсником. Комбинационный блок 23 /-го звена является (п-/), l-полюсником. Для последнего (п - 2)-го звена блок 22 представляет собой двухвходовый элемент, реализующий операцию И, а блок 23 реализует операцию ИЛИ. Устройство восстановления (см. фиг. 4) содержит распределительное устройство 26, служащее для приема последовательных кодов Гц и распределения их на звенья фильтра восстановления в соответствии с разрядностью. Входы распределителя кодов 26 соединены с шинами 9-11, а на каждое звено Bj фильтра восстановления подается группа из () параллельных выходов распределительного устройства (п - /), из которых служит для передачи разрядов коэффициентов А и один выход служит для передачи сигнала сброса Cj для /-ГО звена. Звенья Bj фильтра восстановления предназначены для запоминания текущих значений коэффициентов AJ(i-I) и восстановления последовательно, начиная с существенного коэффициента Af(t) и используя Af-i (t-1) коэффициентов (0. где , ф вплоть до восстановления А () Х(/). Для этого выходы параллельного кода каждого /-ГО звена подаются на входы (J - 1)-го звена, на вход (п - 2)-го звена подается сигнал разделения слов Тк, выходы 14 0-го звена подаются на выходное запоминающее устройство. Распределительное устройство 26 содержит (см. фиг. 5) счетчик числа разрядов 27, управляющий дещифратором 28, выходы которого через опрашиваемые сигналом Гк вентили 20 подаются на вентили 29 считывания параллельного кода коэффициентов А из последовательно-параллельного сдвигового регистра 30, информационный вход которого соединен с шиной 9, сдвиговый - с шиной 10, сброса в нуль - через элемент задержки 24 с шиной 11 устройства восстановления. Звенья восстанавливающего фильтра аналогичны по структуре и различаются количеством элементов (см. фиг. 6). Каждое звено Bj (кроме Вп-2) содержит параллельный регистр 31, выходы разрядов которого подаются на первые входы функциональных элементов 21, реализуюид,их функцию суммы по модулю два, и на вторые входы которых подаются выходы (/+ + 1)-го звена Bj+i, а выходы параллельно поступают на схемы ИЛИ 25, на другие входы которых подаются выходы распределительного устройства 26.

Параллельный код с выходов схем ИЛИ 25 поступает на входы триггеров регистра 31 (через задержки 24) и на комбинационный блок 32, предназначенный для реализации оператора восстановления. Выходы блока 32 /-ГО звена соединяются с входами (/ - - 1)-го звена fij-i. Каждое звено 5,-имеет цепь сброса в нуль регистра, содержащую схему ИЛИ 25, на входы которой подаются сигнал Cj и задержанный элементом 24 сигнал Гк, а выход подан на установку в нуль регистра 31.

Звено отличается тем, что выходы регистра 31 подаются на вентили 20, на вторые входы которых подается сигнал Тк. Звено Во отличается тем, что блок 32 в нем отсутствует.

Рассмотрим работу системы.

На вход кодового фильтра 4 (см. фиг. 1)

поступает параллельный код Х(/), вызванный синхросигналом Гк из входного запоминающего устройства 1 (см. фиг. 7). Кодовый фильтр

формирует коэффициент А() в соответствии

с X(t) и значениями коэффициентов A.i(t- 1) в регистрах звеньев фильтра и выдает коэффициент А() носледовательным кодом Г„ в канал передачи (регистрации, хранения) в сопровождении синхросигналов Гс и сигнал Г( по окончании. Сигнал Гк вызывает из запоминающего устройства параллельный код

Х(4-1) и цикл работы повторяется.

Устройство 12 восстановления в соответствии со значениями коэффициентов A(t-1) в регистрах памяти восстанавливающего

фильтра и принятым коэффициентом А (0

восстанавливает сигнал Х() и подает его на выходное запоминающее устройство 16.

Рассмотрим работу отдельных устройств и блоков системы. В начальный момент времени регистры 17 и 31 всех звеньев кодового

фильтра и восстанавливающего фильтра, а также счетчики числа разрядов 18 и 27 и триггеры 19 установлены в состояние «нуль. В общем случае это условие не является обязательным.

Сигнал Гк в момент времени О считывает из входного буферного запоминающего устройства га-разрядный параллельный код Х(0), который поступает на вход 0-го звена Фо кодового

фильтра и логически сравнивается на элементах 21 с кодом содержимого регистра памяти 17. Параллельный код кодовой разности с выходов элементов 21 поступает на комбинационные блоки 22 и 23 и через элементы задержки 24 на счетные входы триггеров циклического сдвигового регистра 17. Легко убедиться, что независимо от предыдущего содержимого регистра в нем устанавливается

кодХ(О).

Далее возможны два варианта работы звена. Если количество единиц в кодовой разности Y°(0) превышает допустимое значение (в данном случае-- -1), то комбинационный

блок 23, реализующий симметрическую функцию, выдает сигнал bi, который через элемент задержки 24 поступает на установку в «единицу триггера 19. Это означает, что свертывание слова Х(0) невозможно, коэффициент

А°(0)Х(0) считается существенным и подлежит выдаче в канал передачи (регистрации).

Устанавливаясь в «единицу, триггер 19 открывает вентиль 20, который пропускает на сдвиговый вход регистра памяти 17 и вход счетчика 18 синхроимпульсы Гс.

Счетчик 18 отсчитывает п импульсов Гс, выдает сигнал на щине 7 и на установку в «нуль триггера 19, который закрывает вентиль 20. Сформированная таким образом пачка из п импульсов сдвига циклически перемещает содержимое Х(0) регистра памяти 17 и одновременно выдает коэффициент Ао(0)

Х(0) на выходную шину 5 фильтра последовательным кодом Гц.

Второй вариант работы 0-го звена имеет место, если количество единиц в кодовой разности (0) не превышает допустимое значение (в данном случае- -1) и комбинационJj

ный блок 23 не выдает сигнала Ь. Это означает, что слово Х(0) может быть подвергнуто

сжатию. Свертка слова Х(0) в слово А осуществляется комбинационным блоком 22,

причем слово А (0) содержит на один разряд

меньше, чем слово Х(0). Далее слово А«(0) подается на вход следующего 1-го звена

И

фильтра, которое работает аналогично 0-му звену и т. д.

Сигналы bj установки в нуль регистров памяти ностуиают со схем ИЛИ 25, причем сборка /-ГО звена объединяет все сигналы &;, где .

Рассмотрим работу последнего (п - 2)-го звена фильтра. На вход звена поступает двухразрядный сигнал (0), который на элементах 21 сравнивается с кодом содержимого регистра 17. Для двухразрядного кода допустимой является кодовая разность, равная нулю. В этом случае блок 23 является сборкой, а блок 22 реализует логическую операцию И - НЕ.

Таким образом на выходе кодового фильтра 4 формируется последовательность Т„, разделенная сигналами Тк на двоичные слова А-, каждое из которых может содержать от 1 до л разрядов, в то время как исходная информация содержит слова по п разрядов.

Рассмотрим работу устройства восстановления на выходе канала передачи (регистрации, хранения).

Последовательный код Гц с шины 9 поступает на сдвиговый регистр 30 распределительного устройства 26 (см. фиг. 4 и 5), на сдвиговый вход которого с шины 10 поступают сннхроимнульсы сдвига Тс, которые одновременно подаются на вход счетчика числа разрядов 27.

По приходе на шину 11 сигнала разделения слов Тк последний поступает на стробирование управляемых дешифратором 28 вентилей

20. В соответствии с разрядностью слова Аодин из этих вентилей выдает сигнал опроса вентилей 29, управляемых выходами регистра

30и служаших для переноса кода соответствующего коэффициента АЗ в /-ое звено восстанавливающего фильтра. Одновременно сигнал выхода выбранного вентиля 20 (см. фиг. 5) поступает на схемы ИЛИ 25, формирующие сигнал сброса Cj для всех t-тых звеньев, где . Сигнал Со поступает извне, при установке восстанавливающего фильтра в начальное Состояние.

Таким образом, при приходе сигнала Тк

из сдвигового регистра 30 коэффициент считывается в /-ое звено восстанавливающего фильтра. Задержанный элементом 24 сигнал устанавливает регистр 30 в «нуль.

Работа звеньев восстанавливающего фильтра для одного такта происходит следующим образом.

Допустим, что коэффициента не поступило, т. е. с задержкой на период сигналов Тс после сигнала Гк(- 1) пришел сигнал Гк(0Это означает, что «существенных коэффициентов нет. В этом случае сигнал Г„ (см. фиг. б) опрашивает управляемые- регистром

31(« - 2) -го звена вентили 20 и перено12

сит код коэффициента (t-1) на вход блока 32 и через элементы двойной задержки

24на входы триггеров регистра 31. Проходя через элемент задержки 24 и схему ИЛИ 25

сигнал Гк сбрасывает в «нуль регистр 31.

Блок 32 преобразует код A(t- 1) в код

разности (), который поступает на входы элементов 21 (п - 3)-го звена, на выходе которых формируется код коэффициента

А(). Этот код поступает через схемы ИЛИ

25(« - 3) -го звена на выходы блока 32, преобразующего его в код (if) и через элементы двойной задержки 24 на входы триггеров регистра 31 (« -3)-го звена . Последовательно проходя все звенья восстанавливающего фильтра, параллельный код А()

преобразуется в код Ao(t)X(t), который появляется на внешних выходах 14 фильтра.

В регистрах памяти 31 всех звеньев, опрошенных и затем сброшенных в «нуль, задержанным сигналом 7к, установятся текущие

значения коэффициентов ).

Далее допустим, что в момент времени t из регистра распределительного устройства 30 на /-ое звено Bj фильтра поступает «существенный коэффициент (0. одновременно сигналы Ci() устанавливают регистры 31 всех г-ых () звеньев в нуль.

Сигнал AJ(t) через схемы ИЛИ 25 поступает на входы блока 32 /-го звена и преобразуется в сигнал -(t}, который ноступает на опрос (/-1)-го звена. При этом на элементах 21 вырабатывается «од (t) (t-

-1)фУз-1() текущего коэффициента А-(г ), который поступает далее на блок 32 (/-1)-го

звена и преобразуется в код (), поступающий на опрос (/ - 2)-го звена. Таким образом, на выходе восстанавливающего фильтра

образуется код Х().

В регистрах 31 всех (с+1)-ых звеньев () устанавливаются нулевые коды, а остальных звеньев - коды текущих коэффициентов А(). Восстанавливающий фильтр готов к работе в следующем такте приема и

восстановления информации.

Для проверки эффективностн применяемого в предлагаемой системе метода обратимого сжатия использовались двоичные последовательности слов, представляюншх дискретные

отсчеты непрерывных функций. Анализ показал, что коэффициент сжатия в предлагаемой системе практически не зависит от способа кодирования циклическим или позиционным двоичным кодом и определяется, в основном,

количеством разрядов в исходном слове.

13

Коэффициент сжатия в системе для последовательности отсчетов постоянной величины равен количеству разрядов ее представления, а для отсчетов семиразрядных достаточно произвольных непрерывных функций находится в пределах 1,3-3. При увеличении количества разрядов в исходном слове произвольным образом, например со стыковкой нескольких слов в одно, коэффициент сжатия возрастает.

Система сжатня может быть упрощена, если на исходную информацию, подвергаемую сжатию, наложены ограничения.

Например, если известно, что исходная информация нредстав.ляет последовательность двоичных слов,в которой соседние слова отличаются не более,чем на один разряд, то ужена нулевом звене фильтра может быть получено сжатие на п - log2 разрядов, поскольку

для кодирования кодовой разности Y() достаточно 1о§2« разрядов коэффициента

-Ai(/). Это обеспечивается соответствующим заданием операторов.

Такой случай может быть, нанример, при сжатии телеметрической информации, представляющей последовательность отсчетов непрерывной функции, заданных в циклическом двоичном коде.

Предлагаемая система обратимого сжатия и восстановления цифровой информации может- быть выполнена в микроэлектронном исполнении и использоваться в системах передачи по различным каналам связи, в устройствах обмена информацией ЭВМ с объектами, в системах регистрации информации и в системах шифрования данных.

Основными достоинствами предлагаемой системы являются обратимость , универсальность применения, простота, высокая надежность, относительно низкая стоимость и малое потребление.

Возможности щифрования данных при сжатии рассмотренным методом заложены в выборе операторов свертки и восстановления.

Если слова исходной последовательности имеют п разрядов, то выбор только указанных

операторов позволяет реализовать 2 вариантов щифрования. Например, при для ЭВМ с быстродействием IQe операций в секунду потребуется около IQi лет непрерывной работы для перебора всех возможных вариантов дешифрования при знании метода, но неизвестных операторах. В сочетании с простотой аппаратурной реализации, легкостью щифрации, кратковременностью передачи, благодаря сжатию даиных, можно построить многоабонентную систему скрытой связи, с индивидуальным кодом для каждого абонента. Учитывая дополнительные возможности щифрования кодированием исходной информации и установкой начальных значений коэффициентов в регистрах памяти кодовых

14

фильтров, а также настоящее и перспективное быстродействие ЭВМ, можно считать, что шифрованная в системе информация практически не подлежит сторонней дешифрации. Заметим, что даже нри наличии у стороннего потребителя устройства восстановлення информации возможность дещифрации данных легко исключается установкой неременных начальных коэффициентов в память фильтра восстановления, так как при исходной раз(n ifрядности п возможны 2 значений начальных коэффициентов.

Предмет изобретения

1.Система сжатия и восстановления информации, содержащая канал передачи, буферное запоминающее устройство, выходы которого соединены со входами кодового фильтра, устройство восстановления информации, выходы которого соединены со входами выходного запоминающего устройства, отличающаяся тем, что, с целью расщирения

функциональных возможностей, увеличения надежности, снижения стоимости и потребления, она содержит распределительное устройство, причем кодовый фильтр выполнен в виде ряда последовательно соединенных звеньев

сложения но модулю два и свертки, а устройство восстановления информации выполнено в виде последовательно соединенных звеньев запоминания коэффициентов и сложения по модулю два, выходы распределительпого

устройства соединены с соответствующими входами звеньев устройства восстановления информации, первые выходы 1-го звена кодового фильтра соединены с соответствующими входами t-|-l-ro звена, вторые и третьи выходы всех звеньев кодового фильтра соответственно объединены и через канал связи соединены с соответствующими входами распределительного устройства.

2.Система по п. 1, отличающаяся тем, что в ней каждое звено кодового фильтра содержит циклический сдвиговый регистр, функциональные элементы,первый и второй комбинационные блоки, счетчик числа разрядов, управ,ч fl ляющий триггер, схемы задержки, схемы ИЛИ

(п 1)

и вентиль, первый вход которого соединен с шиной сигналов синхронизации разрядов, второй вход - с выходом управляющего триггера, а выход соедипен со счетиым входом счетчика числа разрядов и с первым входом циклического сдвигового регистра, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих функциональных элементов, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами первого комбинационного блока,

соседнего младщего звена, а выходы соединены соответствующими входами первого и второго комбинационных блоков через первые схемы задержки со вторыми входами циклического сдвигового регистра, выход второго

комбинационного блока через вторую схему

15

задержки соединен со входом установки единицы управляющего триггера и через схему ИЛИ ко входу сброса циклического сдвигово|о регистра соседнего старшего звена, выход счетчика числа разрядов соединен с входом установки нуля уцравляющего триггера.

3. Система но нп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в ней распределительное устройство содержит сдвиговый регистр, счетчик числа разрядов, дещифратор, вентили сборки, элементы задержки, причем выходы счетчика числа разрядов соединены со входами дешифратора, каждый выход которого через соответствующий вентиль соединен с первыми входами соответствующей грунны вентилей, и через схемы ИЛИ с щинами сброса, вторые входы каждой группы вентилей соединены с соответствующими выходами сдвигового регистра, шина сигналов синхронизации слов соединена со вторыми входами вентилей и через схемы ИЛИ с шинами сброса, вторые входы каждой

16

группы вентилей соединены с соответствующими выходами сдвигового регистра, шина сигналов синхронизации слов соединена со вторыми входами вентилей и через элемент задержки с входами сброса сдвигового регистра и счетчика числа разрядов.

4. Система сжатия и восстановления информации по пп. 1-3, отличающаяся тем, что в ней каждое звено устройства восстановления информации содержит регистр, комбинационный блок, схемы И, схемы ИЛИ, элементы задержки и функциональные элементы, нервые входы которых соединены с выходами регистра, вторые входы с выходами

комбинационного блока соседнего старшего звена, а выходы через нервые схемы ИЛИ соединены с входами комбинационного блока и через схемы задержки к счетным входам регистра, шина синхронизации слов и щины

сброса через вторые схемы ИЛИ соединены с входами сброса регистра.

0

Xi

-

%2

(«Л

.J

- 7

Фиг 2 O /yy-j р-Г I р VY ..... - Рл-г Т„ W-//« ), Сл-2 , °°o °o,

-2 fn-2h n-20{n-3}o %-J/r п-з I n-3

.-J

Фи- 5 Ogln-lj Co 0(00 Ofj-i 0(J2 o(n-2 ofn-1) Co f 5/1 I 1 M tv. . , .