Устройство для передачи и приема данных Советский патент 1980 года по МПК H04L17/02 H04L17/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ДАННЫХ

.; . .

Изобретение относится к техни| е связи и может использоваться в синхронных системах связи.

Известно устройство для передачи и приема данных, содержащее на передающей стороне источник информации, подключенный к первому входу блока кодирования сверточного кода, состоящего из последовательно включенных блока буферной памяти и кодера сверточного кода, причем второй и третий входы блока кодирования сверточного кода соединены с -выходом обратного дискретного канала связи, а выход соединен с входом модулятора, выход которого подключен к входу прямого канала связи, а на приемной,: стороне демодулятор, вход которого соединен с выходом прямого канала связи, а первый выход - соединен со входом блока буферной памяти, первый выход которого подключен к первому входу декодера свёрточноро кода, первый выход которого соединен с потребителем информации 1.

Однако известное устройство для передачи и приема данных обладает низкой скоростью передачи данных.

Цель изобретения - увеличение скорости передачи данных.

Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для передачи и приема данных, содержащем на,передающей стороне источник информации, подключенный к первому входу блока кодирования сверточного кода, состоящего из последовательно включенных блока буферной памяти и кодера сверточного кода, причем второй и третий входы

10 блока кодирования сверточного кода соединены с выходом обратного дискретного канала связи, а выход соединен со входом модулятора, выход которого подключен к входу прямого канала связи, а на приемной стороне демодулятор, вход которого соеди 5нен с выходом прямого канала связи, а первый выход - соединен со входом блока буферной памяти, первый выход которого подключен к первому входу декодера сверточного кода, первый выход которого соединен

2Q с потребителем информации, на приемной стороне введены детектор качества единичного элемента сигнала, блок измерения параметров метрики декодирования, блок прогнозирования состояния канала, блок опреДеления частости переполнения, декодера, блок управления структурой сигналов и Плох измерения длительности сдигип-ого элемоита Сигнала, выхол которого соединен со входом обратного дискретного канала связи, а вход соединен с выходом б.лока прогнозирования состояния канала, к первому входу которого подключен второй выход блока буфернойпамяти, к второму входу подключен один из выходов блока изменения параметров метрики декодирования и к треть ему входу блока прогнозирования состояния канала нодключен второй выход декодера еверточного кода, третий выход которого подключен непосредственно, а также через последовательно соединенные блок онределения частости переполнения декодера и блок управления структурой сигналов ко входу обратного дискретного канала связи, причем четвертый выход декодера еверточного кода соединен с одним из входов блока изменения параметров метрики декодирования,к другому входу которого подключен выход детектора качества единичного элемента снгнала, а выход подключен к вторОму входу декодера еверточного кода, при этом вход детектора качества единичного элемента сигнала соединен со вторым выходом демодулятора.

На чертежепрнведена структурная электрическая схема нредлагаемого устройства. .Устройство для передачи и приема данньГх содержит на передающей етороне 1 источник 2 информации, б;1ок 3 кодирования еверточного кода, еостоянхий из блока 4 буферной памяти, и, кодера 5 еверточного кода, обратный дискретный канал 6 связи, модулятор 7 и прямой канал 8 связи, а на приемной стороие 9 демодулятор 10, блок 1 буферной памяти, декодер 12 еверточного кода, потребитель 13 информации, детектор 14 качеетва единичного элемента снгнала, блок 15 изменения параметров метрики декодирования, блок 16 прогнозирования состояния канала, блок 17 определения частости переполнения декодера, блок 18 управления структурой сигналов и блок 19 изменения длительности единичного элемента сигнала.

Устройство работает следующим образом. От источника 2 информации передаваемая информация в формализованном виде, т. е. в виде сообщений, пакетов или блоков сообщений поступает в блок 4 буферной памяти блока 3 кодирования еверточного кода. Из блока. 4 буферной памяти информация извлекаетея в еоответствии с алгоритмом работы, кодера 5 еверточного кода, блока 3 кодирования еверточного кода и поступает в модулятор 7, и далее через прямой канал 8 евязи на вход демодулятора 10 на приемной стороне 9. ДемоДулированные е.аиничные элементы сигнала с первого выхода демодулятора 10 поетупают в блок 11 буферной памяти. Из блока И буферной памяти информация извлекается в Соответствии с алгоритмом работы декодера 12 еверточного кода. Декодер 12 еверточного кода осуществляет обработку информации в соответствии с алгоритмом декодирования Фано.

С первого выхода декодера 12 сверточного кода декодированная информация поступает потребителю 13 информации, где производитея восстановление информации к первоначальному формализованному виду, т. е. в виде блоков, пакетов и еообщений. Если в процессе декодирования проиеходит переполнение памяти декодера 12 еверточного кода, то со второго выхода декодера 12 еверточного кода подаетея сигнал перезапроса, поступающий через обратный дискретный канал 6 связи на второй и третий

входы блока 3 кодирования еверточного кода, т. е. соответственно на входы блока 4 буферной памяти и кодера 5 еверточного кода. При приеме указанного сигнала перезанроса блок 3 кодирования еверточного кода через модулятор 7 и прямой канал 8 связи обеспечивает повторную передачу затребованной порции информации.

При переполнении памяти декодера 12 еверточного кода сигнал, фиксирующий указанный факт, подаетея также на блок 17 определения частости переполнения декодера, с выхода которого на вход блока 18 управления етруктурой сигналов поступают команды, определяющие выбор соответствую щей структурь сигналов на передающей ето0 роне 1.И соответственно на приемной стороне 9. Сигнал о принятом решении по. требуемой структуре сигналов, формируемый блоком 18 управления структурой сигна.тов через обратный дискретный канал 6 евязи поступает на вход кодера 5 еверточного кода блока 3 кодирования еверточного кода. При этом решение о требуемой структу. ре сигналов формируется блоком 18 управления етруктурой сигналов на основе анализа результатов дифференцирования измеренной частости переполнения декодера 12 еверточного кода. Если указанная частость увеличивается, то блок 18 управления структурой сигналов формирует сигнал о необходимости. увели1/енйя структурной избыточности. Если частость переполнения декодера 12 св ерточного кода уменьшается,, то блок 18 упра.вления структурой сигналов формирует сигнал об уменьшении етруктурной избыточности. Структурная избьЕточность передаваемой (принимаемой) информации о.пределяет число с.хем проверки на четность, подключенных к региетру едвига кодера 5 еверточного кода {декодер 12 еверточного кода)..

На вход блока 15 изменения параметров 5 метрики декодирования с выхода дете.ктора 14 качества единичного элемента сигнала поступают сигналы, фиксирующие ошибки в единичных элементах принимаемой информационной последовательности. Данные сиг-.

5 ,

налы записываются в его память. Перед

сверточного

декодированием декодером

кода, получаемого из блока 11 буферной памяти каждого j-joro ( - 1,2...) ребра (или сегмента) кодового с..,чова кодового дерева информационной последовательности, причем каждое j-oe ребро равно v единичным элементам (где v - , соответствующее 4HCviy схем проверки на четность в регистрах сдвига кодера 5 сверточного кода .и декодера 12 сверто ыого кода), с четвертого выхода декодера 12 еверточного кода на второй вход блока 15 изменейия параметров метрики декодирования поступает команда, по которой обрабатывается информация об ошибках, обнаруженных, детектором 14 качества единичного элемента сигнала при приеме j-ro ребра (или сегмента) информационной последовательности и хранящаяся в памяти блока изменения параметров метрики декодирования, вырабатывается оценка параметров метрики декодирования, адаптивная к изменениям состояния канала связи, которая поступает на второй вход декодера 12 сверточното кода. Это позволяет значительно быстрее осуществлять процесс декодирования за счет исключения влияния на продолжительность процесса декодирования состояния канала связи.

В процессе декодирования декодер 12 сверточного кода производит для выработки правильного пути на кодовом дереве определение расстояния Хэмминга d(-C) между пробным путем п которбму следует декодер 12 сверточного кода и соответствующим сегментом принимаемой информации г(е) из ребер: -()Фг(), где ф - символ сложения по модулю два. По мере продвижения вдоль пробного пути вглубь кодового дерева, в том числе и при приеме каждого нового ребра. Декодер -12 сверточного кода все время вычисляет текущее значение d(-6). После каждого последовательного продвижения декодер сверточ-. ного кода сравнивает значение d(t) с исключающей функцией К (-). Если d(-t) превысит К (-Е), то пробный путь отбрасывается, как маловероятный, декодер 12 сверточного кода возвращается на ближайщее не исследованное ребро,, для которого d( .К(-Е). Таким образом, весьма существенное значение в процессе декодирования имеет выбор оптимального значения исключающей функции К (-6). Необходимо, 4jo6bi значения исключающей функции К (-t) изменялись в соответствии с изменениями состояния канала сйязи, т. е. при увеличений (уменьщении) частости ощибок в канале связи значение К (t) должнб соответственно увеличиваться (уменьщаться).

Адаптивное изменение значений К (-К) осуществляется бл.оком 15 изменения параметров метрики декодированных на основании сведений об ошибках, получаемых из детектора 14 качества единичного элемента, сигнала.

Следует отметить, что в роли исключающей функции К (1} может использоваться

фуг1К1И1я вида {d(-) , где р - заданное значение вероятности ощибок в канале связи. Адаптивному изменению в данном случае -подлежит величина р и щаг квантования порога Д, с .которым сравнивается функция {d(l)-prl . Названные параметры в мссматргваемом устройстве изменяются с изменением состояния канала. Соответствующие изменения осуществляются на основе учета зафиксированного количества ощибок при приеме каждого ребра, сегмента информационной последовательности.

Блок 16 прогнозирования состояния канала вырабатывает оценки, используемые для выработки команд о наиболее предпочтительных длительностях единичного элемента сигнала Т. Выработка указанных оценок бсучцествляется дифференцированием измеряемой частости обнаруженных ощибок. Указанная частость обнаруженных ощибок выявляется путем сложения по модулю два текущего сегмента информации, поступаю щего из блока 11 буферной памяти, и того же сегмента информации после его декодирования декодером 12 сверточного кода. Последний подается на блок 16 прогнозирования состояния канала. Если частость выявленных ощибок при сравнении указанных сегментов информации с течением времени увеличивается (уменьщается) то формируется команда, соответственно, об увеличении (уменьщении) длительности единичного элемента сигнала. Команда на увеличение

5 длительности единичного элемента сигнала вырабатывается также и при фиксации блоком 16 прогнозирования состояния канала пачки ошибок заданной длительности. Блок 19 изменения длительности единичного элемента сигнала вырабатывает команды, поступающие через обратный дискретный канал связи на второй и третий входы блока 3 кодирования сверточного кода.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет за счет вве5 дения в него новых элементов и связей

между ними производить адаптивное изменение метрики декодирования относительно состояния работоспособности канала пе.. редачи данных и изменения длительности единичных элементов сигнала. В результате существенно увеличивается эффективная скорость передачи данных при обеспечении заданной достоверности, что выгодно отличает его от прототипа.

5S

Формула изобретения

Устройство для передачи и приема данных, содержащее на передающей стороне

источник информации, подключенный к первому входу блока кодирования сверточного кода, состоящего из последовательно включенных блока буферной памяти и кодера сверточного кода, причем второй и третий входы блока кодирования сверточного кода соединены с выходом обратного дискретного канала связи, а выход соединен со входом модулятора, выход которого подключен к входу прямого канала связи, а на приемной стороне демодулятор, вход которого соединен с выходом прямогоканала связи, а первый выход - соединен со входом блока буферной памяти, первый выход которого подключен к первому входу декодера сверточного кода, первый выход которого соединен с потребителем информации, отличающееся тем, что, с целью увеличения скорости передачи данных, на приемной стороне введены детектор качества единичного элемента сигнала, блок изменения параметров метрики декодирования, блок прогнозирования состояния канала, блок определения частости переполнения декбдера, блок управления структурой сигналов и блок изменения длительности единичного элемента сигнала, выход которого соединенно входом обратного дискретного канала связи, а вход соединен с выходом блЪка прогнозирования состояния канала, к первому входу которого подключен второй выход блока буферной памяти, к второму входу подключен один из выходов блока изменения пара-, метров метрики декодирования и к третьему входу блока прогнозирования состояния канала подключен второй выход декодера сверточного кода, третий вь1ход Которого подключен непосредственно, а также через последовательно соединенные блок определения частости переполнения декодера и блок управления структурой сигналов ко входу обратного дискретного канала связи, причем четвертый выход декодера сверточного кода соединен с одним из входов блока изменения параметров метрики декЬдирования, к другому входу которого подключен выход детектора качества единичного элемента сигнала, а выход подключен к второму входу декодера сверточного Кода, при этом вход детектора качества единичного элемента сигнала соединен со вторым выходом демодулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. lerry К. Е. Wozencraft , SECO: Aseftregulating error correcting coder-decoder «IRE Trans, 1962, sept, I 1-8, p. 128-135 (прототип).