Устройство для преобразования циклического (п,к)-кода в системах с обратной связью Советский патент 1981 года по МПК H03M13/51 H04L1/12 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЦЖЛИЧЕСКОГО (п, к)-КОДА В СИСТЕМАХ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Изобретение относится- к передаче данных и предназначено для исполъзовшгая как на передающей, так и приемной сторонах в системах телеуправления с комбинированной, «шформационной и решающей обратной связью при передаче информации по S параллельным каналам (1 S&n, где п - дтпш циклическото кода). Известно устройство для преобразования (шифращш и дешифрации) двоичных кодов И Это устройство предназначено только для безызбыточных кодов и поэтотлу может быть использовано только в частном случае систем с информационной обратной связью, а именно в системах с ретрансляционной обратной связью. Поэтому оно не может быть использовано в системах с любой разновидностью обратной связи. Кроме того, оно ограничено двоичными кодами и последовательной передачей по одному каналу (8 1). Наиболее близким к предлагаемому является устройство для преобразования (щифрацки) циклических (п, к)-кодов, содержащее регистры сдвига 2. Однако зто устройство 1федназначено только для шифрацпи п не может быть использовано в системах с любым ввдом обратной связи при произвольном числе параллельных каналов. Цель изобретешь - расширение функционалып 1х возможностей за счет увеличения числа параллельных каналов и возможности одновремеш{ой 1пифрашп1 и де1Ш{фрацш1 кодов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для преобразования циклического (п, к)-кода в системах с обратной связью, содержащее группу кольцевых регистров сдвига, количество и разрядность которых зависят от числа и длины кодовых колец циклического кода, кажд1 1Й разряд каждого кольцевого регистра сдвига содержит триггер н (S + 1)входовый элемент И (S - количество параллельных каналов), первый вход каждого элемента И соединен с выходом триггера предыдущего разряда кольцевого регистра сдвига, выход - с первым входом установки триггера соответствующего разряда кольцевого регяст-ра сдвига, входы каждого элемента И со вто3poro по (S + 1)-ый соединены с выходами каналов с первого по S-ый, выход каждого трИ1 тера соединен со входами каналов с первого по S-мй, второй вход установки каждого триггера соедитген с соответствующим входом информации сообщения устройства, выход каждого триггера соединен с соответствующим выходом дешифрации сообщения устройства. Допустим, имеется некоторый разделимый циклишский (п, к)-код, где п-длина кода, к - число информационных символов, число проверочных символов. Избыточность кода используется только для обнаружения ошибок. Тогда, в общем случае, в системе с обратной связью (ОС) при передаче сообщения посылается по прямому каналу к информационных и первая часть (k 0,1, , ) проверочных символов, а по обратному каналу квитанция в виде второй части г {г Ci) проверочных символов циклического (п, к)кода. Вариант О (г г) соответствует системе с информационной обратной связью (ИОС), варианты г 1,2, ..., (г, г-1, г-2, ..., I) - системе с комбинированной обратной связью (КОС) и вариант г г (г2 0) - системе с решающей обратной связью (РОС). Решение о повторении сообщения может приниматься либо приемной стороной в системах КОС и РОС (при обнаружении ой1ибок в комбинашш, получе той по прямому каналу либо передающей стороной в системе КОС и ИОС (при обнаружении ошибок п комбинации образованной переданными по прямому и при нятым по обратному каналам символамн), т.е решение может приниматься обеими сторонами в системах КОС и только одной из сторон в системах РОС и ИОС. Общая идея состоит в том, чтобы на передающей стороне рассматривать процесс тифрации передаваемых к + г символов (г 0,1 г) и дешифрации принимаемых гсимволов (г г, г-1, ,.., 0) как единый процесс передачи сообщения. На приемной сто роне следует рассматривать процесс дешифрации принятых к -ь rj символов и игафрацни передаваемых Г2 символов как единый процесс приема сообщения. В качестве примера на чертеже представлено ус1ройство для преобразования циклического (6,2)-кода с производяодгм полиномом ffCx) при использовании двух п раллельных каналов (S 2). Код имеет минимальное кодовое расстояние, fl i 4. Указанный циклический (6,2)-код при 5 представляется следующей системой из двух кодовых колец; -(00)-, -(01)(10)(11)Символы, заключенные в скобки, передаютя одновременно по параллельным (например, астотным) каналам и рассматриваются в дальейшем как один элемент кодового кольца. В первое кольцо входит только одна комбинация (00)(00)(00), которой присвоим номер , во второе кольцо входят три комбинации (01) (10) (И) с номером Д (10)(П)(01) с номером Ш и (11) (01) (10) с номером jV . Устройство содержит триггеры 1-4 и трехвходовые злементы И 5-8, которые образуют систему регистров сдвига, соответствующих системе кодовых колец и образующих два кольцевых регистра сдвига. Кроме того, устройство содержит входы 9-12 шифрации сообщений и выходы 13-16 дешифрации сообщений, а также нулевой 17 и единичный 18 входы первого канала, нулевой 19 и единичный 20 входы второго канала, нулевой 21 и единичный 22 входы первого канала, нулевой 23 и единичный 24 выходы второго канала. Триггер 1, вход 9 шнфрации и выход 13 дешифрации соответствуют комбинации с номером I , триггер 2, вход 10 шифрации и выход 14 дещифрации соответствуют комбинации с номером U , триггер 3, вход 11 шифрашш и выход 15 дешифрации соответствуют комбинации с номером ПТ , триггер 4, вход 12 шифрации и выход 16 дешифрации соответствуют комбинации с номером IV . Разряд регистра сдвига, состоящий из элемента И 5 и триггера 1, соответствует участку (00) (00) первого кодового кольца, позтому первый вход элемента И 5 соединяется с нулевым выходом 21 первого канала, а второй вход - с нулевым выходом 23 второго канала, выход триггера I соединяется с нулевыми входами 17 и 19 первого и второго каналов. Разряд регистра сдвига, состоящий из элементов И 6 и триггера 2, соответствует участку (1})(01) второго кодового кольца, поэтому первый вход элемента И 6 соедашяется с единичным выходом 22 первого канала, а второй вход - с единичным выходом 24 второго канала, выход триггера 2 соединяется с нулевым входом 17 первого канала я единнчнь(м входом 20 аторшо канала. Разряд регистра сдвига, состоящий из элемента И 7 и триггера 3, соответствует участку (01) (10) второго кодового кольца, поэтому первый вход элемента И 7 соединяется с нулевым выходом 21 первого канала, а второй вход - с едииичиым выходом 24 второго канала, выход триггера 3 соединяется с единичным входом 18 первого канала и нулевым входом 19 второго канала. Разряд регистра сдвига, состоящий из элемента И 8 и трнтгера 4, соответствует участку (10) (11)

второго кодового кольца, поэтому первый вход элемента И 8 соединяется с единичным выходом 22 первого канала, а второй вход - с нулевым выходом 23 второго канала, выход триггера 4 соединяется с единичными BXOдами 18 и 20 первого и второго каналов.

Шины сдвига, а такде шины установки регистров в начальное единичные и нулевые состояния на чертеже не показаны.

Устройство функционирует следующим образом.

Пусть по прямой линии связи передают К (1( - 2) информационных н() проверочных символов, а по ооратной линии - квитанцию в виде t (,2,0) проверочных символов циклического (6,2)-кода. Вариант ()cooTBeTCTByeT системе ИОС, вариант) -2() - системе КОС, а вариант () - системе РОС.

Устройство без каких-либо изменений може использоваться для шифрации и дешифрации как на передающей, так и приемной стороне в любом из трех перечисленных вариантов обратной связи.

Рассмотрим первым вариант Гц-2. ( соответствующий системе КОС. Пусть передается сообщение с номером Ш , которому отвечает комбинация (10) (11) (01) циклического (6,2) -кода. Тогда использование устройства на передающей стороне состоит в следующем.

Исходным является нулевое состояние всех элементов памяти. Первым реализуется режим щифрации. Для этого триггер 3 устанавливается в состояние 1 путем подачи 1 на вход 11 щифрации сообщений, после чего осуществляется

. п в -Т

сдвига информации в регистрах при одновременной подаче единиц на выходы 21-24 с целью открытия элемента И. В результате после первого сдвига 1 из триггера 3 поступает на единичный вход 18 первого канала и нулевой вход 19 второго канала, благодаря чему формируется пара символов (10), а состояние 1 перемещается из триггера 3 в триггер 4. После второго сдвига 1 из элемента 4 памяти поступает на единичные входы 18 и 20 первого и второго каналов, благодаря чему формируется пара символов (11), а состояние 1 переходит из триггера 4 в триггер 2. Это состояние является конечным в режиме щифрации и начальным для режима дешифрации, занимаю1Ш1м 2/3 1 такт. Если ощибок нет, то по обратной линии поступает квитанция (01). При этом На нулевом выходе 21 и еди603296

ничном выходе 24 появляется 1, открывающие элемент И 7, благодаря чему при сдвиге состояния 1, перемещается из триггера 2 в триггер 3. Так как конечное состояние пос5 ле дешифрации совпадает с начальным состоянием при шифрации, то это свидетельствует о правильности передачи сообщения. Если имеют место ошибки, то в результате дешифрации устройство приходит в нулевое состояние, свиtoдетельствующее о необходимости повторения сообщения. Например, если по обратной линии приходит квитанция (11), то элемент И 7 закрыт и после сдвига устройство приходит в ,5 нулевое состояние.

Рассмотрим использование устройства на приемной стороне в системе КОС при на примере передачи того же сообщения с номером W .

20 Предварительно устройство переводится в режим дешифрации, щгя чего все ячейки устанавливаются в состояние 1. Если ошибок нет,то на выходы прямой линии связи поступает последовательность (10) (11), дешифрация

25 которой занимает два такта. На первом такте принимается пара символов (10), и после сдвига в состоянии Г сказываются уже не все триггеры, а только триггер 4, так как сигналами с выходов 22 и 23 открыт только

0 один элемент И 8. На втором такте принимается пара символов (П), и после второго сдвига состояние 1 перемещается из триггера 4 в триггер 2, так как сигналами с выходов 22 п 24 открьгг один элемент И 6. Это состоя5 ние устройства является конечным в режиме дешифрации и начальным для режима шифрации. Режим шифрации занимает К /5--f такт, при этом подаются I на выходы 21-24 с целью открь1тия элементов И. В результате пос0 пе сдвига 1 из триггера 2 поступает на нулевой вход 17 первого канала и единичньпТ вход 20 второго канала, благодаря чему в обратную линию выдается квитанция (01), а состояние 1 перемещается из триггера 2

j в триггер 3, который и фиксирует принятое сообщение с номером 1М . При наличии обнар)живаемых ошибок в прямой линии связи .код (4,2) в прямой линии имеет 2 и обнаруживает единичные ощибки) в результате дешифрации устройство оказыва0ется в нулевом состоянии, что свидетельствует о необходимости повторения сообщения н, следовательно, посылки сигнала переспрсч. Например, если вместо (10) (11) принято (10) (01), то после первого такта дешифрации

5 в состоянии I оказывается триггер 4, а , после второго такта - все триггеры приходят в нулевое состояние, так как открыт только элемент И 7. Рассмотрим теперь вариант (.)/°° ветствующий системе ИОС. Работа устройства в системе ИОС может рассматриваться как частный случай КОС и поэтому аналопгана описанной выше работе в системе КОС. Отличие состоит лтнь в изменении числа тактов работы в режимах шифрации и дешифращш: на передающей стороне процесс шифрации занимает Г-/5-1 , такт, а процесс дешифращш Щ такта, на приемной стороне, наоборот, процесс дешифрации занимает , так1; а процесс ишфрации -2 такта. Причем на приемной стороне обнаружение огнибок не производится, так как в прямой линии передаются только К i 2 информацио}тьрс символов. И, наконец, рассмотрим послед11ий вариант Г- г 4 (fT - 0), соответствующий системе РОС. Работа устройства в системе ТОС также мо жет рассматриваться как вырожденный случай работы в системе КОС: на передающей стороне процесс щифрации занимает все 3 такта, а на приемной стороне процесс дешнфрации также занимает все три такта, т.е. на передающей стороне устройство используется только для шифрации.а на приемной - тольк для дешифрации. Таким образом, устройство без каких-либо изменений может использоваться для целей шифрации и дешифрации циклических кодов как на передающей, так и приемной стороне, например, в системах телеуправления с тобой разновидностью ОС (КОС, ИОС, РОС) при числе параллельных ка 1алов 1 S п. Применение устройства приводит к структурному и схемному упрощенню систем, унификации блоков, а также возможности построения простых адаптивных систем, в которых можно плавно перераспределять избыточность кода межд} прямой и сбрагной лтптял-ш связ 8 зависимости от уровня помех в каждой З ННХ. Формула изобретения Устройство для преобразования циклического (п, к)-кода в системах с обратной связью, содержащее rpjnrny копьцевьтх регистров сдвига, количество и разрядаосп. которых зависят от числа и дшшы кодовых колец циклического кода, каждый разряд каждого кольцевого регистра сдвига содержит триггер и S+1-входовой элеме гг И (S - количество параллельных каналов), первый вход каждого элемента И соединен с выходом триггера предыдущего разряда кольцевого регистра сдвига, а выходс первым входом установки триггера соответствующего разряда кольцевого регистра сдвига, отличающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей за счет увеличения числа параллельных каналов и возможности одновременной шифрацин и дешифрашта кодов, входы каждого элемента И со второго по (8+1)-ьш соединень с выходами каналов с первого по S-ый выход каждого триггера соединен со входами каналов с первого по S-ый, второй вход установки каждого триггера соединен с соответствующим входом шифрацни сообщения устройства, выход каждого Tpinrepa соединен с соответствующим выходом децгафращш сообщения устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 404079, кл. G 06 Р 5/02, 2974. 2,Келлер Ф. Э. Графы кодов, кодирующие и декодирующие устройства. М., Энергия, 1972, с. 43 (прототип).