Декодирующее устройство

 

Изобретение относится к технике передачи данных, а именно к устройствам декоfe K Нач. у cm. дирования информации, закодированной блоковым корректирующим кодом. Устройство реализует алгоритм максимального правдоподобия с полным перебором кодовых слов. Достоинством устройства является отсутствие задержки декодирования и возможность использования в системах с повтором кодовых слов. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства и расширение области применения за счет возможности использования в системах с повтором кодовых слов. Устройство содержит генератор кодовых слов 1, выходной регистр 2, блок сравнения 3, сумматор 4, многоканальный регистр сдвига 5, регистр памяти 6, компаратор 7 и блок управления 8. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 Н 03 М 13/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ j

К AB|ÎÐCÊOMÓ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4782441/24 (22) 16.01.90 (46) 23,12,92, Бюл, N. 47 (71) Научно-исследовательский институт автоматики (72) А, Ю.Калинин (56) Авторское свидетельство СССР

N 1436841, кл. Н 03 М 13/02, 1987.

Захаров A,А., Наумов А.С. Сложность оптимального декодирования низкоскоростных кодов. Техника средств связи. Сер.

ТРС, 1982, вып. 8, с. 79, Патент Великобритании N. 1400649, кл. Н 04 1 1/10, 1973. (54) ДЕКОДИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к технике передачи данных, а именно к устройствам деко,, Я2„, 1783626 А1 дирования информации, закодированной блоковым корректирующим кодом. Устройство реализует алгоритм максимального правдоподобия с полным перебором кодовых слов, Достоинством устройства являе- -ся отсутствие задержки декодирования и возможность использования в системах с повтором кодовых слов, Цель изобретения— повышение быстродействия устройства и расширение области применения за счет возможности использования в системах с повтором кодовых слов. Устройство содержит генератор кодовых слов 1, выходной регистр 2, блок сравнения 3, сумматор 4, многоканальный регистр сдвига 5, регистр памяти 6, компаратор 7 и блок управления

8. 1 з,п, ф-лы, 4 ил.

1783626

Изобретение относится к технике связи, а именно к устройствам декодирования информации, закодированной блоковым корректирующим кодом, и может быть использовано в системах передачи информации с повтором кодовых слов.

Наиболее близким к предлагаемому является декодирующее устройство, содержащее два буферных регистра памяти, поочередно принимающих поступающую на вход устройства информацию, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом генератора кодовых слов, выполненного в виде регистра с обратной связью аналогично кодирующему устройству. выход блока сравнения соединен с входом счетчика совпадений, выходы которого соединены с входами компаратора, выходы которого соединены с управляющими входами выходного регистра, информационные входы которого соединены с дополнительными выходами генератора кодовых слов. а выходы являются выходами устройства.

Недостаток данного устройства заключается в большой задержке декодирования и невозможности его использования в системах передачи информации с повтором кодовых слов,, Выдача результата декодирования в таком устройстве может быть выполнена толь ко после сравнения полученной кодовой комбинации со всеми возмо>кными кодовыми словами. что приводит к задержке декодирования, возрастающей при увеличении числа информационных разрядов кодового слова. Кроме того, данное устройство не может быть непосредственно использовано в системах с повтором кодовых слов. Возможно применение данного устройства для декодирования каждого из повторяемых кодовых слов отдельно с последующим мажоритированием результатов декодирования, но это приведет к снижению помехоустойчивости вследствие неполного использования корректирующей способности кода, Целью изобретения является повыше- ние быстродействия устройства и расширение области применения за счет возможности использования в системах с повтором кодовых слов.

На фиг, 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — блоксхема генератора кодовых слов; на фиг. 3блок-схема блока управления; на фиг. 4— блок-схема компаратора.

Декодирующее устройство (фиг. 1) содержит генератор кодовых слов 1, выходной регистр 2, блок сравнения 3, сумматор 4, многоканальный регистр сдвига 5, регистр памяти 6, компаратор 7 и блок управления

8.

Выходы многоканального регистра 5

5 сдвига соединены с первыми входами сумматора 4, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения 3, первый вход которого является входом устройства, а второй вход соединен с первым выходом гена10 ратора кодовых слов 1, вторые выходы которого соединены с входами выходного регистра 2, выходы которого являются выходом устройства, Выходы сумматора 4 соединены с соот15 ветствующими входами многоканального регистра сдвига 5, вторыми входами компаратора 7 и входами регистра памяти 6, выходы которого соединены с первыми входами компаратора 7, выход которого со20 единен с входами разрешения записи регистра памяти 6 и выходного регистра 2.

Тактовый выход генератора кодовых слов 1 соединен с тактовым входом блока управления 8, первый и второй установоч25 ные и управляющие выходы которого соединены- соответственно с установочными входами регистра памяти 6 многоканального регистра сдвига 5 и управляющим входом компаратора 7, Объединенные установоч30 ные входы генератора кодовых слов 1 и блока управления 8, а также объединенные тактовые входы генератора кодовых слов 1, многоканального регистра сдвига 5 и тактовые входы записи выходного регистра 2 и

35 регистра памяти 6 являются соответственно установочным входом и входом опорной частоты устройства.

Генератор кодовых слов (фиг. 2) содержит счетчик кодовых слов 9, формирователь

40 импульсов 10, счетчик номера разряда 11, постоянное запоминающее устройство 12, регистр сдвига 13 и формирователь тактовоГо сигнала, 14.

Выходы разрядов счетчика кодовых

45 слов 9 являются вторыми выходами генератора кодовых слов 1 и соединены с входами формирователя импульсов 10, выход которого соединен с входом разрешения счета счетчика номера разряда 11 и входом разре50 шения записи регистра сдвига 13. Выходы разрядов счетчика номера разряда 11 соединены с входами формирователя тактового сигнала 14, выход которого является тактовым выходом генератора кодовых слов 1, и

55 с адресными. входами постоянного запоминающего устройства 12, выходы которого соединены с входами регистра сдвига 13,. выход которого является первым вь:ходом генератора кодовых слов 1, При этом объединенные тактовые входы счетчиков 9 и 11

1783626 и регистра 13, а также объединенные уста- Разрядность счетчика 9 равна К, счетчиновочные входы счетчиков 9 и 11 являются ка11-(!одной)(знак(х)означает наименьшее соответственно тактовым и установочным Nerve число, не меньшее х, разрядность входами генератора кодовых слов 1. счетчика 15 равна (logzM). Формирователи

Блок управления 8 (фиг. 3) содержит 5 10, 16 и 14 представляет собой комбинаци счетчик числа повторений 15, формирова- онные устройства и строятся на стандарттель импульсов 16, селектор; е пульсов 17 и ных логических элементах. Функции, формирователи первого 18 и второго 19 ус- реализуемые этими устройствами, описаны тановочных сигналов. иже. ПЗУ 12 может быть любого типа обК

Выходы разрядов счетчика числа повто- 10 емом не менее N х2 разрядов. Разрядность рений 15 соединены с входами формирова- регистра 13 равна 2 . Селектор импульсов теля 16, выход которого соединен с первым 17 и элемент 21 -двухвходовые элементы И входом селектора импульсов 17, второй Формирователи 18 и 19 представляют собой вход которого объединен с тактовым входом выделители соответственно переднего и засчетчика числа повторений 15 и является 15 днего фронтов. тактовым входом блока управления 8, а вы- Компаратор 20 представляет собой цифход соединен с входами формирователей ровой компаратор двух t-разрядных двоичпервого 18 и второго 19 установочных сиг- ных чисел. налов и является управляющим выходом Устройство работает следующим обраблока управления 8. При этом установочный 20 зом, вход счетчика числа повторений 15, выходы На вход устройства поступает информаформирователей первого 18 и второго 19 . ция, закодированная корректирующим (N,К) установочных сигналов являются соответст- кодом с M-кратным повтором кодовых слов. венно установочным входом, первым и вто- Блок сравнения 3 выполняет суммиро-рым установочными выходами блока 25 ваниепомодулюдвасигнала,поступившего на вход устройства, с сигналами, формируеКомпаратор 7 (фиг. 4) содержит цифро- мыми генератором кодовых слов 1, и при их вой компаратор 20 и элемент И 21, причем совпадении формирует сигнал "лог. 1", а в первые и вторые входы компаратора 20 яв- противном случае — "лог.0". ляются соответственно первыми и вторыми 30 Сумматор 4 совместно с многоканаль" входами компаратора 7, а выход соединен с ным регистром сдвига 5 выполняет накаплиоднимизвходовэлемента И21, второй вход вающее суммирование ситналов, которого является управляющим входоМ, а поступающих с выхода блока сравнения 3. выход -- выходом компаратора 7 В начале каждого цикла декодирования

Блок сравнения 3 представляет собой 35 многоканальный регистр сдвига 5 обнуляетдвухвходовый сумматор по модулю два с ся йо сигналу, поступающему на его устаноинверсией. Сумматор 4 представляет со- вочный вход с второго установочного ойдвоичныйсумматор с числом разрядов выхода блока управления 8. После этого на

1= N M, где N — длина кодового слова; M — вход блока сравнения поступает первый число повторов, одна из групп входов кото- 40 символ принятой кодовой комбинации, а герого является вторыми входами сумматора нератор кодовых слов 1 последовательно

4, а младший разряд другой группы — пер- формирует сигналы, соответствующие первым входом сумматора 4, причем на осталь- вому разряду всех 2" возможных кодовых ные разряды этой группы подан сигнал "лог, слов используемого кода.

II

45, Частота изменения сигналов на выхоРегистры 6 и 2 представляют собой ре- де генератора кодовых слов 1, определяегистры с параллельным входом и выхбдом и мая" опорной частотой, поступающей на числом разрядов соответственно! и К, где К декодирующее устройство, должна быть в к — число информационных разрядов кодово- 2 раз выше частоты поступления инфор50 мации на вход устройства, При этом за

Многоканальный регистр сдвига 5 пред- время присутствия первого символа приставляет собой набор из (1-1) 2 -разрядных нятой комбинации на входе устройства к регистров сдвига, входы последовательной будет выполнено сравнение со всеми 2" записи и выходы старшего разряда котбрых возможными значениями первого разряда являются соответственно входами и выхо- 55 кодовых слов и результаты сравнения будами, а объединенные тактовые и устано- дутзаписаны в2 ячейкахмногоканальновочные входы — соответственно тактовым и го регистра сдвига 5. установочным входами многоканально1 о В следующем такте на вход блока сраврегистра сдвига 5. нения 3 поступает следующий символ принятой кодовой комбинации, а генератор

1783626 кодовых слов 1 формирует последователь- вательностей, поступающихнаблоксравненость, состоящую из вторых символов всех ния 3. На (Ц)-м такте декодирования кодово2 кодовых слов, При этом результаты срав- го слова, где = 1,2...;, N, J= 1, ..., М, нения суммируются сумматором 4 с содер- генератор кодовых слов формирует послежимым соответствующих ячеек 5 довательность, состоящую из i-x разряда к рядов многоканального регистра сдвига 5. всех 2 . возможных кодовых слов.

Описанный процесс повторяется N.М Генератор кодовых слов 1 работает слераэ. В результате в каждой из 2 ячеек мно- дующим образом (см. фиг. 2), Счетчик кодогоканального регистра 5 формируются сиг- вых слов 9 выполняетделение поступающей налы, определяемые числом совпадений 10 наеготактовый входопорнойчастоты на2к. полученной из канала кодовой комбинации При этом на выходе формирователя 10 фори соответствующего эталонного кодового мируются импульсы длительностью 1 перислова. Эти числа представляют собой функ- од опорной частоты и с периодом 2к, ции правдоподобия данного кодового слова По этому импульсу происходит паралпри заданной кодовой комбинации, приня- 15 лельная запись информации, сформировантой из канала связи. ной на выходах ПЗУ 12, в регистр сдвига 13, Регистр памяти 6 и компаратор 7 пред- после чего содержимое счетчика номера назначены для выделения кодового слова, разряда 11 увеличивается в "1" и на выходах имеющего наибольшую функцию правдопо- ПЗУ 12 формируется новая информация, добия, Работа компаратора 7 разрешена 20 По окончании действия импульса, потолько на последнем из N М тактов работы ступающегос выхода формирователя 10, инустройства. Всеостальноевремяоназапре- формация в регистре сдвига 13 начинает щена сигналом, поступающим с управляю- сдвигаться по опорной частоте, при этом на щего выхода блока управления 8. При этом выходе старшего разряда регистра сдвига на выходе компаратора 7 присутствует по- 25 13 последовательно формируются сигналы, тенциал, запрещающий запись информа- соответствующие информации, записанной ции в регистры 2 и 6. На последнем такте в ПЗУ 12 по адресу, определяемому счетчицикла компаратор 7 выполняет сравнение ком 11, Для обеспечения заданных требовачисел, поступающих на его входы, и если ний к генератору кодовых слов 1 значение функции правдоподобия, форми- 30 необходимо, чтобы в ПЗУ 12 по адресу i, где руемое на выходе сумматора 4, превышает i = О, „., N-1, были записаны разряды с нозначение содержимого регистра памяти 6, мером i =! + 1 всех 2 кодовых слов, подлето на выходе компаратора 7 формируется жащих анализу. сигнал, разрешающий запись нового значе- Коэффициент пересчета счетчика номения функции правдоподобия B регистр па- 35 ра разряда 11 равен N. Разрядность ПЗУ 12 мяти 6, а информационных разрядов и регистра сдвига 13 равна 2, а счетчика соответствующего кодового слова в выход- кодовых слов 9 — К. ной регистр 2 В начале процесса сравнения Состояние счетчика кодовых слов 9 в регистр памяти 6 обнуляется по сигналу, любой момент времени соответствует инпоступающемус первогоустановочного вы- 40 формационным разрядам того кодового хода блока управления 8, . слова, 1-й разряд которого присутствует на

Таким образом, к концу цикла декоди- выходе регистра сдвига 13. Состояние счетрования в выходном регистре 2 оказывают- чика 11 определяет номер обрабатываемого ся записанными информационные разряды разряда кодового слова. наиболее правдоподобного кодового слова, 45 Формирователь тактового сигнала 14 а в регистре памяти 6 — его функция правдо- предназначен для выделения момента оконподобия. После этого по сигналу с второго чания обработки кодового слова и представустановочного выхода блока управления 8 ляет собой комбинационное устройство, обнуляется содержимое многоканального формирующее импульсный сигнал в момент регистра сдвига 5 и описанный процесс по- 50 достижения счетчиком 11 состояния N-1.

: вторяется. Полученное на каждом цикле со- Начальное фазирование счетчиков 9 и держимое выходного регистра 2 и регистра 11 осуществляется сигналом, поступающим памяти бсохраняется втечение(й М-1)так- на их установочные входы из устройства тов следующего цикла и может быть исполь-. цикловой синхронизации, Формирователь зовано внешними устройствами (как в 55 10 представляетсобой комбинационное успоследовательном, так и параллельном ви- тройство, формирующее импульсный сигде). нал при нулевом состоянии счетчика 9, Генератор кодовых слов 1 предназна- поэтому сразу после начальной установки чен для формирования эталонных последо- происходит запись информации с первых разрядах всех кодовых слов в регистр 13, 1783626

После этого описанный выше процесс мо- выполняется без задержки по мере поступжет выполняться без дополнительного фа- ления каждого нового бита входной инфорзирования в течение неограниченного мации, а сравнение функций времени, поавдоподобия и выбор наиболее надежноБлокуправления8работаетследующим 5 го кодового слова выполняется в течение образом (см. фиг. 3). На тактовый вход счет- одного (последнего) такта поступления чика числа повторений 15 поступают им- входной информации. При этом к моменту пульсы с тактового выхода генератора окойчания приема поступающей из канала кодовых слов 1. Коэффициент пересчета кодовойкомбинациирезультатдекодировасчетчика 15 равен М (при М = 1 счетчика 15, 10 ния уже присутствует на выходе предлагаеформирователь 16 и селектор импульсов 17 мого устройства. Таким образом, задержка отсутствуют). П ри достижении счетчиком 15 декодирования отсутствует. состояния М-1 на выходе формирователя 16 . Воэможность использования в систеформируется сигнал, разрешающий ripo- мах с повтором кодовых слов определяется хождение импульса через селектор 17. Та- 15 тем, что накапливающее суммирование реким образом, на выходе селектора зультатов сравнения с эталонными кодовыимпульсов 17 формируется последова"гель- ми словами может проводиться в течение ность импульсов с длительностью 2к перио- любого времени без изменения алгоритма дов опорной частоты, поступающей на вход работы устройства, Причем сложность опидекодирующего устройства (что составляет 20 санного устройства лишь незначительно

1 такт частоты, с которой поступает входная увеличивается с ростом числа повторов коинформация), и с периодом N М тактов так- дового слова. Число повторов легко может товой частоты. Во время действия этого им- быть сделано управляемым, что повышает пульса разрешается работа компаратора 7, универсальность предлагаемого устройстПеред началом процесса сравнения на 25 ва, выходе формирователя первого установочного сигнала 18 формируется импульс, уста- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я навливающий в начальное состояние регистры 2 и 6, а после его окончания на 1. Декодирующее устройство, содержавыходе формирователя 19 формируется 30 щее компаратор, выход которого соединен импульс, обнуляющий содержимое много- с входом разрешения записи выходного реканального регистра сдвига 5, Формирова- гистра, выходы которого являются выходатели 18 и 19 представляют собой миустройства,отличающеесятем,что, выделителисоответственно переднего и за- с целью повышения быстродействия устднего фронтов импульсов на выходе селек- 35 ройства и расширения области применения тора 17. за счет возможности использования в сисКомпаратор 7 работает следующим об- темах с повтором кодовых слов, в него вверазом (фиг. 4), Цифровой компаратор 20 вы- дены.генератор кодовых слов. тактовый и полняет сравнение двух двоичных чисел, установочный входы которого являются соприсутствующих на его входах. Если число, 40 ответственно тактовыми и установочным поступающее на вторые входы с сумматора входами устройства, первый информацион4, превышает число, поступающее на пер- ный и тактовый выходы генератора кодовых вые входы с регистра памяти 6, то на выходе слов подключены соответственно к первому компаратора 20 формируется сигнал "лог, входу блока сравнения и тактовому входу

1", проходящий на выход элемента И 21 при 45 блока управления, сумматор, многоканальналичии сигнала "лог. 1", поступающего на ный регистр сдвига и регистр памяти, выхо- . его второй вход с управляющего выхода ды и вход разрешения записи которого блока управления 8, При наличии сигнала соединены соответственно с первыми вхо"лог. 0" на выходе элемента И 21 присутст- дами и выходом компаратора, выходы сумвует сигнал "лог. 0", запрещающий запись в 50 матора соединены с вторыми входами регистры 2 и 6, компаратора и информационными входами

Достоинство предлагаемого устройства регистра памяти и многоканального регистзаключается вотсутствиизадержкидекоди- ра сдвига, выходы которого соединены с рованияивозможностииспользованиявси-- первыми входами сумматора, второй вход стемах с повтором кодовых слов. 55 которого соединен с выходом блока сравнеВ отличии от устройства-прототипа ния, второй вход которого является инфорсравнение поступающей кодовой комбина- мационным входом устройства, вторые ции с эталонными кодовыми словами и на- информационные выходы генератора кодокопление результатов этого сравнения вых слов подключены к информационным (формирование функций правдоподобия) входам выходного регистра, тактовый вход

1783626

Составитель А.Калинин

Редактор Г.Бельская Техред М.Моргентал . Корректор Л.Лукач

Заказ 4522 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 которого объединен с тактовыми входами многоканального регистра сдвига и регистра памяти и подключен к тактовому входу устройства, установочный вход, первый и второй установочные и управляющий выходы блока управления подключены соответственно к установочному входу устройства, установочным входам регистра памяти и многоканального регистра сдвига и управляющему входу компаратора.

2, Устройство по и. 1. о т л и ч а ю щ е ес я тем, что генератор кодовых слов содержит счетчик кодовых слов, формирователь импульсов, счетчик номера разряда, блок постоянной памяти, регистр сдвига и формирователь тактового сигнала, выходы счетчика кодовых слов являются вторыми информационными выходами генератора кодовых слов и соединены с входами формирователя импульсов, выход которого соединен с входом разрешения записи регистра сдвига и входом разрешения счета счетчика номера разряда, выходы которого соединены с входами формирователя такто5 ваго сигнала и с адресными входами блока постоянной памяти, выходы которого соединены с входами параллельной записи регистра сдвига, выход старшего разряда которого является первым информацион10 ным выходом генератора кодовых слов, тактовые входы счетчика кодовых слов, счетчика номера разряда и регистра сдвига объединены и являются тактовым входом генератора кодовых слов, установочные

15 входы счетчика кодовых слов и счетч ка номера разряда являются установочным входом генератора кодовых слов, выход формирователя тактового сигнала является тактовым выходом генератора кодовых

20 слов.