Устройство для преобразования циклического (п,к)-кода в системах с обратной связью

в 860329

Союз Советския

Социалистических

Респубики

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к явт. свнд-ву (22) Заявлено 06.03.78 (2! ) 2589015/18-24 с нрисоедннением заявки М (23) Приоритет

f53)N. Кл.

Н 04 1/10

Гасударстаанньй комитет

СССР па делам нзабретення и аткрмтнй

Опубликовано 30.08.81. Бюллетень М 32

Дата опубликования описания 30.08.81 (53) УДК 681.3 (088.8) .1 (72) Автор изобретения

Ф. Э. Келлер (71) заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЦИКЛИЧЕСКОГО (n,к)-КОДА

В СИСТЕМАХ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Изобретение относится- к передаче данных и предназначено для использования как на передающей, так и приемной сторонах в системах телеуправления с комбинированной, информационной и решающей обратной связью при передаче информации по 8 параллельным каналам (1 «S n, где n — длина циклического кода).

Известно устройство для преобразования (шифрации и дешифрации) двоичных кодов (!

Это устройство предназначено только для безызбыточных кодов и поэтому 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, оио ограничено двоичными кодами и последовательной передачей по одному каналу ($1).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для преобразования (шифрапни) циклических (n, к)-кодов, содержащее регистры сдвига 12}.

Однако зто устройство предназначено только для шифрации н не может быть использовано в системах с любым видом обратной связи при произвольном числе параллельных каналов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей эа счет увеличения числа параллельных каналов и воэможности одновременной шифрации и дешифрации кодов.

). Поставленная цель достигается тем, что в

10 устройство для преобразования циклического (n, к)-кода в системах с обратной связью, содержащее группу кольцевых регистров сдвига, количество н разрядность которых зависят

-от числа и длины кодовых колец цнклическоl5

ro кода, каждый разряд каждого кольцевого регистра сдвига солержит триггер н (S + 1)входовый элемент И (S — количество параллельных каналов) первый вход каждого элемента И соединен с выходом триггера преды,цу20 щего разряда кольцевого регистра сдвига, а выход — с первым входом установки тригге- ра соответствующего разряда кольцевого регист-. ра сдвига, входы каждого элемента И со вто860329

50 рого по (S + 1) ûé соединены с выходами каналов с первого по S-ый, выход каждого триггера соединен со входами каналов с первого по S-ьrA, второй вход установки каждого триггера соединен с соответствующим входом информации сообщения устройства, выход каждого триггера соединен с соответствующим выходом дешифрации сообщения устройства.

Допустим, имеется некоторый разделимый циклический (n, к)-код, где и-длина кода, к — число информационных символов, г=п-к— число проверочных символов. Избыточность кода используется только для обнаружения ошибок.

Тогда, в общем случае, в системе с обратной связью (ОС) при передаче сообщения посылаегся по прямому каналу к информационных и первая часть г (r„= 0,1, ..., r) проверочных символов, а по обратному каналу— квитанция в виде второй части r (г = r — r ) проверочных символов циклического (п, к)кода. Вариант r< = 0 (rg = г) соответствует системе с информационной обратной связью (ИОС), варианты r< = 1,2, ..., r — 1 (г = г-1, г-2, ..., 1) — системе с комбинированной обратной связью (КОС) и вариант r< = r (r> =

=О) — системе с решаюгцей обратной связью (РОС) .

Решение о повторении сообщения может приниматься либо приемной стороной в системах КОС и POC (при обнаружении ошибок в комбинации, полученной по прямому каналу) либо передающей стороной в системе КОС и

ИОС (прн обнаружении ошибок п комбинации, образованной переданными по прямому и принятым по обратному каналам символами), 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 шифрации передаваемых к + r символов (r

=. 0,1, ..., г) и дешифрации принимаемых г символов (г = r, г-1, ..., О) как единый процесс передачи сообщения. На приемной стороне следует рассматривать процесс дешифрации принятых к + г символов и шифрации передаваемых r2 символов как единый процесс приема сообщения.

В качестве примера на чертеже представлено устройство для преобразования циклического (б,2)-кода с производящим полиномом ((1() =$4+ 1(+1(+ ч при использовании двух параллельных каналов (S 2). Код имеет минимальное кодовое расстояние.d> 4.

Указанный циклический (6,2)-код при 5 2 представляется следующей системой из двух кодовых колец: — (00) —, — (01) (10) (11)—

Символы, заключенные в скобки, передаются одновременно по параллельным (например, частотным) каналам и рассматриваются в дальнейшем как один элемент кодового KoJIbtQ.

В первое кольцо входит только одна комбинация (00) (00) (00), которой присвоим номер

, во второе кольцо входят три комбинации (О)) (10) (11) с номером é tl(10) (11) (О1) с номером Ю и (11) (01) (10) с номером !У .

Устройство содержит триггеры 1 — 4 и трехвходовые элементы 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 шифрации и выход 13 дешифрации соответствуют комбинации с номером, триггер 2, вход 10 шифрации и выход 14 дешифрации соответствуют комбинации с номером

l1, триггер 3, вход 11 шифрации и выход

15 дешифрации соответствуют комбинации с номером 111, триггер 4, вход 12 шифрация и выход 16 дешифрации соответствуют комбинации с номером !У .

Разряд регистра сдвига, состоящий иэ weмента И 5 и триггера 1, соответствует участку (00) (00) первого кодового кольца, поэтому первый вход элемента И 5 соединяется с нулевым выходом 21 первого канала, а

И второй вход — с нулевым выходом 23 второго канала, выход триггера 1 соединяется с нулевыми входами 17 и 19 первого и второго каналов.

Разряд регистра сдвига, состоящий яэ эле40 ментов И 6 и триггера 2, соответствует участку (11) (01) второго кодового кольца, поэтому первый вход элемента И 6 соединяется с единичным выходом 22 первого канала, а второй вход — с единичным выходом 24

45 второго канала, выход триггера 2 соединяется с нулевым входом 17 первого канала и единичным входом 20 второго 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 единичным выходом 24 второго канала, выход триггера 3 соединяется с единичным входом 18 первого канала и нулевым входом !9 второго канала. Разряд регистра сдвига, состоящий иэ элемента И 8 и триггера 4, соответствует участку (10) (11) 5 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 вхос, дами 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 Й (4 = Я.) информационных и1 (1„=024) проверочных символов, а по ратной линии— квитанцию в виде 1 (г — 4,2,0) проверочных символов циклического (6,2) — кода, Вариант 1"1 = 0 (Гд =4)соответствует системе ИОС, вариант1л =2(Г = 2) — системе КОС, а вариант Г1 =4 (t" -О) — системе РОС, Устройство без каких-либо изменений может использоваться для шифрации и дешифрации как на передающей, так и приемной стороне в любом из трех перечисленных вариантов обратной связи.

Рассмотрим первым вариант t.4 = 2 (т =2), соответствующий системе КОС. Пусть передается сообщение с номером 6, 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 шифрации. Для этого триггер 3 устанавливается в состояние "1" путем подачи "1" на вход

11 шифрации сообщений, после чего осуществляется

М+г 2+ 2.

5 2 сдвига информации в регистрах при одновременной подаче единиц на выходы 21 — 24 с целью открытия элемента И. В результате после первого сдвига "1" из триттера 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" иэ элемента 4 памяти поступает на единичные входы 18 и 20 nepsoro и второго каналов, благодаря чему формируется пара символов (11), а состояние

"1" переходит из триггера 4 в тригтер 2. Это состояние является конечным в режиме шифрации и начальным для режима дешифрации, эанимаютцим Г /5=gJy = 1 такт. Если ошибок нет, то по обратной линии поступает квитанция (01). При этом на нуЛевом выходе 21 и еди860329 6

15 зо

25 зв

4О

55 ничном выходе 24 появляе1.я "1", открывающие элемент И 7, благодаря чему при сдвиге состояния "1", перемешается иэ триггера 2 в триггер 3. Так как конечное состояние после 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, свидетельствующее о необходимости повторения сообщения. Например, если по обратной линии приходит квитанция (11), то элемент И 7 закрыт и после сдвига устройство приходит в нулевое состояние.

Рассмотрим использование устройства на приемной стороне в системе KOC при 1:=2(p =g) на примере передачи того же сообщения с номером 1Ч

Предварительно устройство переводится в режим дешифрации, для чего все ячейки устанавливаются в состояние "1* . Если ошибок нет,то на выходы прямой линии связи поступает последовательность (10) (11), дешифрация которой занимает два такта. На первом такте принимается пара символов (!О), и после сдвига в состоянии "1" сказываются уже не все триггеры, а только триггер 4, так как сигналами с выходов 22 и 23 открыт только одни элемент И 8. На втором такте принимается пара символов (11), и после второго сдвига состояние "1" перемещается из триггера

4 в триггер 2, так как сит.налами с выходов

22 и 24 открыт один элемент И б. Это состояние устройства является конечным в режиме дешифрации и начальным для режима шифрации. Режим шифрации занимает P /с;=1 такт, при этом подаются "1" на выходы 21 — 24 с целью открытия элементов И. В результате после сдвига "Г из триггера 2 поступает на нулевой вход 17 первого какала и единичный вход 20 второго канала, благодаря чему в обратную линию выдается квитанция (Ot), а состояние "1" перемещается иэ триггера 2 в триггер 3, который и фиксирует принятое сообщение с номером 1п . При наличии обнаруживаемых ошибок в прямой линии связи код (4,2) в прямой линии имеет с)Ич, 2 и обнаруживает единичные ошибки) в результате дешифрации устройство оказывается в нулевом состоянии, что свидетельствует о необходимости повторения сообщения и, следовательно, посылки сигнала переспроса.

Например, если вместо (10) (11) принято (10) (01), то после первого. такта дешифрация в состоянии "1" оказывается триггер 4, а после второго такта — все триггеры приходят в нулевое состояние, так как открыт только элемент И 7.

860329 8 в зависимости от уровня помех в каждой из них.

Рассмотрим теперь вариант 1,=гэ(ГрД) соответствующий системе ИОС, Работа устройства в системе ИОС может рассматриваться как частный случай КОС и поэтому аналоптчна описанной выше работе в системе КОС. Отличие состоит лишь в изменении числа тактов работь1 в режимах шифрации и дешифрации: на передающей стороне процесс шифрации занимает1" 5=1 такт, а процесс дешифрации@5=2 такта, на приемной стороне, наоборот, процесс дешифрации занимает% 6=1, такт, а процесс шифрации г ф6=2такта. Причем на приемной стороне обнаружение ошибок не производится, так как в прямой линии передаются только К =2 информационных символов.

И, наконец, рассмотрим последний вариант

1-4 (tg"-О), соответствующий системе РОС.

Работа устройства в системе РОС также может рассматриваться как вырожденный случай работы в системе КОС . на передающей стороне процесс шифрации занимает все Ьг б =Э такта, а на приемной стороне процесс дешифрации также занимает все три такта, т.е. на передающей стороне устройство используется только для шифрации,а на приемной — только для дешифрации.

Таким образом, устройство без каких-либо изменений может использоваться для целей шифрации и дешифрации циклических кодов как на передающей, так и приемной сторо( не, например, в системах телеуправления с любой разновидностью ОС (КОС, ИОС, РОС) при числе параллельных каналов 1 «8 п.

Применение устройства приводит к структурному и схемному упрощению систем, унификации блоков, а также возможности построения простых адаптивных систем, в которых можно плавно перераспределять избыточность кола между прямой л обрагиой лтпшями связи

Формула изобретения

Устройство для преобразования циклического (n, к)-кода в системах с обратной связью, содержащее группу кольцевых регистров сдвига, количество и разрядность которых зависят

10 от числа и длины кодовых колец циклического кода, каждый разряд каждого кольцевого регистра сдвига содержит триггер и ВН-вхо* довой элемент И (8 — количество параллельных каналов), первый вход каждого элемента

И соединен с выходом триггера предыдущего разряда кольцевого регистра сдвига, а выход— с первым входом установки триггера соответствующего разряда кольцевого регистра сдвига, отли ающееся тем,что,с целью расширения функциональных воэможностей за счет увеличения числа параллельных каналов и возможности одновременной шифрации и дешифрации кодов, входы каждого элемента И со второго по (8+1)-ый соединены с выходами каналов с первого по 8-ый выход каждого триггера соединен со входами каналов с первого по 8-ый, второй вход установки каждого триггера соединен с соответствующим входом шифрации сообщения устройства, выход каждого триггера соединен с соответствующим выходом дешифрации сообщения устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 404079, кл. 6 06 F 5/02, 1974.

2. Келлер Ф. Э. Графы кодов, кодирующие и дскодирующне устройства. М., "Энергия", 1972 с. 43 (прототип).

860329

М ъ

Ф Ф

Редактор Л. Пчелинская

Заказ 7575/32

Тираж б98

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

IIo делам изобретешш и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное;

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4

М а с

Составитель А, Субботин

Техред 3. Фанта Корректор Л. Иван