Файл: Хетагуров, Я. А. Повышение надежности цифровых устройств методами избыточного кодирования.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 169

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Т а б л и ц а 4-2

Реализуемое

 

 

Порождающий полином

 

т*

т

расстояние

 

 

(

« 1 , »j

«/V }

 

 

b=N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0,

1

 

 

 

 

 

 

 

4

4

3

0,

1,

3

 

 

 

 

 

 

7

8

4

0,

1,

3,

7

 

 

 

 

 

11

16

5

0,

1,

3,

7,

12

 

 

 

 

16

26

6

0,

1,

3,

7,

12,

20

 

 

 

22

42

7

0,

1,

3,

7,

12,

20,

30

 

 

29

62

8

0,

1,

3,

7,

12,

20,

30,

44

 

37

90

9

0,

1,

3,

7,

12,

20,

30,

44,

65

46

132

т * ~ т [Л. 30]. Эти коды были найдены вручную Месси, который для построения разделенных проверочных со­ отношений вычислял линейные комбинации строк мат­ рицы (4-5). Найденные им коды, соответствующие 1г/п = = 1/2, приведены в табл. 4: 3. •

 

 

 

Т а б л и ц а

4-3

Реализу­

Порождающий

Система разделенных проверочных

 

 

емое рас­

полином { а , ,

т*

т

стояние

соотношений

 

l=N

Oa,...a^=rJ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

6

8

10

0,

3,

4,

5

(0),

(3),

(4),

(1,5)

 

 

11

12

0,

6,

7,

9,

(0),

(6),

(7), (9), (1, 3,

10),

22

24

 

10,

11

 

(4,

 

8,

11)

 

 

 

 

 

 

 

 

0,

11, 13,

(0);

 

(11),

(13),

(16),

 

(17),

37

44

16,

17,

19,

(2,

 

3, 6, 19) , (4,

14, 20), (1,

 

20,

21

 

5,

8,

15, 21)

 

 

 

 

 

 

0,

18,

19,

(0),

(18),

 

(19),

(27),

(1, 9,

56

72

27,

28, 29,

28) , (10, 20, 29) ,

(11, 30, 31),

30,

32, 35,

(13,

21, 23, 32) ,

(14, 33, 34) ,

 

 

38(2, 3, 16, 24, 26, 35)

Вкачестве примера построим схему декодера для свергочного кода с реализуемым кодовым расстоянием 8=N=A. Из табл. 4-3 на­

ходим порождающий полином G(x) = l+x3+xi+xs. При этом значе­

ние

ошибочного

символа

е>"о определяется по правилу большинства

по

значениям к0,

k3, 4

и k\-Vkb. В соответствии с этими данными

получаем схему КУ (рис. 4-4).

Для конструирования сверточных кодов с разделен­ ными проверками может быть использовано понятие со­ вершенного разностного множества [Л. 31]. Совокуп­ ность вычетов {cti, аг, . . . , ая) по модулю А называют 98


совершенным разностным мнооюеством, если всякое чис­ ло аФО по модулю А может быть выражено % спосо­ бами в виде разности

•а,—а;=,а по модулю А,

где си, а, — элементы разностного множества.

Для одного и того же модуля А может существовать несколько совершенных разностных множеств с различ-

Вхад инфор­ мационных символов

DUO

т2

Выход информацион­

 

т2

ных символов

 

 

Вход контроль­

пни

0]Цт2\

D

D

ных символов

 

 

2

3

4

 

 

 

 

 

Цт2

 

 

 

 

 

«5

Рис. 4-4. Схема

КУ для сверточного

кода, порождаемого полиномом

 

G(x) =

l+x3+xl+x5.

 

 

ным числом

элементов. Нас будут интересовать так на­

зываемые плоские (или

планарные)

 

разностные мно­

жества, для которых А,= 1, ибо только в этом случае, как

следует из системы

(4-6), проверки будут

разделенны­

ми. Для построения сверточных кодов

используются

плоские разностные

множества с ai = 0.

Таким

образом,

для получения наиболее экономичных

кодов

необходи­

мо уметь строить разностные множества с максимально возможным для данного А числом членов (число членов

определяет количество разделенных

проверок N)

и ми­

нимальным значением а« = г.

 

 

Пусть М={аи аг,

ajv} — плоское разностное

мно­

жество, тогда полином

 

 

 

G(x)

= £ х*

(4-7)

называется ассоциированным с М полиномом и являет­ ся порождающим полиномом сверточного кода с разде-

99



ленными

проверками

 

(контрольными

соотношениями).

В монографии

[Л. 31]

приведены

следующие

плоские

разностные

множества:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Модуль

Л

Плоское разностное множество

 

 

 

 

 

7

 

0,

1,

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

0,

1,

3,

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

 

0,

1,

4,

14,

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31

 

0,

1,

3,

8,

12,

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

57

 

0,

1,

3,

13,

32,

36,

43,

52

 

 

 

 

 

 

 

73

 

0,

1,

3,

7,

15,

31,

36,

54,

 

63

 

 

 

 

 

91

 

0,

1,

3,

9,

27,

49,

56,

61,

77,

81.

 

Использование этих множеств позволяет получить

сверточные

коды,

параметры

которых

 

приведены

в табл. 4-4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

4-4

Реализуемое

расстояние

з

 

4

5 6*

 

8

 

9*

10

8=N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эффективное

кодовое

огра­

7

 

11

16

22

 

37

 

46

56

ничение т*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кодовое

ограничение т

 

 

8

 

20

34

38

 

106

128

164

Порождающие

полиномы

 

этих

кодов

 

определяются

в соответствии

с

выражением

(4-7). Сравнение

с пара­

метрами

кодов,

приведенными

в табл.

4-2,

показывает,

что в данном случае удалось получить несколько кодов (отмечены звездочкой) с лучшими параметрами. Поня­ тие совершенного разностного множества оказывается очень полезным при конструировании сверточных кодов со скоростью k/n=£l/2 двоичных единиц на передавае­ мый символ (об этом см. ниже).

Использование мажоритарного декодирования позво­ ляет упростить реализацию декодера, но в рассмотрен­

ных

схемах

возможен

эффект

размножения

ошибок.

Для

исключения этого

эффекта

были

предложены три

следующих

метода.

по информационных

 

1. После

передачи

символов

в течение следующих

г моментов времени кодируются

нули. Поэтому после декодирования

п(по+г)

символов

декодер возвращается в исходное нулевое состояние и начинается процесс декодирования для следующей группы символов. Таким образом, размножение ошибок

100


возможно только

на длине

п(по + г) символов. В

этом

случае

скорость

передачи

уменьшается

и

равна

n0k/(n0

+ r)n.

декодирования непрерывно

контроли­

2. В процессе

руется количество исправляемых ошибок, и если на каком-либо интервале времени окажется, что это коли­

чество превышает

корректирующую способность кода,

то полагают, что

либо при декодировании произошла

ошибка, либо интенсивность шумов настолько возросла, что канал нельзя использовать, обеспечивая требуемую достоверность. В этом случае производится повторная передача с того момента, когда было зафиксировано отмеченное явление.

3. Переход к бессиндромному мажоритарному де­ кодированию [Л. 32]. Заметим, что мажоритарное деко­ дирование циклических кодов (§ 3-4) производилось именно этим методом, так как значение символов опре­ делялось непосредственно по принятым символам без вычисления корректора (синдрома).

При бессиндромном мажоритарном декодировании размножение ошибок будет исключено, если в декодере будет отсутствовать обратная связь, необходимая для коррекции его состояния. Для этого следует найти си­ стему уравнений, позволяющих вычислить значение информационного символа S i по принятой совокупности информационных и контрольных символов.

Искомые уравнения легко получить из контрольной матрицы

 

grgr-i

g.goO .

0100

. . .

0

н * _

°£г

ОДА

°0Ю

. . .

0

 

|| 00

. . .

 

Qgrgr-x

go000

. . .

1 П

Si - rsi~ r-1 • • • s i - l s i s i + l • • • s i + r c i c i + \ c i + 2 • • • c i + r,

(4-8)

которая

отличается

 

от матрицы

 

(4-5) тем, что здесь

учтено

отсутствие

 

коррекции

содержимого декодера.

С помощью матрицы (4-8) составляются уравнения для вычисления информационного символа S j .

Например, пусть порождающим полиномом сверточного кода является G(x) = 1 + х 3 + А ' 4 + д;5 (табл. 4-3). Тогда контрольная матри­ ца имеет вид:

101