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
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, /г4 |
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