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: 173
Скачиваний: 0
двумя |
вспышками |
ошибок |
в |
информационной последовательности |
|||
не |
менее чем 2rb |
символов, |
а |
в контрольной — не |
менее |
rb сим |
|
волов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Доказательство аналогично вышеприведенному, необходимо толь |
||||||
ко |
учесть, что в |
рассматриваемом случае фаза |
вспышки |
ошибок |
в •информационной последовательности не связана каким-либо обра зом с фазой вспышки ошибок в контрольной последовательности.
4-2. ИТЕРАТИВНЫЕ КОДЫ
Идея построения двумерного итеративного кода со стоит в следующем. Заданную совокупность информа
ционных |
символов |
представляют |
в виде |
таблицы |
(стра- |
||||||||
ницы), |
содержащей |
&ч |
|
|
п, столбцов |
|
|||||||
строк |
и |
/г2 столбцов. |
За |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
тем к каждой строке стра |
|
Информационные |
контрольные |
||||||||||
цу |
дописываются |
|
кон |
|
разряды строк |
||||||||
|
|
|
|
кг |
|
||||||||
ницы |
и к каждому столб |
а? |
|
разряды |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
трольные |
символы |
таким |
Контрольные разряды столбцов |
||||||||||
образом, |
чтобы |
строки и |
|||||||||||
столбцы |
являлись |
слова |
|
|
|
|
|
|
|||||
ми |
некоторого |
кода |
|
(рис. |
р и с |
4-7. |
Структура |
двумерного |
|||||
4-7). При этом |
строки |
|
итеративного |
кода. |
|
||||||||
могут |
быть |
элементами |
|
|
|
|
|
|
|||||
одного |
кода, |
а |
столбцы — другого. |
В |
общем |
случае |
можно строить итеративные коды более высокой размер ности (трехмерные, четырехмерные и т. д.), где каждый информационный символ будет являться компонентой
одновременно к |
различных |
кодовых |
слов |
(к—2, 3, . . . — |
размерность итеративного |
кода). |
|
|
|
Параметры итеративных кодов размерности -л та |
||||
ковы: |
|
|
|
|
< = |
Y[m, k = |
Y[ ki,d = |
l[ |
dit |
где tii, kit di — соответственно длина, количество инфор мационных разрядов, минимальное расстояние кодов.
Первые два равенства очевидны, а последнее легко доказывается для к=2 следующим образом. Если мини мальный вес одного кода равен Wi (напомним, что минимальное расстояние d равно минимальному весу кода), а другого W2, то ненулевой вектор итеративного кода должен иметь по крайней мере Wi единиц в каж дом столбце и по крайней мере W2 единиц в каждой
109
строке. Следовательно, итеративный код содержит по крайней мере WiW2 единиц, т. е. d=d^d2.
Рассмотрим двумерный итеративный код, получае мый с помощью простейшего кода с проверкой на чет
ность или нечетность |
количества |
единиц. Символы рас |
|||||||
сматриваемого |
итеративного |
кода |
можно |
представить |
|||||
в следующем виде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а,2 |
.. •аккг |
|
|
С |
|
|
|
|
а.п |
|
|
|
|
1с |
|
к2+\ |
|
|
|
|
|
|
|
Г 2 , |
|
|
||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
Ск, + \.\ |
Ск, + 1.2 • •• Ск1 |
+ |
),к2 |
1 С |
|
|
|
||
где ац — информационные |
|
|
1 |
+ |
|
|
|||
символы; |
сц — контрольные. |
||||||||
При этом желательно, чтобы |
символ c f t + l |
А |
, удов |
||||||
летворял контрольному соотношению как для |
строки, |
||||||||
так и для столбца контрольных |
символов. Это условие |
||||||||
будет всегда выполняться, |
если |
используется |
контроль |
||||||
по четности. Действительно, в этом |
случае |
|
|
||||||
|
|
к2 |
|
|
|
к, |
|
|
|
Ci,k,+ |
\—Ti |
Лгу c |
f t l + |
| , i |
= |
S |
aji- |
|
|
|
/=1 |
|
|
|
/=1 |
|
|
|
(Здесь имеется в
Значения ^ + | , трольного столбца
равны:
виду суммирование по модулю 2!) получаемые при суммировании кон и контрольной строки, соответственно
|
к, |
ft, |
|
к2 |
ck, + \,k2+l = 2 |
Ci,k2 |
+ \ = 1 j |
S |
aij'< |
|
k2 |
|
k2 |
kt |
|
i=\ |
|
1=1 |
j=\ |
Правые части этих выражений тождественно равны. Если же используется контроль по нечетности, то
кг |
ка |
ci, k2+\ = S °<1 = |
1 + 2 |
/=1 |
/=1 |
ft. fel |
|
/=1 |
J=l |
110
Отсюда
h
|
4 |
+ !, |
ftj+i |
|
= £ 1 + |
S |
I] |
Oil* |
|
|
|
|
|
|
i=< |
i = l |
/=1 |
/=1 |
|
|
|
|
|
|
|
ft. |
ft. fta ft, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i = l |
1=1 |
i = l |
/=1 |
|
|
|
Правые части этих выражений будут тождественно |
||||||||||
равными только в том случае, если |
числа |
ki |
и k2 |
явля |
||||||
ются одновременно |
четны- |
п |
|
|
|
п |
|
|||
ми или нечетными. |
' |
|
|
|
' |
|
||||
Так как исходные ко- |
; |
|
|
|
|
|
||||
ды |
имеют |
минимальное |
|
|
|
|
|
|
||
расстояние d=2, |
то мини |
|
|
|
|
|
|
|||
мальное |
расстояние дан- |
: |
|
|
|
|
а) |
|||
ного кода |
d = 4 . Этот код |
|
|
|
|
|
||||
позволяет |
исправить лю- |
р н с . 4.3. Структуры |
ошибок, не |
|||||||
бую |
одиночную |
ошибку, |
обнаруживаемых |
простейшим дву- |
||||||
а |
также |
совокупность |
мерным |
итеративным |
кодом, |
|||||
диагонально |
расположен- |
«-w™e*» |
|
|
|
*• |
6-ошибки |
|||
ных |
ошибок. |
Он позво |
|
|
|
|
|
|
ляет обнаружить любую нечетную ошибку, а также зна чительную долю четных ошибок (Л. 33].
Структура ошибок кратности 4, не обнаруживаемых кодом, по казана на рис. 4-8,а. Количество четырехкратных ошибок, имеющих
показанную структуру, равно ») 00- Отсюда получаем долю иеобиаруживаемых ошибок кратности 4
f _ |
/"» > \ ("г |
\ I f |
' l |
^ \ |
— U ( « a — О |
6 |
'*~\2 |
j \ 2 |
J I \ |
4 |
J («i"2 - 1) |
- 2) (Л.Л,—3)^(71,л,)»- |
Например, если «i = 10, л 2 = Ю 0 , то / ч « 6 - Ю - 6 .
Структура иеобиаруживаемых ошибок кратности 6 показана на рис. 4-8,6. Эти ошибки расположены в трех столбцах по две в каж дом. Количество различных столбцов первого типа равно ^ 9 ^ - ^то -
рои столбец может быть выбран 2(Л(—2) способами. Третий столбец однозначно определяется первыми двумя. Все три столбца могут
быть выбраны ( з I способами. Таким образом, доля необнаруживае-
111
мых ошибок кратности 6
|
h = |
|
2 {п, - 2) , ,.-2 |
|
Л / |
phlii |
|
|
|
2 У" v - |
'Л 3 |
Л |
V б |
|
|||
120 |
(п, - |
|
|
2) ( я , - 1 ) |
|
( / 1 , - 2 ) |
120 |
|
(h,w2 —1) (1цп2 |
— 2) |
(/г,«2 — 3) (п,л2 |
— 4) (nsn2— 5)' |
(/г,/га )3 ' |
||||
Например, |
если |
/ii = |
10, |
п2 =100, то |
|
/ о ~ 1 , 2 - 1 0 - 7 . |
|
В работе [Л. 34] получена формула для верхней гра ницы вероятности пропуска ошибки в х-мерном итера тивном коде с контролем по четности в каждом «на правлении»:
( ^ 2 ^ Для и = _ 2 ;
(4-12)
Щ ? ) |
Д л я к > 3 . ) |
i = i |
|
где tii обозначает длину кода в i - u направлении. Эти формулы справедливы для двоичного симметричного ка нала (ДСК) с вероятностью возникновения ошибки в одном разряде <7<0,5.
|
Матричный метод описания линейных корректирующих кодов |
|||||||||||||
применим также к итеративным кодам. Для получения |
порождаю |
|||||||||||||
щей |
матрицы |
итеративного |
кода |
используем |
понятие |
векторного |
||||||||
произведения. |
Векторное |
произведение |
вектора |
|
X— (х,, |
Х2,..., |
х П | ) |
|||||||
на вектор |
У= (уи |
у2 |
Уп) |
разно: |
|
|
|
|
|
|
||||
XXY=\x>i |
{Уи Уг |
|
У„г), |
хг{у,, |
(/г, ... |
, |
уп) |
|
х Л ] ( у ,,1/ а , ... |
, у )], |
||||
где |
Xi (ylt |
уг |
|
уПг) |
= х1 </,, х{у2 |
|
|
ад„а. |
|
|
|
|
||
|
Пусть заданы |
порождающие матрицы |
кодов А |
и В |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
а, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
• |
GB = |
• |
|
|
|
|
|
|
Рассмотрим |
векторное |
произведение |
|
этих |
порождающих |
матриц |
|||||||
|
|
|
|
|
|
a a X Q B |
|
|
a, X * i |
gi |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«i X |
b2 |
|
g2 |
|
|
G = G „ X C B |
= |
|
|
|
|
a > x \ |
|
|
(4-13) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
f t t X \ , |
|
gh |
|
112