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

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

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

 

 

п, столбцов

 

строк

и

2 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 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 -

3

Л

V б

 

120

(п, -

 

 

2) ( я , - 1 )

 

( / 1 , - 2 )

120

(h,w2 1) (1цп2

— 2)

(/г,«2 — 3) (п,л2

— 4) (nsn25)'

(/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= и

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