Спосіб аналогового декодування групових кодів і пристрій для його здійснення

Изобретение (предполагаемое) относится к передаче дискретных сообщений и может быть использовано в системах телеуправления, связи и вычислительной техники. Известные способы (аналогового) декодирования групповых кодов и устройства для их осуществления содержат операции разбиения входных выборок на первичные группы, соответствующие проверочным соотношениям кода, предварительной оценки значений символов кода, промежуточного декодирования, суммирование минимальных значений модулей выборок, полученных в первичных группах, принятия решений о значениях символа путем сравнения полученных сумм [1, 2, 3, 4] и блоки: памяти, управления, вывода (информации), вычисления, решающий, предварительной оценки значений символов и промежуточного декодирования [1]. Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу и устройству его реализующему являются способ аналогового декодирования и устройству его реализующее, выбранные в качестве прототипа [1]. Способ использованию менее помехоустойчивых кодов и поэтому к меньшей помехоустойчивости связи. Заявляемые способ аналогового декодирования групповых кодов и устройство для его осуществления повышают помехоустойчивости связи за счет расширения множества используемых кодов, более помехоустойчивых (вследствие соответствующих их систем проверок и использования M-ичных сигналов, более помехоустойчивых [5, 6], при ограничениях на сложность аппаратуры или время декодирования. Отмеченный технический результат достигается тем, что в известный способ аналогового декодирования групповых кодов, состоит в том, что n выборок демодулированного сигнала, соответствующих декодируют их, объединяют первичные группы в вторичных, каждая из символам кодового слова которых содержит выборку во всех включенных в нее первичных группах, для каждого первичных проверочным групп, соотношениям разбивают на соответствующих кода предварительно оценивают символы кода рассматривая каждую первичную группу как совокупность искаженных символов кода декодируют их, объединяют первичные группы в n вторичных, каждая из которых содержит выборку во всех включенных в нее первичных группах, для каждого возможного значения символа вычисляют соответствующую ему по результатам предварительного оценивания и декодирования сумму выборки и минимальных (в каждой первичной группе) значений модулей выборок, соответствующих вторичной группе, оценивают каждый символ кодового слова тем его значением, которому соответствует наибольшая сумма. Недостатком известного способа является ограничение его применения классом бинарных кодов, допускающих мажоритарное декодирование по системе раздельных проверок [3]. Последнее ведет к использованию менее помехоустойчивых кодов и к меньшей помехоустойчивости связи. Известно устройство, реализующее способ аналогового декодирования, содержащее два блока памяти, решающий блок и блоки предварительной оценки символов (кода), вывода (информации) и управления, входы блоков памяти соединены друг с другом, решающий блок через блок вывода соединен с выходом устройства, вход синхронизации устройства соединен с блоком управления, выходы которого соединены с управляющими входами перечисленных блоков. Недостатком известного устройства является ограничение его применения классом бинарных кодов, допускающих мажоритарное декодирование по системе раздельных проверок [3], что ведет к состоящий в том, демодулированного что выборок сигнала, соответствующих символам кодового слова первичных разбивают на групп, соответствующих проверочным соотношениям кода предварительно оценивают символы последнего, рассматривая предварительные оценки каждой первичной группы как совокупность символов кода возможного значения символа вычисляют соответствующую ему по результатам предварительного оценивания и промежуточного декодирования сумму выборки и минимальных (в каждой первичной группе) значений модулей выборок, соответствующих вторичной группе, оценивают каждый символ кодового слова тем его значениям, которому соответствует наибольшая сумма, введены следующие существенные признаки: при декодировании кода используют совокупностей (числа элементов расширенного конечного поля [2] при выборок, получаемых при приеме сигнала, декодирование производят по кода методу максимума правдоподобия путем отбора того множества максимальных значений выборок (первичных групп) из множества возможных множеств, при котором получается максимальная сумма значений выборок при выполнении проверочного соотношения кода вместо минимальных значений модулей выборок суммируют умноженные на весовые коэффициенты суммы кода повторяют процесс декодирования заменяя выборок совокупности сумм сначала на совокупности соответствующие значения выборки и взвешенных сумм а затем заменяя предыдущие совокупности сумм значения выборки и взвешенных сумм последующими и т.д. до совпадения всех оценок кодового слова в соседних повторяющихся процедурах декодирования кода или до максимально допустимого числа повторений. При этом в устройство для декодирования, содержащее два блока памяти, входы которых соединены, блок предварительной оценки (символов кода), последовательно соединенные блок вывода, выход которого соединен с выходом устройства, и решающий блок, блок управления, вход которого соединен с синхровходом устройства, а выход - с управляющими входами перечисленных блоков, введены аналогоцифровой преобразователь, коммутатор и блоки вычисления взвешенных сумм и промежуточного декодирования, причем вход устройства через аналого-цифровой преобразователь соединен со входом первого и второго блоков памяти, входывыходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами-выходами коммутатора, выход которого соединен со входами блоков предварительной оценки и промежуточного декодирования, а вход - со входом решающего блока и выходом блока вычисления взвешенных сумм, вход которого соединен с выходом блока промежуточного декодирования, второй вход которого соединен с выходом блока предварительной оценки, управляющие выходы блока управления соединены с управляющими входами вновь введенных блоков. На чертеже (фиг.) представлена структурная схема устройства (аналогового) декодирования. Устройство аналогового декодирования содержит аналого-цифровой преобразователь 1, первый и второй блоки памяти 2 и 3, коммутатор 4, блок предварительной оценки 5, блок управления 6, блок вывода 7, решающий блок 8, блок вычисления взвешенных сумм 9, блок промежуточного декодирования 10, причем вход устройства через аналого-цифровой преобразователь 1 соединен с входами блоков памяти 2 и 3, входы-выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входамивыходами коммутатора 4, вход которого соединен со входами блока предварительной оценки 5 и блока промежуточного декодирования 10, второй вход которого соединен с выходом блока предварительной оценки 5, а выход - через блок вычисления взвешенных сумм 9 со входами коммутатора 4 и решающего блока 8, выход которого соединен с выходом устройства через блок вывода 7, синхровход устройства соединен с блоком управления 6, выходы которого соединены с входами управления остальных блоков устройства. Работает устройство аналогового декодирования в соответствии с предложенным способом декодирования следующим образом. Для наглядного изложения рассмотрим работу устройства декодирования для случая шестнадцатиричного биортогонального сигнала и биортогонального кода производящая матрица которого Для этого кодирования случая, используя где - информационные и кодовые символы, - знак суммирования по модулю и групповые соотношения между кодовыми символами, найдем следующую систему (упомянутых выше) проверочных соотношений между кодовыми символами: Из (3) получим следующую подсистему (проверочных) соотношений относительно символа (в соответствии с (1) и (2)): Аналогичные подсистемы получаются из (3) для других символов представляющий Входной сигнал последовательность выборок в каждом временном интервале передачи кодового символа подвергается аналого-цифровому преобразованию в блоке 1 для цифровой дальнейшей обработки сигнала. Результаты этого преобразования записываются поочередно в блоки памяти 2 и 3 так, что смена блоков памяти 2, 3 производится одновременно со сменой подачи блоков символов Для обеспечения этого подаются соответствующие сигналы из блока управления 6, работа которого синхронизируется извне сигналом В блоке предварительной оценки 5 по каждой совокупности выборок подаваемой из блока памяти 2 (или 3 во время записи в блок памяти 2 выборок) через коммутатор 4, по максимуму их уровня производится предварительная оценка значения формулу кодового символа По каждому соотношению системы (3) в блоке промежуточного декодирования производятся следующие операции. Считая поочередно каждый символ соотношения неизвестным, находят его по оценкам остальных (трех в конкретном примере) символов И каждый раз находят сумму выборок, которые соответствуют при этом совокупностям значений кодовых символов, входящих в проверочное соотношение. Принимаются такие промежуточные значения кодовых символов при которых сумма максимальна. При этом по одному и тому же кодовому символу в разных проверках могут быть получены разные значения оценок (которым соответствуют и разные значения суммы значения Поэтому далее находят суммы выборки и взвешенных сумм отдельно для различных полученных значений оценки. Для получения наибольшей достоверности декодирования коэффициенты взвешивания следует выбирать так, чтобы отношение дисперсии к квадрату математического ожидания сумм было минимальным [7, 8]. Принимают (очередное) промежуточное решение о том, что символ имеет то значение которому значение суммы совокупностью соответствует наибольшее Полученной значений сумм заменяют совокупность значений входных выборок в блоке памяти 2 (или 3). Промежуточное декодирование (кодов блоке и получение сумм производятся а промежуточного декодирования 10, получение сумм - в блоке 9. Коммутатор 4 под управлением блока 6 обеспечивает соответствующие прохождения сигналов. После упомянутой замены совокупностей значений входных выборок процесс декодирования кода повторяется до тех пор, пока соответствующие значения символов в последующей итерации процедуры декодирования не совпадут со значениями предыдущей или количество итераций не достигнет максимально допустимого значения. После чего в решающем блоке 8 принимается окончательное решение о значениях принятых символов, которые в блоке вывода 7 преобразуются в двоичную форму и выводятся на выход устройства. Как следует из изложенного, обработка сигналов является цифровой и может быть реализована на цифровой элементной базе (микросхемы, микропроцессоры). Известным универсальным методом приема кодированных сигналов является корреляционный [3], в котором вычисляются возможные скалярные произведения сигнала с возможными его реализациями. Для приведенного (относительно просто) примера число скалярных произведений Учитывая, что скалярное произведение будет представлять сумму произведений и все скалярные произведения нужно сравнивать между собой, становится очевидным, что либо сложность аппаратуры, либо время последовательной реализации этих операций будет на несколько порядков больше, чем в предлагаемом техническом решении. Последнее значительно упрощается при принятии нулю большего числа коэффициентов Это означает отказ от использования большей части проверочных соотношений (3). Для подтверждения этого было проведено моделирование декодирования уровневого итеративного двоичного кода ( -ИК), содержащего восемь уровней В качестве исходного использовался простейший код при При этом отношении энергии сигнала несущего один кодовый символ, к спектральной плотности мощности шума и равным единице при проверочных соотношениях, содержащих только три символа, и нулю для остальных проверочных соотношений (т.е. эти соотношения не использовались), получены результаты, приведенные в таблице, где относительное количество ошибочных оценок кодовых символов, - номер итерации (повторения) процедуры декодирования. Как следует из результатов моделирования, способ декодирования позволяет исправлять ошибки даже при их относительном числе 32,6%, т.е. более 25% - предела для дискретного декодирования, и при Изложенное выше, что подтверждает положительный результат, свидетельствует о новизне, достижении указанного технического результата, подтверждает возможность осуществления изобретения и может быть использовано в области связи, телеуправления и вычислительной техники.