Спосіб аналогового декодування бінарних кодів

Спосіб аналогового декодування бінарних кодів, який полягає в тому, що з вхідного сигналу UBX(t) одержують і запам'ятовують п £ виборок / =] л г =\ т ті,і ,г , т , де Jr -"-''V -1-''"' які відповідають символам Y,i ,r , m кодового слова, виконують ітеративно m разів аналогове декодування ВІДПОВІДНО до m рівнів ітеративного кодування, починаючи з m-го рівня кодування так, що в результаті аналогового декодування кодових слів r-го рівня коду{ т г-1 вання одержують n f = \\nv v=\ е n \\к ц, Д К> v ji=r КІЛЬКІСТЬ інформаційних і кодових символів кодових слів ц-го та v-ro рівня кодування, сигналів Л/) 'j\ ня jr-l,ir im' КОДОВИХ що несуть інформацію про значенСИМВОЛІВ Уj\ =01 /. - 1 fr •> > - '- r *->^r-> отримані сигнали використовують як ВХІДНІ сигнали для декодування кодових слів попереднього (г-1)-го рівня кодування, для декодування кодових слів m-го рівня кодування використовують вибірки вхідного сигналу UBX(t), ВИХІДНІ сигнали, отримані в результаті декодування кодових слів першого рівня кодування, тотожно визначають значення розв'язувальних функцій Ла інформаційним х за знаками розв'язувальних функцій визначають значення оцінок, що відпові символам Slgnr}a ir т ) , який коду відрізня _ ється тим, що в процесі декодування кодових слів r-го рівня кодування для кожного символу 7 j\ jr-ljr im одержують ВЄЛИЧИНу, ріВНу ріЗНИЦІ логарифмів |п Е , ,УІЙ) Ц-кратних сум експоненційних функцій від суми натурального логарифма ймовірності P(ys, yi_s) сукупності символів уіз, yi_s s-oi перевірочної суми по модулю два та скалярного добутку "S^Y ^^л IS О -п^ I iS is=\ між цією сукупністю символів та ВІДПОВІДНОЮ їй суі величину, „(г) іjl f ir) IS рівну (О 00 логарифмів ^ ^ зваженій різниць jr-l,ir сумі елементів частини вхідного купністю сигналу, im s=\ , отриманих від використання всіх S, s-их перевірочних сум по модулю два відносно і-го символу, зважені суми використовують як ВХІДНІ сигнали в наступній ітерації процесу декодування при г^1 або як розв'язувальні функції в протилежному випадку 44861 Винахід належить до галузі передачі повідомлень і може бути використаний у системах телевимірювань, телекерування, зв'язку і в обчислювальній техніці Відомий аналоговий спосіб декодування кодів, що містить операції отримання виборок демодульованого сигналу (ВІДПОВІДНО ДО СИМВОЛІВ КОДОВО ГО слова), їх запам'ятовування, аналогової обробки і прийняття рішень про значення оцінок символів (пат 15480А України, МКІ Н 03 М 13/00 Бронніков В М —Заявлене 28 04 93, опубліковане 30 06 97, бюл № 3) Недоліком цього способу є те, що він складний в реалізації при використанні довгих (що забезпечують високу завадостійкість) кодів і в ньому використовуються міри схожості, отримані для кожного перевірочного співвідношення, що не є оптимальними по критерію максимуму правдоподібності Останнє веде до зниження завадостійкості Найбільш близьким по технічній суті до способу, що заявляється, є "Спосіб аналогового декодування ітеративних бінарних кодів і декодер для його здійснення", вибраний прототипом (патент 15349А України, МКІ Н 03 М 13/00 В М Бронніков, І Я Деніщенко — Заявлене 06 06 95, опубліковане ЗО 06 97, Бюл № 3) Суть прототипу полягає в тому, що з вхідного сигналу Ubx(t) отримують та запам'ятовують л г вибірки % Jr Jm, ji=1, nr, r=1,m, які відповідають символам Yji Jr Jm кодового слова , здійснюють ітеративне m разів аналогове декодування ВІДПОВІДНО до m рівнів ітеративного кодування, починаючи з m-го рівня кодування, так, що в результаті аналогового декодування кодових слів г-го рівня кодування одержують г—1 v=l т /і=г де км, nv — КІЛЬКІСТЬ інформаційних та кодових символів кодів ju-го та v-ro рівней кодування, сиг(г) налів чення ' 3r-\J-r l™ t що несуть інформацію про знакодових символів Y Jr = \,Пг,їг = l,kr A jr-i,ir ж" - ^ отримані сигнали використовують як ВХІДНІ сигнали для декодування кодових слів попереднього (г-1)-го рівня кодування, для декодування кодових слів m-го рівня кодування використовують вибірки вхідного сигналу Ubx(t), ВИХІДНІ сигнали, отримані в результаті декодування кодових слів першого рівня кодування, тотожно визначають значення розв'язувальних функцій ' J l ir m , за знаками останніх визначають значення оцінок, що відповідають інформаційним символам коду, Зі , ira = 0,5-(1-^7,1 іг ) т декодування кодових слів r-го рівня кодування для кожного інформаційного символу одержують величини, рівні 1) скалярним добуткам А А Y, J 1 Jr-1'ir m між сигна лами (векторами статистик) ]Г=ПГ (Г + 1) 77 jr=\ , отриманими в попередній ітераційній обробці сигналів, і можли]1 r ir + l im вими сигналами \~У J ' -v кодових слів, що відповідають цим сигналам і кодовим словам \}Г=ПГ +1 1 }\ jr,ir+l ж )}г=\ r-го рівня кодування, 2) експоненційним функЄХ Р(ГГ(-)) П ( ціям ^А ' скалярних добутків А л3) сумам Хо і ї ї експоненційних функцій, ВІДПОВІД„о, для значень кодових символ, Y* ,-» - , рівних 0 та 1, 4) логарифмам отриманих сум і 5) їх різницям вхідними сигналами для отримання сигналів у наступній ітерації процесу декодування при г Ф\ або як розв'язуванні функції в протилежному випадку Загальне для прототипу і способу, що заявляється, полягає втому, що з вхідного сигналу Ubx(t) одержують та запам'ятовують п^ виборок = l, гіг = \,т і A F }ПІ^ - , що відповідають символам У]1 ]Г ]т кодового слова, виробляють ітеративне m разів аналогове декодування ВІДПОВІДНО до т рівнів ітеративного кодування, починаючи з m-го рівня кодування, так, що в результаті аналогового декодування кодових слів г-го рівня г—1 (г) т т n z — v=1 =г кодування одержують ^ , де ки, nv — КІЛЬКІСТЬ інформаційних і кодових символів кодів /J-ГО і v-ro рівней кодування, сигналів V(fl jr-l,,r mJr = l,nr,lr = l,h рмацію про значення , що несуТЫНфОкодових символів 7 Jr = l,ftr,Ir = l,kr A F-i,ir їм" - ^ отримані сигнали використовують як ВХІДНІ сигнали для декодування кодових слів попереднього (г-1 )-го рівня кодування, для декодування кодових слів m-го рівня кодування використовують вибірки вхідного сигналу Ubx(t), ВИХІДНІ сигнали, отримані в результаті декодування кодових слів першого рівня кодування, тотожно визначають значення розв'язувальних функцій " J l ir m , за знаками останніх визначають значення оцінок, що відповідають інформаційним символам коду £ l ir wi=0,5-(l— Slgnfjil ir im) Недоліком відомого способу є те, що при використанні всіх перевірочних співвідношень додаваних кодів (пг, Кг) (тобто кодів, з яких складений ітеративний код (nz kz}) або його реалізація склад 44861 на при великих відносних швидкостях коду Rz=kz/r>z (при малих значеннях (менш 0,1) його надмірності Л £ ~~ £ або мала швидкість коду £ , або малий енергетичний виграш від кодування (ЕВК) внаслідок використання кодів малої довn У j\ n жини z ( z щ 0 несуть інформацію про КОДОВИХ СИМВОЛІВ Jr = \,Пг,їг = 1,Ь j\ ]r-i,ir іт" - _ отримані сигнали використовують як ВХІДНІ сигнали для декодування кодових слів попереднього (г-1 )-го рівня кодування, для декодування кодових слів гл-го рівня кодування використовують вибірки вхідного сигналу Ubx(t), ВИХІДНІ сигнали, отримані в результаті декодування кодових слів першого рівня кодування, тотожно визначають значення розв'язувальних функцій " J l ir m , за знаками останніх визначають значення оцінок, що відповідають інформацій =01 ]r-l,ir іт •> одержують ВЄЛИЧИНИ, ріВНІ 1) різниці логарифмів + ]пР(у Ls- кратних сум експоненційних функцій від суми натурального логарифма ймовірності у К у П Н ості символів yis->---->yLs s-oi перевірочної суми по модулю два та скалярного С добутку ^=і між цією сукупністю символів та ВІДПОВІДНОЮ їй сукупністю частини вхідного сигналу, ts 2) >ls=l елементів зваженій сумі (У) jr-\,jr і *=і різниць логарифмів ТІГ) IS отриманих від використання всіх S, s-их перевірочних сум по модулю два відносно /-го символу (у. . ) v yi F i,ir imj зважені суми використовують як ВХІДНІ сигнали в наступній ітерації процесу декодування при г Ф\ або як розв'язувальні функції в протилежному випадку Досягнення відміченого технічного результату забезпечується використанням кодів середньої довжини, їх безпосереднє декодування по методу максимуму правдоподібності складне в реалізації Тут по суті виконується роздільна обробка тих частин сигналу по методу максимуму правдоподібності, що визначаються перевірочними співвідношеннями кодів середньої довжини Отримані при цьому сигнали Lfa додаються оптимально (по критерію мінімуму середнього квадрату похибки) зпдІ }\ ]Г-1,ІГ IV, = У] as • Ц ^_ но співвідношенню s=i В результаті апаратурні витрати скорочуються, оскільки довжина перевірочних співвідношень менше КІЛЬКОСТІ інформаційних символів кодів А оптимальність процедури декодування зберігається На фіг 1 наведена структурна схема пристрою, в якому реалізується запропонований спосіб декодування Пристрій містить аналого-цифровий перетворювач 1, блок керування 2, три блоки пам'яті 3, 4, 7, розв'язувальний блок 5, блок виводу інформації 6, комутатор 8, блок обчислення м'яких рішень (оцінок) 9, блоки обчислення логарифмів відношення правдоподібності значень символів «1» та 44861 «О» 10 1, , 10 Si, блоки обчислення логарифмів правдоподібності значень символів «0» і «1» 11 0 і І]l jr-\,ir im 111, керований багатоканальний комутатор 12, s=i через комутатор 8 постійний запам'ятовуючий пристрій 13, суматори надходить або в блоки пам'яті для продовження 14, 17, 21, логарифматор 15, блок потенціювання ітеративного процесу декодування, або (при закін16, блок віднімання 18, генератор послідовностей ченні ітеративного процесу, коли г=1) у розв'язусимволів перевірочних сум (по модулю два) 19, вальний блок 5 та блок виводу інформації 6 В атенюатори 20 1, , 20 S, іншому випадку за знаками розв'язувальних функРобота пристрою, в якому реалізується спосіб, що заявляється, полягає в наступному цій hi ir im визначають значення оцінок, що З вхідного сигналу UBx(t) в аналоговідповідають інформаційним символам коду цифровому перетворювачі 1, який працює, як і всі блоки, під управлінням блока керування 2 (син0,5 V X.. ir im = " ' " •(!-sign> ' " fj,a! ir imf) m її "'£ / ,r Т р е т і й ВИПЭхронізованого сигналом Uc(t)), одержують n s вибодок передбачає використання м'яких рішень рок qji Jr Jm, jf=1, nr, r=1,m, які відповідають симвоUeux(t) Вихідний сигнал супроводжується сигналам yji Jr Jm кодового слова ітеративного коду Ці лом синхронізації Ucl(t) вибірки записують в той з блоків пам'яті 3, 4, 7, Використання як додатків в суматорі 21 виваякий в даний момент не використовується в ітеражених значень логарифмів відношення правдопотивному процесі декодування По закінченню дедібності значень «1» та «0» символів ySi }Г Jm при кодування попереднього кодового слова через оптимально вибраних вагових коефіцієнтах a,s, комутатор 8 запам'ятовані вибірки надходять в робить цей спосіб декодування оптимальним блоки обчислення логарифмів правдоподібності Як випливає з викладеного, обробка сигналів значень символів «0» і «1» 11 0, , 1 1 1 Під вплиможе бути цифровою і тому може бути реалізовавом послідовностей символів у is, yts генератора на на цифровій елементній базі (мікросхеми, мік19 на керований багатоканальний комутатор 12 та ропроцесори) постійний запам'ятовуючий пристрій 13 з їх виходів на входи суматора 14 надходять додатки Підрахунок загальної КІЛЬКОСТІ операцій £, яким характеризується складність реалізації декота """ кУи'—'Уи) Далі за дера, в якому реалізується запропонований спосіб допомогою послідовно виконуваних операцій ексдекодування, визначається формулою поненціювання в блоці 16, додавання в суматорі 2 J 17 і логарифмування в логарифматорі 15 одержу' де постійна величина 5 < 0,5, k ють логарифми = krr 3 цього випливає, що складність реалізації і X •••!!••• X Є Х Уі Р правдоподібності значення «0» символів У}\ jr-ur ж Аналогічно в блоці 11 1 одержують логарифми правдоподібності значення «1» символів у/г /• І іг іт В блоці віднімання 18 одержують різницю цих логарифмів =і)=іп £ _ ,у _ _ (г+\) "^ Такі різниці, отримані в блоках 10 1, , 10 S, обчислення логарифмів відношення правдоподібності значень «1» і «0» символів ySi }ГІ,Г Іт, додають у суматорі 21 з ваговими коефіцієнтами a,s, що визначаються атенюаторами 20 1, ,20 S, Результат цього додавання пропорційна експоненційній функції 2 ' від КІЛЬКОСТІ L s символів, що містяться в перевірочних співвідношеннях, а не від КІЛЬКОСТІ к інформаційних символів (додаткова пропорційність величинам, ВІДПОВІДНО, L s Ta к має місце і в випадку використання прототипу) Це дозволяє використовувати в ітеративних кодах додавані коди (пг, кг) з великою кількостю кг=к інформаційних символів (при відповідному обмеженні величини Ls), що дозволяє одержувати великі ВІДНОСНІ значення швидкостей кодів R При ПОСЛІДОВНІЙ процедурі обчислення додатків під знаками багатократних сум і використанні суматора складність обчислення додатків може бути зменшена приблизно в 2 ' раза за рахунок ВІДПОВІДНОГО збільшення часу обчислення Формула для Nz показує гарний результат В окремому випадку при т=1 запропонований спосіб декодування поширюється на неїтеративні коди ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 44861 10