RU2460219C2

RU2460219C2 - Method for combined clock and code synchronisation

Info

Publication number: RU2460219C2
Application number: RU2010104704/08A
Authority: RU
Inventors: Юрий Сергеевич Хвостунов (RU); Юрий Сергеевич Хвостунов; Игорь Васильевич Сиротинин (RU); Игорь Васильевич Сиротинин; Валентин Васильевич Хромов (RU); Валентин Васильевич Хромов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Импульс"
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2012-08-27
Also published as: RU2010104704A

Abstract

FIELD: information technology.

SUBSTANCE: method for combined clock and code synchronisation involves successive demodulation and decoding of code words with error correction with shift by one discrete count in a sliding receive window, determining the number of corrected errors, comparing that number with a threshold value, determining the number of the discrete count corresponding to the minimum of the corrected errors after analysis of an interval equal to the length of the code word, wherein the number of the count with the minimum number of errors is taken as the solution for achieving clock and code synchronisation.

EFFECT: combined detection of clock and code synchronisation of messages in systems with programmed operational frequency readjustment.

Description

Изобретение относится к способам передачи дискретной информации и может быть использовано для тактовой и кодовой синхронизации в системах помехоустойчивой защиты информации, в частности, для синхронизации сообщений, передаваемых последовательностью слов помехоустойчивого циклического кода, а также с программной перестройкой рабочих частот, в которых используются корректирующие Рида-Соломона и БЧХ-коды.The invention relates to methods for transmitting discrete information and can be used for clock and code synchronization in systems of noise-resistant information protection, in particular, for synchronization of messages transmitted by a sequence of words of noise-resistant cyclic code, as well as with software tuning of operating frequencies that use corrective Reed Solomon and BCH codes.

Известен способ кодовой цикловой синхронизации [1], применяемый для синхронизации сообщения, передаваемого последовательностью слов циклического помехоустойчивого кода. При этом синхронизирующие признаки передаются словами помехоустойчивого кода. Для синхронизации не требуется передача специальных дополнительных символов, а используется избыточность самого помехоустойчивого кода. После установления синхронизации признаки синхронизации вычитаются из помехоустойчивого кода, не уменьшая корректирующую способность кода. При этом принятую входную последовательность, представляющую собой сумму по модулю два помехоустойчивого кода, нумерующей и синхронизирующей последовательностей, умножают на проверочный полином кода. В результате чего выделяют нумерующую последовательность. Далее осуществляют обнаружение синхронизирующей последовательности. Затем определяют вектор ошибок и осуществляют исправление ошибок в нумерующей последовательности. После этого сравнивают нумерующие и синхронизирующие последовательности с с соответствующими нумерующими и синхронизирующими последовательностями ранее принятых кодовых слов, причем если в результате сравнения числа совпадений с порогом будет превышение числом совпадений некоторого заранее заданного порога совпадений, принимают решение о наличии цикловой синхронизации в текущий момент времени. Далее вычитают соответствующие нумерующую и синхронизирующую последовательности из кодовых слов и затем выполняют декодирование кодовых слов с обнаружением и исправлением ошибок. Символы нумерующей последовательности суммируют с частью символов проверочной части помехоустойчивого кода, а оставшуюся часть символов проверочной части кода затем суммируют с символами синхронизирующей последовательности. При этом необходимо обнаружение синхронизирующей последовательности осуществлять с помощью умножения входной последовательности на проверочный полином помехоустойчивого кода.A known method of code cyclic synchronization [1], used to synchronize a message transmitted by a sequence of words of a cyclic error-correcting code. In this case, the synchronizing signs are transmitted by the words of the error-correcting code. Synchronization does not require the transmission of special additional characters, but the redundancy of the error-correcting code itself is used. Once synchronization is established, synchronization signs are subtracted from the error-correcting code without decreasing the corrective ability of the code. In this case, the received input sequence, which is the sum modulo two error-correcting codes, numbering and synchronizing sequences, is multiplied by the verification code polynomial. As a result, a numbering sequence is isolated. Next, the synchronization sequence is detected. Then determine the vector of errors and carry out the correction of errors in a numbered sequence. After that, numbering and synchronizing sequences are compared with the corresponding numbering and synchronizing sequences of previously adopted codewords, and if, as a result of comparing the number of matches with the threshold, the number of matches exceeds a certain predetermined match threshold, a decision is made about the presence of cyclic synchronization at the current time. Next, the corresponding numbering and synchronizing sequences are subtracted from the code words and then code words are decoded with error detection and correction. The symbols of the numbering sequence are summed with a part of the symbols of the verification part of the error-correcting code, and the rest of the symbols of the verification part of the code are then summed with the symbols of the synchronization sequence. In this case, it is necessary to detect the synchronization sequence by multiplying the input sequence by the verification polynomial of the error-correcting code.

Недостатком ближайшего аналога является то, что реализация описанного способа предполагает установленной тактовую синхронизацию, передачу специальных дополнительных символов и наличие большого числа кодовых слов для обнаружения кодовой и цикловой синхронизации. В системах с программной перестройкой рабочих частот эти условия невыполнимы.The disadvantage of the closest analogue is that the implementation of the described method involves established clock synchronization, the transmission of special additional characters and the presence of a large number of code words for detecting code and loop synchronization. In systems with software tuning of operating frequencies, these conditions are not feasible.

Цель изобретения - совместное обнаружение тактовой и кодовой синхронизации сообщений в системах с программной перестройкой рабочих частот.The purpose of the invention is the joint detection of clock and code synchronization of messages in systems with software tuning of operating frequencies.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе кодовой и цикловой синхронизации, заключающемся в том, что принимают дискретную информацию в виде кодовых слов с исправлением ошибок в пределах скользящего окна приема, последовательно сдвигаемого на один дискретный отсчет, при каждом сдвиге скользящего окна приема декодируют кодовые слова с исправлением ошибок и сравнивают число исправляемых ошибок с предварительно заданным пороговым значением числа ошибок при числе исправленных ошибок меньшем порогового, запоминают его и, кроме того, запоминают номер временной метки, соответствующей номеру этого дискретного отсчета, причем принимают дискретную информацию со сдвигом скользящего окна приема во временном интервале, равном временному интервалу кодового слова. Факт достижения тактовой и кодовой синхронизации устанавливают в момент времени из числа ранее запомненных временных меток, соответствующем номеру дискретного отсчета с минимальным числом исправленных ошибок из числа запомненных во всем временном интервале кодового слова дискретных отсчетов.This goal is achieved by the fact that in the known method of code and cyclic synchronization, which consists in the fact that they accept discrete information in the form of code words with error correction within the sliding reception window, sequentially shifted by one discrete sample, each shift of the sliding reception window decodes the code words with error correction and compare the number of errors to be fixed with a predetermined threshold value of the number of errors when the number of errors corrected is less than the threshold, remember it and e, the timestamp stored number corresponding to the number of discrete samples, with discrete receiving information with a shift of the sliding window receiving in a time interval equal to the time interval codeword. The fact of achieving clock and code synchronization is established at a time from the number of previously memorized time stamps corresponding to a discrete sample number with a minimum number of corrected errors from the number of discrete samples memorized in the entire time interval of the code word.

Способ совместной тактовой и кодовой цикловой синхронизации на примере синхронизации кода Рида-Соломона заключается в следующем.The method of joint clock and code loop synchronization using the example of Reed-Solomon code synchronization is as follows.

На передающей стороне формируют входную последовательность. Для этого на передающей стороне исходное сообщение, объемом k m-ичных (m>1) символов кодируют m-ичным помехоустойчивым кодом Рида-Соломона.An input sequence is formed on the transmitting side. To do this, on the transmitting side, the original message, with a volume of k m-ary (m> 1) characters, is encoded with an m-ary noise-tolerant Reed-Solomon code.

В результате кодирования информации получают кодовые слова кода Рида-Соломона (n, k), где информационная длина слова равна k, а блоковая - n символов. В излучаемой на некоторой частоте посылке (слоте) кодовых слов Рида-Соломона может быть от одного до трех.As a result of encoding information, code words of the Reed-Solomon code (n, k) are obtained, where the information length of the word is k and the block length is n characters. In a package (slot) emitted at a certain frequency, Reed-Solomon code words can be from one to three.

На приемной стороне вначале осуществляют прием входной последовательности, в виде дискретных отсчетов с шагом, удовлетворяющим теореме Котельникова. По квантованным значениям отсчетов демодулируют относительно фазомодулированный сигнал и декодируют последовательность на длине, равной кодовому слову.At the receiving side, the input sequence is first received in the form of discrete samples with a step that satisfies the Kotelnikov theorem. According to the quantized values of the samples, a relatively phase-modulated signal is demodulated and a sequence is decoded at a length equal to the code word.

При декодировании получаются две характеристики - число исправляемых ошибок и значения ошибок. Число ошибок сравнивается с пороговым значением. Если ошибок меньше порога сохраняется это число и номер временной метки, с которой производилось декодирование. В частности, если исправлений ноль, то принимается решение о достижении тактового и циклового синхронизма. Если нуля ошибок нет, продолжается декодирование со сдвигом на один дискретный отсчет до тех пор, пока не будет проанализирован временной интервал, равный длине кодового слова. Далее находится минимум исправляемых ошибок среди зафиксированных значений на интервале длины кодового слова и временной момент, соответствующий декодированию с данного дискретного отсчета, является решением о достижении тактового и блокового синхронизма. Если имеется несколько смещений с одинаковым числом исправляемых ошибок, то из них выбирается то смещение, в котором максимально отношение сигнал-шум, а в случае, если обмен уже происходил, выбирается смещение, наиболее близкое к вычисленному в прошлый раз.When decoding, two characteristics are obtained - the number of correctable errors and error values. The number of errors is compared with a threshold value. If there are fewer errors than the threshold, this number and the timestamp number with which decoding was performed are stored. In particular, if the corrections are zero, then a decision is made to achieve clock and loop synchronism. If there are no errors, decoding continues with a shift of one discrete count until a time interval equal to the length of the codeword is analyzed. Next is the minimum of correctable errors among the recorded values on the interval of the codeword length and the time moment corresponding to decoding from a given discrete reference is the decision to achieve clock and block synchronism. If there are several offsets with the same number of correctable errors, then the offset in which the signal-to-noise ratio is maximum is selected from them, and if the exchange has already occurred, the offset closest to the one calculated last time is selected.

Порог числа исправляемых ошибок выбирают таким образом, чтобы обеспечить требуемую достоверность синхронизации. Значение порога определяется корректирующей способностью кода и статистикой ошибок канала связи.The threshold of the number of correctable errors is chosen in such a way as to ensure the required reliability of synchronization. The threshold value is determined by the correcting ability of the code and the error statistics of the communication channel.

Предлагаемый способ в отличие от известных позволяет отказаться от применения номерующих и синхронизирующих последовательностей, а выбрать критерием нахождения синхронизма число исправляемых ошибок, что снижает сложность технической реализации.The proposed method, unlike the known ones, allows one to abandon the use of numbering and synchronizing sequences, and to select the number of correctable errors as a criterion for finding synchronism, which reduces the complexity of technical implementation.

Использование кодовой и тактовой синхронизации в системах с программной перестройкой рабочих частот обеспечивает адаптацию синхронизации в каждом из принимаемых слотов, что повышает помехоустойчивость в каналах связи.The use of code and clock synchronization in systems with software tuning of operating frequencies provides adaptation of synchronization in each of the received slots, which increases noise immunity in communication channels.

Использованная литератураReferences

1. Патент РФ на ИЗ №2214689, 2001 г.1. RF patent for IZ No. 2214689, 2001

Claims

The method of joint clock and code synchronization, which consists in the fact that discrete information is received in the form of error correction code words within a sliding reception window sequentially shifted by one discrete sample, each time the sliding sliding window is shifted, error correction code words are decoded and the number is compared correctable errors with a predetermined threshold value of the number of errors, with the number of correctable errors less than the threshold, remember it and, in addition, remember the number of temporary m network corresponding to the number of this discrete count, characterized in that they receive discrete information with a shift of the sliding reception window in a time interval equal to the time interval of the code word, and the fact of achieving clock and code synchronization is set at a time from the number of previously stored time marks corresponding to the number discrete samples with a minimum number of correctable errors from the number of discrete samples stored in the entire time interval.