RU2664409C1 - Code frame synchronization method with soft solutions - Google Patents
Code frame synchronization method with soft solutions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664409C1 RU2664409C1 RU2017121779A RU2017121779A RU2664409C1 RU 2664409 C1 RU2664409 C1 RU 2664409C1 RU 2017121779 A RU2017121779 A RU 2017121779A RU 2017121779 A RU2017121779 A RU 2017121779A RU 2664409 C1 RU2664409 C1 RU 2664409C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- codes
- code
- error
- sequence
- errors
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
- H04L7/04—Speed or phase control by synchronisation signals
- H04L7/08—Speed or phase control by synchronisation signals the synchronisation signals recurring cyclically
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области передачи цифровой информации, в частности к способам кодовой цикловой синхронизации цифровых сообщений и может быть использовано для цикловой синхронизации каскадных помехоустойчивых кодов, турбокодов и каскадных сигнально-кодовых конструкций.The invention relates to the field of digital information transmission, in particular to methods of code cyclic synchronization of digital messages and can be used for cyclic synchronization of cascade noise-resistant codes, turbo codes and cascade signal-code structures.
Декодирование помехоустойчивого кода невозможно без определения начала помехоустойчивого кода. На приемной стороне для определения начала помехоустойчивого кода применяется кодовая цикловая синхронизация, использующая для синхронизации избыточность помехоустойчивого кода. При этом не требуется отдельной служебной синхронизирующей последовательности и повышается скорость передачи рабочей информации в канале связи. При кодовой цикловой синхронизации с мягкими решениями цикловая синхронизация устанавливается с учетом оценок достоверностей принятых из канала символов, что повышает вероятность установления цикловой синхронизации. Повышение вероятности установления цикловой синхронизации особенно актуально в нестационарных каналах связи низкого качества: в радиоканалах КВ диапазона с замираниями, в.. каналах УКВ диапазона на предельной дальности, в условиях высокого уровня индустриальных помех и при радиоэлектронной борьбе (РЭБ). Однако, учет мягких решений при цикловой синхронизации требует выполнения большого числа вычислений и имеет большую сложность. Это снижает быстродействие кодовой цикловой синхронизации и ограничивает скорость передачи информации в канале связи. Поэтому, наибольший интерес представляет кодовая цикловая синхронизация с мягкими решениями, имеющая небольшую сложность реализации.Decoding the error-correcting code is impossible without determining the beginning of the error-correcting code. On the receiving side, to determine the beginning of the error-correcting code, code cyclic synchronization is used, which uses redundancy of the error-correcting code for synchronization. In this case, a separate service synchronization sequence is not required and the transmission rate of working information in the communication channel is increased. With soft loop code synchronization, cycle synchronization is established taking into account the reliability estimates of the symbols received from the channel, which increases the likelihood of establishing cycle synchronization. Increasing the likelihood of establishing cyclic synchronization is especially important in non-stationary communication channels of poor quality: in HF radio channels with fading, in .. VHF channels at maximum range, in conditions of a high level of industrial interference and in electronic warfare (EW). However, taking into account soft solutions in cyclic synchronization requires a large number of calculations and is of great complexity. This reduces the speed of the code cycle synchronization and limits the transmission rate of information in the communication channel. Therefore, code cycling with soft solutions, which has little implementation complexity, is of most interest.
Кодовая цикловая синхронизация с мягкими решениями может использоваться для установления цикловой синхронизации каскадных помехоустойчивых кодов, турбокодов с параллельным и последовательным каскадированием компонентных кодов и сигнально-кодовых конструкций (СКК) на основе блоковых или сверточных кодов.Code cyclic synchronization with soft solutions can be used to establish cyclic synchronization of cascading noise-resistant codes, turbo codes with parallel and sequential cascading of component codes and signal-code constructions (CCM) based on block or convolutional codes.
Известен способ кодовой цикловой синхронизации, заключающийся в том, что принятую входную последовательность, состоящую из нескольких следующих друг за другом слов, каждое из которых представляет собой поразрядную сумму по модулю два помехоустойчивого кода, синхронизирующей последовательности и нумерующей последовательности, умножают на проверочный полином помехоустойчивого кода и на проверочный полином нумерующей последовательности и получают сумму синдрома помехоустойчивого кода и синхронизирующей последовательности. Затем выделяют нумерующую последовательность принятого помехоустойчивого кода, сравнивают ее с нумерующими последовательностями ранее принятых помехоустойчивых кодов и запоминают число совпадений нумерующей последовательности с ранее принятыми нумерующими последовательностями в одном из счетчиков совпадений. При совпадении нумерующей последовательности с ранее принятыми нумерующими последовательностями число в соответствующем счетчике совпадений увеличивают на 1, и в случае превышения числа, записанного в соответствующем счетчике совпадений, порогового значения, принимают решение о кодовой цикловой синхронизации входной последовательности. (Патент РФ №2401512 МПК H04L 7/08 Квашенников В.В., Сосин П.А Способ кодовой цикловой синхронизации. Приор. 16.03.2009, опубл. 10.10.2010, Бюл. №28).A known method of code cyclic synchronization, which consists in the fact that the received input sequence, consisting of several consecutive words, each of which is a bitwise sum modulo two error-correcting code, synchronization sequence and numbering sequence, is multiplied by a check polynomial error-correcting code and on the test polynomial of the numbering sequence and get the sum of the error-correcting code syndrome and the synchronization sequence. Then, the numbering sequence of the received error-correcting code is allocated, it is compared with the numbering sequences of previously received error-correcting codes, and the number of matches of the numbering sequence with previously received numbering sequences in one of the hit counters is stored. If the numbering sequence coincides with the previously adopted numbering sequences, the number in the corresponding coincidence counter is increased by 1, and if the number recorded in the corresponding coincidence counter exceeds the threshold value, a decision is made on the code cycle synchronization of the input sequence. (RF patent No. 2401512 IPC H04L 7/08 Kvashennikov V.V., Sosin P.A. Code cyclic synchronization method. Prior. March 16, 2009, published on October 10, 2010, Bull. No. 28).
Однако при этом способе вероятность установления цикловой синхронизации недостаточно высокая из-за того, что не учитываются достоверности символов синхронизирующей последовательности, зависящие от качества канала связи, что снижает достоверность полученной информации.However, with this method, the probability of establishing cyclic synchronization is not high enough because the reliability of the symbols of the synchronizing sequence, which depend on the quality of the communication channel, is not taken into account, which reduces the reliability of the information received.
Известен также способ кодовой цикловой синхронизации с мягкими решениями, заключающийся в том, что на передающей стороне формируют последовательность кодовых слов в виде следующих друг за другом внутренних слов каскадного кода, каждое из которых представляет собой сумму по модулю два помехоустойчивого циклического кода и синхронизирующей последовательности. На приемной стороне входную последовательность, принятую в скользящем окне приема, делят на порождающий полином помехоустойчивого циклического кода. В результате деления получают сумму синдрома помехоустойчивого циклического кода и синхронизирующей последовательности. Далее из полученной суммы вычитают синхронизирующую последовательность и выделяют синдром помехоустойчивого циклического кода. Затем по синдрому помехоустойчивого циклического кода вычисляют комбинацию ошибок в помехоустойчивом циклическом коде и оценивают ее вес. Далее по весу комбинации ошибок вычисляют достоверности следующих друг за другом слов помехоустойчивого циклического кода. Затем эти достоверности суммируют вместе, и далее сравнивают суммарную достоверность слов помехоустойчивых циклических кодов с пороговым значением. При суммарной достоверности слов помехоустойчивых циклических кодов больше порогового значения устанавливают цикловую синхронизацию, при суммарной достоверности слов помехоустойчивых циклических кодов меньше либо равном, чем пороговое значение, скользящее окно приема смещают на один символ по входной последовательности и вычисление суммарной достоверности слов помехоустойчивых циклических кодов повторяют. (Патент РФ №2295198 МПК7 Н04L 7/08 Зимихин Д.А., Квашенников В.В. Способ кодовой цикловой синхронизации, Приор. 08.06.2005, опубл. 10.03.2007, бюл. №7).There is also a known method of code cycle synchronization with soft solutions, which consists in the fact that a sequence of code words is formed on the transmitting side in the form of successive internal words of a cascading code, each of which is a sum modulo two noise-resistant cyclic code and a synchronizing sequence. On the receiving side, the input sequence received in the sliding reception window is divided into the generating polynomial of the noise-resistant cyclic code. As a result of the division, the sum of the error-correcting cyclic code syndrome and the synchronization sequence are obtained. Next, the synchronizing sequence is subtracted from the sum obtained and the noise-tolerant cyclic code syndrome is isolated. Then, according to the error-correcting cyclic code syndrome, a combination of errors in the error-correcting cyclic code is calculated and its weight is estimated. Then, by the weight of the error combination, the reliability of the successive words of the error-correcting cyclic code is calculated. Then these reliability are summarized together, and then compare the total reliability of the words error-correcting cyclic codes with a threshold value. When the total reliability of the words of error-correcting cyclic codes is greater than the threshold value, cyclic synchronization is established, when the total reliability of the words of error-correcting cyclic codes is less than or equal to the threshold value, the sliding reception window is shifted by one character in the input sequence and the calculation of the total reliability of the words of error-correcting cyclic codes is repeated. (RF patent No. 2295198 MPK7 H04L 7/08 Zimikhin D.A., Kvashennikov V.V. Code cyclic synchronization method, Prior. 08.06.2005, publ. 10.03.2007, bull. No. 7).
Недостатком этого способа является недостаточно высокая вероятность установления синхронизации, обусловленная тем, что цикловую синхронизацию каскадного кода устанавливают по суммарной достоверности внутренних слов каскадного кода, которая не учитывает достоверности символов синхронизирующей последовательности, что снижает достоверность полученной информации.The disadvantage of this method is the insufficiently high probability of establishing synchronization, due to the fact that the cyclic synchronization of the cascade code is determined by the total reliability of the internal words of the cascade code, which does not take into account the reliability of the symbols of the synchronization sequence, which reduces the reliability of the information received.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ (прототип) кодовой цикловой синхронизации сообщений с мягкими решениями, заключающийся в том, что на передающей стороне формируют последовательность кодовых слов в виде следующих друг за другом внутренних слов каскадного кода, каждое из которых представляет собой сумму по модулю два помехоустойчивого кода и синхронизирующей последовательности. На приемной стороне входную последовательность, принятую в скользящем окне приема, делят на порождающий полином помехоустойчивого кода. В результате деления получают сумму синдрома помехоустойчивого кода и синхронизирующей последовательности. Далее из полученной суммы вычитают синхронизирующую последовательность и выделяют синдром помехоустойчивого кода. Затем по синдрому помехоустойчивого кода вычисляют комбинацию ошибок в помехоустойчивом коде. Далее по комбинации ошибок вычисляют достоверности следующих друг за другом слов помехоустойчивого кода. Суммарную достоверность слов помехоустойчивых кодов определяют в виде суммы достоверности следующих друг за другом слов помехоустойчивого кода и достоверности символов синхронизирующей последовательности. При суммарной достоверности последовательности слов помехоустойчивых кодов больше порогового значения устанавливают цикловую синхронизацию, а при суммарной достоверности последовательности слов помехоустойчивых кодов меньше либо равном, чем пороговое значение, скользящее окно приема смещают на один символ по входной последовательности и вычисление суммарной достоверности слов помехоустойчивых кодов повторяют. (Патент РФ №2295198 МПК7 Н04L 7/08 Квашенников В.В., Трушин С.А. Способ кодовой цикловой синхронизации с мягкими решениями, Приор. 05.06.2012, опубл. 27.11.2013, бюл. №33).Closest to the proposed method is a method (prototype) of code cyclic synchronization of messages with soft solutions, which consists in the fact that on the transmitting side a sequence of code words is formed in the form of successive internal words of a cascade code, each of which is a sum modulo two error-correcting code and synchronization sequence. On the receiving side, the input sequence received in the sliding reception window is divided into the generating polynomial of the error-correcting code. As a result of the division, the sum of the error-correcting code syndrome and the synchronization sequence are obtained. Next, the synchronizing sequence is subtracted from the sum obtained and the error-correcting code syndrome is isolated. Then, according to the error-correcting code syndrome, a combination of errors in the error-correcting code is calculated. Then, using a combination of errors, the reliability of successive words of the error-correcting code is calculated. The total reliability of the words of the error-correcting codes is determined as the sum of the reliability of the words of the error-correcting code following each other and the reliability of the symbols of the synchronization sequence. When the total reliability of the sequence of words of error-correcting codes is greater than the threshold value, cyclic synchronization is established, and when the total reliability of the sequence of words of error-correcting codes is less than or equal to the threshold value, the sliding reception window is shifted by one character in the input sequence and the calculation of the total reliability of words of error-correcting codes is repeated. (RF patent No. 2295198 MPK7 H04L 7/08 Kvashennikov V.V., Trushin S.A. Code cyclic synchronization method with soft solutions, Prior. 05.06.2012, published on November 27, 2013, bull. No. 33).
Недостатком этого способа является недостаточно высокая вероятность установления синхронизации, обусловленная тем, что суммарная достоверность учитывает только ошибки принятых помехоустойчивых кодов, но не учитывает ошибки стертых и трансформированных помехоустойчивых кодов. Кроме того, определение комбинаций ошибок по синдрому за пределами минимального кодового расстояния требует большого числа операций.The disadvantage of this method is the insufficiently high probability of establishing synchronization, due to the fact that the total reliability takes into account only the errors of the received error-correcting codes, but does not take into account the errors of the erased and transformed noise-resistant codes. In addition, the determination of combinations of errors by the syndrome beyond the minimum code distance requires a large number of operations.
Цель изобретения - повышение достоверности полученной информации посредством увеличения вероятности установления синхронизации за счет того, что синхронизация устанавливается с учетом не только принятых, но стертых и трансформированных помехоустойчивых кодов, а также снижение сложности реализации способа.The purpose of the invention is to increase the reliability of the information obtained by increasing the likelihood of establishing synchronization due to the fact that synchronization is established taking into account not only accepted, but erased and transformed noise-resistant codes, as well as reducing the complexity of the method.
Для достижения цели предложен способ кодовой цикловой синхронизации сообщений с мягкими решениями, заключающийся в том, что на передающей стороне формируют последовательность кодовых слов в виде следующих друг за другом внутренних слов каскадного кода, каждое из которых представляет собой сумму по модулю два помехоустойчивого кода и синхронизирующей последовательности. На приемной стороне входную последовательность, принятую в скользящем окне приема, делят на порождающий полином помехоустойчивого кода. В результате деления получают сумму синдрома помехоустойчивого кода и синхронизирующей последовательности. Далее из полученной суммы вычитают синхронизирующую последовательность и выделяют синдром помехоустойчивого кода. Затем по синдрому помехоустойчивого кода вычисляют комбинацию ошибок в помехоустойчивом коде. Далее по комбинации ошибок вычисляют достоверности следующих друг за другом слов помехоустойчивого кода. Суммарную достоверность слов помехоустойчивых кодов определяют в виде суммы достоверности следующих друг за другом слов помехоустойчивого кода и достоверности символов синхронизирующей последовательности. При суммарной достоверности последовательности слов помехоустойчивых кодов больше порогового значения устанавливают цикловую синхронизацию, а при суммарной достоверности последовательности слов помехоустойчивых кодов меньше либо равном, чем пороговое значение, скользящее окно приема смещают на один символ по входной последовательности и вычисление суммарной достоверности слов помехоустойчивых кодов повторяют. Новым является то, что на приемной стороне по синдрому кода сначала определяют правильно принятые коды, в которых ошибки могут быть исправлены, и стертые коды, в которых ошибки не могут быть исправлены. Затем по числу стертых кодов оценивают число трансформированных кодов. Далее определяют комбинации ошибок в каждом правильно принятом коде. Число ошибок правильно принятых кодов определяют в виде суммы весов комбинаций ошибок правильно принятых кодов, число ошибок стертых кодов определяют в виде произведения числа стертых кодов на наиболее вероятную оценку числа ошибок в стертых кодах, а число ошибок трансформированных кодов определяют в виде произведения числа трансформированных кодов на наиболее вероятную оценку числа ошибок в трансформированных кодах. Затем вычисляют суммарное число ошибок в последовательности правильно принятых, стертых и трансформированных кодов. Достоверность последовательности помехоустойчивых кодов вычисляют как частное от деления нормирующего коэффициента на суммарное число ошибок в последовательности кодов. При этом декодирование помехоустойчивых кодов с коррекцией ошибок выполняют в пределах минимального кодового расстояния, ошибки за пределами минимального кодового расстояния только обнаруживают, но не исправляют, а сами помехоустойчивые коды стирают. Причем число трансформированных помехоустойчивых кодов определяют по числу стертых кодов с учетом коэффициента трансформации, который вычисляют по объему сфер помехоустойчивого кода. Достоверности символов синхронизирующей последовательности формируются по первичным признакам достоверности символов с выхода демодулятора, а также по вторичным признакам достоверности символов с выхода устройства тактовой синхронизации.To achieve the goal, a code cyclic synchronization method for messages with soft solutions is proposed, consisting in the fact that a sequence of code words is formed on the transmitting side in the form of successive internal words of a cascading code, each of which is a sum modulo two error-correcting code and a synchronizing sequence . On the receiving side, the input sequence received in the sliding reception window is divided into the generating polynomial of the error-correcting code. As a result of the division, the sum of the error-correcting code syndrome and the synchronization sequence are obtained. Next, the synchronizing sequence is subtracted from the sum obtained and the error-correcting code syndrome is isolated. Then, according to the error-correcting code syndrome, a combination of errors in the error-correcting code is calculated. Then, using a combination of errors, the reliability of successive words of the error-correcting code is calculated. The total reliability of the words of the error-correcting codes is determined as the sum of the reliability of the words of the error-correcting code following each other and the reliability of the symbols of the synchronization sequence. When the total reliability of the sequence of words of error-correcting codes is greater than the threshold value, cyclic synchronization is established, and when the total reliability of the sequence of words of error-correcting codes is less than or equal to the threshold value, the sliding reception window is shifted by one character in the input sequence and the calculation of the total reliability of words of error-correcting codes is repeated. What is new is that, on the receiving side, the code syndrome is first used to determine correctly received codes in which errors can be corrected, and erased codes in which errors cannot be corrected. Then, the number of transformed codes is estimated by the number of erased codes. Next, combinations of errors in each correctly received code are determined. The number of errors of correctly received codes is determined as the sum of the weights of combinations of errors of correctly received codes, the number of errors of erased codes is determined as the product of the number of erased codes and the most probable estimate of the number of errors in erased codes, and the number of errors of transformed codes is determined as the product of the number of transformed codes by the most likely estimate of the number of errors in transformed codes. Then calculate the total number of errors in the sequence of correctly received, erased and transformed codes. The reliability of the error-correcting code sequence is calculated as the quotient of dividing the normalization coefficient by the total number of errors in the code sequence. In this case, decoding error-correcting codes with error correction is performed within the minimum code distance, errors outside the minimum code distance are only detected, but not corrected, and the error-correcting codes are erased. Moreover, the number of transformed error-correcting codes is determined by the number of erased codes, taking into account the transformation coefficient, which is calculated by the volume of the areas of the error-correcting code. The reliability of the symbols of the synchronizing sequence is formed by the primary signs of the reliability of the symbols from the output of the demodulator, as well as by the secondary signs of the reliability of the symbols from the output of the clock synchronization device.
Осуществление способа кодовой цикловой синхронизации сообщений с мягкими решениями рассмотрим на примере синхронизации помехоустойчивого каскадного кода, внутренним кодом которого является помехоустойчивый циклический двоичный код Боуза - Чоудхури - Хоквингема (БЧХ - код), а внешним - код Рида-Соломона. На передающей стороне источник информации вначале формирует исходное сообщение объемом K m-ичных (m>1) символов. На первой ступени помехоустойчивого каскадного кода это сообщение кодируют m-ичным помехоустойчивым кодом Рида-Соломона. В результате кодирования сообщения получают код Рида-Соломона (N, K), информационная длина которого равна K, а блоковая - N символов.We will consider the implementation of the code-based cyclic synchronization method for messages with soft solutions using the example of synchronization of an error-tolerant cascade code, the internal code of which is the noise-free cyclic binary code Bose - Chowdhury - Hockingham (BCH - code), and the external - Reed-Solomon code. On the transmitting side, the information source first generates an initial message of K m-ary (m> 1) characters. At the first stage of the error-correcting cascade code, this message is encoded by the m-ary error-correcting Reed-Solomon code. As a result of encoding the message, a Reed-Solomon code (N, K) is obtained, the information length of which is K, and the block length is N characters.
Далее символы кода Рида-Соломона кодируют двоичным циклическим кодом БЧХ с порождающим многочленом g(x). Код БЧХ является кодом второй ступени помехоустойчивого каскадного кода. Код БЧХ имеет параметры: n - блоковая длина кода, k - информационная длина кода.Further, the reed-Solomon code symbols are encoded with the binary cyclic BCH code with the generating polynomial g (x). The BCH code is the code for the second stage of the error-correcting cascade code. The BCH code has parameters: n is the block length of the code, k is the information length of the code.
Кодирование кода БЧХ выполняют по формулеThe coding of the BCH code is performed according to the formula
где ƒ(x) - информационная часть кода БЧХ, состоящая из символов кода Рида-Соломона.where ƒ (x) is the information part of the BCH code, consisting of Reed-Solomon code symbols.
В результате кодирования кодом БЧХ символов кода Рида - Соломона получают N двоичных слов кода БЧХ (n, k) или последовательность двоичных символов каскадного кода, длина которого составляет n⋅N бит. Информационная длина каскадного кода будет равна k⋅K бит.As a result of encoding the Reed - Solomon code symbols with the BCH code, N binary words of the BCH code (n, k) or a sequence of binary symbols of the cascade code, the length of which is n битN bits, are obtained. The cascade code information length will be k⋅K bits.
Затем двоичные символы последовательности кодов БЧХ складывают по модулю два с символами двоичной синхронизирующей последовательности. В качестве синхронизирующей последовательности выбирают последовательность с хорошими синхронизирующими свойствами, например, последовательность максимального периода или код Рида-Маллера (РМ) 1-го порядка, последовательность Баркера и другие. Синхронизирующая последовательность может вычисляться заранее и храниться в оперативной или постоянной памяти. Например, последовательность максимального периода генерируется заранее в линейном сдвиговом регистре с обратными связями, описываемыми примитивным порождающим полиномом подходящей степени. Для порождающего полинома степени 10 синхронизирующая последовательность будет длины 210-1=1023 бит. Далее выбранную синхронизирующую последовательность делят на части p2(x) длины n-k символов каждая и символы этих частей синхронизирующей последовательности суммируют по модулю два с соответствующими n-k символами проверочных частей соответствующего кода БЧХThen, the binary symbols of the BCH code sequence add modulo two with the symbols of the binary synchronization sequence. As a synchronizing sequence, a sequence with good synchronizing properties is selected, for example, a maximum period sequence or a 1st-order Reed-Muller (PM) code, a Barker sequence, and others. The synchronization sequence can be calculated in advance and stored in random access memory or read-only memory. For example, a sequence of the maximum period is generated in advance in a linear shift register with feedbacks described by a primitive generating polynomial of an appropriate degree. For a generating polynomial of degree 10, the synchronization sequence will be of length 2 10 -1 = 1023 bits. Next, the selected synchronization sequence is divided into parts p 2 (x) of length nk characters each and the symbols of these parts of the synchronization sequence sum modulo two with the corresponding nk symbols of the verification parts of the corresponding BCH code
Для выполнения этой операции длина синхронизирующей последовательности должна быть не менее V=(n-k)⋅N. Между словами БЧХ в каскадном коде и отрезками синхронизирующей последовательности (кода РМ) устанавливается взаимно однозначное соответствие. Проверочная часть первого кода БЧХ складывается с первым отрезком синхронизирующей последовательности, проверочная часть второго - со вторым отрезком синхронизирующей последовательности и так далее. Такое сложение выполняется со всеми кодами БЧХ каскадного кода. Затем сформированную таким образом последовательность кодов БЧХ p3(x) передают по каналу связи.To perform this operation, the length of the synchronization sequence must be at least V = (nk) ⋅ N. A one-to-one correspondence is established between the words of the BCH in the cascade code and the segments of the synchronization sequence (PM code). The verification part of the first BCH code is added to the first segment of the synchronization sequence, the verification part of the second - with the second segment of the synchronization sequence, and so on. This addition is performed with all cascade code BCH codes. Then, the thus formed sequence of BCH codes p 3 (x) is transmitted over the communication channel.
На приемной стороне принятую из канала связи входную последовательность используют для кодовой цикловой синхронизации. Из-за искажений сигнала в канале связи на последовательность кодов БЧХ p3(x) накладывается комбинация ошибок e(x). Поэтому, входную последовательность на приемной стороне можно представить в виде:On the receiving side, the input sequence received from the communication channel is used for code cycle synchronization. Due to signal distortion in the communication channel, a combination of errors e (x) is superimposed on the sequence of BCH codes p 3 (x). Therefore, the input sequence on the receiving side can be represented as:
На приемной стороне сначала входную последовательность, принятую в скользящем окне приема, делят на порождающий полином помехоустойчивого кода БЧХ g(x)On the receiving side, first, the input sequence received in the sliding reception window is divided into the generating polynomial of the noise-resistant frequency response code g (x)
Синхронизирующая последовательность наложена только на проверочную часть кода БЧХ и в результате деления в остатке получают сумму синдрома ошибок кода s(x) и синхронизирующей последовательности p2(x). Далее из полученной суммы вычитают синхронизирующую последовательность и выделяют синдром ошибок кода. Затем по синдрому ошибок кода s(x) вычисляют комбинацию ошибок в помехоустойчивом коде е(x). Комбинацию ошибок по синдрому ошибок можно определять, например, с помощью декодера Меггита (Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки. Пер. с англ. - М.: Мир, 1986. - с. 165). Для этого заранее составляют таблицу Т, входом которой является синдром ошибок, а выходом - комбинация ошибокThe synchronization sequence is superimposed only on the verification part of the BCH code and as a result of division in the remainder, the sum of the error code syndrome s (x) and the synchronization sequence p 2 (x) is obtained. Next, the synchronizing sequence is subtracted from the sum obtained and the code error syndrome is isolated. Then, using the error syndrome of code s (x), a combination of errors in the error-correcting code e (x) is calculated. The combination of errors by the error syndrome can be determined, for example, using the Meggit decoder (Bleikhut R. Theory and practice of error control codes. Transl. From English. - M.: Mir, 1986. - p. 165). To do this, pre-compile table T, the input of which is the error syndrome, and the output is a combination of errors
Поскольку в качестве внутреннего кода каскадного кода выбирается не слишком длинный двоичный код БЧХ, проверочная часть которого содержит небольшое число разрядов (<20), то объем памяти, требуемый для хранения таблицы декодирования, будет не слишком большим для практической реализации.Since the BCH frequency code is not too long as the internal code of the cascade code, the verification part of which contains a small number of bits (<20), the memory required to store the decoding table will not be too large for practical implementation.
Декодирование кода БЧХ выполняют в пределах минимального кодового расстояния. При таком декодировании вес ошибок кода БЧХ удовлетворяет неравенствуBCH code decoding is performed within the minimum code distance. With this decoding, the error weight of the BCH code satisfies the inequality
где d - минимальное кодовое расстояние кода, a w - вес ошибок.where d is the minimum code distance of the code, and w is the weight of errors.
В результате декодирования кода БЧХ возможны три исхода:As a result of decoding the BCH code, three outcomes are possible:
- правильный прием кода БЧХ;- correct reception of the BCH code;
- стирание кода БЧХ;- erase the BCH code;
- трансформация кода БЧХ.- BCH code transformation.
Однозначно определяется при декодировании кода БЧХ только стирание кода БЧХ. В этом случае синдром ошибок кода отсутствует в таблице Т, ошибки только обнаруживают, а сами коды БЧХ стирают.Uniquely determined when decoding the BCH code, only erasing the BCH code. In this case, the code error syndrome is not in table T, only the errors are detected, and the BCH codes themselves are erased.
При наличии синдрома ошибок в таблице Т может быть два исхода декодирования кода. Возможен правильный прием кода, либо трансформация кода. При правильном приеме код БЧХ после коррекции ошибок совпадает с передаваемым кодом БЧХ. При трансформации код БЧХ после коррекции ошибок не совпадает с передаваемым кодом БЧХ, а является другим кодом БЧХ. На приемной стороне невозможно определить произошел правильный прием кода или его трансформация. Однако, число трансформаций в последовательности кодов БЧХ можно приближенно оценить по числу стертых кодов БЧХ. При декодировании определяют число S стертых кодов БЧХ. Тогда, число трансформированных слов T(i) кода БЧХ при исправлении i ошибок оценивают по формулеIf there is an error syndrome in table T, there may be two outcomes of decoding the code. Correct code reception or code transformation is possible. If received correctly, the BCH code after error correction is the same as the transmitted BCH code. During transformation, the BCH code after error correction does not coincide with the transmitted BCH code, but is a different BCH code. On the receiving side, it is impossible to determine whether the correct code reception or its transformation has occurred. However, the number of transformations in the sequence of BCH codes can be approximately estimated by the number of erased BCH codes. When decoding, the number S of erased BCH codes is determined. Then, the number of transformed words T (i) of the BCH code when correcting i errors is estimated by the formula
где β(i) - коэффициент трансформаций, показывающий какую долю от числа стертых кодов составляют трансформации кодов БЧХ.where β (i) is the transformation coefficient, which shows what proportion of the number of erased codes is the transformation of the BCH codes.
Коэффициент β(i) оценивают по объему сферThe coefficient β (i) is estimated by the volume of spheres
При декодировании кодов БЧХ подсчитывают общее количество ошибок t0, которые были исправлены в кодах БЧХ. Также при декодировании приближенно оценивают общее количество ошибок в стертых кодахWhen decoding the BCH codes, the total number of t 0 errors that have been corrected in the BCH codes is calculated. Also, when decoding, the total number of errors in erased codes is approximately estimated
где 
Суммарное количество t2 ошибок в трансформированных кодах БЧХ оценивают выражениемThe total number t 2 errors in the transformed BCH codes is estimated by the expression
где d - i - наиболее вероятная оценка количества ошибок в трансформированных кодах БЧХ при исправлении i ошибок.where d - i is the most likely estimate of the number of errors in transformed BCH codes when correcting i errors.
При увеличении количества трансформированных кодовых слов число правильно принятых кодовых слов уменьшается. Поэтому, суммарное количество ошибок t в правильно принятых, стертых и трансформированных кодах БЧХ с учетом уравнений (9) и (10) запишется в видеAs the number of transformed codewords increases, the number of correctly received codewords decreases. Therefore, the total number of errors t in correctly received, erased, and transformed BCH codes, taking into account equations (9) and (10), can be written as
Пример. При цикловой синхронизации каскадного помехоустойчивого кода, внешним кодом которого является код Рида-Соломона (32, 16, 17), а внутренним - код БЧХ (31,16,7) было принято 19 кодов БЧХ и стерто оставшихся 13 кодов БЧХ. В принятых кодах в 7 кодах ошибок не было, в 4-х кодах было исправлено по 1 ошибке, в 1 коде исправлено 2 ошибки и в 1 коде исправлено 3 ошибки. Общее число исправленных ошибок равно 9. По формуле (8) коэффициенты трансформации при коррекции соответственно 0, 1, 2 и 3-х ошибок кодом БЧХ будут равны β(0)=0,000031, β(1)=0,0095, β(2)=0,014, β(3)=0,16. Суммарное число ошибок в кодах БЧХ будет согласно формуле (11) примерно равноExample. During cyclic synchronization of a cascade error-correcting code, the external code of which is the Reed-Solomon code (32, 16, 17), and the internal code is the BCH code (31.16.7), 19 BCH codes were received and the remaining 13 BCH codes were erased. There were no errors in the received codes in 7 codes, in 4 codes 1 error was fixed, in 1 code 2 errors were fixed and in 1 code 3 errors were fixed. The total number of corrected errors is 9. According to formula (8), the transformation coefficients for the correction of 0, 1, 2, and 3 errors, respectively, with the BCH code will be β (0) = 0.000031, β (1) = 0.0095, β (2) = 0.014, β (3) = 0.16. The total number of errors in the BCH codes will be approximately equal to (11)
По суммарному числу ошибок в кодах БЧХ определяется достоверность кодов БЧХ. Причем, чем больше ошибок в кодах БЧХ, тем меньше достоверность кодов БЧХThe total number of errors in the BCH codes determines the reliability of the BCH codes. Moreover, the more errors in the BCH codes, the lower the reliability of the BCH codes
где λ - нормирующий коэффициент, рекомендуется λ=n⋅N.where λ is the normalizing coefficient, it is recommended that λ = n⋅N.
Для нашего примера 
Мягкие решения при цикловой синхронизации учитывают достоверности символов синхронизирующей последовательности. Достоверности символов синхронизирующей последовательности формируются по первичным признакам достоверности символов с выхода демодулятора, а также по вторичным признакам достоверности символов с выхода устройства тактовой синхронизации. К первой группе признаков относятся амплитуда сигнала на выходе интегратора демодулятора, уровень фонового шума (за пределами полосы передачи сигнала), искажения пилот-сигнала по частоте и фазе, отклонения спектра принятого сигнала от ожидаемого и так далее. В каналах с высоким уровнем помех такая оценка может давать существенную погрешность и лишь с некоторой степенью надежности позволяет судить о достоверности символов. Ко второй группе признаков, оценивающих достоверность символов, относятся краевые искажения и дробления символов в устройстве тактовой синхронизации. По сумме краевых искажений и дроблений символа можно определить «массу» символа и его достоверность. Итак, достоверность символов синхронизирующей последовательности будетSoft solutions for cyclic synchronization take into account the reliability of the symbols of the synchronization sequence. The reliability of the symbols of the synchronizing sequence is formed by the primary signs of the reliability of the symbols from the output of the demodulator, as well as by the secondary signs of the reliability of the symbols from the output of the clock synchronization device. The first group of signs includes the amplitude of the signal at the output of the demodulator integrator, the background noise level (outside the signal transmission band), the distortion of the pilot signal in frequency and phase, the deviation of the spectrum of the received signal from the expected one, and so on. In channels with a high level of interference, such an estimate can give a significant error and only with a certain degree of reliability allows judging the reliability of the characters. The second group of features that evaluate the reliability of characters include edge distortion and fragmentation of characters in a clock synchronization device. By the sum of the boundary distortions and fragmentations of the symbol, one can determine the "mass" of the symbol and its reliability. So, the reliability of the symbols of the synchronization sequence will be
Затем определяют суммарную достоверность γ1+γ2 и сравнивают ее с пороговым значением. Если суммарная достоверность кодовых слов превысит некоторое заранее выбранное пороговое значение достоверности γmax Then determine the total reliability of γ 1 + γ 2 and compare it with a threshold value. If the total confidence of the code words exceeds some pre-selected threshold confidence value γ max
то устанавливается цикловая синхронизация. В качестве порогового значения достоверности целесообразно выбрать величинуThis sets up loop synchronization. As a threshold value of reliability, it is advisable to choose the value
После установления цикловой синхронизации входная информация поступает на дальнейшую обработку. Местоположение синхронизирующей последовательности однозначно определяет начало каскадного кода или начало сообщения. В противном случае, скользящее окно приема смещают на один символ по входной последовательности, вычисление суммарной достоверности слов помехоустойчивых кодов и попытку установления цикловой синхронизации повторяют.After the establishment of cyclic synchronization, the input information is sent for further processing. The location of the synchronization sequence uniquely determines the beginning of the cascading code or the beginning of the message. Otherwise, the sliding reception window is shifted by one character in the input sequence, the calculation of the total reliability of the words of error-correcting codes and the attempt to establish cyclic synchronization is repeated.
В предлагаемом способе на приемной стороне после снятия синхронизирующей последовательности с входной последовательности кодов БЧХ выполняют декодирование кодов в пределах минимального кодового расстояния с исправлением и обнаружением ошибок. Количество ошибок в последовательности кодов БЧХ определяют с учетом оценки числа правильно принятых, стертых и трансформированных кодов БЧХ и наиболее вероятной оценки количества ошибок в стертых и трансформированных кодах БЧХ, что позволяет сформировать более точную оценку достоверности последовательности слов кодов БЧХ по сравнению с алгоритмом, применяемым в прототипе, где учитываются только принятые коды БЧХ. Это позволяет повысить вероятность установления цикловой синхронизации каскадного кода и других кодов, в основе построения которых лежит принцип каскадирования. Введение стираний и трансформаций кодов БЧХ и их учет имеет более простую реализацию, чем применение алгоритмов мягкого декодирования кода за пределами минимального кодового расстояния.In the proposed method, on the receiving side, after removing the synchronization sequence from the input sequence of BCH codes, the codes are decoded within the minimum code distance with error correction and detection. The number of errors in the sequence of BCH codes is determined by assessing the number of correctly received, erased, and transformed BCH codes and the most likely estimate of the number of errors in erased and transformed BCH codes, which allows a more accurate estimate of the reliability of the sequence of words of BCH codes compared to the algorithm used in prototype, where only accepted BCH codes are taken into account. This allows you to increase the likelihood of establishing cyclic synchronization of cascading code and other codes, the construction of which is based on the principle of cascading. The introduction of erasures and transformations of BCH codes and their accounting has a simpler implementation than the application of soft code decoding algorithms outside the minimum code distance.
Достигаемым техническим результатом предлагаемого способа кодовой цикловой синхронизации сообщений с мягкими решениями является повышение достоверности полученной информации за счет повышения вероятности установления цикловой синхронизации, а также уменьшение сложности реализации способа.Achievable technical result of the proposed method of code cyclic synchronization of messages with soft decisions is to increase the reliability of the information obtained by increasing the likelihood of establishing cyclic synchronization, as well as reducing the complexity of the method.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121779A RU2664409C1 (en) | 2017-06-20 | 2017-06-20 | Code frame synchronization method with soft solutions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121779A RU2664409C1 (en) | 2017-06-20 | 2017-06-20 | Code frame synchronization method with soft solutions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2664409C1 true RU2664409C1 (en) | 2018-08-17 |
Family
ID=63177287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017121779A RU2664409C1 (en) | 2017-06-20 | 2017-06-20 | Code frame synchronization method with soft solutions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2664409C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2819177C1 (en) * | 2023-12-08 | 2024-05-15 | Акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method for code frame synchronization of multi-block messages |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0138078A2 (en) * | 1983-09-15 | 1985-04-24 | CSELT Centro Studi e Laboratori Telecomunicazioni S.p.A. | Decoder of cyclic perfect binary code |
| US6049903A (en) * | 1996-09-30 | 2000-04-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Digital data error detection and correction system |
| US6400787B2 (en) * | 1998-07-06 | 2002-06-04 | Euratom | Telemetering of uranium of plutonium in glass |
| RU2295198C1 (en) * | 2005-06-08 | 2007-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Code cyclic synchronization method |
| RU2401512C1 (en) * | 2009-03-16 | 2010-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method of code cyclic synchronisation |
| US7839962B2 (en) * | 2006-04-04 | 2010-11-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for synchronising a signal frame of a signal transmitted from a transmitter to a receiver of a telecommunication system |
| RU2428801C1 (en) * | 2010-01-26 | 2011-09-10 | Открытое акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Device of code cycle synchronisation with soft decisions |
-
2017
- 2017-06-20 RU RU2017121779A patent/RU2664409C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0138078A2 (en) * | 1983-09-15 | 1985-04-24 | CSELT Centro Studi e Laboratori Telecomunicazioni S.p.A. | Decoder of cyclic perfect binary code |
| US6049903A (en) * | 1996-09-30 | 2000-04-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Digital data error detection and correction system |
| US6400787B2 (en) * | 1998-07-06 | 2002-06-04 | Euratom | Telemetering of uranium of plutonium in glass |
| RU2295198C1 (en) * | 2005-06-08 | 2007-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Code cyclic synchronization method |
| US7839962B2 (en) * | 2006-04-04 | 2010-11-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for synchronising a signal frame of a signal transmitted from a transmitter to a receiver of a telecommunication system |
| RU2401512C1 (en) * | 2009-03-16 | 2010-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method of code cyclic synchronisation |
| RU2428801C1 (en) * | 2010-01-26 | 2011-09-10 | Открытое акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Device of code cycle synchronisation with soft decisions |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2819177C1 (en) * | 2023-12-08 | 2024-05-15 | Акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method for code frame synchronization of multi-block messages |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100881192B1 (en) | A method of detecting an error pattern, an error correction apparatus, and a method of encoding data | |
| US6167552A (en) | Apparatus for convolutional self-doubly orthogonal encoding and decoding | |
| RU2401512C1 (en) | Method of code cyclic synchronisation | |
| RU2444127C1 (en) | Method for soft-decision decoding systematic block codes | |
| RU2375824C2 (en) | Method of adaptive noiseless coding | |
| RU2500074C1 (en) | Soft decision code frame synchronisation method | |
| RU2633148C2 (en) | Method for code frame synchronization for cascade code when applying strict solutions | |
| RU2379841C1 (en) | Decoder with erasure correction | |
| RU2295196C1 (en) | Communication channel quality control method | |
| RU2664409C1 (en) | Code frame synchronization method with soft solutions | |
| RU2295198C1 (en) | Code cyclic synchronization method | |
| US8943391B2 (en) | Cyclic code decoding method and cyclic code decoder | |
| RU2419966C2 (en) | Method to decode noiseless cascade codes by most valid symbols of external code | |
| RU2725699C1 (en) | Method for soft decoding of noise-immune code | |
| RU2562435C1 (en) | Method of information encoding-decoding in data transmission systems | |
| RU2342796C1 (en) | Method of code cyclic sync | |
| RU2210870C2 (en) | Adaptive frame synchronization method | |
| RU2546070C1 (en) | Method for soft-decision decoding of noise-immune code | |
| RU2667370C1 (en) | Method for decoding linear cascade code | |
| RU2797444C1 (en) | Method for stable code framing with hard and soft decisions | |
| RU2450436C1 (en) | Code frame synchronisation method | |
| RU2361361C1 (en) | Decoding method for data encoded by jam-proof concatenated code of blocked length variable | |
| RU2563058C1 (en) | Adaptive noiseless coding method | |
| RU2759801C1 (en) | Method for code frame synchronization for cascade code when applying strict solutions | |
| RU2331987C1 (en) | Method of adaptive equalisation of messages transfer parameters |