EA009629B1 - Способ помехоустойчивого кодирования цифровой информации и способ её декодирования - Google Patents
Способ помехоустойчивого кодирования цифровой информации и способ её декодирования Download PDFInfo
- Publication number
- EA009629B1 EA009629B1 EA200601381A EA200601381A EA009629B1 EA 009629 B1 EA009629 B1 EA 009629B1 EA 200601381 A EA200601381 A EA 200601381A EA 200601381 A EA200601381 A EA 200601381A EA 009629 B1 EA009629 B1 EA 009629B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- information
- block
- digital information
- function
- error
- Prior art date
Links
Landscapes
- Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
- Error Detection And Correction (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к области информатики и связи, к способам передачи и хранения цифровой информации, а более конкретно к способу помехоустойчивого кодирования цифровой информации и способу её декодирования. Способы характеризуются существенным снижением уровня избыточности при передаче и хранении информации, повышением уровня защищенности и скорости передачи цифровой информации в различных каналах связи, а также повышением достоверности передачи информации за счет исправления ошибок.
Description
Настоящее изобретение относится к области информатики и связи, к способам передачи и хранения цифровой информации, а более конкретно к способу помехоустойчивого кодирования цифровой информации и способу её декодирования.
В настоящее время широко применяется помехоустойчивое кодирование цифровой информации для решения задач безошибочной передачи и хранения цифровой информации.
Помехоустойчивое кодирование цифровой информации заключается в добавлении к блоку двоичной информации проверочного блока, который позволяет при декодировании обнаруживать и исправлять ошибки.
Широко известны и технически реализуемы линейные коды, в которых кодирование цифровой информации происходит путем умножения блока двоичной информации на кодирующую матрицу, циклические коды, в которых кодирование происходит в регистре сдвига и т.д.
Общим принципиальным недостатком известных способов помехоустойчивого кодирования является большая длина проверочного блока, который необходимо добавлять к исходной двоичной информации.
Так, например, широко известен код БЧХ (5,15,7) (см. «Коды и математика», авторы М.Н. Аршинов, Л.Е. Садовский, издательство «Наука», 1983 г., с. 73), где
- длина блока двоичной информации в битах;
- длина кодового слова;
- минимальное расстояние кода.
Порождающей матрицей данного кода является
| (\ | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | |
| с- | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | |
| А | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
О 1 0 1 О О О (Г
0 1 0 1 0 0 0
0 10 10 0
110 0 10 10 0 110 0 10 1,
Кодирование происходит путем разбиения исходной информации на блоки по 5 бит и их умножения на матрицу С, в результате чего получается кодированная информация длиной 15 бит, в которой затем можно исправлять любые ошибки, вес которых не больше 3 (т. е. ошибки в любых трех или меньшем числе позиций).
Легко рассчитать, что при передаче информации, таким образом, необходимо вместо 5 бит передавать ровно в три раза больше, что означает избыточность при передаче или хранении информации, равную 200%, что неприемлемо, в первую очередь, для низкоскоростных каналов связи.
В основу настоящего изобретения положена задача создания способа помехоустойчивого кодирования цифровой информации, реализация которого привела бы к существенному снижению избыточности информации при помехоустойчивом кодировании.
Эта задача решена благодаря реализации способа кодирования цифровой информации, заключающегося в том, что представленную в двоичном коде цифровую информацию разбивают на информационные блоки, далее для каждого полученного таким образом информационного блока вычисляют функцию, зависящую от каждого бита информационного блока, в результате вычисления функции получают контрольный блок, который объединяют с информационным блоком, в результате чего образуется помехоустойчивый блок, содержащий кодированную цифровую информацию.
Другой задачей настоящего изобретения является создание способа декодирования цифровой информации, кодированной в соответствии с вышеописанным способом помехоустойчивого кодирования, реализация которого привела бы к возможности исправления произвольного числа ошибок, определяемого качеством канала связи или способа хранения информации, а также к возможности адаптивного изменения параметров кодирования в зависимости от практической надобности.
Эта задача решена за счет реализации способа декодирования цифровой информации, заключающегося в том, что из каждого помехоустойчивого блока, содержащего информационный и контрольный блоки, составляющие кодированную цифровую информацию, выделяют информационный блок, после чего для каждого выделенного информационного блока вычисляют функцию, зависящую от каждого бита информационного блока, далее сравнивают вычисленное значение функции с её же ранее вычисленным значением, составляющим контрольный блок, при совпадении значений информационный блок расценивают как декодированную цифровую информацию, а при несовпадении значений последовательно изменяют по меньшей мере несколько бит помехоустойчивого блока, таким образом получая скорректированный помехоустойчивый блок, и далее вычисляют для каждого скорректированного помехоустойчивого блока упомянутую функцию и сравнивают её с ранее вычисленным значением, составляющим контрольный блок, при совпадении значений скорректированный информационный блок расценивают как декодированную цифровую информацию.
По предлагаемому способу кодирования к информационному блоку М длиной т вырабатывается
- 1 009629 корректирующий блок К длины к, т>к при помощи нелинейного размешивающего преобразования Н типа хеш-функции. В практических приложениях целесообразно использовать имитовставку с фиксированным ключом
К=Н(М)
Передача информации организована таким образом, что для каждого блока М1 вычисляется контрольный блок К1=Н(М1), который объединяется с М1, образуя помехоустойчивый блок М1||К1, который передается в канал связи.
В канале связи действуют ошибки, которые моделируются следующим образом - переданный помехоустойчивый блок М1||К1 суммируется по модулю 2 с вектором ошибки О веса ΐ и длиной т+к.
Далее декодирование полученного потенциально искаженного ошибкой помехоустойчивого блока производится следующим образом - перебирается все множество возможных ошибок, называемых также синдромами, веса ΐ и для каждого синдрома 8* вычисляется Н(М1+О+84х) и сравнивается с К1, в случае, если ошибки не приходятся на корректирующий блок, и с К1+[84х] в противном случае (|8,х| - последние т бит вектора синдрома).
При совпадении фиксируется, что ошибка вызвана синдромом 8,, и она исправляется суммированием по модулю 2 с этим синдромом на длине т информационного блока.
При этом мощность множества синдромов определяет трудоемкость декодирования и оценивается сверху величиной О=(т+к)'.
Возможная ошибка декодирования, при которой искаженный вектор может быть принят за правильный, оценивается величиной р=Э/2к.
Технически целесообразно оценивать параметр ΐ величиной 2-3 и, исходя из этого, варьировать длину информационного блока т.
В реализации заявленного способа в описываемом ниже макете, реализующем телефонную связь повышенного качества, ΐ=1 и ΐ=2, длина информационного блока т=64 байта=512 бит, длина контрольного блока к=4 байта=32 бита, избыточность порядка 6% и достоверно исправляются 2 ошибки на блок.
Таким образом, в результате реализации раскрытых выше способов достигаются нижеследующие явные преимущества:
существенное снижение избыточности информации при помехоустойчивом кодировании (с сотен процентов до 5-10%);
возможность исправления произвольного числа ошибок, определяемого качеством канала связи или способа хранения информации;
адаптивное изменение параметров кодирования в зависимости от практической надобности.
Настоящее изобретение более детально раскрыто в нижеследующем подробном описании телефонного аппарата мобильной подвижной радиосвязи, в котором реализованы описанные способы, со ссылками на прилагаемую принципиальную схему системы (см. чертеж), реализующей телефонную связь повышенного качества.
Телефонный аппарат содержит приемо-передающую антенну 1 телефона, приемо-передающее устройство 2, интерфейсный блок 3, вычислительный узел 4 с микропрограммой кодирования и декодирования, запоминающее устройство 5 для временного хранения данных, генератор 6 корректирующих блоков, блок 7 восстановления речи, устройство 8 воспроизведения речи, вокодер 9 и микрофон 10. Элементы 3-6 телефонного аппарата программным образом реализуют заявляемый способ.
Каждый из телефонов, содержащий устройство для кодирования и декодирования (интерфейсный блок 3, вычислительный узел 4, запоминающее устройство 5, генератор 6 корректирующих блоков), обменивается с другим телефоном речевой информацией, вводимой с микрофона 10, преобразуемой в цифровую форму вокодером 9, передаваемой в интерфейсный блок 3, который разбивает на информационные блоки представленную в двоичном коде речевую оцифрованную информацию, далее для каждого полученного таким образом информационного блока в вычислительном узле 4 вычисляют функцию, зависящую от каждого бита информационного блока, в качестве которой используется имитовставка, в результате вычисления функции получают контрольный блок, который направляется обратно в интерфейсный блок 3, в котором объединяют результат вычисления функции с исходным информационным блоком, в результате чего образуется помехоустойчивый блок, содержащий кодированную цифровую информацию, который затем направляется на приемо-передающее устройство 2, которое в свою очередь передает его на приемо-передаюшую антенну 1 телефона и направляет его другому телефону по радиоканалу.
Принимаемая от другого аналогично устроенного телефона с номером _) цифровая информация, состоящая из помехоустойчивого блока, содержащего информационный и контрольный блоки, составляющие кодированную цифровую информацию, поступает из радиоканала на приемо-передаюшую антенну 1 телефона ί, затем на приемо-передающее устройство 2, передается в интерфейсный блок 3, который выделяет из нее информационный блок, после чего каждый выделенный информационный блок направляется в вычислительный узел 4, в котором для упомянутого блока вычисляют функцию, зависящую от каждого бита информационного блока, в качестве которой используется имитовставка, далее в этом же вычислительном узле 4 сравнивают вычисленное значение функции с её же ранее вычисленным значени
- 2 009629 ем, составляющим контрольный блок, при совпадении значений информационный блок расценивают как декодированную цифровую информацию и направляют данную цифровую информацию, являющуюся оцифрованной речью, в блок восстановления речи 7, а затем в устройство 8 воспроизведения речи. При несовпадении значений последовательно при помощи генератора 6 корректирующих блоков изменяют по меньшей мере несколько бит помехоустойчивого блока, таким образом получая скорректированный помехоустойчивый блок, и далее в вычислительном узле 4 вычисляют для каждого скорректированного помехоустойчивого блока, размещенного в запоминающем устройстве 5 для временного хранения данных, упомянутую функцию и сравнивают её с ранее вычисленным значением, составляющим контрольный блок, при совпадении значений скорректированный информационный блок расценивают как декодированную цифровую информацию и направляют декодированную цифровую информацию, являющуюся оцифрованной речью, в блок восстановления речи 7, а затем в устройство воспроизведения речи 8.
По сравнению со всеми способами помехоустойчивого кодирования и декодирования цифровой информации, известными заявителю, раскрытые в настоящей патентной заявке способы характеризуются существенным снижением уровня избыточности при передаче и хранении информации, повышением уровня защищенности и скорости передачи цифровой информации в различных каналах связи, а также повышением достоверности передачи информации за счет исправления ошибок.
Claims (2)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ кодирования цифровой информации, заключающийся в том, что представленную в двоичном коде цифровую информацию разбивают на информационные блоки, далее для каждого полученного таким образом информационного блока вычисляют функцию, зависящую от каждого бита информационного блока, в результате вычисления функции получают контрольный блок, который объединяют с информационным блоком, в результате чего образуется помехоустойчивый блок, содержащий кодированную цифровую информацию.
- 2. Способ декодирования цифровой информации, кодированной в соответствии с п.1, заключающийся в том, что из каждого помехоустойчивого блока, содержащего информационный и контрольный блоки, составляющие кодированную цифровую информацию, выделяют информационный блок, после чего для каждого выделенного информационного блока вычисляют функцию, зависящую от каждого бита информационного блока, далее сравнивают вычисленное значение функции с её же ранее вычисленным значением, составляющим контрольный блок, при совпадении значений информационный блок расценивают как декодированную цифровую информацию, а при несовпадении значений последовательно изменяют по меньшей мере несколько бит помехоустойчивого блока, таким образом получая скорректированный помехоустойчивый блок, и далее вычисляют для каждого скорректированного помехоустойчивого блока упомянутую функцию и сравнивают её с ранее вычисленным значением, составляющим контрольный блок, при совпадении значений скорректированный информационный блок расценивают как декодированную цифровую информацию.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200601381A EA009629B1 (ru) | 2006-06-21 | 2006-06-21 | Способ помехоустойчивого кодирования цифровой информации и способ её декодирования |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200601381A EA009629B1 (ru) | 2006-06-21 | 2006-06-21 | Способ помехоустойчивого кодирования цифровой информации и способ её декодирования |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200601381A1 EA200601381A1 (ru) | 2007-10-26 |
| EA009629B1 true EA009629B1 (ru) | 2008-02-28 |
Family
ID=40849011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200601381A EA009629B1 (ru) | 2006-06-21 | 2006-06-21 | Способ помехоустойчивого кодирования цифровой информации и способ её декодирования |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA009629B1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2585977C1 (ru) * | 2015-03-19 | 2016-06-10 | Открытое акционерное общество "Камчатский гидрофизический институт" (ОАО "КГФИ") | Способ помехоустойчивого кодирования и декодирования цифровых данных |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5124992A (en) * | 1989-02-24 | 1992-06-23 | Alcatel Transmission Par Faisceaux Hertiziens | Error correcting encoder/decoder for a digital transmission installation |
| RU2114463C1 (ru) * | 1994-06-29 | 1998-06-27 | Борис Владимирович Березин | Способ формирования n-битной контрольной комбинации n-битной двоичной информации |
| WO1999033183A1 (en) * | 1997-12-22 | 1999-07-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | DEVICE FOR ENCODING/DECODING n-BIT SOURCE WORDS INTO CORRESPONDING m-BIT CHANNEL WORDS, AND VICE VERSA |
| RU2239941C2 (ru) * | 2002-12-19 | 2004-11-10 | Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Государственной технической комиссии при Президенте Российской Федерации | Способ передачи дискретной информации |
| RU2251210C1 (ru) * | 2003-10-06 | 2005-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Кодек помехоустойчивого циклического кода |
-
2006
- 2006-06-21 EA EA200601381A patent/EA009629B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5124992A (en) * | 1989-02-24 | 1992-06-23 | Alcatel Transmission Par Faisceaux Hertiziens | Error correcting encoder/decoder for a digital transmission installation |
| RU2114463C1 (ru) * | 1994-06-29 | 1998-06-27 | Борис Владимирович Березин | Способ формирования n-битной контрольной комбинации n-битной двоичной информации |
| WO1999033183A1 (en) * | 1997-12-22 | 1999-07-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | DEVICE FOR ENCODING/DECODING n-BIT SOURCE WORDS INTO CORRESPONDING m-BIT CHANNEL WORDS, AND VICE VERSA |
| RU2239941C2 (ru) * | 2002-12-19 | 2004-11-10 | Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Государственной технической комиссии при Президенте Российской Федерации | Способ передачи дискретной информации |
| RU2251210C1 (ru) * | 2003-10-06 | 2005-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Кодек помехоустойчивого циклического кода |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2585977C1 (ru) * | 2015-03-19 | 2016-06-10 | Открытое акционерное общество "Камчатский гидрофизический институт" (ОАО "КГФИ") | Способ помехоустойчивого кодирования и декодирования цифровых данных |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200601381A1 (ru) | 2007-10-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1843503B1 (en) | Time diversity for data communication over a voice channel | |
| US7246294B2 (en) | Method for iterative hard-decision forward error correction decoding | |
| EP1512228A4 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR CORRECTING ERRORS WITHOUT RETURN PATH FOR RELIABLE TRANSMISSION OF REAL-TIME DATA ON PACKET SWITCHING NETWORK | |
| US20220077958A1 (en) | Data Transmission Method and Apparatus | |
| CN108631792B (zh) | 一种极化码编译码方法及装置 | |
| AU2023216863A1 (en) | Multi-mode channel coding with mode specific coloration sequences | |
| RU2310273C2 (ru) | Способ кодирования-декодирования информации в системах передачи данных | |
| JP5232420B2 (ja) | データ送信方法、データ受信方法、移動端末及び無線通信システム | |
| WO2020165260A1 (en) | Multi-mode channel coding with mode specific coloration sequences | |
| CN110233698B (zh) | 极化码的编码及译码方法、发送设备、接收设备、介质 | |
| CN101136704B (zh) | 光集线装置以及光用户装置 | |
| KR20150084099A (ko) | 통신 시스템에서 데이터 채널 모델의 파라미터 추정 방법 및 시스템 | |
| TW200711329A (en) | Application of a meta-viterbi algorithm for communication systems without intersymbol interference | |
| EP2850765B1 (en) | Method and apparatus for error recovery using information related to the transmitter | |
| EA009629B1 (ru) | Способ помехоустойчивого кодирования цифровой информации и способ её декодирования | |
| RU2671989C1 (ru) | Способ передачи многоблочных сообщений каскадным кодом в комплексах связи | |
| RU2295196C1 (ru) | Способ контроля качества канала связи | |
| CN103778561B (zh) | 一种社交互动方法及系统 | |
| RU2669069C1 (ru) | Способ передачи многоблочных сообщений в комплексах телекодовой связи | |
| JP2012199843A (ja) | データ通信システムにおける誤り訂正符号制御方法および装置 | |
| RU2710911C1 (ru) | Способ передачи многоблочных сообщений в комплексах телекодовой связи | |
| RU2664409C1 (ru) | Способ кодовой цикловой синхронизации с мягкими решениями | |
| Anfalov et al. | Comparative analysis of coding effectiveness in telecommunication systems with ARQ | |
| CN101262257B (zh) | 一种采用外码增强的td-scdma系统外环功控方法 | |
| RU166744U1 (ru) | Устройство бестестовой адаптивной коррекции с обратной связью по решению |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): KZ |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY RU |