RU146675U1 - Устройство оценки вероятности ошибки на бит по анализу искаженных кодовых слов на основе спектра кода - Google Patents

Abstract

Устройство оценки вероятности ошибки на бит по анализу искаженных кодовых слов на основе спектра кода, содержащее первый сумматор, последовательно соединенные блок накопления, второй сумматор, делитель и блок вычисления оценки вероятности ошибки на бит, отличающееся тем, что введен блок проверки условия, при этом на приёмной стороне каждое поступающее кодовое слово, которое может содержать ошибки, передают на вход первого сумматора, в котором вычисляют сумму единиц в принятом кодовом слове, а с его выхода передают полученное число на вход блока проверки условия, в котором проверяют, равняется ли оно одному из возможных весов кодовых слов используемого двоичного помехоустойчивого кода, которые известны на приемной стороне, и, если равняется одному из возможных, то с выхода блока проверки условия передают единицу на вход блока накопления, а если не равняется, то передают ноль, а в блоке накопления накапливают последние N полученных значений, где N - общее количество кодовых слов, на основе анализа которых формируется оценка вероятности ошибки на бит, при этом накопленный массив с выхода блока накопления передают на вход второго сумматора, в котором суммируют полученные значения и с его выхода результат суммирования передают на вход делителя, в котором производят деление полученной величины на N, а с выхода передают результат деления на вход блока вычисления оценки вероятности ошибки на бит, в котором по таблице соответствия, вычисленной заранее для используемого кода, получают искомую оценку вероятности ошибки на бит.

Description

Полезная модель относится к области электрорадиотехники и связи, и может быть использована в системах передачи данных, использующих помехоустойчивое кодирование с помощью любого двоичного кода, для оценки вероятности ошибки на бит для текущего режима.

В процессе функционирования систем передачи данных возникает задача оценки качества канала связи для текущего режима. Часто для этого используются различные тестовые или служебные сигналы. Однако, это приводит к необходимости прерывать поток полезной информации, что снижает информационную скорость передачи, поэтому необходимо применять подходы, которые позволяют сформировать оценку и принять решение по информационному сигналу без использования каких-либо тестов. При достоверной передаче данных по ненадежным каналам связи часто используют помехоустойчивое кодирование на основе двоичных кодов с параметрами (n, k, d). На приемной стороне, после демодуляции получают искаженные кодовые слова. Тогда возникает задача оценить вероятность ошибки на бит по результатам анализа искаженных кодовых слов.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является патент РФ на полезную модель №136662 от 10.01.2014 «Устройство оценки вероятности ошибки на бит при кодировании с помощью бита четности», который принят за прототип. Устройство содержит последовательно соединенные первый сумматор, блок накопления, второй сумматор, делитель и блок вычисления оценки вероятности ошибки на бит.Недостатком прототипа является то, что устройство не позволяет оценить вероятность ошибки на бит, если принятые кодовые слова кодированы кодом отличным от одного вида, а именно с помощью добавления бита четности.

Целью полезной модели является получение оценки вероятности ошибки на бит по потоку искаженных кодовых слов, которые были образованы с помощью любого двоичного кода.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство оценки вероятности ошибки на бит по анализу искаженных кодовых слов на основе спектра кода, содержащее первый сумматор, последовательно соединенные блок накопления, второй сумматор, делитель и блок вычисления оценки вероятности ошибки на бит, введен блок проверки условия, при этом на приемной стороне каждое поступающее кодовое слово, которое может содержать ошибки, передают на вход первого сумматора, в котором вычисляют сумму единиц в принятом кодовом слове, а с его выхода передают полученное число на вход блока проверки условия, в котором проверяют, равняется ли оно одному из возможных весов кодовых слов используемого двоичного помехоустойчивого кода, которые известны на приемной стороне и, если равняется одному из возможных, то с выхода блока проверки условия передают единицу на вход блока накопления, а если не равняется, то передают ноль, а в блоке накопления накапливают последние N полученных значений, где N - общее количество кодовых слов, на основе анализа которых формируется оценка вероятности ошибки на бит, при этом накопленный массив с выхода блока накопления передают на вход второго сумматора, в котором суммируют полученные значения и с его выхода результат суммирования передают на вход делителя, в котором производят деление полученной величины на N, ас выхода передают результат деления на вход блока вычисления оценки вероятности ошибки на бит, в котором по таблице соответствия, вычисленной заранее для используемого кода, получают искомую оценку вероятности ошибки на бит.

Структурная схема предлагаемого устройства изображена на фиг. 1.

Устройство оценки вероятности ошибки на бит содержит первый сумматор 1(1), являющийся входом устройства, выход которого подключен ко входу блока проверки условия 2, выход которого соединен со входом блока накопления 3, выход которого подключен ко входу второго сумматора 4(2), выход которого подключен ко входу делителя 5, выход которого подключен ко входу блока вычисления оценки вероятности ошибки на бит 6, выход которого является выходом устройства.

Предлагаемое устройство может быть использовано для систем связи, в которых используется помехоустойчивое кодирование с помощью двоичного кода с параметрами (n, k, d). Отличительной особенностью описанного устройства является возможность оценивать вероятность ошибки на бит по потоку кодовых слов, которые могут содержать ошибки, без введения дополнительной избыточности и вне зависимости от действительного количества ошибок в кодовых словах, то есть способ остается работоспособным даже в том случае, если в принятом кодовом слове произошло ошибок больше, чем может исправить код. Кроме того, данное устройство не требует осуществления процедуры декодирования, а, следовательно, в вычислительном плане является достаточно малозатратным. Наличие такого устройства позволяет отказаться от применения тестовых сигналов для оценки качества канала связи в режиме использования помехоустойчивого кодирования. При этом время передачи можно использовать полностью для передачи данных, что приводит к повышению скорости передачи данных.

Структура предлагаемого устройства получена из следующих предположений.

Предположим, что принимаемые кодовые слова закодированы известным на приемной стороне двоичным кодом с параметрами (n, k, d). Тогда, при отсутствии ошибок принятое кодовое слово может иметь вес (сумма единиц), равный одному из возможных, в соответствии со спектром используемого кода. В случае присутствия ошибок, вес слова может отличаться от разрешенных весов. Тогда, можно найти аналитически вероятность такого события, что вес принятого слова отличается от любого разрешенного веса в зависимости от вероятности ошибки на бит в канале связи. Тогда вероятность определяется взвешенной суммой вероятностей переходов в разрешенные состояния:

,

где f(i) - функция следующего вида:

P_m→i(p) - вероятность перехода из комбинации, когда в слове содержится m единиц в комбинацию, содержащую i единиц, p - вероятность ошибки на бит, ρ_m - спектральные коэффициенты, то есть количество кодовых слов с весом m,

Общие формулы для вероятностей переходов определяются следующими выражениями:

, i,m∈[1,n-1].

С другой стороны, можно вычислить частость указанного события P_ч (отличие веса от любого из разрешенных). Затем можно составить следующее уравнение:

Решением данного уравнения является искомая оценка вероятности ошибки на бит p в канале связи.

Стоит отметить, что точность оценки будет тем выше, чем более разряженным спектром обладает код.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

На приемной стороне каждое поступающее кодовое слово, которое может быть искаженным передают в первый сумматор 1(1), в котором вычисляют сумму единиц в принятом кодовом слове, а полученное число передают в блок проверки условия 2, в котором проверяют, равняется ли оно одному из возможных весов кодовых слов используемого двоичного помехоустойчивого кода, в соответствии с известным на приемной стороне спектром кода. Если полученное число равняется одному из возможных, то далее в блок накопления 3 передают единицу, а если не равняется, то передают ноль. В блоке накопления 3 накапливают последние N полученных значений, где N - общее количество кодовых слов, на основе анализа которых формируется оценка вероятности ошибки на бит. При этом накопленный массив передают во второй сумматор 4(2), в котором суммируют полученные значения и передают результат суммирования в делитель 5. В делителе 5 производят деление полученной величины на а результат деления передают в блок вычисления оценки вероятности ошибки на бит 6, в котором по таблице соответствия, вычисленной заранее для используемого кода, получают искомую оценку вероятности ошибки на бит.

Таким образом, устройство обеспечивает получение оценки вероятности ошибки на бит при непрерывной передаче полезной информации, закодированной помехоустойчивым кодом и не требует введения избыточности или применения тестовых сигналов. Кроме того, данное устройство не требует осуществления процедуры декодирования, а следовательно в вычислительном плане является достаточно малозатратным. Необходимо также отметить, что устройство получает несмещенные оценки, даже, если в принятом кодовом слове произошло ошибок больше, чем может исправить код.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обладает следующим преимуществом: обеспечивает получение оценки вероятности ошибки на бит для текущего режима при использовании кодирования с помощью любого двоичного помехоустойчивого кода вне зависимости от количества ошибок содержащихся в принятых кодовых словах.

Claims (1)

1. Устройство оценки вероятности ошибки на бит по анализу искаженных кодовых слов на основе спектра кода, содержащее первый сумматор, последовательно соединенные блок накопления, второй сумматор, делитель и блок вычисления оценки вероятности ошибки на бит, отличающееся тем, что введен блок проверки условия, при этом на приёмной стороне каждое поступающее кодовое слово, которое может содержать ошибки, передают на вход первого сумматора, в котором вычисляют сумму единиц в принятом кодовом слове, а с его выхода передают полученное число на вход блока проверки условия, в котором проверяют, равняется ли оно одному из возможных весов кодовых слов используемого двоичного помехоустойчивого кода, которые известны на приемной стороне, и, если равняется одному из возможных, то с выхода блока проверки условия передают единицу на вход блока накопления, а если не равняется, то передают ноль, а в блоке накопления накапливают последние N полученных значений, где N - общее количество кодовых слов, на основе анализа которых формируется оценка вероятности ошибки на бит, при этом накопленный массив с выхода блока накопления передают на вход второго сумматора, в котором суммируют полученные значения и с его выхода результат суммирования передают на вход делителя, в котором производят деление полученной величины на N, а с выхода передают результат деления на вход блока вычисления оценки вероятности ошибки на бит, в котором по таблице соответствия, вычисленной заранее для используемого кода, получают искомую оценку вероятности ошибки на бит.

   

Images