RU2500074C1 - Soft decision code frame synchronisation method - Google Patents

Abstract

FIELD: information technology.

SUBSTANCE: at transmission, a sequence of code words is generated in form of internal words of a cascade code; at reception, a sequence of words of noise-immune cyclic codes is obtained; said sequence is decoded; error combinations of said sequence are obtained; the weight of the obtained error combinations of the sequence is estimated; the weight of error combinations imposed on the synchronising sequence is then estimated; overall accuracy of words of the noise-immune cyclic codes is then determined, which is compared with a threshold value. If overall accuracy of words of the noise-immune cyclic codes is greater than the threshold value, frame synchronisation is established; if overall accuracy of words of the noise-immune cyclic codes is less than or equal to the threshold value, the sliding reception window is shifted by one symbol on the input sequence and calculation of the overall accuracy of words of the noise-immune cyclic codes is repeated.

EFFECT: high accuracy of establishing frame synchronisation.

5 cl

Description

Изобретение относится к способам кодовой цикловой синхронизации сообщений при передаче цифровой информации и может быть использовано для цикловой синхронизации каскадных кодов, турбокодов и каскадных сигнально-кодовых конструкций.The invention relates to methods for code cyclic synchronization of messages during the transmission of digital information and can be used for cyclic synchronization of cascade codes, turbo codes and cascade signal-code structures.

Для повышения вероятности доведения сообщения в каналах связи с ошибками применяют помехоустойчивое кодирование. Наиболее эффективным с точки зрения соотношения помехоустойчивости приема сообщений и сложности технической реализации является применение каскадного помехоустойчивого кода. Для правильного декодирования каскадного кода необходимо знать границы этого кода. На приемной стороне для определения начала кода применяют кодовую цикловую синхронизацию. При кодовой цикловой синхронизации синхронизирующую последовательность передают в проверочной части каскадного кода. Кодовая цикловая синхронизация может быть установлена при наличии искажений в принятом каскадном коде, не превышающем определенного порогового значения. После установления кодовой цикловой синхронизации синхронизирующую последовательность вычитают из проверочной части каскадного кода, не уменьшая при этом его корректирующую способность. Повысить вероятность установления синхронизации возможно за счет мягких решений при установлении синхронизации каскадного кода. В этом случае пороговое значение числа неискаженных символов каскадного кода, при котором устанавливается кодовая цикловая синхронизация, учитывает мягкие веса символов кода, характеризующие достоверность этих символов. Кодовая цикловая синхронизация с мягкими решениями может также использоваться в других кодах с каскадированием составных кодов, например в турбокодах и в сигнально-кодовых конструкциях (СКК) на основе блоковых или сверточных кодов.To increase the likelihood of message delivery in error communication channels, error-correcting coding is used. The most effective in terms of the noise immunity ratio of message reception and the complexity of the technical implementation is the use of cascade noise-immune code. For proper decoding of a cascade code, you need to know the boundaries of this code. On the receiving side, code loop synchronization is used to determine the beginning of the code. In code cycle synchronization, the synchronization sequence is transmitted in the verification part of the cascade code. Code cyclic synchronization can be established in the presence of distortions in the received cascade code that does not exceed a certain threshold value. After establishing the cyclic code synchronization, the synchronization sequence is subtracted from the verification part of the cascade code, without reducing its corrective ability. It is possible to increase the likelihood of establishing synchronization due to soft decisions when establishing synchronization of cascading code. In this case, the threshold value of the number of undistorted characters of the cascade code, at which the code cycle synchronization is established, takes into account the soft weights of the code symbols characterizing the reliability of these symbols. Soft cycle code synchronization can also be used in other codes with cascading of composite codes, for example, in turbo codes and in signal-code constructions (CCMs) based on block or convolutional codes.

Известен способ кодовой цикловой синхронизации сообщений, при котором на передающей стороне формируют выходную последовательность, состоящую из следующих друг за другом информационных и проверочных символов помехоустойчивого кода, которую затем вместе с синхронизирующей последовательностью передают по каналу связи. На приемной стороне в скользящем окне приема принятую синхронизирующую последовательность сравнивают с переданной синхронизирующей последовательностью и при совпадении принятой синхронизирующей последовательности и переданной синхронизирующей последовательности устанавливают цикловую синхронизацию, совпадающую с местоположением начала скользящего окна приема. При несовпадении принятой синхронизирующей последовательности и переданной синхронизирующей последовательности скользящее окно приема смещают на один символ по входной последовательности и опять сравнивают принятую синхронизирующую последовательность и переданную синхронизирующую последовательность и так повторяют до тех пор, пока принятая синхронизирующая последовательность не совпадет с переданной синхронизирующей последовательностью [Передача дискретных сообщений. Под ред. В.П.Шувалова. - М.: Радио и связь. 1990. Стр.348-349].There is a method of code cyclic message synchronization, in which an output sequence is formed on the transmitting side, consisting of information and verification symbols of an error-correcting code, which are then transmitted together with the synchronization sequence via a communication channel. On the receiving side, in the reception sliding window, the received synchronization sequence is compared with the transmitted synchronization sequence, and when the received synchronization sequence and the transmitted synchronization sequence coincide, cyclic synchronization is established, which coincides with the location of the beginning of the receiving reception window. If the received synchronization sequence and the transmitted synchronization sequence do not match, the reception sliding window is shifted by one character in the input sequence and the received synchronization sequence and the transmitted synchronization sequence are compared again and so on until the received synchronization sequence matches the transmitted synchronization sequence [Discrete message transmission . Ed. V.P. Shuvalova. - M .: Radio and communication. 1990. Pages 348-349].

Однако этот способ снижает объем полезной информации, передаваемой по каналу связи, из-за необходимости отдельной передачи специальной служебной синхронизирующей последовательности.However, this method reduces the amount of useful information transmitted over the communication channel, due to the need for a separate transmission of a special service synchronization sequence.

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 циклического кода, синхронизирующей последовательности и нумерующей последовательности, умножают на проверочный полином помехоустойчивого циклического кода и на проверочный полином нумерующей последовательности и получают сумму синдрома помехоустойчивого циклического кода и синхронизирующей последовательности. Затем выделяют нумерующую последовательность принятого помехоустойчивого циклического кода, сравнивают ее с нумерующими последовательностями ранее принятых помехоустойчивых циклических кодов и запоминают число совпадений нумерующей последовательности с ранее принятыми нумерующими последовательностями в одном из счетчиков совпадений. Причем 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 successive words, each of which is a bitwise sum modulo two error-correcting cyclic code, synchronizing sequence and numbering sequence, is multiplied by a check polynomial of error-correcting cyclic code and on the test polynomial of the numbering sequence and get the sum of the error-correcting cyclic code syndrome and sync niziruyuschey sequence. Then, the numbering sequence of the received error-correcting cyclic code is allocated, it is compared with the numbering sequences of previously received error-correcting cyclic codes, and the number of matches of the numbering sequence with previously received numbering sequences in one of the hit counters is stored. Moreover, 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 of the threshold value is exceeded, a decision is made on the code cycle synchronization of the input sequence (RF patent No. 2401512, IPC H04L 7 / 08. Kvashennikov VV, Sosin PA The method of code cyclic synchronization. Prior. March 16, 2009, publ. 10.10.2010, bull. No. 28).

Однако при этом способе вероятность установления цикловой синхронизации недостаточно высокая из-за того, что не учитываются достоверности символов синхронизирующей последовательности, которые зависят от качества приема символов и состояния канала связи.However, with this method, the probability of establishing cyclic synchronization is not high enough because the reliability of the symbols of the synchronization sequence, which depend on the quality of the reception of the symbols and the state of the communication channel, are not taken into account.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ кодовой цикловой синхронизации сообщений с мягкими решениями (прототип), 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, совпадающую с началом скользящего окна приема, при суммарной достоверности слов помехоустойчивых циклических кодов больше 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 H04L 7/08. Зимихин Д.А., Квашенников В.В. Способ кодовой цикловой синхронизации. Приор. 08.06.2005, опубл. 10.03.2007, бюл. №7).Closest to the proposed method is a method of code cyclic synchronization of messages with soft solutions (prototype), 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 cyclic code and 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, a cyclic synchronization is established that coincides with the beginning of the sliding reception window, with the total reliability of the words of error-correcting cyclic codes more 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 the words of noise-resistant cyclic codes are repeated (RF patent No. 2295198, IPC7 H04L 7/08. Zimikhin DA, Kvashennikov VV Cyclic code method th synchronization.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 мягкие решения относительно числа и конфигурации ошибок внутреннего кода каскадного кода, а значит и синхронизирующей последовательности.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 established by the total reliability of the internal words of the cascade code, which does not take into account soft decisions regarding the number and configuration of errors of the internal code of the cascade code, and hence the synchronization sequence.

Цель изобретения - увеличение вероятности установления синхронизации за счет того, что суммарная достоверность принятой синхронизирующей последовательности учитывает число и конфигурацию ошибок в синхронизирующей последовательности и в словах внутреннего кода каскадного кода, а также учитывает достоверности отдельных символов синхронизирующей последовательности.The purpose of the invention is to increase the likelihood of establishing synchronization due to the fact that the total reliability of the received synchronization sequence takes into account the number and configuration of errors in the synchronization sequence and in the words of the internal code of the cascade code, and also takes into account the reliability of individual symbols of the synchronization sequence.

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 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, совпадающую с началом скользящего окна приема, при суммарной достоверности слов помехоустойчивых циклических кодов меньше либо равной, чем пороговое значение, скользящее окно приема смещают на один символ по входной последовательности и вычисление суммарной достоверности слов помехоустойчивых циклических кодов повторяют. Новым является то, что на приемной стороне из принятой в скользящем окне приема входной последовательности вычитают синхронизирующую последовательность и получают последовательность слов помехоустойчивых циклических кодов, далее выполняют декодирование этой последовательности слов помехоустойчивых циклических кодов с мягкими решениями и в результате такого декодирования получают комбинации ошибок последовательности слов помехоустойчивых циклических кодов. Далее оценивают вес полученных комбинаций ошибок последовательности слов помехоустойчивых циклических кодов, после этого оценивают вес комбинаций ошибок, наложенных на синхронизирующую последовательность и только затем определяют суммарную достоверность слов помехоустойчивых циклических кодов, которую сравнивают с пороговым значением. При этом суммарную достоверность слов помехоустойчивых циклических кодов вычисляют как взвешенную сумму достоверностей слов помехоустойчивых циклических кодов, достоверности синхронизирующей последовательности в зависимости от наложенных на нее комбинаций ошибок и достоверностей символов синхронизирующей последовательности. Декодирование последовательности слов помехоустойчивых циклических кодов с «мягкими» решениями осуществляют по алгоритму декодирования Чейза. При этом на передающей стороне только проверочные символы внутреннего кода каскадного кода суммируют по модулю два с символами синхронизирующей последовательности и затем полученную последовательность передают по каналу связи, причем длина скользящего окна приема выбирается равной длине каскадного помехоустойчивого кода, соответствующего передаваемому сообщению.To achieve the goal, a code cyclic synchronization method for messages with soft solutions is proposed, which consists in creating a sequence of code words 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 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, a cyclic synchronization is established that coincides with the beginning of the sliding reception window, with the total reliability of the words of error-correcting cyclic codes 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 intermittent cyclic code words are repeated. It is new that, on the receiving side, the synchronization sequence is subtracted from the input sequence received in the sliding reception window and a sequence of words of noise-resistant cyclic codes is obtained, then this sequence of words of noise-resistant cyclic codes with soft solutions is decoded and as a result of this decoding, combinations of errors of the sequence of words of noise-resistant codes are obtained cyclic codes. Next, the weight of the obtained combinations of errors of the sequence of words of error-correcting cyclic codes is estimated, then the weight of combinations of errors superimposed on the synchronization sequence is estimated, and only then the total reliability of the words of error-correcting cyclic codes is determined, which is compared with a threshold value. In this case, the total reliability of the words of error-correcting cyclic codes is calculated as a weighted sum of the reliability of the words of error-correcting cyclic codes, the reliability of the synchronizing sequence, depending on the combinations of errors superimposed on it and the reliability of the symbols of the synchronizing sequence. Decoding a sequence of words of noise-resistant cyclic codes with “soft” solutions is carried out according to the Chase decoding algorithm. In this case, on the transmitting side, only the verification symbols of the internal code of the cascade code sum modulo two with the symbols of the synchronization sequence and then the resulting sequence is transmitted via the communication channel, the length of the receiving receiving window being chosen equal to the length of the cascading error-correcting code corresponding to the transmitted message.

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. Для этого на передающей стороне исходное сообщение объемом К m-ичных (m>1) символов вначале кодируют m-ичным помехоустойчивым кодом Рида-Соломона. Код Рида-Соломона является кодом первой ступени помехоустойчивого каскадного кода. В результате кодирования информации получают кодовое слово кода Рида-Соломона (N, K), информационная длина которого равна К, а блоковая - N символов.We will consider the implementation of the code 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 Bose-Chowdhury-Hockingham binary code (BCH code), and the external one is the Reed-Solomon code. To this end, on the transmitting side, the original message with a volume of K m-ary (m> 1) characters is first encoded with an m-ary noise-tolerant Reed-Solomon code. The Reed-Solomon code is the code for the first stage of the error-correcting cascade code. As a result of encoding information, a code word of the Reed-Solomon code (N, K) is obtained, the information length of which is K, and the block length is N characters.

Далее информацию кодируют двоичным циклическим кодом БЧХ с порождающим многочленом g(x). Код БЧХ является внутренним кодом или кодом второй ступени помехоустойчивого каскадного кода. Код БЧХ имеет параметры: n - блоковая длина кода, k - информационная длина кода. Кодирование кода БЧХ выполняется по формулеFurther, the information is encoded by a binary cyclic BCH code with a generating polynomial g (x). The BCH code is an internal code or a second-stage code of a noise-free cascading code. The BCH code has parameters: n is the block length of the code, k is the information length of the code. The coding of the BCH code is performed according to the formula

$$p_1\left(x\right)=ƒ\left(x\right)x^{n-k}+ƒ\left(x\right)x^{n-k}\mathrm{mod}g\left(x\right).\left(1\right)$$

$$p_{\mathrm{one}}\left(x\right)=ƒ\left(x\right)x^{n-k}+ƒ\left(x\right)x^{n-k}\mathrm{mod}g\left(x\right).\left(\mathrm{one}\right)$$

В результате кодирования кодом БЧХ всех символов кода Рида-Соломона получают N двоичных слов кода БЧХ(n,k) или двоичную последовательность, длина которой составляет nN бит.As a result of encoding the BCH code for all the characters of the Reed-Solomon code, N binary words of the BCH code (n, k) or a binary sequence with a length of nN bits are obtained.

Далее складывают по модулю два символы двоичной последовательности кодов БЧХ с символами двоичной синхронизирующей последовательности. В качестве синхронизирующей последовательности выбирают последовательность с хорошими синхронизирующими свойствами, например код Рида-Маллера (РМ) 1-го порядка (последовательность максимального периода). Синхронизирующая последовательность генерируется заранее в линейном сдвиговом регистре с обратными связями, описываемыми примитивным порождающим полиномом подходящей степени. Например, для порождающего полинома степени 10 будем иметь синхронизирующую последовательность длины 2¹⁰-1=1023 бит. При этом синхронизирующую последовательность делят на части р₂(х) длины n-k символов каждая и символы этих частей синхронизирующей последовательности суммируют с соответствующими n-k символами проверочной части соответствующего кода БЧХ: р₃(х)=р₂(х)+р₂(х). 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 слова БЧХ складывается с первым отрезком синхронизирующей последовательности, проверочная часть второго - со вторым отрезком синхронизирующей последовательности и так далее. Такое сложение выполняется со всеми словами кода БЧХ каскадного кода.Next, the modulo two symbols of the binary sequence of BCH codes with the symbols of the binary synchronization sequence are added. As a synchronizing sequence, a sequence with good synchronizing properties is selected, for example, a Reed-Muller (PM) code of the 1st order (maximum period sequence). The synchronization sequence is generated in advance in a linear shift register with feedbacks described by a primitive generating polynomial of an appropriate degree. For example, for a generating polynomial of degree 10 we will have a synchronization sequence of length 2 ¹⁰ -1 = 1023 bits. In this case, the synchronization sequence is divided into parts p ₂ (x) of length nk characters each and the symbols of these parts of the synchronization sequence are summed with the corresponding nk characters of the verification part of the corresponding BCH code: p ₃ (x) = p ₂ (x) + p ₂ (x) . 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 word 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 words of the BCH code of the cascading code.

На приемной стороне входную последовательность, сформированную в виде суммы по модулю два помехоустойчивого циклического кода БЧХ и синхронизирующей последовательности, используют для кодовой цикловой синхронизации. В канале связи из-за искажений сигнала возникают ошибки и на кодовые слова кода БЧХ р₃(х) накладывается комбинация ошибок е(х). Поэтому входную последовательность на приемной стороне можно представить в виде:On the receiving side, an input sequence formed as a modulo sum of two noise-frequency cyclic BCH codes and a synchronization sequence is used for code cycle synchronization. Errors occur in the communication channel due to signal distortions and a combination of errors e (x) is superimposed on the code words of the BCH code p ₃ (x). Therefore, the input sequence on the receiving side can be represented as:

$$p_4\left(x\right)=p_1\left(x\right)+p_2\left(x\right)+e\left(x\right).\left(2\right)$$

$$p_{\mathrm{four}}\left(x\right)=p_{\mathrm{one}}\left(x\right)+p_2\left(x\right)+e\left(x\right).\left(2\right)$$

Затем на приемной стороне из принятой в скользящем окне приема входной последовательности вычитают синхронизирующую последовательность р₂(х) и получают последовательность слов помехоустойчивых циклических кодов с ошибкамиThen, on the receiving side, the synchronizing sequence p ₂ (x) is subtracted from the input sequence received in the sliding reception window and a sequence of words of error-correcting cyclic codes with errors is obtained

$$p_5\left(x\right)=p_4\left(x\right)-p_2\left(x\right)=p_1\left(x\right)+e\left(x\right).\left(3\right)$$

$$p_5\left(x\right)=p_{\mathrm{four}}\left(x\right)-p_2\left(x\right)=p_{\mathrm{one}}\left(x\right)+e\left(x\right).\left(3\right)$$

Далее выполняют декодирование этой последовательности слов помехоустойчивых циклических кодов с «мягкими» решениями. Декодирование может осуществляться, например, по одному из алгоритмов декодирования Чейза. Известны три алгоритма декодирования Чейза, используемые обычно для декодирования двоичных помехоустойчивых кодов за пределами их минимального кодового расстояния D (Кларк Дж., мл., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи. Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1987. - 392 с.). Для малошумящих каналов при использовании алгоритмов Чейза вероятность ошибки для кода с кодовым расстоянием D ведет себя примерно так же, как для кода с коррекцией D-1 ошибок, что позволяет записать приближенные оценки для помехоустойчивости кода. Расширение корректирующей способности кода в алгоритмах Чейза достигается следующим образом. Предположим, что принята последовательность символов кода y₁, y₂,…, y_n с признаками достоверности соответственно α₁, α₂,…, α_n, характеризующими вероятность ошибки в символах кода. По определенным правилам сформируем образец ошибок Т, который складывается по модулю два с принятым словом Y. Слово Y+T декодируется в «жестком» декодере, на выходе которого можно определить корректируемую ошибку Z. В жестком декодере можно использовать синдромное декодирование, при котором кодовое слово сначала делится на порождающий многочлен кода и вычисляется синдром ошибок. Затем по синдрому помехоустойчивого циклического кода вычисляют комбинацию ошибок в помехоустойчивом циклическом коде. Минимальное значение веса ошибки w(Z) по всему набору образцов ошибок Т дает наиболее вероятную ошибку Z, которая позволяет определить принятое кодовое слово X=Y+Z.Next, decoding of this sequence of words of noise-resistant cyclic codes with “soft” solutions is performed. Decoding can be carried out, for example, according to one of Chase's decoding algorithms. Three Chase decoding algorithms are known that are usually used to decode binary error-correcting codes beyond their minimum code distance D (Clark J., Jr., Kane J. Error-correction coding in digital communication systems. Transl. From English - M .: Radio and communication, 1987. - 392 p.). For low-noise channels using Chase algorithms, the probability of error for a code with code distance D behaves in much the same way as for a code with correction D-1 errors, which allows you to record approximate estimates for the noise immunity of the code. The expansion of the corrective ability of the code in Chase's algorithms is achieved as follows. Suppose that a sequence of code symbols y ₁ , y ₂ , ..., y _n with confidence signs α ₁ , α ₂ , ..., α _n , respectively, characterizing the probability of error in the code symbols is accepted. According to certain rules, we will generate an error pattern T, which is added modulo two with the received word Y. The word Y + T is decoded in a “hard” decoder, at the output of which you can determine the corrected error Z. In a hard decoder, you can use syndromic decoding, in which the code word First, it is divided into the generating polynomial of the code and the error syndrome is calculated. Then, according to the error-correcting cyclic code syndrome, a combination of errors in the error-correcting cyclic code is calculated. The minimum value of the error weight w (Z) over the entire set of error samples T gives the most probable error Z, which allows one to determine the adopted codeword X = Y + Z.

Известны три алгоритма Чейза, отличающиеся правилами выбора образцов ошибок Т.Three Chase algorithms are known that differ in the rules for selecting error samples T.

Алгоритм 1Algorithm 1

Образец ошибок T содержит ошибки на s=INT(D/2) местах. Число таких наборов ошибок будетError pattern T contains errors at s = INT (D / 2) places. The number of such error sets will be

$$M={\left(q-1\right)}^s\cdot C_N^s,\left(4\right)$$

$$M={\left(q-\mathrm{one}\right)}^s\cdot C_N^s,\left(\mathrm{four}\right)$$

где q - основание кода.where q is the base of the code.

Алгоритм 2Algorithm 2

Образец ошибок Т содержит или не содержит ошибки только на s=INT(D/2) наименее надежных местах. Число таких наборов ошибок будетError sample T contains or does not contain errors only at s = INT (D / 2) least reliable places. The number of such error sets will be

$$M=q^s.\left(5\right)$$

$$M=q^s.\left(5\right)$$

Алгоритм 3Algorithm 3

Образец ошибок Т содержит ошибки на i местах. При D четном i=1,3,…,D-1, при D нечетном; i=2,4,…,D-1. Число таких наборов ошибок будетSample of errors T contains errors at i places. With D even i = 1,3, ..., D-1, with D odd; i = 2,4, ..., D-1. The number of such error sets will be

$$M=q^{INT\left(D/2+1\right)}.\left(6\right)$$

$$M=q^{INT\left(D/2+\mathrm{one}\right)}.\left(6\right)$$

По вероятности правильного приема кодового слова алгоритмы 1, 2, 3 расположены в убывающем порядке. Число наборов ошибок во всех алгоритмах возрастает для двоичных кодов экспоненциально в зависимости от числа позиций ошибок.By the probability of correct reception of the code word, algorithms 1, 2, 3 are arranged in descending order. The number of error sets in all algorithms increases exponentially for binary codes depending on the number of error positions.

В результате такого декодирования получают комбинации ошибок е(х) принятой последовательности слов помехоустойчивого циклического кода. Далее оценивают вес, то есть число ошибок в полученной комбинации ошибок последовательности слов помехоустойчивого циклического кодаAs a result of such decoding, combinations of errors e (x) of the received sequence of words of the error-correcting cyclic code are obtained. Next, the weight is estimated, that is, the number of errors in the resulting combination of errors of the error sequence of the cyclic code word

$$W_1=w\left(e\left(x\right)\right).\left(7\right)$$

$$W_{\mathrm{one}}=w\left(e\left(x\right)\right).\left(7\right)$$

После этого оценивают вес комбинаций ошибок, наложенных на синхронизирующую последовательностьAfter that, the weight of error combinations superimposed on the synchronization sequence is estimated

$$W_2=w\left(e_1\left(x\right)\right).\left(8\right)$$

$$W_2=w\left(e_{\mathrm{one}}\left(x\right)\right).\left(8\right)$$

Это те комбинации ошибок, которые наложены на проверочную часть помехоустойчивых циклических кодов.These are those combinations of errors that are superimposed on the verification part of error-correcting cyclic codes.

Веса комбинаций ошибок определяют достоверность слов помехоустойчивых циклических кодовThe weights of the error combinations determine the accuracy of the error-correcting cyclic code words

$${\gamma }_1=\frac{1}{{\displaystyle \sum _{W_1}{C}_n^{W_1}}}{\gamma }_2=\frac{1}{{\displaystyle \sum _{W_2}{C}_n^{W_2}}}{\gamma }_3={\displaystyle \sum _{i=1}^{nN}{\alpha }_i}.\left(9\right)$$

$${\gamma }_{\mathrm{one}}=\frac{\mathrm{one}}{{\displaystyle \sum _{W_{\mathrm{one}}}{C}_n^{W_{\mathrm{one}}}}}{\gamma }_2=\frac{\mathrm{one}}{{\displaystyle \sum _{W_2}{C}_n^{W_2}}}{\gamma }_3={\displaystyle \sum _{i=\mathrm{one}}^{nN}{\alpha }_i}.\left(9\right)$$

Суммарную достоверность слов помехоустойчивых циклических кодов вычисляют как взвешенную сумму достоверностей слов помехоустойчивых циклических кодов, достоверности синхронизирующей последовательности в зависимости от наложенных на нее комбинаций ошибок и достоверностей символов синхронизирующей последовательности.The total fidelity of the words of error-correcting cyclic codes is calculated as the weighted sum of the reliability of the words of error-correcting cyclic codes, the reliability of the synchronizing sequence, depending on the combinations of errors superimposed on it and the reliability of the symbols of the synchronizing sequence.

Затем определяют суммарную достоверность слов помехоустойчивых циклических кодов, которую сравнивают с пороговым значением. Если суммарная достоверность кодовых слов превысит некоторое заранее выбранное пороговое значение достоверности γ_max Then determine the total reliability of the words error-correcting cyclic codes, which is compared with a threshold value. If the total confidence of the code words exceeds some pre-selected threshold confidence value γ _max

$${\displaystyle \sum {\gamma }_i\left(t\right)>{\gamma }_{\max }},\left(10\right)$$

$${\displaystyle \sum {\gamma }_i\left(t\right)>{\gamma }_{\max }},\left(10\right)$$

то устанавливается цикловая синхронизация. Это означает, что входная информация поступает на дальнейшую обработку. Местоположение синхронизирующей последовательности однозначно определяет начало первого помехоустойчивого циклического кода БЧХ в каскадном коде или начало сообщения.This sets up loop synchronization. This means that the input goes to further processing. The location of the synchronization sequence uniquely determines the beginning of the first error-correcting cyclic BCH code in a cascading code or the beginning of a message.

В предлагаемом способе на приемной стороне после снятия синхронизирующей последовательности с входной последовательности слов помехоустойчивых циклических кодов выполняют декодирование помехоустойчивых циклических кодов с использованием мягких решений, что увеличивает число корректируемых ошибок по сравнению с жестким алгоритмом, применяемым в прототипе. Это позволяет сформировать более точную оценку достоверности последовательности слов помехоустойчивых циклических кодов. Затем формируется суммарная достоверность слов помехоустойчивых циклических кодов, учитывающая достоверности отдельных символов кода, что также увеличивает точность и надежность оценок достоверности последовательности слов помехоустойчивых циклических кодов, а значит и увеличивает точность и надежность определения синхронизирующей последовательности. Это позволяет повысить вероятность установления цикловой синхронизации каскадного кода и других кодов, в основе построения которых лежит принцип каскадирования.In the proposed method, on the receiving side, after removing the synchronization sequence from the input sequence of words of error-correcting cyclic codes, decoding of error-correcting cyclic codes is performed using soft solutions, which increases the number of correctable errors in comparison with the hard algorithm used in the prototype. This allows you to generate a more accurate assessment of the reliability of the sequence of words error-correcting cyclic codes. Then, the total reliability of the words of error-correcting cyclic codes is formed, taking into account the reliability of individual code symbols, which also increases the accuracy and reliability of estimates of the reliability of the sequence of words of error-correcting cyclic codes, and therefore increases the accuracy and reliability of determining the synchronization sequence. 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.

Достигаемым техническим результатом предлагаемого способа кодовой цикловой синхронизации сообщений с мягкими решениями является повышение вероятности установления цикловой синхронизации, а значит и увеличение вероятности приема всего сообщения.Achievable technical result of the proposed method of code cyclic synchronization of messages with soft decisions is to increase the likelihood of establishing cyclic synchronization, and therefore increase the likelihood of receiving the entire message.

Claims (5)

1. 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 циклического кода и синхронизирующей последовательности, на приемной стороне входную последовательность, принятую в скользящем окне приема, делят на порождающий полином помехоустойчивого циклического кода и 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, совпадающую с началом скользящего окна приема, при суммарной достоверности слов помехоустойчивых циклических кодов меньше либо равной, чем пороговое значение, скользящее окно приема смещают на один символ по входной последовательности и вычисление суммарной достоверности слов помехоустойчивых циклических кодов повторяют, отличающийся тем, что на приемной стороне из принятой в скользящем окне приема входной последовательности вычитают синхронизирующую последовательность и получают последовательность слов помехоустойчивых циклических кодов, далее выполняют декодирование этой последовательности слов помехоустойчивых циклических кодов с мягкими решениями и в результате такого декодирования получают комбинации ошибок последовательности слов помехоустойчивых циклических кодов, далее оценивают вес полученных комбинаций ошибок последовательности слов помехоустойчивых циклических кодов, после этого оценивают вес комбинаций ошибок, наложенных на синхронизирующую последовательность, и только затем определяют суммарную достоверность слов помехоустойчивых циклических кодов, которую сравнивают с пороговым значением.1. A method 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 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 error-correcting cyclic code and as a result of division receive the sum of the error-correcting cyclic code syndrome and the synchronization sequence, then the synchronizing sequence is subtracted from the sum obtained and the error-correcting cyclic code syndrome is extracted, then the combination of errors in the error-correcting cyclic code is calculated from the noise-resistant cyclic code syndrome and its weight is estimated, then the reliability of the following each other is calculated by weight of the combination of errors after another words of the error-correcting cyclic code, then these reliability are summed together and then compared the total reliability of the words of error-correcting cyclic codes with a threshold value is obtained, when the total reliability of the words of error-correcting cyclic codes is greater than the threshold value, a cycle synchronization is established that coincides with the beginning of the sliding reception window, with the total reliability of words of error-correcting cyclic codes less than or equal to the threshold value, the sliding reception window offset by one character in the input sequence and the calculation of the total reliability of the words noise-resistant cyclic the codes are repeated, characterized in that on the receiving side the synchronization sequence is subtracted from the input sequence received in the sliding reception window and a sequence of words of noise-resistant cyclic codes is obtained, then this sequence of words of noise-resistant cyclic codes with soft decisions is decoded, and as a result of such decoding, combinations of sequence errors are obtained words of noise-resistant cyclic codes, then evaluate the weight of the resulting combinations of errors after word sequences of error-correcting cyclic codes, then the weight of error combinations superimposed on the synchronizing sequence is estimated, and only then the total reliability of the words of error-correcting cyclic codes is determined, which is compared with a threshold value. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что суммарную достоверность слов помехоустойчивых циклических кодов вычисляют как взвешенную сумму достоверностей слов помехоустойчивых циклических кодов, достоверности синхронизирующей последовательности в зависимости от наложенной на нее комбинации ошибок и достоверностей символов синхронизирующей последовательности.2. The method according to claim 1, characterized in that the total word reliability of the error-correcting cyclic codes is calculated as a weighted sum of the reliability of the words of the error-correcting cyclic codes, the reliability of the synchronization sequence depending on the combination of errors and the reliability of the symbols of the synchronizing sequence superimposed on it. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что декодирование последовательности слов помехоустойчивых циклических кодов с мягкими решениями осуществляют по алгоритму декодирования Чейза.3. The method according to claim 1, characterized in that the decoding of the sequence of words of noise-resistant cyclic codes with soft decisions is carried out according to the Chase decoding algorithm. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на передающей стороне только проверочные символы внутреннего кода каскадного кода суммируют по модулю два с символами синхронизирующей последовательности и затем полученную последовательность передают по каналу связи.4. The method according to claim 1, characterized in that on the transmitting side only the verification characters of the internal code of the cascading code are summed modulo two with the symbols of the synchronization sequence and then the resulting sequence is transmitted via the communication channel. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что длину скользящего окна приема выбирают равной длине помехоустойчивого каскадного кода, соответствующего передаваемому сообщению. 5. The method according to claim 1, characterized in that the length of the sliding reception window is chosen equal to the length of the noise-resistant cascading code corresponding to the transmitted message.