RU2763030C1 - Method for eliminating synchronization slides in digital data transmission networks using convolutional codes properties - Google Patents
Method for eliminating synchronization slides in digital data transmission networks using convolutional codes properties Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763030C1 RU2763030C1 RU2021112974A RU2021112974A RU2763030C1 RU 2763030 C1 RU2763030 C1 RU 2763030C1 RU 2021112974 A RU2021112974 A RU 2021112974A RU 2021112974 A RU2021112974 A RU 2021112974A RU 2763030 C1 RU2763030 C1 RU 2763030C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bits
- synchronization
- decoding
- code sequence
- data
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J3/00—Time-division multiplex systems
- H04J3/02—Details
- H04J3/06—Synchronising arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
- H04L7/0016—Arrangements for synchronising receiver with transmitter correction of synchronization errors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
- Error Detection And Correction (AREA)
Abstract
Description
Область техники.The field of technology.
Заявленный способ относится к области техники связи, а именно к синхронизации цифровых сетей передачи данных и может быть использован при передаче данных в условиях сбоев синхронизации, вызывающих проскальзывания.The claimed method relates to the field of communication technology, namely to the synchronization of digital data transmission networks and can be used in data transmission in conditions of synchronization failures causing slippage.
Уровень техники.State of the art.
а) Описание аналогов.a) Description of analogs.
Известен способ обнаружения проскальзываний синхронизации (патент US № 4833675), заключающийся в добавлении избыточности в передаваемую кодовую последовательность.There is a known method for detecting synchronization slips (US patent No. 4833675), which consists in adding redundancy to the transmitted code sequence.
Недостатком данного способа является невозможность обнаружения места проскальзывания синхронизации и восстановления верного следования бит кодовой последовательности.The disadvantage of this method is the impossibility of detecting the place of synchronization slip and restoring the correct sequence of the bits of the code sequence.
Известен способ обнаружения проскальзываний синхронизации (патент US № 5068879), заключающийся в обнаружении места проскальзывание синхронизации.There is a known method for detecting synchronization slip (US patent No. 5068879), which consists in detecting the location of synchronization slip.
Недостатком данного способа является невозможность устранения проскальзывания синхронизации кодовой последовательности.The disadvantage of this method is the impossibility of eliminating the slip of the synchronization of the code sequence.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ непрерывной настройки синхронизации в телекоммуникационной системе (патент US № 5933468), включающий этапы: обнаружения места проскальзывания на основе сдвига бит синхронизации и вставку бит данных для восстановления синхронизации.The closest in technical essence to the claimed one is a method for continuously adjusting synchronization in a telecommunication system (US patent No. 5933468), including the steps of: detecting a slippage point based on the shift of the synchronization bit and inserting data bits to restore synchronization.
Способ – прототип определяет место проскальзывания синхронизации на основе места смещения бит синхронизации. Ошибочный блок помещается в память процессора, попавшие в этот блок данные подменяются рассчитанными на основании наиболее вероятного прогноза изменений сигнала.Method - the prototype determines the location of the synchronization slip based on the location of the synchronization bit offset. The erroneous block is placed in the processor's memory, and the data in this block is replaced by the data calculated based on the most probable forecast of signal changes.
Для реконструкции кадра в ошибочный блок дополнительно вставляется (удаляется) произвольный бит, что сопровождается вытеснением имеющихся бит по цепочке вправо.To reconstruct the frame, an arbitrary bit is additionally inserted (deleted) into the erroneous block, which is accompanied by displacement of the existing bits along the chain to the right.
Недостатками прототипа является высокая вероятность отказа выполнения процедуры коррекции синхронизации. Кроме этого, зависимость вероятности правильного применения процедуры коррекции от числа обнаруженных ошибок бит синхронизации и блока, в котором обнаружен первый ошибочный бит синхронизации. Невыполнение процедуры коррекции в случае, когда первый ошибочный бит синхронизации обнаружен в одной или нескольких последних блоков кадра.The disadvantages of the prototype are the high probability of failure to perform the synchronization correction procedure. In addition, the dependence of the probability of correct application of the correction procedure on the number of detected sync bit errors and the block in which the first erroneous sync bit was detected. Failure to perform the correction procedure when the first erroneous sync bit is detected in one or more of the last blocks of the frame.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности «новизна».The analysis of the prior art made it possible to establish that analogues characterized by a set of features identical to all features of the claimed technical solution are absent, which indicates the compliance of the claimed method with the "novelty" condition of patentability.
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность отличительных существенных признаков, обусловливающих тот же технический результат, который достигнут в заявляемом способе, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».The search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the prototype of the features of the claimed object have shown that they do not follow explicitly from the prior art. The prior art also did not reveal the knowledge of the distinctive essential features that determine the same technical result that is achieved in the claimed method, therefore, the claimed invention meets the requirement of patentability "inventive step".
В заявленном изобретении предложен способ, позволяющий устранить выявленные недостатки.In the claimed invention, a method is proposed that eliminates the identified disadvantages.
Раскрытие изобретения (его сущность)Disclosure of the invention (its essence)
а) технический результат, на достижение которого направлено изобретениеa) the technical result to achieve which the invention is aimed
Задачей изобретения является разработка способа устранения проскальзываний синхронизации в цифровых сетях передачи данных при помощи свойств сверточных кодов.The object of the invention is to develop a method for eliminating synchronization slip in digital data transmission networks using the properties of convolutional codes.
Технический результат достигается тем, что в способе устранения проскальзываний синхронизации в цифровых сетях передачи данных при помощи свойств сверточных кодов область проскальзывания синхронизации обнаруживается путем анализа нарастания метрик путей при декодировании по алгоритму Витерби, восстановление синхронизации осуществляется за счет вставки или удаления бит данных до стандартного количества бит кадра данных, исправление ошибочно вставленных бит осуществляется за счет повторного декодирования по алгоритму Витерби.The technical result is achieved by the fact that in the method of eliminating synchronization slippage in digital data transmission networks using the properties of convolutional codes, the synchronization slip region is detected by analyzing the growth of path metrics during decoding by the Viterbi algorithm, synchronization recovery is carried out by inserting or removing data bits to the standard number of bits data frame, correction of erroneously inserted bits is carried out by re-decoding using the Viterbi algorithm.
б) совокупность существенных признаковb) a set of essential features
Предлагаемый способ отличается от известных тем, что область проскальзывания синхронизации обнаруживается путем анализа нарастания метрик путей при декодировании по алгоритму Витерби, восстановление синхронизации осуществляется за счет добавления или удаления бит данных до стандартного количества бит кадра данных, исправление ошибочно вставленных бит осуществляется за счет повторного декодирования по алгоритму Витерби.The proposed method differs from the known ones in that the area of slippage of synchronization is detected by analyzing the growth of path metrics during decoding by the Viterbi algorithm, synchronization is restored by adding or removing data bits to the standard number of bits of the data frame, correction of erroneously inserted bits is carried out by re-decoding by Viterbi algorithm.
в) причинно-следственная связь между признаками и техническим результатомc) a causal relationship between features and technical result
В заявленном способе увеличивается вероятность обнаружения области проскальзывания синхронизации, вероятность верного восстановления кадра увеличивается за счет повторного помехоустойчивого декодирования.In the claimed method, the probability of detecting a synchronization slip region increases, the probability of correct frame recovery increases due to repeated error-correcting decoding.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
Заявленный способ поясняется чертежами, на которых изображены:The claimed method is illustrated by drawings, which show:
На фиг. 1 изображена структурная схема выполнения устранения проскальзывания синхронизации в цифровых сетях передачи данных, гдеFIG. 1 shows a block diagram of how to eliminate synchronization slip in digital data transmission networks, where
1 – счетчик бит данных,1 - data bit counter,
2 – устройство управления,2 - control device,
3 – блок хранения данных,3 - data storage unit,
4 – вычислитель метрик ветвей,4 - calculator of branch metrics,
5 – запоминающее устройство метрик ветвей,5 - storage device for branch metrics,
6 – вычислитель метрик путей,6 - calculator of path metrics,
7 – запоминающее устройство метрик путей,7 - storage device of path metrics,
8 – блок выбора путей;8 - path selection block;
На фиг. 2 представлена блок–схема алгоритма устранения проскальзывания синхронизации в цифровых сетях передачи данных, основанная на сравнении количества принятых бит со стандартным количеством бит кадра данных и декодировании по алгоритму Витерби;FIG. 2 shows a block diagram of an algorithm for eliminating synchronization slip in digital data transmission networks, based on comparing the number of received bits with the standard number of bits of a data frame and decoding using the Viterbi algorithm;
На фиг. 3 показана область проскальзывания синхронизации и остановки декодирования.FIG. 3 shows the area of synchronization slip and decoding stop.
Осуществление изобретения.Implementation of the invention.
Реализация заявленного способа поясняется следующим образом.The implementation of the claimed method is explained as follows.
В цифровых сетях передачи данных по мере накопления фазового сдвига сигналов передачи и приема возникают проскальзывания синхронизации. Проскальзывания синхронизации приводят к удалению или добавлению лишних бит кодовой последовательности переданных данных. Возникает проблема в правильности обработки данных.In digital data transmission networks, as the phase shift of the transmit and receive signals accumulates, synchronization slips occur. Synchronization slips lead to the removal or addition of extra bits of the transmitted data code sequence. A problem arises in the correctness of data processing.
Одним из способов уменьшения влияния искажений кодовой последовательности при передаче цифрового сигнала является применение помехоустойчивого кодирования. Помехоустойчивые коды позволяют исправлять одиночную или групповую ошибку изменения бит кодовой последовательности, но не ошибку добавления или удаления бит кодовой последовательности.One of the ways to reduce the influence of code sequence distortions during digital signal transmission is the use of error-correcting coding. Anti-jamming codes allow you to correct a single or group error of changing the bits of the code sequence, but not the error of adding or removing bits of the code sequence.
Широкое применение при передаче цифрового сигнала нашли сверточные коды. Сверточные коды способны исправлять одиночную или групповую ошибку изменения бит кодовой последовательности, а свойства сверточных кодов позволяют обнаружить область проскальзывания синхронизации, с последующим восстановлением количества и верной последовательности бит данных.Convolutional codes are widely used in digital signal transmission. Convolutional codes are capable of correcting a single or group error of changing the bits of a code sequence, and the properties of convolutional codes allow detecting a synchronization slip region, with the subsequent restoration of the number and correct sequence of data bits.
Одним из методов декодирования сверточных кодов является алгоритм Витерби. Данный метод осуществляет поиск наиболее подходящего списка состояний, которые имеют наибольшую вероятность произошедших событий.One of the decoding methods for convolutional codes is the Viterbi algorithm. This method searches for the most appropriate list of states that have the highest probability of the occurrence of events.
Алгоритм Витерби основан на методе максимального правдоподобия. На каждом такте декодирования для каждой ветви решетки кода вычисляется метрика - число, характеризующее степень отличия бит, генерируемых данной ветвью от принятого кодового слова. Ошибка по каждой ветви служит метрикой расстояния Хэмминга и соответствует числу отличающихся от требуемых принятых символов. Суммарная метрика по каждому из возможных путей определяется как метрика путей.The Viterbi algorithm is based on the maximum likelihood method. At each decoding cycle, for each branch of the code trellis, a metric is calculated - a number that characterizes the degree of difference of the bits generated by this branch from the received codeword. The error on each branch serves as a metric for the Hamming distance and corresponds to the number of deviating symbols received. The total metric for each of the possible paths is defined as the path metric.
Алгоритм Витерби выбирает путь с наименьшей суммарной метрикой и отбрасывает те пути, которые превышают некоторую пороговую величину в данный момент времени.The Viterbi algorithm chooses the path with the smallest total metric and discards those paths that exceed a certain threshold value at a given time.
Интенсивность нарастания метрик путей при декодировании кодовой последовательности, принятой без ошибок и искаженной групповой ошибкой изменения бит, достигает определенного значения (область влияния ошибки), после этого рост значения метрик путей прекращается. При декодировании кодовой последовательности искаженной ошибкой добавления или удаления бит кодовой последовательности наблюдаем нарастание метрик путей при каждом последующем такте декодирования фиг. 3.The growth rate of the path metrics during decoding of the code sequence, received without errors and with a distorted group error of bit change, reaches a certain value (the area of influence of the error), after which the growth of the path metrics value stops. When decoding the code sequence with a distorted error of adding or removing bits of the code sequence, we observe an increase in the path metrics at each subsequent decoding cycle in Fig. 3.
Таким образом, наблюдая за нарастанием метрик путей при декодировании возможно определить место пропущенного или добавленного бита, остановить процесс декодирования, вернуться к месту начала нарастания метрик путей, вставить или удалить бит данных и возобновить процесс декодирования. За счет вставки или удаления бит данных до стандартного количества бит кадра данных происходит восстановление синхронизации.Thus, observing the growth of the path metrics during decoding, it is possible to determine the place of the missing or added bit, stop the decoding process, return to the place where the path metrics start to grow, insert or remove the data bit and resume the decoding process. By inserting or deleting data bits to the standard number of bits in the data frame, synchronization is restored.
В предлагаемом способе осуществляется поиск области проскальзывания синхронизации на основе анализа нарастания метрик путей при декодировании кодовой последовательности по алгоритму Витерби, восстановление синхронизации осуществляется за счет вставки или удаления бит данных до стандартного количества бит кадра данных, исправление ошибочно вставленных бит осуществляется за счет повторного декодирования по алгоритму Витерби.In the proposed method, the search for the synchronization slip region is carried out based on the analysis of the growth of path metrics when decoding the code sequence using the Viterbi algorithm, synchronization is restored by inserting or removing data bits to the standard number of bits of the data frame, correcting erroneously inserted bits is carried out by re-decoding using the algorithm Viterbi.
При получении данных, после демодуляции сигнала, счетчик бит данных 1 (фиг. 1) производит расчет принятых бит и отправляет полученное значение на устройство управления 2.When receiving data, after demodulating the signal, the data bit counter 1 (Fig. 1) calculates the received bits and sends the received value to the
В устройстве управления 2 происходит сравнение количества принятых бит со стандартным количеством бит кадра данных. В соответствии с результатами сравнения, устройство управления принимает решение о способе декодирования. При совпадении количества принятых бит со стандартным размером кадра осуществляется декодирование кодовой последовательности по алгоритму Витерби без восстановления синхронизации. При несовпадении количества принятых бит со стандартным значением кадра данных осуществляется поиск области проскальзывания синхронизации на основе анализа нарастания метрик путей и декодирование кодовой последовательности по алгоритму Витерби с восстановлением синхронизации (фиг. 2).In
После прохождения счетчика бит данных 1 (фиг. 1) кодовая последовательность направляется в блок хранения данных 3. Блок хранения данных 3 передает кодовую последовательность в вычислитель метрик ветвей 4, который вычисляет и передает данные о значении метрик в запоминающее устройство метрик ветвей 5. Запоминающее устройство метрик ветвей 5 передает значение метрик в вычислитель метрик путей 6. Хранение данных метрик путей осуществляется в запоминающем устройстве метрик путей 7. Данные из запоминающего устройства метрик путей передаются и анализируются в блоке выбора путей 8. При нарастании метрик путей блок выбора путей 8 отправляет сигнал в устройство управления 2. Устройство управления 2 останавливает процесс декодирования и возвращается в область проскальзывания синхронизации фиг.3.After passing the counter of data bits 1 (Fig. 1), the code sequence is sent to the
В области проскальзывания синхронизации, в зависимости от результата сравнения количества принятых бит со стандартным размером кадра данных фиг. 2, устройство управления 2 принимает решение о добавлении или удалении бит данных в кодовом слове. После процесса восстановления бит кодовой последовательности, кодовая последовательность декодируется повторно.In the area of synchronization slip, depending on the result of comparing the number of received bits with the standard data frame size of FIG. 2, the
Промышленная применимость.Industrial applicability.
Заявленное техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемой элементной базы и может быть использовано в технике связи.The claimed technical solution is implemented using a commercially available element base and can be used in communications technology.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021112974A RU2763030C1 (en) | 2021-05-05 | 2021-05-05 | Method for eliminating synchronization slides in digital data transmission networks using convolutional codes properties |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021112974A RU2763030C1 (en) | 2021-05-05 | 2021-05-05 | Method for eliminating synchronization slides in digital data transmission networks using convolutional codes properties |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2763030C1 true RU2763030C1 (en) | 2021-12-27 |
Family
ID=80039041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021112974A RU2763030C1 (en) | 2021-05-05 | 2021-05-05 | Method for eliminating synchronization slides in digital data transmission networks using convolutional codes properties |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2763030C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4833675A (en) * | 1987-06-02 | 1989-05-23 | Hekimian Laboratories, Inc. | PCM frame slip detection in a channel |
US5068879A (en) * | 1988-03-22 | 1991-11-26 | Hewlett-Packard Company | Monitoring of digital transmission systems |
US5933468A (en) * | 1997-03-06 | 1999-08-03 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Continuous synchronization adjustment in a telecommunications system |
RU2508597C2 (en) * | 2008-03-18 | 2014-02-27 | Он-Рэмп Уайэлесс, Инк. | Random phase multiple access communication interface system and method |
RU2559041C2 (en) * | 2009-09-28 | 2015-08-10 | Телефонактиеболагет Лм Эрикссон (Пабл) | Method and apparatus for detecting plurality of symbol blocks |
-
2021
- 2021-05-05 RU RU2021112974A patent/RU2763030C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4833675A (en) * | 1987-06-02 | 1989-05-23 | Hekimian Laboratories, Inc. | PCM frame slip detection in a channel |
US5068879A (en) * | 1988-03-22 | 1991-11-26 | Hewlett-Packard Company | Monitoring of digital transmission systems |
US5933468A (en) * | 1997-03-06 | 1999-08-03 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Continuous synchronization adjustment in a telecommunications system |
RU2508597C2 (en) * | 2008-03-18 | 2014-02-27 | Он-Рэмп Уайэлесс, Инк. | Random phase multiple access communication interface system and method |
RU2559041C2 (en) * | 2009-09-28 | 2015-08-10 | Телефонактиеболагет Лм Эрикссон (Пабл) | Method and apparatus for detecting plurality of symbol blocks |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2020221993B2 (en) | Multi-mode channel coding with mode specific coloration sequences | |
US10721020B2 (en) | Parity frame | |
US3789359A (en) | Synchronism indicator for a convolutional decoder | |
US7533326B2 (en) | Adaptive decoder for decoding an asynchronous data stream | |
WO2003101034A1 (en) | Communication system, receiver apparatus and communicating method | |
Côte et al. | Reconstruction of a turbo-code interleaver from noisy observation | |
WO2020165260A1 (en) | Multi-mode channel coding with mode specific coloration sequences | |
US9973300B2 (en) | Modulation adaption method for multi-mode modems | |
RU2401512C1 (en) | Method of code cyclic synchronisation | |
RU2438252C1 (en) | High correcting capacity decoder | |
WO2006001748A2 (en) | Method and apparatus for decoding of turbo encoded data in a communication system | |
RU2763030C1 (en) | Method for eliminating synchronization slides in digital data transmission networks using convolutional codes properties | |
EP1678867A1 (en) | Decoding and reconstruction of data | |
US20190132009A1 (en) | Polar Code Successive Cancellation List Decoding | |
EP0261626B1 (en) | Error-correcting bit-serial decoder | |
EP0981863B1 (en) | Method and apparatus for enhanced performance in a system employing convolutional decoding | |
Irianto et al. | S-prac: fast partial packet recovery with network coding in very noisy wireless channels | |
CN116420337A (en) | Digital radio receiver | |
US9088483B1 (en) | Packet identification tracker | |
RU2460219C2 (en) | Method for combined clock and code synchronisation | |
JP6392680B2 (en) | Reception device, wireless communication system, and error correction method | |
RU2797444C1 (en) | Method for stable code framing with hard and soft decisions | |
RU2210870C2 (en) | Adaptive frame synchronization method | |
RU2214689C2 (en) | Manner of code cyclic synchronization | |
Ahmed et al. | Blind Identification of Convolutinal Codes Based on Veterbi Algorithm |