RU2530282C1

RU2530282C1 - Hamming code decoding device

Info

Publication number: RU2530282C1
Application number: RU2013127371/08A
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Гончаров; Александр Петрович Мартынов; Андрей Владимирович Новиков; Виктор Николаевич Фомченко
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2014-10-10

Abstract

FIELD: information technology.

SUBSTANCE: in addition, a Hamming code decoding device includes a two-input AND element, a counter and a series-and-parallel shift register, the outputs of which are connected to the second inputs of two-input adders for module 2 respectively, the outputs of which are information outputs of the device, and the second inputs are combined and connected to the first output of the counter, the second, the third and the fourth outputs of which are connected to the first inputs of the first, the second and the third two-input AND-NOR elements respectively, the second inputs of which are combined and connected to the output of the additionally introduced two-input AND element, the first input of which is connected to the synchronisation input of the shift register, the synchronisation input of the counter and the device synchronisation input, and the second input is connected to the input of consecutive writing of the shift register and information input D of the device.

EFFECT: creation of a Hamming code decoding device with a simplified implementation circuit.

2 dwg

Description

Изобретение относится к декодирующим устройствам помехоустойчивого кода, обеспечивающего восстановление передаваемой по каналу связи информации после ее искажений под действием помехThe invention relates to decoding devices of error-correcting code, providing restoration of information transmitted through a communication channel after its distortion under the influence of interference

Известно декодирующее устройство кода Хэмминга, исправляющее однократную ошибку и преобразующее последовательный входной код в параллельный выходной код (см. книгу Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений. - М.: Связь, 1973, с. 359, рис. 6.11), содержащее входное устройство, распределитель импульсов с (k+r) выходами, 2k двухвходовых элементов И-НЕ, k триггеров наборного устройства, r многовходовых элементов ИЛИ, r двухвходовых элементов И-НЕ, выходы которых соединены с соответствующими входами r счетных триггеров, дешифратор на r входов, схему исправления ошибок на основе k сумматоров по модулю 2, k двухвходовых элементов И.Known decoding device of the Hamming code, correcting a one-time error and converting a serial input code into a parallel output code (see the book Shlyapobersky VI Fundamentals of discrete message transmission technology. - M .: Communication, 1973, p. 359, Fig. 6.11), containing an input device, a pulse distributor with (k + r) outputs, 2k two-input AND-NOT elements, k set-up triggers, r multi-input OR elements, r two-input AND-NOT elements, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of r counted triggers, a decoder on r in moves, error correction scheme based on k adders modulo 2, k two-input elements I.

Недостатком устройства является сложность схемной реализации, связанная, в основном, с необходимостью использования многовыходного распределителя импульсов и большого количества логических элементов.The disadvantage of this device is the complexity of the circuit implementation, associated mainly with the need to use a multi-output pulse distributor and a large number of logic elements.

Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа.The above device is the closest in technical essence to the claimed device and therefore is selected as a prototype.

Решаемой технической задачей является создание декодирующего устройства кода Хэмминга с упрощенной схемной реализацией.The technical problem to be solved is the creation of a decoding device for the Hamming code with a simplified circuit implementation.

Достигаемым техническим результатом является формирование на выходе декодирующего устройства кода Хэмминга неискаженной кодовой комбинации.The technical result achieved is the formation of an undistorted code combination at the output of the decoding device of the Hamming code.

Для достижения технического результата в декодирующем устройстве кода Хэмминга, содержащем r-двухвходовых элементов И-НЕ, где r - количество проверочных элементов, счетные триггеры, информационные входы которых соединены с соответствующими входами двухвходовых элементов И-НЕ, а входы сброса объединены и соединены с входом сброса устройства, дешифратор, входы которого соединены с выходами счетных триггеров, соответственно, а выходы соединены с первыми входами двухвходовых сумматоров по модулю 2, двухвходовые элементы И, новым является то, что дополнительно введены двухвходовой элемент И, счетчик и последовательно-параллельный сдвигающий регистр, выходы которого соединены со вторыми входами двухвходовых сумматоров по модулю 2, соответственно, выходы которых соединены с первыми входами двухвходовых элементов И, выходы которых являются информационными выходами устройства, а вторые входы объединены и соединены с первым выходом счетчика, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с первыми входами первого, второго и третьего двухвходовых элементов И-НЕ, соответственно, вторые входы которых объединены и соединены с выходом дополнительно введенного двухвходового элемента И, первый вход которого соединен со входом синхронизации сдвигающего регистра, входом синхронизации счетчика и является входом синхронизации устройства, а второй вход соединен с входом последовательной записи последовательно-параллельного сдвигающего регистра и информационным входом D устройства.To achieve a technical result in a Hamming code decoding device containing r-two-input AND-NOT elements, where r is the number of test elements, counting triggers whose information inputs are connected to the corresponding inputs of two-input AND-NOT elements, and the reset inputs are combined and connected to the input a device reset, a decoder whose inputs are connected to the outputs of the counting triggers, respectively, and the outputs are connected to the first inputs of the two-input adders modulo 2, two-input elements And, the new one is that a two-input element And, a counter and a series-parallel shift register, the outputs of which are connected to the second inputs of the two-input adders modulo 2, respectively, the outputs of which are connected to the first inputs of the two-input elements And, the outputs of which are information outputs of the device, and the second inputs, are additionally introduced combined and connected to the first output of the counter, the second, third and fourth outputs of which are connected to the first inputs of the first, second and third two-input elements AND NOT, respectively Of course, the second inputs of which are combined and connected to the output of an additionally introduced two-input element And, the first input of which is connected to the synchronization input of the shift register, the counter synchronization input and is the device synchronization input, and the second input is connected to the sequential input of the serial-parallel shift register and the information input D of the device.

Новая совокупность существенных признаков позволяет сформировать на выходе декодирующего устройства кода Хэмминга неискаженную кодовую комбинацию, исправить одиночную ошибку и упростить схемную реализацию декодирующего устройства.A new set of essential features allows forming an undistorted code combination at the output of the decoding device of the Hamming code, correcting a single error and simplifying the circuit implementation of the decoding device.

На фиг.1 представлена схема заявляемого декодирующего устройства кода Хэмминга. Устройство содержит r-двухвходовых элементов И-НЕ 1, 2, 3, где r - количество проверочных элементов, счетные триггеры 4, 5, 6, информационные входы которых соединены с соответствующими входами двухвходовых элементов И-НЕ 1, 2, 3, а входы сброса объединены и соединены с входом сброса R устройства, дешифратор 7, входы которого соединены с выходами счетных триггеров 4, 5, 6, соответственно, а выходы соединены с первыми входами двухвходовых сумматоров 8, 9, 10, 11 по модулю 2, двухвходовые элементы И 12, 13, 14, 15, дополнительно введенный двухвходовой элемент И 18, счетчик 16 и последовательно-параллельный сдвигающий регистр 17, выходы которого соединены со вторыми входами двухвходовых сумматоров 8, 9, 10, 11 по модулю 2, выходы которых соединены с первыми входами двухвходовых элементов И 12, 13, 14, 15, выходы которых являются информационными выходами устройства, а вторые входы объединены и соединены с первым выходом счетчика 16, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с первыми входами 1, 2 и 3 двухвходовых элементов И-НЕ, вторые входы которых объединены и соединены с выходом двухвходового элемента И 18, первый вход которого соединен со входом синхронизации С сдвигающего регистра 17, входом синхронизации С счетчика 16 и является входом синхронизации С устройства, а второй вход соединен с входом последовательной записи D сдвигающего регистра и информационным входом D устройства.Figure 1 presents a diagram of the inventive decoding device of the Hamming code. The device contains r-two-input elements AND-NOT 1, 2, 3, where r is the number of test elements, counting triggers 4, 5, 6, information inputs of which are connected to the corresponding inputs of two-input elements AND-NOT 1, 2, 3, and inputs the reset are combined and connected to the reset input R of the device, the decoder 7, the inputs of which are connected to the outputs of the counting triggers 4, 5, 6, respectively, and the outputs are connected to the first inputs of the two-input adders 8, 9, 10, 11 modulo 2, two-input elements And 12, 13, 14, 15, an additionally introduced two-input element And 18, account chik 16 and a series-parallel shift register 17, the outputs of which are connected to the second inputs of the two-input adders 8, 9, 10, 11 modulo 2, the outputs of which are connected to the first inputs of the two-input elements And 12, 13, 14, 15, the outputs of which are information the outputs of the device, and the second inputs are combined and connected to the first output of the counter 16, the second, third and fourth outputs of which are connected to the first inputs 1, 2 and 3 of the two-input elements AND, the second inputs of which are combined and connected to the output of the two-input element And 18, P the first input of which is connected to the synchronization input C of the shift register 17, the synchronization input C of the counter 16 is the synchronization input C of the device, and the second input is connected to the sequential input D of the shift register and the information input D of the device.

Декодирующее устройство кода Хэмминга работает следующим образом.The Hamming code decoding device operates as follows.

В начальном состоянии в последовательно-параллельном сдвигающем регистре 17 информация отсутствует, счетчик 16 и триггеры 4, 5, 6, 7 удерживаются в исходном состоянии логического "0" сигналом сброса по R-входу устройства.In the initial state, there is no information in the serial-parallel shifting register 17, the counter 16 and the triggers 4, 5, 6, 7 are held in the initial state of the logical “0” by a reset signal on the R-input of the device.

По переднему фронту первого импульса синхронизации, поступающему на вход С устройства, изменяется состояние счетчика 16, на его выходе Q1 устанавливается сигнал логической «1», который поступает на первый вход элемента И-НЕ 1. На вторые входы элементов И-НЕ 1, 2, 3 по импульсу синхронизации поступает первый символ кодовой посылки кода Хэмминга через элемент И 18.On the leading edge of the first synchronization pulse received at the input C of the device, the state of the counter 16 changes, at its output Q1 the logical signal “1” is set, which is fed to the first input of the AND-NOT 1. element. , 3 according to the synchronization pulse, the first character of the code sending of the Hamming code through the And 18 element is received.

По срезу первого импульса синхронизации первый символ поступает также на вход D последовательно-параллельного сдвигающего регистра 17.By a slice of the first synchronization pulse, the first symbol also enters the input D of the series-parallel shift register 17.

Если первый символ кодовой последовательности является логическим «0», на выходе элемента И-НЕ 1 устанавливается логическая «1», которая поступает на счетный вход триггера 4, на выходе которого устанавливается сигнал логической «1». В противном случае на выходе триггера будет присутствовать сигнал логического «0».If the first character of the code sequence is a logical “0”, a logical “1” is set at the output of the AND-NOT 1 element, which is fed to the counting input of trigger 4, the output of which is set to a logical “1” signal. Otherwise, a logic “0” signal will be present at the trigger output.

По переднему фронту второго импульса синхронизации изменяется состояние счетчика 16, на выходе Q1 которого устанавливается сигнал логической «0», а на выходе Q2 устанавливается сигнал логической «1», который поступает на первый вход элемента И-НЕ 2. На вторые входы элементов И-НЕ 1, 2, 3 по второму импульсу синхронизации поступает второй символ кодовой посылки кода Хэмминга через элемент И 18.On the leading edge of the second synchronization pulse, the state of the counter 16 changes, at the output Q1 of which a logical “0” signal is set, and at the output Q2, a logical “1” signal is set, which is fed to the first input of the AND-NOT 2. element. NOT 1, 2, 3 according to the second synchronization pulse, the second character of the code sending of the Hamming code through the AND 18 element is received.

По срезу второго импульса синхронизации второй символ кодовой последовательности поступает также на вход последовательно-параллельного сдвигающего регистра 17.By slice of the second synchronization pulse, the second character of the code sequence is also input to the serial-parallel shift register 17.

Если второй символ кодовой последовательности является логическим «0», на выходе логического элемента «И-НЕ» 2 устанавливается логическая «1», которая поступает на счетный вход триггера 5, на выходе которого устанавливает сигнал логической «1». В противном случае на выходе триггера 5 будет присутствовать сигнал логического «0». Таким образом, счетчик 16 своими выходами Q1, Q2, Q3 определяет прохождение сигналов кодовой посылки в следующем порядке: на вход логического элемента И-НЕ 4 поступают все нечетные символы кодовой последовательности, на вход логического элемента И-НЕ 2 поступают второй, третий, шестой и седьмой символы кодовой последовательности, на вход логического элемента И-НЕ 3 поступают четвертый, пятый, шестой и седьмой символы кодовой последовательности, которые далее поступают на счетные триггеры 4, 5, 6 соответственно, на выходах которых формируются векторы ошибки: S1=b1 ⊕ a1⊕ a2 ⊕a4; S2=b2 ⊕ a1 ⊕ a3 ⊕ a4; S3=b3 ⊕ a2 ⊕ a3 ⊕ a4. При отсутствии ошибок в символах a1', a2', a3', a4' кодовой последовательности S1=S2=S3 и равны логическому «0».If the second character of the code sequence is a logical "0", the logical "1" is set at the output of the AND-NOT 2 logical element, which is fed to the counting input of trigger 5, the output of which sets the logical 1 signal. Otherwise, a logic “0” signal will be present at the output of trigger 5. Thus, counter 16, with its outputs Q1, Q2, Q3, determines the passage of the code message signals in the following order: all odd symbols of the code sequence are input to the logical element AND-NOT 4, the second, third, sixth and the seventh symbols of the code sequence, the fourth, fifth, sixth and seventh symbols of the code sequence are received at the input of the AND-NOT 3 logic element, which then go to the counting triggers 4, 5, 6, respectively, at the outputs of which a vector is formed Ore errors: S1 = b1 ⊕ a1⊕ a2 ⊕a4; S2 = b2 ⊕ a1 ⊕ a3 ⊕ a4; S3 = b3 ⊕ a2 ⊕ a3 ⊕ a4. In the absence of errors in the symbols a1 ', a2', a3 ', a4' of the code sequence S1 = S2 = S3 and are equal to the logical “0”.

При ошибке в символе a1' кодовой последовательности S1=S2 и равны логической «1». При ошибке в символе a2' кодовой последовательности S1=S3 и равны логической «1» и т.д.If an error occurs in the symbol a1 'of the code sequence S1 = S2 and are equal to logical “1”. If an error occurs in the symbol a2 'of the code sequence S1 = S3 and are equal to logical “1”, etc.

Таким образом, на первые входы сумматоров по модулю 2 8, 9, 10, 11 поступает результат преобразования векторов ошибок S1, S2, S3 с выходов дешифратора 7, а на вторые входы поступают входные информационные элементы a1', a2', a3', a4' кодовой посылки с выхода последовательно-параллельного сдвигающего регистра 17.Thus, the first inputs of the adders modulo 2 8, 9, 10, 11 receive the result of the conversion of error vectors S1, S2, S3 from the outputs of the decoder 7, and the input information elements a1 ', a2', a3 ', a4 go to the second inputs 'code sending from the output of the serial-parallel shift register 17.

По переднему фронту восьмого синхроимпульса результат сложения по модулю 2 информационных элементов a1', a2', a3', a4' и результатов преобразования векторов ошибок S1, S2, S3 поступает на выходы устройства (по сигналу с выхода Q4 счетчика 16 через элементы И 12, 13, 14, 15).On the leading edge of the eighth clock pulse, the result of modulo 2 addition of the information elements a1 ', a2', a3 ', a4' and the results of the conversion of the error vectors S1, S2, S3 is supplied to the device outputs (by the signal from the output Q4 of the counter 16 through the elements And 12, 13, 14, 15).

Сигналом сброса по входу R декодирующее устройство кода Хэмминга приводится в исходное состояние.The reset signal at the input R of the decoding device of the Hamming code is restored to its original state.

На фиг.2 показаны временные диаграммы сигналов декодирующего устройства кода Хэмминга.Figure 2 shows the timing diagrams of the signals of the decoding device of the Hamming code.

Изготовлен макетный образец заявляемого декодирующего устройства кода Хэмминга, испытания которого подтвердили его реализуемость, практическую ценность и эффективность.A prototype of the inventive Hamming code decoding device was manufactured, tests of which confirmed its feasibility, practical value and effectiveness.

Claims

A Hamming code decoding device containing r-two-input AND-NOT elements, where r is the number of test elements, counting triggers whose information inputs are connected to the corresponding inputs of two-input AND-NOT elements, and the reset inputs are combined and connected to the device reset input, the decoder, the inputs of which are connected to the outputs of the counting triggers, respectively, and the outputs are connected to the first inputs of the two-input adders modulo 2, two-input elements And, characterized in that two-input e element I, a counter and a series-parallel shifting register, the outputs of which are connected to the second inputs of two-input adders modulo 2, respectively, the outputs of which are connected to the first inputs of two-input elements And, the outputs of which are information outputs of the device, and the second inputs are combined and connected to the first the output of the counter, the second, third and fourth outputs of which are connected to the first inputs of the first, second and third two-input elements AND NOT, respectively, the second inputs of which are combined and oedineny yield further inputted two-input AND gate having a first input coupled to the input of a shift register synchronization, synchronization and counter input is the input of the synchronization device and a second input coupled to the input of sequential recording serial-parallel shift register and the data input D of the device.