Разработка функциональной схемы кодера

Как уже было упомянуто в пункте 3.1.1 данной пояснительной записки, основу кодирующих и декодирующих устройств циклических кодов составляют линейные переключательные схемы. Они состоят из следующих основных элементов: триггерной ячейки (рис. 2,а) и сумматора по модулю два (рис. 2,б).

 

а)  б)

Рис. 2

Рассмотрим процесс работы схемы деления полиномов, используемой при реализации схемы ФПС.

Общий вид схемы, реализующей деление многочлена  на , приведен на рис.3.

 

Рис. 3

 

Рассмотрим работу данной схемы на примере: пусть требуется разделить  на . Соответствующая схема приведена на рис.4.

 

Рис. 4

 

Вначале устройство памяти содержит нули. Выходной символ принимает значения, равные 0 на первых 4-х (r) сдвигах, пока первый входной символ не достигнет конца регистра сдвига. Эти первые сдвиги не имеют аналогий при делении столбиком (рис.5,а).

 

а) б)

Рис. 5

 

Для каждого коэффициента частного  необходимо (как при делении столбиком) вычесть из делимого многочлен . Это вычитание осуществляется с помощью обратной связи. Так, после 4-го шага содержимое регистра сдвига соответствует многочлену, обозначенному на рис.5а буквой A. Обратной связи соответствует многочлен, обозначенный буквой B, а входу -многочлен C, сносимый при делении столбиком. После 5-го шага содержимому регистра сдвига соответствует многочлен, обозначенный D. После всех девяти (n) сдвигов на выходе - младший коэффициент частного от деления, а в регистре сдвига - остаток.

Таким образом, операция деления полиномов реализуема на линейной переключательной схеме, с соответствующим образом заведенными обратными связями, расположение которых соответствуют степеням элементов полинома-делителя. Общий вид кодера для заданного кода приведен на рис. 6.

 

Рис. 6 - Схема кодера.

Существует два варианта построения схем деления полиномов: с вынесенными сумматорами и со встроенными сумматорами. Данная схема построена по схеме деления полиномов с вынесенными сумматорами, так как такой вариант является наиболее целесообразным. Это связано с тем, что в реальных регистрах сумматоры между ячейками не встроены, а следовательно реализация схемы со встроенными сумматорами сопряжена с большими трудностями, чем реализация схемы с вынесенными, где все они устанавливаются на одну линию обратной связи (см. рис. 6). Таким образом, ячейкам 1..14 соответствуют выходы регистра сдвига, между которыми соответствующим образом в линию обратной связи поставлены сумматоры по модулю два. код файр декодирование информация

Элементами функциональной схемы являются:

1) ФПС - формирователь проверочных символов (осуществляет деление полинома Q(x)·x^r на образующий полином g(x), делимое в виде кодовой комбинации, представляющей полином Q(x)·x^rподается на вход регистра сдвига, а полином g(x)вводится в регистр в виде соответствующим образом подобранной структуры обратных связей через сумматоры).

2) КЛ1 - ключ, который управляет поступлением информации в схему формирования проверочных символов.

)   КЛ2 - ключ, отвечающий за выдачу в канал инфомационных символов.

)   КЛ3 - ключ, управляющий выдачей в канал проверочных символов, сформированных в ФПС.

)   Коммутатор - схема “или” - предназначен для согласования линий.

)   Сумматоры по модулю 2.

)   Схема управления ключами - формирует сигналы управления ключами.

Функциональная схема кодера приведена в приложении 1.

Ключи КЛ1, КЛ2 и КЛ3 реализуются в виде двухвходового элемента «И». Наличием уровня логической единицы или логического нуля на одном из входов элемента можно закрывать и открывать ключ (рис 7).

 

Рис. 7

Двухвходовый коммутатор представляет собой двухвходовую схему «ИЛИ».

Формирователь проверочных символов представляет собой сдвиговый регистр с последовательным вводом и параллельным выводом информации. ФПС имеет обратную связь через пять сумматоров по модулю два. Число ячеек сдвигающего регистра равно степени образующего полинома, т.е. r = 14 ячеек памяти.

Схема управления ключами построена на девятиразрядном счетчике, двух девятивходовых элементах «И», семи инверторах и JK-триггере. Схема работает следующим образом: счетчик считает поступающие на него импульсы f_такт и выдает на свой выход соответствующую посчитанному количеству импульсов двоичную комбинацию. На элементы «И» через инверторы и напрямую заводятся выходы счетчика так, что как только счетчик выдаст необходимую комбинацию, элемент «И» будет иметь на своем выходе единицу. В свою очередь, выход одного элемента «И» заведен на вход J (от англ. «jerk» -толчок), а другого на вход K (от англ. «kill» - убить) JK-триггера (изначально установлен в единичное состояние). В случае заданного кода элементы «И» настроены на появление на выходе счетчика чисел (265)₁₀ = (100001001)₂ и (279) ₁₀ = (100010111)₂ . На рис. 8 приведены временные диаграммы, поясняющие работу схемы управления ключами. Через 279 тактов (период работы схемы) происходит сброс счетчика в нулевое состояние подачей сигнала на его вход сброса R и описанный выше процесс повторяется.

 

Рис 8 - Временные диаграммы сигналов управления ключами.

Из рис. 8 видно, что для управления ключами КЛ1 и КЛ2 используется прямой выход триггера, а для КЛ3 - инверсный.

За 265 тактов в регистре образуется остаток от деления полиномов. После 265 такта ключи КЛ1 и КЛ2 размыкаются, а ключ КЛ3 замыкается. С этого момента формирователь в течение 14 тактов выдает сформировавшиеся в нем проверочные символы на выход кодера. После 279 такта ФПС содержит только нули и процесс подачи информационных символов повторяется. Таким образом, период работы схемы составляет 279 тактов.