5.5. Побудова|шикування| і декодування конкретних циклічних код

1. Коди, що виправляють одиночну помилку .

1. Розрахунок співвідношення між контрольними і інформаційними символами коди проводиться на підставі виразів (43) - (53).

Якщо задано число інформаційних розрядів, то число контрольних розрядів знаходимо|находимо| з|із| виразу|вираження|

Загальне|спільне| число символів коди

Якщо задана довжина коди, то число контрольних розрядів

Співвідношення числа контрольних і інформаційних символів для код з|із| .

2. Вибір створюючого многочлена проводиться по таблицях двійкових многочленів, що не приводяться.

Створюючий многочлен слід вибирати якомога коротшим, але ступінь його має бути не менше числа контрольних розрядів а число ненульових членів - не менше мінімальної кодової відстані .

3. Вибір параметрів одиничної транспонованої матриці походить з умови, що число стовпців (рядків) матриці визначається числом інформаційних розрядів, тобто ранг одиничної матриці рівний .

4. Визначення елементів додаткової матриці проводиться по залишках від ділення останнього рядка транспонованої матриці (одиниці з нулями) на створюючий многочлен. Отримані залишки повинні задовольняти наступним вимогам:

а) число розрядів кожного залишку|остачі| має дорівнювати числу контрольних символів, отже, число розрядів додаткової матриці має дорівнювати ступеню|мірі| створюючого многочлена;

б) число залишків має бути не менше числа рядків одиничної|поодинокої| транспонованої матриці, тобто має дорівнювати числу інформаційних розрядів ;

в) число одиниць кожного залишку|остачі|, тобто його вага, має бути не менше величини, де - мінімальна кодова відстань, не менша числа помилок, що виявляються;

г) кількість нулів|нуль-індикаторів|, що приписуються до одиниці з|із| нулями|нуль-індикаторами| при діленні|поділі| її на вибраний многочлен, що не приводиться|призводить|, має бути таким, щоб|аби| дотримувалися умови а), би), у).

5. Матриця твірної складається дописуванням елементів додаткової матриці праворуч від одиничної транспонованої матриці або множенням елементів одиничної матриці на створюючий многочлен.

6. Комбінаціями шуканої коди є рядки створюючої матриці і всі можливі суми по модулю 2 різних поєднань рядків створюючої матриці.

7. Виявлення і виправлення помилок проводиться по залишках від ділення прийнятої комбінації на створюючий многочлен . Якщо прийнята комбінація ділиться на створюючий многочлен без залишку, то код прийнятий безпомилково. Залишок від ділення свідчить про наявність помилки, але не указує, який саме. Для того, щоб знайти помилковий розряд і виправити його в циклічних кодах, здійснюють наступні операції:

а) прийняту комбінацію ділять на створюючий многочлен і

б) підраховують|підсумовують| кількість одиниць в залишку|остачі| (вага залишку|остачі|).

Якщо де s - допустиме число що виправляються даним кодом помилок, то прийняту комбінацію складають по модулю 2 з отриманим залишком. Сума дасть виправлену комбінацію. Якщо то

в) проводять циклічне зрушення прийнятої комбінації вліво на один розряд. Комбінацію, отриману в результаті циклічного зрушення, ділять на . Якщо в результаті цього повторного ділення то ділиме підсумовують із залишком, потім

г) проводять циклічне зрушення управо на один розряд комбінації, отриманої в результаті підсумовування останнього ділимого з останнім залишком. Отримана в результаті комбінація вже не містить помилок. Якщо після першого циклічного зрушення і подальшого ділення залишок виходить таким, що його вага то

д) повторюють операцію пункту в) до тих пір, поки не буде . В цьому випадку комбінацію, отриману в результаті останнього циклічного зрушення, підсумовують із залишком від ділення цієї комбінації на створюючий многочлен, а потім

е) проводять циклічне зрушення управо рівно на стільки розрядів, на скільки була зрушена підсумовувана з останнім залишком комбінація щодо прийнятої комбінації. В результаті отримаємо виправлену комбінацію¹⁵.

2. Коди, що виявляють триразові|трикратні| помилки .

1. Вибір числа розрядів, що коректують, проводиться із співвідношення

або

2. Вибір створюючого многочлена проводять, виходячи з таких міркувань: для виявлення триразової помилки

тому ступінь|міра| створюючого многочлена не може бути менше чотирьох; многочлен третього ступеня|міри|, •число| ненульових членів, що має, більше або рівне трьом, дозволяє виявляти всі подвійні помилки, многочлен першого ступеня виявляє будь-яка кількість непарних помилок, отже, многочлен четвертого ступеня|міри|, що отримується|одержує| в результаті|унаслідок| множення цих многочленів, володіє їх властивостями, що коректують: може виявляти дві помилки, а також одну і три, тобто всі триразові|трикратні| помилки.

3. Побудову створюючої матриці проводять або знаходженням залишків від ділення одиниці з нулями на створюючий многочлен, або множенням рядків одиничної матриці на створюючий многочлен.

4. Решта комбінацій кодів, що коректує, знаходить підсумовуванням по модулю 2 всіляких поєднань рядків створюючої матриці.

5. Виявлення помилок проводиться по залишках від ділення прийнятої комбінації на створюючий многочлен . Якщо залишку немає, то контрольні розряди відкидаються і інформаційна частина коди використовується за призначенням. Якщо в результаті ділення виходить залишок, то комбінація бракується. Відмітимо, що такі коди можуть виявляти 75% будь-якої кількості помилок, оскільки окрім подвійної помилки виявляються всі непарні помилки, але гарантована кількість помилок, яку код ніколи не пропустить, дорівнює 3.

Приклад: Початкова кодова комбінація - 0101111000, прийнята - 0001011001 (тобто відбувся потрійний збій). Показати процес виявлення помилки, якщо відомо, що комбінації коди були утворені за допомогою многочлена 101111.

Рішення|розв'язання|:

Залишок|остача| не нульової, комбінація бракується. Вказати помилкові розряди при триразових|трикратних| спотвореннях такі коди не можуть.

III. Циклічні коди, що виправляють дві і більша кількість помилок

Методика побудови|шикування| циклічних код з|із| відрізняється від методики побудови|шикування| циклічних код з|із| тільки|лише| у виборі створюючого многочлена. У літературі ці коди відомі як коди БЧХ (перші букви|літери| прізвищ Боуз, Чоудхурі, Хоквінхем - авторів методики побудови|шикування| циклічних код з|із| ).

Побудова створюючого многочлена залежить, в основному, від двох параметрів: від довжини кодового слова п. і від числа помилок s, що виправляються. Решта параметрів, що беруть участь в побудові створюючого многочлена, залежно від заданих і можуть бути визначені за допомогою таблиць і допоміжних співвідношень, про які буде сказано нижче.

Для виправлення числа помилок ще не достатньо|досить| умови, щоб|аби| між комбінаціями коди мінімальна кодова відстань . необхідно також, щоб|аби| довжина коди задовольняла умові

(63)

при цьому п завжди буде непарним числом. Величина h визначає вибір числа контрольних символів і пов'язана з і s наступним співвідношенням:

(64)

З іншого боку, число контрольних символів визначається створюючим многочленом і дорівнює його ступеню. При великих значеннях h довжина коди п стає дуже великою, що викликає цілком певні труднощі при технічній реалізації кодуючих і декодуючих пристроїв. При цьому частина інформаційних розрядів деколи залишається невикористаною. У таких випадках для визначення h зручно користуватися виразом

(65)

де є одним із співмножників, на які розкладається число п.

Співвідношення між З і h можуть бути зведені в наступну таблицю

№ п/п	h		C
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	7 15 31 63 127 255 511 1023 2047 4095	1 5; 3 1 7; 3; 3 1 17; 5; 3 7; 3; 7 31; 11; 3 89; 23 3; 3; 5; 7; 13

Наприклад, при h = 10 довжина кодової комбінації може бути рівна і 1023 і 341 (З = 3), і 33 (З =31), і 31 (З = 33), зрозуміло, що п не може бути менше Величина З впливає на вибір порядкових номерів мінімальних многочленів, оскільки індекси спочатку вибраних многочленів умножаються на С.

Побудова створюючого многочлена проводиться за допомогою так званих мінімальних многочленів які є простими многочленами, що не приводяться. Створюючим многочленом є твір непарних мінімальних многочленів і є їх найменшим загальним кратним (НОК). Максимальний порядок визначає номер останнього з вибираних табличних мінімальних многочленів

(66)

Порядок многочлена використовується при визначенні числа співмножників . Наприклад, якщо s = 6, то . Оскільки для побудови використовуються тільки непарні многочлени, то ними будуть: старший з них має порядок . Як видимий, число співмножників рівне 6, тобто числу помилок, що виправляються. Таким чином, число мінімальних многочленів, що беруть участь в побудові створюючого многочлена

(67)

а старший ступінь|міра|

(68)

( указує колонку в таблиці мінімальних многочленів, з якої зазвичай вибирається многочлен для побудови ).

Ступінь|міра| створюючого многочлена, отриманого|одержувати| в результаті перемножування вибраних мінімальних многочленів

(69)

У загальному|спільному| вигляді|виді|

(70)

Декодування кодів БЧХ проводиться за тією ж методикою, що і декодування циклічних кодів|із| з . Проте|однак| у зв'язку з тим, що практично всі коди БЧХ представлені|уявляти| комбінаціями з|із|, можуть виникнути вельми|дуже| складні варіанти, коли для виявлення і виправлення помилок необхідно проводити велике число циклічних зрушень|зсувів|. В цьому випадку для полегшення можна комбінацію, отриману|одержувати| після|потім| -кратного| зрушення|зсуву| і підсумовування із|із| залишком|остачею|, зрушувати|зсовувати| не управо|вправо|, а вліво на циклічних зрушень|зсувів|. Це доцільно робіти|чинити| тільки|лише| при .