Смекни!
smekni.com

Построение циклических кодов (стр. 1 из 2)

§ 1 Введение

Код ,в котором кодовая комбинация, полученная путем циклического сдвига разрешенной кодовой комбинации является также разрешенной кодовой комбинацией называется циклическим ( полиномиальным, кодом с циклическими избыточными проверками-ЦИП).

Сдвиг осуществляется справа налево, при этом крайний левый символ переносится в конец комбинации.

Циклический код относится к линейным, блочным, корректирующим, равномерным кодам.

В циклических кодах кодовые комбинации представляются в виде многочленов, что позволяет свести действия над кодовыми комбинациями к действием над многочленами (используя аппарат полиномиальной алгебры).

Циклические коды являются разновидностью систематических кодов и поэтому обладают всеми их свойствами. Первоначально они были созданы для упрощения схем кодирования и декодирования. Их эффективность при обнаружении и исправлении ошибок обеспечила им широкое применение на практике.

Циклические коды используются в ЭВМ при последовательной передаче данных .

§ 2 Постановка задачи

Построить циклический код для передачи 31 разрядной кодовой комбинации с исправлением однократной ошибки ( n=31 ,s=1) двумя

способами.

Показать процесс обнаружения и исправления однократной ошибки в передаваемой кодовой комбинации. Составить программу, реализующую алгоритм кодирования, декодирования и исправления ошибки при передаче данных с использованием циклического кода.

§ 3 Операции над циклическими кодами

1. Сдвиг справа налево осуществляется путем умножения полинома на x:

G(x)=x4+x2+1 Û 0010101;

G(x)×x=x5+x3+x Û 0101010.

2. Операции сложения и вычитания выполняются по модулю 2 .

Они являются эквивалентными и ассоциативными :

G1(x)+G2(x)=>G3(x);

G1(x) -G2(x)=>G3(x);

G2(x)+G1(x)=>G3(x);

Пример:

G1(x)= x5 +x3+x;

G2(x)=x4 +x3 +1;

G3(x)=G1(x) Å G2(x) = x5 +x4+x+1.

3. Операция деления является обычным делением многочленов, только вместо вычитания используется сложеное по модулю 2 :

G1(x)=x6+x4+x3 ;

G2(x)=x3+x2+1 .

§ 4 Принцип построения циклических кодов

Идея построения циклических кодов базируется на использовании неприводимых многочленов. Неприводимым называется многочлен, который не может быть представлен в виде произведения многочленов низших степеней ,т.е. такой многочлен делиться только на самого себя или на единицу и не делиться ни на какой другой многочлен. На такой многочлен делиться без остатка двучлен xn+1.Неприводимые многочлены в теории циклических кодов играют роль образующих полиномов.

Чтобы понять принцип построения циклического кода, умножаем комбинацию простого k-значного кода Q(x) на одночлен xr ,а затем делим на образующий полином P(x) , степень которого равна r. В результате умножения Q(x) на xr степень каждого одночлена, входящего в Q(x), повышается на r. При делении произведения xrQ(x) на образующий полином получается частное C(x) такой же степени, как и Q(x).

Частное C(x) имеет такую же степень, как и кодовая комбинация Q(x) простого кода, поэтому C(x) является кодовой комбинацией этого же простого k-значного кода. Следует заметить, что степень остатка не может быть больше степени образующего полинома, т.е. его наивысшая степень может быть равна (r-1). Следовательно, наибольшее число разрядов остатка R(x) не превышает числа r.

Умножая обе части равенства (1) на P(x) и произведя некоторые перестановки получаем :

F(x) = C(x) P(x) = Q(x) xr + R(x) (2)

Таким образом, кодовая комбинация циклического n-значного кода может

быть получена двумя способами:

1) умножение кодовой комбинации Q(x) простого кода на одночлен xr

и добавление к этому произведению остатка R(x) , полученного в результате деления произведения Q(x) xr на образующий полином P(x);

2) умножения кодовой комбинации C(x) простого k-значного на образующий полином P(x).

При построении циклических кодов первым способом расположение информационных символов во всех комбинациях строго упорядочено - они занимают k старших разрядов комбинации, а остальные (n-k) разрядов отводятся под контрольные.

При втором способе образования циклических кодов информационные и контрольные символы в комбинациях циклического кода не отделены друг от друга, что затрудняет процесс декодирования.

§ 6. Разработка текста программы

Для представления информационного слова в памяти используется

массив. В состав программы входит основная программа и два модуля,

реализующие алгоритм кодирования и декодирования информационных слов и диалога с пользователем соответственно.

Program Cyclic_Code;

Uses

Crt,_CC31,_Serv;

Var

m,mm:Move_code;

p:Polinom;

r:Rest;

i,Mainflag,From,Error:integer;

Switch:byte;

Key:boolean;

begin

Repeat

Key:=true;

TextColor(11);

TextBackGround(7);

Clrscr;

SetWindow(24,10,45,14,2,' Главное меню ');

Switch:=GetMainMenuChoice;

case Switch of

1:begin

About;

Readln;

Key:=False;

end;

2: begin

TextColor(0);

ClrScr;

SetWindow(25,10,40,13,1,' Образовать ');

Switch:=GetSubMenuChoice;

case Switch of

1:begin

TextBackGround(0);

TextColor(15);

ClrScr;

SetWindow(1,1,79,24,2,' Демонстрация');

TextColor(14);

GotoXY(2,2);

Init(m,p,r,MainFlag);

Write(‘Информационный полином ');

TextColor(2);

for i:=n downto 0 do

begin

if(i<n-n1+1)then Textcolor(9);

Write(m[i]);

end;

TextColor(14);

GotoXY(2,3);

Write('Образующий полином ');

TextColor(13);

for i:=n1 downto 0 do

Write(p[i]);

TextColor(14);

GotoXY(2,4);

Write('Сложение по модулю 2 (F(x)+P(x)): ');

FxPx(m);

TextColor(9);

for i:=n downto 0 do

begin

if(i<n1)then TextColor(2);

Write(m[i]);

end;

TextColor(14);

GotoXY(2,5);

Write('Остаток: ');

Divizion(m,r,p,Mainflag);

TextColor(11);

for i:=n1 downto Mainflag do

Write(r[i]);

GotoXY(2,6);

TextColor(14);

Write('Передаваемый полином: ');

BildMoveCode(m,r,Mainflag);

TextColor(9);

for i:=n downto 0 do

begin

if(i<n1) then TextColor(11);

Write(m[i]);

end;

GotoXY(2,7);

TextColor(14);

Write('Произошла ошибка... ');

MakeError(m,Error);

TextColor(9);

for i:=n downto 0 do

begin

if(i=Error)then

TextColor(12)

else

TextColor(9);

write(m[i]);

end;

GotoXY(2,8);

TextColor(14);

Write('Ошибка исправлена! ');

TextColor(9);

Correction(m,p,r);

for i:=n downto 0 do

begin

if(i=Error)then

TextColor(10)

else

TextColor(9);

write(m[i]);

end;

TextColor(14);

GotoXY(2,9);

Write('Исходный полином: ');

Decoder(m);

TextColor(2);

for i:=n downto 0 do

begin

if(i<n-n1+1)then Textcolor(9);

Write(m[i]);

end;

Key:=false;

end;

2:begin

TextBackGround(0);

TextColor(15);

ClrScr;

SetWindow(1,1,79,24,2,'Демонстрация');

TextColor(14);

GotoXY(2,2);

Init(m,p,r,MainFlag);

Write('Информационный полином: ');

TextColor(2);

for i:=n downto 0 do

begin

if(i<n-n1+1)then Textcolor(9);

Write(m[i]);

end;

TextColor(14);

GotoXY(2,3);

Write('Образующий полином: ');

TextColor(13);

for i:=n1 downto 0 do

Write(p[i]);

TextColor(14);

GotoXY(2,4);

Write('Результат умножения: ');

BildMoveCodeMultiplication(m);

TextColor(9);

for i:=n downto 0 do

Write(m[i]);

GotoXY(2,5);

TextColor(14);

Write('Произошла ошибка ... ');

MakeError(m,Error);

TextColor(9);

for i:=n downto 0 do

begin

if(i=Error)then

TextColor(12)

else

TextColor(9);

write(m[i]);

end;

GotoXY(2,6);

TextColor(14);

Write('Ошибка исправлена ! ');

TextColor(9);

Correction(m,p,r);

for i:=n downto 0 do

begin

if(i=Error)then

TextColor(10)

else

TextColor(9);

write(m[i]);

end;

Key:=false;

end;

end;

TextColor(14);

GotoXY(2,22);

Write('Нажмите любую клавишу...');

Readln;

end;

3:begin

ClrScr;

GotoXY(1,24);

TextColor(14);

Writeln('Работа программы завершена ...');

Readln;

TextBackGround(0);

TextColor(15);

ClrScr;

Key:=true;

end;

end;

Until Key;

end.

§ 7 .Результаты работы программы

Результат работы программы при образовании кода добавлением остатка

Демонстрация

Информационный полином: 0000011010111110011110110110110

Образующий полином: 111101

Cложениe по модулю 2 (F(x)+P(x)): 1101011111001111011011011000000

Остаток: 010101

Передаваемый полином: 1101011111001111011011011010101

Произошла ошибка... 1101011111001110011011011010101

Ошибка исправлена! 1101011111001111011011011010101

Исходный полином: 0000011010111110011110110110110

Нажмите любую клавишу...

Результат работы при образовании кода умножением

Демонстрация

Информационный полином: 0000001010110000011111010001011

Образующий полином: 111101

Результат умножения: 0110000011111010000100100101111

Произошла ошибка... 0110000011111010000100100101101

Ошибка исправлена! 0110000011111010000100100101111

Нажмите любую клавишу...

Выводы:

Данная программа кодирует сообщения используя циклический код.

При этом она имитирует работу канала для передачи информации.

При возникновении исключительных ситуаций, когда информационное слово по каким-либо причинам раскодировать не удаётся, программа повторяет запрос на пересылку данных, как это делается в реальных ситуациях подобного рода.

Кроме этого, программа случайным образом, "при прохождении

информационного слова через канал" допускает в слове однократную ошибку, затем исправляет ее, декодирует информационное слово и передаёт результат пользователю.

Приложение № 1

Процедуры и функции модуля _сс31.

Unit _CC31;

Interface

Uses

Crt;

Const

n=30; { Информация+код }

n1=5; { Размер контрольных разрядов }

Type

Move_code=array[0..n] of byte; { Передаваемый полином F(x) }

Rest=array[0..n1] of byte; { Остаток }

Polinom=array[0..n1] of byte; { Образующий полином P(x) }

Procedure Init(var m1:Move_code;var p1:Polinom;

var r1:Rest;var flag:integer);

Procedure FxPx(var m6:Move_Code);

Procedure Divizion(var m2:Move_code;var r2:Rest;

p2:Polinom;var flag:integer);

Procedure BildMoveCode(var m3:Move_code;r3:Rest;var flag:integer);

Procedure Decoder(var m6:Move_Code);

Procedure MakeError(var m4:Move_code;var err:integer);

Procedure BildMoveCodeMultiplication(var m7:Move_Code);

Procedure Correction(var m5:Move_code;p5:Polinom;var r5:Rest);

Implementation

Procedure Init;

var

i:integer;

begin

p1[5]:=1;

p1[4]:=1;

p1[3]:=1;

p1[2]:=1;

p1[1]:=0;

p1[0]:=1;

flag:=0;

for i:=n1 downto 0 do

r1[i]:=0;

Randomize;

for i:=n-n1 downto 0 do

m1[i]:=random(2);

end;

Procedure FxPx(var m6:Move_Code);

var

i:integer;

k:byte;

begin

k:=5;

while(k>0) do

begin

for i:=n downto 1 do

m6[i]:=m6[i-1];

dec(k);

end;

for i:=n1-1 downto 0 do

m6[i]:=0;

end;

Procedure Divizion(var m2:Move_code;var r2:Rest;

p2:Polinom;var flag:integer);

label

RETURN;

var

i,j,i1,kol,Countzero:integer;