Підвищення ефективності засобів виявлення та виправлення помилок в послідовних інтерфейсах комп’ютерних систем

Для повышения эффективности гарантированного обнаружения многократных битовых искажений, вызванных двукратными ошибками передачи сигналов в модемных линиях со спектральной модуляцией предложена модификация взвешенной контрольной суммы, отличающаяся использования в качестве весовых коэффициентов взаимно-простых чисел. При этом компоненты взвешенной контрольной суммы вычисляются в виде произведения двоичного кода символа, модулируемого одним канальным сигналом, на соответствующие весовые коэффициенты. В отличие от традиционной контрольной суммы, ее компоненты в предложенном варианте суммируются по модулю числа, которое является степенью 2-х и превышает удвоенное произведение максимального значения кода символа на максимальный весовой коэффициент.

Доказано, что предложенная модификация контрольной суммы требует для гарантированного обнаружения битовых искажений, вызванных двукратными ошибками передачи канальных сигналов в 2-3 раза контрольных разрядов по сравнению с известными вариантами взвешенной контрольной суммы.

Разработан подход к исправлению выявленных ошибок передачи данных на основе анализа информации, содержащейся в разности взвешенных контрольных сумм приемника и передатчика. Подход конкретизирован в виде ряда технологий коррекции выявленных ошибок применительно к низкочастотным интерфейсам и линиям модемов со спектральной модуляцией.

Для последовательных интерфейсов без спектральной модуляции предложена технология коррекции ошибок на основе взвешенных контрольных сумм. При возникновении однократной ошибки передачи бита предложенная технология позволяет локализировать его позицию в блоке без повторной передачи. Для исправления выявленных многократных ошибок выполняется повторная передача части блока. Так, для исправления двукратной ошибки требуется повторная передача, в среднем, 30% объема контролируемого блока.

Для последовательных интерфейсов, в которых используется спектральная модуляция, ошибка передачи модулирующего сигнала вызывает искажение группы битов. Соответственно, резко усложняется задача коррекции таких битовых искажений. Показано, что использование корректирующих кодов для решения этой задачи неэффективно в силу того, что исправление многократных битовых искажений с их помощью требует большого числа контрольных разрядов и сложных процедур декодирования.

Для повышения эффективности коррекции ошибок предложен способ, учитывающий их особенности - а именно, их локализацию в рамках битовых групп. В основе предложенного способа положено использование модификации взвешенных контрольных сумм. В рамках способа разработана процедура анализа разности взвешенных контрольных сумм приемника и передатчика, которая определяет тип ошибки, локализует кодовую группу, соответствующую ошибочно переданному сигналу и позиции искаженных в ней.

Доказано, что предложенный способ позволяет скорректировать без повторной передачи все битовые искажения, вызванные однократной и двукратной ошибками передачи модулирующего сигнала. При этом, число используемых контрольных разрядов в 1.8 раз меньше по сравнению с корректирующими кодами, а вычислительная сложность локализации ошибок на 2 порядка меньше по сравнению с декодированием, используемым в этих кодах.

Ключевые слова: обнаружение ошибок, исправления ошибок, кодирование ошибок, взвешенные контрольные суммы, циклические избыточные коды, последовательные интерфейсы компьютерных систем.

Mulki Ahmеd Yasseen Al Badaenih. Increasing the efficiency of means for error detection and correction in serial interfaces of computer systems. - Manuscript.

Thesis for a Ph.D. degree by specialty 05.13.05 - Computer system and components.

National Technical University of Ukraine “Kiev Polytechnic Institute”, Kiev, 2008.

Thesis is dedicated to a problem of increasing of efficiency of error detecting and correcting in serial interfaces of computers systems by expanding the class of guaranteed detecting errors and by decreasing the information content which is repeatedly transmit for detected error correction.

For solving the problem of expanding the class of guaranteed detecting errors and class of ones which can be corrected without repeat transmission the utilization of two-dimension weighed check sum has been proposed. Algorithm for error detection and correction has been worked out. It has been shown that proposed techniques ensure superior data transformation error detecting and correcting effectiveness in compare to CRC and traditional two-dimension checksum.

The new approach for guaranteed detecting errors in asynchronous data transmission channels of computer systems has been proposed. In such type of channel the timing error dominate. The proposed approach is based on weighed checksum utilization and allowed to guaranteed detecting of single and multiple timing errors in distinction to CRC.

A new techniques for increasing the effectiveness of checksum multiple errors detection in serial computer interface with spectrum modulation by decreasing of number of check bits has been proposed.

Key words: error detecting, error correction, coding errors, weighted checksums, cyclic redundancy checking, computer serial interface.

Размещено на Allbest.ru