Защищенная система с микропроцессорной карточкой,

Изобретение относится к системам микропроцессорных карточек и, в частности, к защищенной системе с микропроцессорной карточкой, выполняющей функцию электронного кошелька. Изобретение позволяет создать систему с микропроцессорной карточкой, содержащей постоянный модуль и съемный модуль, причем сумма кредита, записанная в съемном модуле, не может быть изменена и, кроме того, находится под контролем центрального банка. Система содержит двухчиповую карточку, содержащую стационарную микросхему, служащую микропроцессором, и вторую съемную микросхему, содержащую постоянное запоминающее устройство, содержащее заранее определенную сумму кредита, и микрокорпус, предназначенный для введения в него карточки и содержащий средства для установки связи с внешним терминалом. Кроме заранее определенной суммы кредита постоянное запоминающее устройство съемной микросхемы содержит единый серийный номер, присваиваемый центральным банком, при этом сумма кредита и единый серийный номер заносятся в программируемое запоминающее устройство, когда карточку первый раз вставляют в микрокорпус. 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Защищенная система с микропроцессорной карточкой, содержащая двухчиповую карточку (1), содержащую первую микросхему (2), служащую в основном микропроцессором, и защищенное программируемое запоминающее устройство, называемое стационарной микросхемой, и вторую съемную микросхему (3), в основном содержащую постоянное запоминающее устройство, содержащее заранее определенную сумму кредита, находящуюся в распоряжении пользователя, и микрокорпус (6), предназначенный для введения в него упомянутой двухчиповой карточки, при этом упомянутый микрокорпус содержит средства (11) связи для установления связи с внешним блоком транзакции, в частности, с внешним терминалом (12′, 12», 12»’, 12»»), предназначенным для регистрации транзакции, и средства внутреннего соединения, предназначенные для взаимного соединения первой и второй микросхем и списания из упомянутого защищенного программируемого запоминающего устройства суммы осуществленной транзакции,отличающаяся тем, что постоянное запоминающее устройство съемной микросхемы кроме заранее определенной суммы кредита содержит единый серийный номер, присваиваемый центральным банком наподобие серийного номера банкноты, при этом сумму кредита и единый серийный номер вводят в защищенное программируемое запоминающее устройство при помощи средств внутреннего соединения, когда двухчиповую карточку вставляют впервые в микрокорпус.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что единый серийный номер передается вместе с кодом типа «новая микросхема активирована» на внешний терминал (12′, 12», 12»’, 12»») средствами (11) связи микрокорпуса (6) во время осуществления первой транзакции после установки новой съемной микросхемы.3. Система по п.2, отличающаяся тем, что единый серийный номер съемной микросхемы (3) передается на внешний терминал (12′, 12», 12»’, 12»») вместе с кодом типа «микросхема исчерпана», когда заранее определенная сумма кредита, хранящаяся в защищенном программируемом запоминающем устройстве, исчерпана.4. Система по п.3, отличающаяся тем, что дополнительно содержит централизованную компьютерную систему (14), соединенную с внешним терминалом (12′, 12», 12»’, 12»»), который предназначен для передачи на централизованную компьютерную систему кода типа «новая микросхема активирована» во время осуществления первой транзакции после установки новой съемной микросхемы и кода типа «микросхема исчерпана», когда заранее определенная сумма кредита, хранящаяся в защищенном программируемом запоминающем устройстве, исчерпана, при этом упомянутые данные позволяют упомянутой централизованной системе отслеживать и управлять денежными потоками.5. Система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что внешний терминал является персональным компьютером (12»’), соединенным через Интернет-сеть с торговым сайтом (21), чтобы пользователь персонального компьютера мог осуществлять защищенные транзакции с торговым сайтом, используя заданную сумму кредита.6. Система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что внешний терминал является телефоном (12»»), соединенным через коммутированную телефонную сеть с торговым сайтом (21), чтобы пользователь телефона мог осуществлять защищенные транзакции с торговым сайтом, используя заданную сумму кредита.7. Система по п.6, отличающаяся тем, что микропроцессор стационарной микросхемы (2) использует, по меньшей мере, один алгоритм для определения специального номера разрешения на транзакцию в зависимости от различных параметров, таких как координаты покупателя, сумма транзакции, серийный номер съемной микросхемы.8. Система по п.7, отличающаяся тем, что торговый сайт (21) содержит такой же алгоритм, что и микропроцессор стационарной микросхемы, для определения номера разрешения, позволяющего проверить соответствие с номером, переданным карточкой (1).9. Система по п.8, отличающаяся тем, что валидация транзакции осуществляется при помощи клавиатуры персонального компьютера (12»’) или телефона (12»») путем введения серийного номера съемной микросхемы (3) и номера разрешения, вычисленного микропроцессором стационарной микросхемы (2), при этом номера высвечиваются на дисплее (9) микрокорпуса (6).10. Система по п.1, отличающаяся тем, что микропроцессор стационарной микросхемы (2) последовательно и перед каждой транзакцией обеспечивает проверку наличия съемной микросхемы (3) в двухчиповой карточке (1).11. Система по п.1, отличающаяся тем, что терминал (12′, 12», 12»’, 12»») содержит считывающее устройство (16, 16′) для считывания микропроцессорной карточки, что позволяет осуществить транзакцию контактным путем при помощи введения микропроцессорной карточки (1) в считывающее устройство в случае сбоя в работе микрокорпуса.12. Система по п.11, отличающаяся тем, что съемная микросхема (3) установлена симметрично со стационарной микросхемой (2) относительно центра для обеспечения последовательного считывания одной микросхемы, а затем другой путем введения, извлечения, поворота и повторного введения микропроцессорной карточки в считывающее устройство (16, 16′).13. Система по п.1, отличающаяся тем, что внешним блоком является второй микрокорпус, в который вставляют вторую двухчиповую карточку, при этом транзакция состоит в том, чтобы списать сумму кредита из защищенного запоминающего устройства стационарной микросхемы карточки, вставленной в первый микрокорпус, и перевести упомянутую сумму, а также передать серийный номер съемной микросхемы на второй микрокорпус, при этом последний переводит упомянутую сумму в защищенное запоминающее устройство стационарной микросхемы второй карточки и регистрирует серийный номер съемной микросхемы первой карточки.

Область техникиНастоящее изобретение касается систем микропроцессорных карточек и, в частности, систем электронного платежа, позволяющих производить покупки товаров владельцем при помощи карточки, не прибегая к переводам наличных денег, и, в частности, к защищенной системе с микропроцессорной карточкой, выполняющей роль электронного кошелька.Предшествующий уровень техникиСистема с банковской карточкой тоже позволяет производить транзакции такого типа, однако она предназначена для сделок на довольно крупные суммы и требует наличия прямой связи с банковским счетом.В последнее время разработаны различные системы электронных кошельков (ЭК), которые позволяют пополнять сумму денег до определенного размера и производить оплату товаров или услуг на сумму, меньшую или равную введенной в систему сумме денег.Как правило, электронные кошельки имеют вид классических микропроцессорных карточек. В основном они являются пополняемыми. В случае одноразовых ЭК электронный модуль в основном выполняют в виде простого запоминающего устройства, содержимое которого, отражающее наличный денежный остаток, уменьшается после каждого использования на сумму произведенной транзакции вплоть до полной ликвидации остатка. Такой тип электронного кошелька функционирует точно так же, как предоплаченная телефонная карточка. Пополняемый ЭК имеет более сложную структуру, так как содержит перезаписываемое запоминающее устройство, в котором хранится сальдовый файл, содержимое которого, как и в случае одноразового ЭК, уменьшается при каждой транзакции или, наоборот, увеличивается на величину пополняемой суммы, при этом все указанные операции осуществляются под управлением микропроцессора со степенью защиты, не обеспечиваемой одноразовыми ЭК.Система управления пополняемыми ЭК требует наличия системы сбора данных и перезагрузки и системы, обеспечивающей контроль за прохождением электронных денег, то есть совершенно новой архитектуры по сравнению с уже существующей системой банковских карточек. Действительно, система управления ЭК требует наличия системы, контролирующей одновременно перевод денег удаленному адресату и получение электронных денег. Все эти системы ЭК пополняются через терминалы и имеют уровень защиты меньший, чем у материальной банковской карточки.Среди известных в настоящее время систем электронных кошельков описанная в европейской патентной заявке ЕР 90400280.5 система представляет собой гибкий механизм, в котором принадлежащая пользователю микропроцессорная карточка содержит стационарную микросхему и съемную микросхему, запоминающее устройство которого содержит данные о сумме разрешенного кредита, при этом данный кредит уменьшается с каждой транзакцией, причем карточка установлена в предназначенный для этой цели корпус.Вместе с тем, поскольку память съемной микросхемы может быть изменена (что и происходит при каждой транзакции), то в силу наличия многочисленных доступов к запоминающему устройству такая карточка более уязвима, чем карточка, предназначенная только для считывания.Кроме того, система, в которой съемная микросхема не контролируется центральной системой, может подвергаться неконтролируемому изменению денежной массы при создании электронных денег.Изложение существа изобретенияТехнической задачей настоящего изобретения является создание системы с микропроцессорной карточкой, которая может выполнять функцию электронного кошелька, содержащего постоянный модуль и съемный модуль, причем сумма кредита, записанная в съемном модуле, не может быть изменена и, кроме того, находится под контролем центрального банка.Поставленная задача согласно настоящему изобретению решена путем создания защищенной системы микропроцессорной карточки, в основном содержащей карточку, на которой установлен первый модуль, состоящий из микропроцессора и защищенного программируемого запоминающего устройства, и второй одноразовый модуль, в основном содержащий постоянное запоминающее устройство, содержащее данные о заранее определенной сумме кредита, находящейся в распоряжении пользователя, при этом постоянное запоминающее устройство содержит наружные контакты, предназначенные для взаимодействия с соответствующими контактами корпуса, в который устанавливают карточку. Корпус содержит средства связи для установления связи с внешним терминалом, предназначенным для регистрации транзакции, и средства соединения для соединения между собой первого и второго модулей с возможностью списания суммы транзакции из защищенного программируемого запоминающего устройства. Кроме информации о заранее определенной сумме кредита постоянное запоминающее устройство содержит единый серийный номер, присваиваемый центральным банком, наподобие номера банкноты, при этом сумма кредита и единый номер записаны в защищенное программируемое запоминающее устройство при помощи средств связи, когда карточку в первый раз вставляют в корпус.Краткое описание чертежейОтличительные признаки настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:фиг. 1 изображает схематичный общий вид двухчиповой карточки, оснащенной стационарной микросхемой и съемной микросхемой, согласно изобретению;фиг. 2 — схему варианта выполнения для установки съемной микросхемы в двухчиповую карточку, согласно изобретению;фиг. 3 — схему варианта выполнения двухчиповой карточки, согласно изобретению;фиг. 4 — общий вид микрокорпуса, предназначенного для размещения в нем двухчиповой карточки, согласно изобретению;фиг. 5 — блок-схему системы оплаты транзакции при помощи микрокорпуса, показанного на фиг. 4, со вставленной в него двухчиповой карточкой, согласно изобретению;фиг. 6 — блок-схему, показывающую этапы транзакции, осуществляемой при помощи системы с двухчиповой карточкой, согласно изобретению.Описание предпочтительного варианта выполнения изобретенияМикропроцессорная карточка в соответствии с настоящим изобретением, называемая также двухчиповой карточкой, показана на фиг. 1. Карточка 1 содержит стационарную программируемую микросхему 2 и одноразовую съемно-сменную микросхему, соответствующую заранее определенному кредиту (например, 100 евро).Как правило, съемную микросхему устанавливают в углубление карточки 1 путем защелкивания. Согласно варианту выполнения, показанному на фиг. 2, углубление позволяет вставлять микросхему скольжением при помощи охватываемых направляющих 20, выполненных на микросхеме, и охватывающих направляющих 20′, выполненных на карточке 1. Наружная ширина углубления В немного меньше ширины внутреннего углубления А, что позволяет карточке 1 прочно удерживать съемную микросхему за счет упругого сжатия.В варианте выполнения, показанном на фиг. 3, позволяющем производить контактное считывание этой двухчиповой карточки при помощи любого уже существующего считывающего устройства, съемную микросхему 3 устанавливают симметрично со стационарной микросхемой по отношению к центру для обеспечения последовательного считывания сначала одной микросхемы, а затем другой путем введения, извлечения, поворота и повторного введения микропроцессорной карточки 1 в указанное считывающее устройство, которое заменяет, таким образом, микрокорпус в соответствии с настоящим изобретением для обеспечения связи между двумя микросхемами 2 и 3.Как показано на фиг. 4, двухчиповую карточку вставляют в микрокорпус 6, содержащий дисплей 9 и клавиатуру 10, содержащую клавиши «валидация», «активация», «запрос разрешения» и «перевод», а также средства 11 связи, использующие радиочастоту, инфракрасное излучение или любое другое средство для связи с удаленными средствами соединения, что будет описано ниже.Съемная микросхема в основном содержит постоянное запоминающее устройство, такое как ППЗУ, хранящее в памяти заранее определенную сумму кредита и единый серийный номер. Предпочтительно ее эмитирует непосредственно центральный банк, сохраняющий, таким образом, за собой монополию на денежную эмиссию, или, в крайнем случае, банк, хранящий на депозите сумму, эквивалентную номинальному достоинству микросхем, эмитированных и находящихся в обороте под контролем центрального банка. Эта микросхема в некотором роде является настоящей цифровой банкнотой, которая, к тому же, может легко делиться, причем сохраняя в памяти остатки такого деления. Ее можно приобрести без всякого труда в банках, на почте и в любых местах, предназначенных для этой цели. Следует отметить, что на каждой микросхеме путем гравировки или печати с возможностью полного или частичного прочтения нанесен серийный номер микросхемы, причем этот номер может быть выполнен также в виде штрих-кода.Стационарную микросхему 2 предпочтительно закрепляют на карточке по стандартам ISO. Эта схема в основном содержит микропроцессор и комплекс программируемых запоминающих устройств с высокой степенью защиты (ПЗУ, ППЗУ и перезаписываемое ЭППЗУ) для запоминания идентификационного кода владельца, различных параметров, таких как данные о типе и категории использования (право на льготные тарифы, разрешения доступа и т.д.). Постоянные запоминающие устройства хранят в памяти программы управления транзакциями и комплекс алгоритмов, обеспечивающих оптимальный уровень защиты. Упомянутые постоянные запоминающие устройства также запоминают другие алгоритмы, обеспечивающие другие функции, которые будут описаны ниже. Запоминающее устройство ЭППЗУ является расчлененным, при этом каждый раздел расчленения предназначен для выполнения точно определенной отдельной задачи. Доступы к различным разделам защищены секретными кодами и/или криптографическими ключами, в частности доступ к запоминающему устройству 5 и его управление во время любой транзакции. Возможность использования многих разделов позволяет нескольким поставщикам услуг, входящим с состав крупной корпорации, такой как авиакомпания, входить в систему и загружать специфические приложения, проводя политику целенаправленного маркетинга и предоставляя возможность «извлечения информации».Когда карточку 1 с новой съемной микросхемой впервые вводят в микрокорпус 6, средства внутренней связи, содержащиеся в микрокорпусе, обеспечивают соединение между стационарной микросхемой и съемной микросхемой. В этом случае микропроцессор стационарной микросхемы производит передачу заранее определенной суммы и единого серийного номера, записанных в ПЗУ съемной микросхемы, в защищенное запоминающее устройство стационарной микросхемы при помощи средств внутренней связи (на чертеже не показаны), содержащихся в микрокорпусе 6.Сразу после перевода всей денежной суммы, записанной в съемной микросхеме, в защищенное запоминающее устройство стационарной микросхемы съемная микросхема становится бесполезной и не может быть использована владельцем карточки. Тем не менее, в целях соблюдения мер безопасности микропроцессор продолжает проверять периодически и перед каждой транзакцией наличие съемной микросхемы в двухчиповой карточке.Электроника микрокорпуса 6 позволяет, с одной стороны, устанавливать связь между микросхемами 2 и 3 двухчиповой карточки, как было указано выше, а также управлять обменом данных между средствами 11 связи и внешними средствами 12 соединения. Во всех случаях именно микропроцессор стационарной микросхемы управляет операциями обмена данными через микрокорпус 6 между двухчиповой карточкой и внешними средствами соединения.Другие функции микрокорпуса обеспечивают электрическое питание двухчиповой карточки при помощи элементов питания и считывание микросхем 2 и 3, в частности, для контроля, получения информации или обеспечения защиты транзакций.Обмен данными между микрокорпусом и множеством средств 12 соединения схематично показан на фиг. 5. В наиболее общем случае в качестве средства соединения используют терминал 12′. Он содержит средства бесконтактной связи, обеспечивающие взаимодействие со средствами связи микрокорпуса 6. Он также содержит устройство 16 считывания микропроцессорных карточек, которое тоже позволяет производить бесконтактный обмен данными. Терминал 12′ устанавливают в любой торговой точке, пункте обслуживания, в автобусах, на стоянках и т.д. для приема платежей и получения других данных. Данные, являющиеся предметом обмена между микрокорпусами 6 и терминалами 12′, могут быть четырех видов:(а) данные контроля за обменом: взаимное распознавание, разрешение конфликтных ситуаций, если передача производится одновременно несколькими микрокорпусами, криптографическая защита и т.д. Единственной задачей этих данных является повышение надежности обменов между микрокорпусами и терминалами 12′;(б) данные, представляющие собой сумму каждой транзакции, при этом указанные суммы регистрируются в защищенном запоминающем устройстве терминала 12′;(в) данные, обеспечивающие управление потоками и защиту: отслеживание денежных потоков и попыток незаконных действий;(г) коммерческие данные или другие данные: рекламная акция, которая может быть связана с персональными характеристиками пользователя, хранящимися в запоминающем устройстве стационарной микросхемы, проведение политики стимулирования и/или закрепления клиентуры, например, связанной с предоставлением скидок при некоторых расходах, покупках товаров или услуг; такие данные могут храниться в специально выделенной области памяти, которая становится доступной для пользователя при определенных условиях.Регулярно, например, каждую ночь терминал 12′ устанавливает связь с централизованной компьютерной системой 14 для передачи вышеуказанных данных (б), (в) и, в случае необходимости, (г), которые вносятся в соответствующее запоминающее устройство большой емкости и позволят определить суточный объем платежей и отследить совокупность данных контроля и защиты. После этого компьютерная система осуществляет процедуру обработки данных (б) для зачисления на счет, связанный с терминалом 12′, сумм платежей за истекшие сутки, реализует операции по контролю, сверке и накоплению статистической информации путем обработки данных (в).В случае сбоя в работе микрокорпуса или разрядки элементов питания обмен данными между устройством считывания 16 терминала 12′ и микропроцессорной карточкой 1 может быть осуществлен контактно путем введения карточки 1 в считывающее устройство 16. Согласно другому варианту выполнения терминала 12′ он может быть портативным, наподобие уже существующих терминалов для электронных платежей.Второй тип средств 12″ соединения представляет собой специальные терминалы, размещенные в специализированных пунктах, например в банках. Эти терминалы отличаются от предыдущих, так как они постоянно соединены с централизованной компьютерной системой 14. Специальные терминалы 12″ позволяют пользователю осуществлять различные банковские операции. Такие операции предварительно вводятся при помощи клавиатуры 10 микрокорпуса 6 в память стационарной микросхемы 2. Микропроцессор стационарной микросхемы запрашивает у пользователя заранее установленный секретный код, перед тем как зарегистрировать инструкции, определяющие операции, в запоминающее устройство микросхемы 2. После этого пользователь может отправить предварительно записанные инструкции по операциям (или запрос информации) при помощи бесконтактной связи, обеспечиваемой микрокорпусом 6, или путем введения карточки 1 в считывающее устройство 16′ терминала 12″. Терминал 12″ может также передать на микрокорпус 6 любые полезные данные, которые будут занесены в запоминающее устройство стационарной микросхемы 2.Третий тип внешнего средства связи представляет собой персональный компьютер 12»’, подключенный к Интернету, к коммутируемой телефонной сети и т.д. Стационарная микросхема 2 микропроцессорной карточки хранит в своей памяти ППЗУ программы и один или несколько алгоритмов, которые могут выдавать номер разрешения, связанный с точно определенной транзакцией. Эти программы и алгоритмы также хранятся на сайте 21 поставщика товаров или услуг, торгующего через Интернет-магазин. Для лучшего понимания рассмотрим следующий пример.Господин Пьер Мартен хочет приобрести товар через сайт Интернет-магазина. Он заходит на выбранный сайт, предлагающий список товаров с указанием их цен. Господин Мартен выбирает один или несколько товаров. На сайте 21 появляется список выбранных товаров с указанием их стоимости. Если господин Мартен согласен, он подтверждает свой заказ. На сайте появляется приглашение для введения его координат (фамилия, имя, адрес) и выбранного способа платежа.Господин Мартен, в распоряжении которого находится микрокорпус 6 с вставленной в него персональной двухчиповой карточкой в соответствии с настоящим изобретением, должен ввести при помощи клавиатуры микрокорпуса параметры покупки и, в частности, сумму платежа и нажать на клавишу «Запрос на разрешение».Хранящийся в памяти ППЗУ стационарной микросхемы алгоритм принимает во внимание все или часть следующих параметров: фамилия, имя, адрес, дату, сумму платежа, номер текущей платежной карточки. Если микропроцессор определяет, что транзакция осуществима (достаточная сумма кредита, условия возраста и т.д.), то при помощи алгоритма он выбирает номер разрешения, специфический для текущей транзакции. После этого на дисплее 9 микрокорпуса выводятся серийный номер съемной микросхемы и только что определенный номер разрешения. Сразу же после появления на дисплее этих элементов сумма транзакции переводится в защищенное запоминающее устройство стационарной микросхемы.После этого господин Мартен через клавиатуру своего компьютера 12»’ отправляет на сайт Интернет-магазина данные, фигурирующие на экране дисплея. Компьютер сайта 21, содержащий те же алгоритмы, в свою очередь определяет номер разрешения и подтверждает его соответствие с номером, отправленным покупателем, в результате чего заказ подтверждается или не подтверждается, и финансовая транзакция регистрируется или не регистрируется.Аналогичную процедуру можно осуществить с любого телефона 12»». При такой конфигурации покупатель может связаться с роботом путем распознавания и синтеза речевого сигнала или с живым оператором. В этом случае валидацию транзакции осуществляют путем введения через клавиатуру телефона с тональным набором (DMTF) указанных выше элементов (серийный номер съемной микросхемы и номер разрешения, выведенные на экран дисплея 9 микрокорпуса 6).Во время первой операции платежа с использованием кредита новой съемной микросхемы 3 на терминал 12 вместе с кодом «новая микросхема №х активирована», кроме суммы транзакции, автоматически передается серийный номер микросхемы. После этого данная информация переправляется на центральную компьютерную систему 14, осуществляющую отслеживание микросхем во время сбора данных с торговых терминалов.Точно так же, каждый раз, когда защищенное запоминающее устройство стационарной микросхемы завершает расходование суммы полученного кредита со съемной микросхемы во время операции платежа, серийный номер закончившейся съемной микросхемы передается на терминал 12 одновременно с кодом «микросхема №y исчерпана» и с суммой платежа, и эта информация доходит до центральной компьютерной системы 14, как уже было описано выше.Таким образом, система управления может в режиме реального времени иметь в своем распоряжении информацию:1) о всех съемных микросхемах, эмитированных и проданных, но не активированных (возможно, тезаврированных);2) о всех съемных микросхемах, эмитированных и находящихся на стадии использования;3) о всех исчерпанных съемных микросхемах.Эти три ключевых вида информации позволяют точно отслеживать объемы эмитированных электронных денег, находящихся в обороте, в тезаврации или исчерпанных. Таким образом, любая попытка создания фальшивых электронных денег немедленно обнаруживается. Следовательно, эта система надежно защищена от незаконных действий. Так, украденная партия микросхем может быть немедленно заблокирована путем передачи на терминалы (12, 12′, …) черного списка серийных номеров украденных микросхем.Эта система позволяет также центральному банку досконально знать состояние денежной массы и/или банку-эмитенту оптимально распоряжаться суммами, депонированными в обеспечение эмитированных микросхем.В варианте описанной выше процедуры при каждой транзакции систематически передается серийный номер съемной микросхемы, что позволяет осуществлять более точное отслеживание, но вместе с тем делает управление данными более громоздким.ТранзакцииКаждая транзакция между микрокорпусом клиента и «терминалом» коммерсанта проходит в 3 фазы.1. Продавец вводит на клавиатуре цену. Эта цена одновременно записывается на микрокорпусе клиента.2. Клиент подтверждает свое согласие нажатием клавиши «Валидация» на микрокорпусе.3. С защищенного запоминающего устройства стационарной схемы 2, предварительно пополненного со счета съемной микросхемы 3, списывается сумма транзакции, которая зачисляется на запоминающее устройство продавца.Как уже указывалось выше, при отсутствии микрокорпуса микропроцессорная карточка 1 может осуществлять транзакции контактным путем. В этом случае положение стационарной микросхемы на карточке соответствует стандартам ISO, что позволяет большинству существующих считывающих устройств обрабатывать транзакции без внесения изменений в оборудование с использованием прикладной программы, которая может загружаться дистанционно во время соединения с централизованной компьютерной системой 14.На фиг. 6 показана блок-схема выполнения различных этапов транзакции.1) Активация микрокорпуса нажатием клавиши «Активация» на микрокорпусе 6.2) Контроль наличия съемной микросхемы микропроцессором стационарной микросхемы и проверка соответствия серийного номера этой микросхемы номеру, разрешившему перезагрузку памяти. Если результат контроля отрицательный, на экране 9 высвечивается сообщение об ошибке, и электроника дезактивируется.3) Если контроль показывает положительный результат, микропроцессор запоминает параметры контроля и, в частности, время и дату указанного контроля, и выдает временное разрешение на транзакцию.Если платеж осуществляется бесконтактным путем:5) Продавец вводит цену на клавиатуре терминала 12.6) Терминал выдает и обменивается данными а) с микрокорпусом для взаимного распознавания.7) Сумма транзакции передается с терминала 12 на микрокорпус 6.8) Указанная сумма высвечивается на дисплее микрокорпуса 6.9) Если владелец не нажимает клавишу «Валидация», транзакция отменяется. Если, что обычно происходит, он нажимает клавишу «Валидация», то в этом случае:10) Микропроцессор анализирует осуществимость операции:- достаточность кредита или соответствующего промежуточного кредита;- подтверждение временного разрешения на транзакцию (этап 3);- анализ типовых параметров, хранящихся в постоянном ЗУ, и возможные изменения суммы транзакции или отмена (сокращение, минимальный возраст и т.д.).11) Если результат этапа 10 является удовлетворительным, микрокорпус и терминал обмениваются данными б), в), г). При неудовлетворительном результате этапа 10 транзакция отменяется.12) Если транзакция реализуется:- списание суммы со съемной микросхемы покупателя;- зачисление той же суммы в запоминающее устройство терминала продавца;- введение данных в) и г) в запоминающее устройство терминала продавца;- возможное введение данных г) в запоминающее устройство стационарной микросхемы микропроцессорной карточки.Если платеж осуществляется контактным путем:5′) продавец вводит цену на клавиатуре терминала 12;6′) владелец карточки вводит ее в считывающее устройство, соединенное с терминалом 12;7′) микропроцессор анализирует валидацию временного разрешения (этап 3). Если валидация оказывается удовлетворительной, возвращаются к этапу 10, в противном случае транзакцию отменяют.При осуществлении настоящего изобретения в транзакции задействовано пять категорий участников:- эмитент карточек, «поставляющий» населению:микрокорпусакарточки, содержащие только стационарную микросхему;- эмитент съемных микросхем: центральный или любой уполномоченный банк;- пользователь-владелец микрокорпуса;- пользователь транзакций: продавцы или поставщики услуг, владеющие средствами соединения (12′, 12″, 12»’, 12»»);- сборщик: одно или несколько банковских или финансовых местных учреждений, занимающихся ежедневным кредитованием продавцов.Согласно частному варианту осуществления два микрокорпуса, — отправитель и получатель, — содержащие микропроцессорные карточки, могут также производить взаимный обмен небольшими денежными суммами. Для осуществления обмена данными для денежного перевода от одного корпуса к другому они должны находиться рядом и друг против друга, если средство связи использует инфракрасное излучение. Такая транзакция может отвечать критериям безопасности, анонимности и переложения ответственности на получателя за возможные незаконные действия.Предположим, что необходимо перевести сумму в 3 евро с первого микрокорпуса на второй микрокорпус, в этом случае владелец микрокорпуса — отправитель набирает сумму перевода на клавиатуре указанного микрокорпуса и нажимает клавишу перевода. Владелец микрокорпуса — получатель, находящийся рядом, должен нажать клавишу «Активация». При этом:- первый микрокорпус списывает 3 евро из защищенного запоминающего устройства стационарной микросхемы, находящейся в микрокорпусе, и передает значение этой суммы, а также серийный номер съемной микросхемы, позволяющей кредитовать защищенное запоминающее устройство, на микрокорпус-получатель, который находится в состоянии ожидания;- сумма 3 евро высвечивается на дисплее микрокорпуса-получателя, затем зачисляется в защищенное запоминающее устройство стационарной микросхемы микропроцессорной карточки, находящейся в корпусе-получателе, причем это специальное запоминающее устройство предназначено для сумм, получаемых от другого микрокорпуса согласно описанной выше процедуре. Кроме того, серийный номер съемной микросхемы, находящейся в микрокорпусе-отправителе, тоже заносится в это же запоминающее устройство, при этом данный серийный номер связан с осуществленной транзакцией.Для обеспечения защиты эта процедура не должна повторяться многократно (например, не больше 3-5 раз) и только для небольших сумм. При первых платежах, которые будет осуществлять владелец карточки, находящейся в микропроцессоре, получившем денежные суммы от другой микропроцессорной карточки при помощи обмена между двумя микрокорпусами, в первую очередь будет(ут) расходоваться сумма или суммы, введенные в постоянное запоминающее устройство.Постоянное запоминающее устройство, позволяющее зачислять денежные суммы от другой микропроцессорной карточки через микрокорпус, может регистрировать несколько описанных выше транзакций. Постоянное запоминающее устройство запоминает параметры каждой транзакции (серийный номер съемной микросхемы отправителя и размер полученной суммы, а также для перехода ответственности на получателя — его идентификационный код), которые передаются на компьютерную систему 14 при осуществлении каждой платежной операции, причем в течение всего времени, пока сумма, занесенная в постоянное запоминающее устройство, не будет исчерпана.Можно предусмотреть многочисленные варианты настоящего изобретения. Так, съемная микросхема может предоставляться в виде займа, и в этом случае стационарная микросхема содержит в памяти параметры управления займом, в ходе которого она автоматически генерирует возвраты, передаваемые во время соединения со средством 12 соединения.Необходимо отметить, что если имеющийся в наличии кредит, занесенный в постоянное запоминающее устройство, оказывается недостаточным для осуществления платежа, можно предусмотреть, чтобы микропроцессор все-таки осуществил этот платеж в пределах разрешенного промежуточного кредита, заранее определенный размер которого записан в постоянное запоминающее устройство, при этом указанный кредит возмещается в момент установки новой съемной микросхемы.Наконец, совершенно ясно, что кроме углубления, предназначенного для установки съемной микросхемы, микропроцессорная карточка может содержать второе и даже третье углубление, предназначенные для установки других микросхем, содержащих, например, специфические платежные и другие средства, такие как талоны на питание, игровые талоны, параметры допуска в защищенные места и т.д. В этом случае микрокорпус должен быть оборудован соответствующими соединителями.Описанная выше система является электронным кошельком универсального назначения, предназначенным для пользователей, обслуживаемых или не обслуживаемых банками, не обязанных иметь банковскую карточку для пополнения и даже не имеющих собственного банковского счета. Она может осуществлять все операции и предоставлять населению все преимущества, обеспечиваемые бумажными деньгами (анонимность платежа, возможность тезаврации), и в то же время предоставлять банковским учреждениям существенные преимущества, такие как централизованная и защищенная денежная эмиссия и автоматизированное отслеживание потоков.Другим концептуальным аспектом настоящего изобретения является борьба с контрафактными явлениями. Для этого к любому предмету роскоши или ценному объекту (часы, дорожные аксессуары) при помощи любого средства может крепиться микросхема-аутентификатор, которая может быть отсоединена от предмета продавцом во время продажи.По сути дела микросхема-аутентификатор является съемной микросхемой, которую во время проверки вставляют в углубление микропроцессорной карточки 2. Как и в предыдущем варианте, микросхему применяют при помощи микрокорпуса 6 с использованием, по меньшей мере, одного алгоритма, записанного в память стационарной микросхемы. Она содержит две области памяти. Первая область запоминает идентификационный код и единый серийный номер изделия. Пример: «чемодан — модель х — цвет y — серийный № z». Продавец предмета роскоши имеет прибор, содержащий средства, записывающие одноразово и в момент продажи во вторую область памяти параметры продажи (дата, фамилия продавца, сумма, условия и доказательство гарантии, возможно, фамилия будущего владельца).Аутентификацию проданного товара осуществляют после введения микропроцессорной карточки, содержащей микросхему-аутентификатор, в микрокорпус. С помощью, по меньшей мере, одного алгоритма, хранящегося в памяти ППЗУ, микропроцессор стационарной микросхемы может считывать информацию, содержащуюся в запоминающих устройствах микросхем, и проверять ее соответствие.

Реконструкция в позитронной эмиссионной томографии

Изобретение относится к усовершенствованному алгоритму реконструкции для процессов визуализации. РЕТ-система содержит усовершенствованный алгоритм реконструкции изображения на основе усовершенствованного моделирования функции рассеяния точки. Данные о времени пролета в PET используют для получения средней точки излучения и вероятностной функции времени пролета. Затем упомянутую информацию используют для моделирования функции рассеяния точки. Вероятностная функция времени пролета и функция отклика детектора применяются для определения объема вероятностей для данной линии срабатывания, которая затем применяется при реконструкции изображения. Технический результат — повышение разрешающей способности и общего качества изображения. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Визуализирующая РЕТ-система, содержащая(a) по меньшей мере, один детектор для регистрации гамма-квантов, излучаемых из подлежащего визуализации объекта; и(b) процессорный блок, соединенный с упомянутым, по меньшей мере, одним детектором, при этом упомянутый процессорный блок содержитi) средство для присвоения временных меток каждому событию регистрации гамма-кванта;ii) средство для определения совпадающих пар по упомянутым временным меткам;iii) средство для определения средней точки излучения и вероятностной функции времени пролета для каждой совпадающей пары;iv) средство для определения функции рассеяния точки детектора по средней точке излучения и вероятностной функции времени пролета для каждой совпадающей пары;v) средство для определения объема вероятностей по вероятностной функции времени пролета и функции отклика детектора для каждой совпадающей пары; иvi) средство для использования объема вероятностей для каждой совпадающей пары в алгоритме реконструкции для формирования изображения.

2. Визуализирующая РЕТ-система по п.1, в которой упомянутый объем вероятностей является эллипсоидом.

3. Визуализирующая РЕТ-система по п.1, в которой средство для использования объема вероятностей для каждой совпадающей пары в алгоритме реконструкции для формирования изображения содержит применение весового множителя точки пересечения вероятностной функции времени пролета и функции отклика детектора для каждой совпадающей пары.

4. Визуализирующая РЕТ-система по п.1, в которой объем вероятностей для каждой совпадающей пары частично ограничен ненулевой областью вероятностной функции времени пролета для каждой совпадающей пары.

5. Визуализирующая РЕТ-система по п.1, в которой объем вероятностей для каждой совпадающей пары частично ограничен ненулевой областью функции отклика детектора для каждой совпадающей пары.

6. Визуализирующая РЕТ-система по п.1, в которой объем вероятностей для каждой совпадающей пары ограничен ненулевой областью вероятностной функции времени пролета и ненулевой областью функции отклика детектора для каждой совпадающей пары.

7. Визуализирующая РЕТ-система по п.1, в которой объем вероятностей для каждой совпадающей пары ограничен заданным участком вероятностной функции времени пролета для каждой совпадающей пары.

8. Визуализирующая РЕТ-система по п.1, в которой объем вероятностей для каждой совпадающей пары ограничен заданным участком функции отклика детектора для каждой совпадающей пары.

9. Визуализирующая РЕТ-система по п.1, в которой объем вероятностей для каждой совпадающей пары ограничен заданным участком вероятностной функции времени пролета и заданным участком функции отклика детектора для каждой совпадающей пары.

10. Визуализирующая РЕТ-система по п.9, в которой, по меньшей мере, один из упомянутого заданного участка вероятностной функции времени пролета и упомянутого заданного участка функции отклика детектора для каждой совпадающей пары, приблизительно равен двум стандартным отклонениям от упомянутой средней точки излучения.

11. Визуализирующая РЕТ-система по п.1, дополнительно содержащая визуализирующую систему, использующую разные способы.

12. Способ формирования изображения в PET, содержащий следующие этапы:(a) регистрируют излучения гамма-квантов из подлежащего визуализации объекта;(b) присваивают временные метки каждому из упомянутых зарегистрированных гамма-квантов;(c) определяют совпадающие пары гамма-квантов;(d) определяют среднюю точку излучения и вероятностную функцию времени пролета для каждой совпадающей пары;(e) определяют функцию отклика детектора на основании средней точки излучения и вероятностной функции времени пролета для каждой совпадающей пары;(f) определяют объем вероятностей на основании вероятностной функции времени пролета и функцию отклика детектора для каждой совпадающей пары; и(g) применяют объем вероятностей для каждой совпадающей пары в алгоритме реконструкции для формирования изображения.

13. Способ по п.12, в котором упомянутый объем вероятностей для каждой совпадающей пары является эллипсоидом.

14. Способ по п.12, в котором объем вероятностей для каждой совпадающей пары ограничен заданным участком вероятностной функции времени пролета для каждой совпадающей пары.

15. Способ по п.12, в котором объем вероятностей для каждой совпадающей пары ограничен заданным участком функции отклика детектора для каждой совпадающей пары.

16. Способ по п.12, в котором объем вероятностей для каждой совпадающей пары ограничен заданным участком вероятностной функции времени пролета и заданным участком функции отклика детектора для каждой совпадающей пары.

17. Способ по п.16, в котором, по меньшей мере, один из упомянутого заданного участка вероятностной функции времени пролета и упомянутого заданного участка функции отклика детектора для каждой совпадающей пары приблизительно равен двум стандартным отклонениям от упомянутой средней точки излучения.

18. Процессор для реконструкции изображения, содержащий(a) средство для присвоения временных меток событию регистрации гамма-кванта;(b) средство для определения совпадающих пар по упомянутым временным меткам;(c) средство для определения средней точки излучения и вероятностной функции времени пролета для каждой совпадающей пары;(d) средство для определения функции отклика детектора по средней точке излучения и вероятностной функции времени пролета для каждой совпадающей пары;(e) средство для определения объема вероятностей по вероятностной функции времени пролета и функции отклика детектора для каждой совпадающей пары; и(f) средство для использования объема вероятностей для каждой совпадающей пары в алгоритме реконструкции для формирования изображения.

19. Процессор для реконструкции изображения по п.18, в котором упомянутый объем вероятностей для каждой совпадающей пары является эллипсоидом.

20. Процессор для реконструкции изображения по п.18, в котором средство для использования объема вероятностей для каждой совпадающей пары в алгоритме реконструкции для формирования изображения содержит применение весового множителя точки пересечения вероятностной функции времени пролета и функции отклика детектора для каждой совпадающей пары.

В области медицинской визуализации все шире используют позитронную эмиссионную томографию (PET). В визуализирующей РЕТ-системе в объект, подлежащий визуализации, вводят радионуклид. Радионуклид испускает позитроны. Когда испускаемый позитрон сталкивается с электроном, происходит акт, далее событие аннигиляции, в котором позитрон и электрон уничтожаются. В результате события аннигиляции порождаются два гамма-кванта, разлетающихся, по существу, под углом 180 градусов один от другого. Визуализирующие РЕТ-системы используют детекторы, расположенные напротив один другого, для детектирования гамма-квантов, испускаемых объектом. Обычно применяют кольцо из детекторов для регистрации гамма-квантов, приходящих под каждым углом.Сбор большого числа событий формирует информацию, необходимую для оценки объекта методами томографической реконструкции. Упомянутые события, при привязке к детекторным элементам, формируют линии срабатывания (LOR), которые можно обрабатывать гистограммным методом в зависимости от их геометрических характеристик для определения проекций или синограмм, подлежащих реконструкции. События можно также вводить в изображение по отдельности.Следовательно, фундаментальным элементом сбора данных и реконструкции изображения является LOR: линия, пересекающая апертуру для пациента в системе. Можно получать дополнительную информацию о местоположении события. Во-первых, известно, что, в ходе снятия отсчетов и реконструкции способность системы к реконструкции (определению координат) точки не является пространственно-инвариантной по полю видения; а именно, выше в центре и постепенно снижается к периферии. Для описания упомянутой характеристики обычно используют функцию рассеяния точки (PSF). Разработаны инструментальные средства для использования PSF в процессе реконструкции. Во-вторых, время пролета (TOF) или разность по времени между прилетами гамма-квантов к каждому детектору, участвующему в регистрации пары, можно использовать для ограничения по LOR, на которых событие могло произойти с большей вероятностью.По своему характеру PSF является трехмерной и, обычно, изменяется от изотропной с размером 4-6 мм в центре сканера до сильно асимметрично эллипсоидальной, с размером, изменяющимся от 6 до 8 мм, на периферии. Информацию, касающуюся TOF, можно преобразовать в пространственную информацию (посредством преобразования скорости пролета двух гамма-квантов). Обычно, информация, касающаяся TOF, будет приводить к определению местонахождения события с точностью от 10-12 см до нескольких сантиметров с использованием очень быстродействующего сканера.По существу, желательно создание способа и средства для использования всей имеющейся информации, касающейся LOR, во время реконструкции.Настоящее изобретение относится к усовершенствованному алгоритму реконструкции для процессов визуализации. Визуализирующая система, например РЕТ-система, объединяет одновременно моделирование функции рассеяния точки детектора и знание TOF для повышения общего качества реконструированного изображения.В одном варианте осуществления времяпролетные данные используют для определения средней точки излучения и вероятностной функции времени пролета. Средняя точка излучения и вероятностная функция времени пролета, в свою очередь, служат для определения функции отклика детектора. Затем вероятностную функцию времени пролета и функцию отклика детектора используют для определения объема вероятностей, например, эллипсоида. Элементы трехмерного изображения в объеме вероятностей применяются в алгоритме реконструкции для данной линии срабатывания. Указанный процесс повышает общее качество реконструированного изображения без необходимости в существенном увеличении времени обработки.На прилагаемых чертежах, которые включены в настоящее описание и являются его частью, представлены варианты осуществления изобретения, которые, в сочетании с вышеприведенным общим описанием изобретения и нижеприведенным подробным описанием, служат для пояснения принципов настоящего изобретения. Специалисту в данной области техники должно быть ясно, что упомянутые наглядные варианты осуществления не предназначены для ограничения изобретения, а просто дают примеры, содержащие принципы изобретения.Фигура 1 — изображение визуализирующей PET-системы.Фигура 2 — изображение модели DRF (функции отклика детектора) для трехмерного (3-мерного) кольцевого РЕТ-сканера.Фигура 3 — изображение данных с временной меткой, обеспечивающей среднюю точку излучения и (функцию вероятности времени пролета) probTOF.Фигура 4 — изображение эллипсоида вероятностей для точки возникновения пары совпадающих гамма-квантов по модификации DRF, основанной на функции probTOF.РЕТ-система, предлагаемая в настоящей заявке, обеспечивает способ и средство для точного моделирования PSF, чтобы PSF можно было использовать для обеспечения усовершенствованной реконструкции изображений в течение допустимого времени обработки. РЕТ-система моделирует PSF в сочетании с данными, собранными в режиме списка, о временах пролета (TOF) в PET. РЕТ-система фактически обеспечивает более точную модель PSF, а также ограничивает объем вычислений ограничением числа элементов трехмерного изображения, которые могут вносить вклад в точку возникновения зарегистрированных гамма-квантов.На фигуре 1 представлена РЕТ-система 8, содержащая множество колец 10 детекторов, область 12 визуализации, объект 13, подлежащий визуализации, и консоль или корпус 14. Объект 13, подлежащий визуализации, внутри которого содержится радионуклид, испускающий позитроны, помещают в область 12 визуализации в корпусе 14. Когда позитроны испускаются из радионуклида, они сталкиваются с электронами, и при этом происходит событие 16 аннигиляции. Событие 16 аннигиляции порождает два гамма-кванта 17, 18, разлетающихся в противоположных направлениях вдоль линии 31 отклика. Затем гамма-кванты 17, 18 детектируются кольцами 10 детекторов, и сигнал передается в процессорный блок 54. РЕТ-система 8 может содержать любое число колец 10 детекторов, из которых пять (r1, r2, r3, r4, r5) показаны на фигуре 1.Процессорный блок 54 использует информацию из детекторов 10 вместе с алгоритмами реконструкции для формирования изображения объекта. Алгоритм реконструкции включает в себя моделирование PSF для определения точки возникновения каждого зарегистрированного гамма-кванта. В двумерной PET отклик детектора является двумерной функцией Х и ε, как показано на фигуре 2, где Х является радиальной координатой линии срабатывания (LOR), и ε, которое равно tA/tB, является относительной тангенциальной координатой места излучения гамма-кванта вдоль LOR. PSF в центре поперечного поля видения имеют более узкий и центрированный профиль, чем PSF, которые находятся на периферии поперечного поля видения. PSF более или менее асимметрична относительно Х для периферических LOR. PSF является более узкой при ε=1 (точка излучения находится в середине LOR) и расширяется с уменьшением ε (точка излучения находится ближе к одному из детекторов). В этом отношении, неточное моделирование DRF создает проблемы качества изображения, которые становятся более серьезными на периферии поперечного поля видения.Что касается трехмерной PET, PSF является четырехмерной функцией X, ε, Z’ и β, как показано на фигуре 2. Как показано, Z’ является осью, перпендикулярной к LOR в осевом направлении, β означает угол наклона LOR к оси, и плоскость X-Z’ ортогональна к LOR.Так как РЕТ-системы создают гамма-кванты, которые всегда разлетаются под углом 180 градусов один к другому, то для облегчения определения точки возникновения вдоль LOR можно применять времяпролетные (TOF) алгоритмы. Например, как показано на фигуре 3, поле 68 видения PET показано с LOR 70, найденной по паре совпадающих гамма-квантов. Исходя из разности времен регистрации совпадающей пары и известного диаметра поля 68 видения, можно определить среднюю точку 72 излучения вдоль LOR 70. Однако точку излучения невозможно определить абсолютно точно. Вместо этого точку излучения можно выразить в виде функции вероятности (probTOF) 75 для всех точек вдоль LOR 70. Как показано на фигуре 3, probTOF 75 напоминает функцию Гаусса с максимальной вероятностью в средней точке 72 излучения.Данные от детекторов 10 могут подаваться в процессорный блок 54 и могут содержать временную метку для каждого зарегистрированного гамма-кванта. Временные метки могут служить для определения средней точки 72 излучения и probTOF 75. Среднюю точку 72 излучения и probTOF 75 можно использовать для более точного моделирования DRF. На фигуре 4 представлен алгоритм реконструкции, который использует среднюю точку 72 излучения и probTOF 75 для модификации DRF. Оси координат обозначены позицией 76. Регистрация совпадения дает LOR 70, и временные метки служат для определения средней точки 72 излучения и probTOF 75, при этом probTOF является функцией L. DRF 78 можно вычислить по средней точке 72 излучения, при этом DRF является функцией X, Z’ при L=1. Для данной LOR 70 вносить вклад в LOR 70 могут только элементы трехмерного изображения внутри эллипсоида 80. Границы эллипсоида 80 вероятностей определяются функциями probTOF 75 и DRF 78. В частности, границы эллипсоида 80 вероятностей определяются ненулевой областью probTOF 75 в направлении LOR и ненулевой областью DRF 78 в плоскости X-Z’, L=1. В альтернативном варианте объем 80 вероятностей может быть ограничен заданным участком probTOF, заданным участком DRF или заданным участком probTOF и заданным участком DRF. При изменении заданного(ных) участка(ков) изменяется форма объема вероятностей, и можно уменьшить число элементов трехмерного изображения в объеме вероятностей. Например, probTOF и/или DRF могут быть вычислены при одном или двух стандартных отклонениях от средней точки излучения.Поскольку PSF может быть функцией относительной тангенциальной координаты ε, контур эллипсоида для каждого фиксированного L=1 может быть разным. Весовой множитель точки пересечения каждого элемента трехмерного изображения с LOR является простым произведением probTOF(L) и PFS в плоскости (X, Z’, L=1). Поэтому в передней проекции, для данной LOR, все элементы трехмерного изображения в эллипсоиде 80 вероятностей должны проецироваться с весовым множителем их probTOF и DRF. В обратной проекции, для данной LOR, скорректированная LOR получает соответствующий весовой множитель и распределяется каждому элементу трехмерного изображения в пределах цилиндра для эллипсоида вероятностей. Следует отметить, что объем 80 вероятностей может иметь любую трехмерную форму, определяемую функциями probTOF и DRF, и, следовательно, предполагается, что объем настоящего изобретения не должен ограничиваться конкретной геометрической формой объема вероятностей.Следовательно, с использованием данных TOF, полученных в режиме списка, для каждой измеренной LOR координата излучения совпадающих гамма-квантов известна и находится в пределах временного разрешения сканера. PSF моделируется для ограниченного диапазона элементов трехмерного изображения объекта вдоль LOR, исходя из средней точки 72 излучения и probTOF 75. Уменьшение объема необходимых вычислений значительно сокращает время реконструкции изображения для алгоритмов, которые точно моделируют DRP. Точное моделирование PSF допускает формирование изображений с намного более высокими разрешающей способностью и общим качеством.Выше изобретение описано со ссылкой на, по меньшей мере, один предпочтительный вариант осуществления. Безусловно, специалистам, прочитавшим и изучившим настоящее описание, станут очевидными модификации и варианты. Например, предполагается, что настоящее изобретение не ограничено РЕТ-системами, но может включать в себя визуализирующие системы, использующие разные способы, например комбинированные системы РЕТ/СТ (компьютерной томографии) или систему PET/MR (ядерного магнитного резонанса). Предполагается охват всех подобных модификаций и изменений в той степени, насколько они находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.

Устройство и способ для передачи

Изобретение относится к системе связи для передачи пакетных данных. Предложено устройство для формирования битов обнаружения ошибки в системе связи, которая передает данные, имеющие продолжительность 1 временной интервал, продолжительность 2 временных интервала или продолжительность 4 временных интервала, по каналу данных. Устройство содержит блок битов обнаружения ошибки для формирования битов обнаружения ошибки для управляющей информации с использованием исходного значения, соответствующего продолжительности управляющей информации, из числа первого, второго и третьего исходных значений, для прикрепления битов обнаружения ошибки к управляющей информации и выдачи управляющей информации с прикрепленными битами обнаружения ошибки. Первое исходное значение соответствует продолжительности 1 временной интервал, второе исходное значение соответствует продолжительности 2 временных интервала и равно первому исходному значению, а третье исходное значение соответствует продолжительности 4 временных интервала и отличается от второго исходного значения. Кроме того, устройство содержит передающий блок для передачи по каналу управления управляющих данных, которые включают в себя управляющую информацию и биты обнаружения ошибки. Технический результат состоит в эффективной оценки продолжительности кадра управляющей информации, передаваемого по каналу управления пакетными данным, путем обнаружения слепого временного интервала в системе связи. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 7 ил., 2 табл.

1. Устройство для формирования битов обнаружения ошибки в системе связи, которая передает данные, имеющие продолжительность 1 временной интервал, продолжительность 2 временных интервала или продолжительность 4 временных интервала, по каналу данных, содержащееблок битов обнаружения ошибки для формирования битов обнаружения ошибки для управляющей информации с использованием исходного значения, соответствующего продолжительности управляющей информации, из числа первого, второго и третьего исходных значений, для прикрепления битов обнаружения ошибки к управляющей информации и выдачи управляющей информации с прикрепленными битами обнаружения ошибки, причем первое исходное значение соответствует продолжительности 1 временной интервал, второе исходное значение соответствует продолжительности 2 временных интервала и равно первому исходному значению, а третье исходное значение соответствует продолжительности 4 временных интервала и отличается от второго исходного значения, ипередающий блок для передачи по каналу управления управляющих данных, которые включают в себя управляющую информацию и биты обнаружения ошибки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляющая информация имеет такую же продолжительность, что и данные.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок прикрепления битов обнаружения ошибки содержитмножество регистров сдвига, количество которых соответствует продолжительности битов обнаружения ошибки, соединенных последовательно друг с другом,множество сумматоров для прибавления битов обратной связи к битам управляющей информации, вводимой через входной тракт, и выдачи битов с прибавленными битами обратной связи через выходной тракт, причем сумматоры расположены между регистрами сдвига согласно порождающему многочлену,оператор для формирования битов обратной связи посредством последовательного прибавления битов конечного регистра сдвига из множества регистров сдвига, соединенных последовательно, к битам управляющей информации во время ввода управляющей информации, для подачи сформированных битов обратной связи и управляющей информации в сумматоры и для выдачи битов обнаружения ошибки посредством последовательного прибавления заданного бита к битам конечного регистра сдвига после завершения ввода управляющей информации, иконтроллер исходного значения для хранения исходных значений с первого по третье и для подачи битов одного исходного значения, выбранного согласно продолжительности управляющей информации, в регистры сдвига.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оператор содержит первый переключатель для избирательной выдачи одного из битов управляющей информации и заданного бита,выходной сумматор для прибавления битов конечного регистра сдвига к выходному сигналу первого переключателя,второй переключатель для избирательной подачи заданного бита или выходного сигнала выходного сумматора в качестве части битов обратной связи в сумматоры итретий переключатель для избирательной выдачи управляющей информации или выходного сигнала выходного сумматора в качестве части последовательности битов обнаружения ошибки.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что первый переключатель выполнен с возможностью выдачи битов управляющей информации во время ввода управляющей информации и выдачи заданного входного бита после завершения ввода управляющей информации.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что второй переключатель выполнен с возможностью подачи выходного сигнала выходного сумматора в сумматоры во время ввода управляющей информации и подачи заданного входного бита в сумматоры после завершения ввода управляющей информации.

7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что заданный бит имеет значение «0».

8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что заданный бит имеет значение «0».

9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что заданный бит имеет значение «0».

10. Устройство по п.6, отличающееся тем, что заданный бит имеет значение «0».

11. Устройство по п.6, отличающееся тем, что третий переключатель выполнен с возможностью выдачи битов управляющей информации во время ввода управляющей информации и выдачи битов обнаружения ошибки после завершения ввода управляющей информации.

12. Способ формирования битов обнаружения ошибки в системе связи, которая передает данные, имеющие продолжительность 1 временной интервал, продолжительность 2 временных интервала или продолжительность 4 временных интервала, по каналу данных, заключающийся в том, чтоустанавливают первое исходное значение, соответствующее продолжительности 1 временной интервал, устанавливают второе исходное значение, соответствующее продолжительности 2 временных интервала и равное первому исходному значению, и устанавливают третье исходное значение, соответствующее продолжительности 4 временных интервала и отличающееся от второго исходного значения,формируют биты обнаружения ошибки для управляющей информации, используя исходное значение, соответствующее продолжительности управляющей информации, из числа исходных значений, и прикрепляют биты обнаружения ошибки к управляющей информации, ипередают управляющие данные, включающие в себя управляющую информацию и биты обнаружения ошибки, по каналу управления.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что управляющая информация имеет такую же продолжительность, что и данные.

14. Способ по п.12, отличающийся тем, что на этапе прикрепления битов обнаружения ошибкиподают биты одного исходного значения, выбранного согласно продолжительности управляющей информации из числа исходных значений с первого по третье, в множество регистров сдвига, количество которых соответствует продолжительности битов обнаружения ошибки, соединенных последовательно друг с другом,прибавляют биты обратной связи к битам управляющей информации, вводимой через входной тракт, посредством множества сумматоров, расположенных между множеством регистров сдвига, согласно порождающему многочлену, и выводят биты с прибавленными битами обратной связи через выходной тракт,формируют биты обратной связи посредством последовательного прибавления битов конечного регистра сдвига из множества регистров сдвига, соединенных последовательно, к битам управляющей информации во время ввода управляющей информации, и подают сформированные биты обратной связи и управляющую информацию в сумматоры, ивыдают биты обнаружения ошибки посредством последовательного прибавления заданного бита к битам конечного регистра сдвига после завершения ввода управляющей информации.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что заданный бит имеет значение «0».

16. Устройство для проверки битов обнаружения ошибки для управляющей информации в системе связи, которая передает данные, имеющие продолжительность 1 временной интервал, продолжительность 2 временных интервала или продолжительность 4 временных интервала, по каналу данных, содержащееприемный блок для приема управляющих данных, включающих в себя управляющую информацию, представляющую информацию, относящуюся к данным, и биты обнаружения ошибки, прикрепленные к управляющей информации, по каналу управления иблок проверки битов обнаружения ошибки для проверки битов обнаружения ошибки посредством приема управляющих данных в качестве входного сигнала и использования исходного значения, соответствующего продолжительности управляющей информации, из числа первого, второго и третьего исходных значений, причем первое исходное значение соответствует продолжительности 1 временной интервал, второе исходное значение соответствует продолжительности 2 временных интервала и равно первому исходному значению, а третье исходное значение соответствует продолжительности 4 временных интервала и отличается от второго исходного значения.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что управляющая информация имеет такую же продолжительность, что и данные.

18. Устройство по п.16, отличающееся тем, что блок проверки битов обнаружения ошибки содержитмножество регистров сдвига, количество которых соответствует продолжительности битов обнаружения ошибки, соединенных последовательно друг с другом,множество сумматоров для прибавления битов обратной связи к битам управляющей информации, вводимой через входной тракт, и выдачи битов с прибавленными битами обратной связи через выходной тракт, причем сумматоры расположены между регистрами сдвига согласно порождающему многочлену,оператор для формирования битов обратной связи посредством последовательного прибавления битов конечного регистра сдвига из множества регистров сдвига, соединенных последовательно, к битам управляющей информации во время ввода управляющей информации, для подачи сформированных битов обратной связи и управляющей информации в сумматоры и для обнаружения битов обнаружения ошибки посредством последовательного прибавления заданного бита к битам конечного регистра сдвига после завершения ввода управляющей информации,контроллер исходного значения для хранения исходных значений с первого по третье и для подачи битов одного исходного значения, выбранного согласно продолжительности управляющей информации, в регистры сдвига иблок определения ошибки для определения, является ли управляющая информация ошибочной, посредством сравнения принятых битов обнаружения ошибки с обнаруженными битами обнаружения ошибки.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что оператор содержит первый переключатель для избирательной выдачи одного из битов управляющей информации и заданного бита,выходной сумматор для прибавления битов конечного регистра сдвига к выходному сигналу первого переключателя,второй переключатель для избирательной подачи заданного бита или выходного сигнала выходного сумматора в качестве части битов обратной связи в сумматоры итретий переключатель для избирательной выдачи управляющей информации или выходного сигнала выходного сумматора в качестве части последовательности битов обнаружения ошибки.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что первый переключатель выполнен с возможностью выдачи битов управляющей информации во время ввода управляющей информации и выдачи заданного входного бита после завершения ввода управляющей информации.

21. Устройство по п.19, отличающееся тем, что второй переключатель выполнен с возможностью подачи выходного сигнала выходного сумматора в сумматоры во время ввода управляющей информации и подачи заданного входного бита в сумматоры после завершения ввода управляющей информации.

22. Устройство по п.19, отличающееся тем, что заданный бит имеет значение «0».

23. Устройство по п.20, отличающееся тем, что заданный бит имеет значение «0».

24. Устройство по п.21, отличающееся тем, что заданный бит имеет значение «0».

25. Устройство по п.19, отличающееся тем, что третий переключатель выполнен с возможностью выдачи битов управляющей информации во время ввода управляющей информации и выдачи битов обнаружения ошибки после завершения ввода управляющей информации.

26. Устройство по п.16, отличающееся тем, что блок проверки битов обнаружения ошибки содержит, по меньшей мере, один блок проверки битов обнаружения ошибки, который работает или с продолжительностью 1 временной интервал, или с продолжительностью 2 временных интервала, или с продолжительностью 4 временных интервала.

27. Способ проверки битов обнаружения ошибки для управляющей информации в системе связи, которая передает данные, имеющие продолжительность 1 временной интервал, продолжительность 2 временных интервала или продолжительность 4 временных интервала, по каналу данных, заключающийся в том, чтоустанавливают первое исходное значение, соответствующее продолжительности 1 временной интервал, устанавливают второе исходное значение, соответствующее продолжительности 2 временных интервала и равное первому исходному значению, и устанавливают третье исходное значение, соответствующее продолжительности 4 временных интервала и отличающееся от второго исходного значения,принимают управляющие данные, включающие в себя управляющую информацию, представляющую информацию, относящуюся к данным, и биты обнаружения ошибки, прикрепленные к управляющей информации, по каналу управления ипроверяют биты обнаружения ошибки посредством ввода управляющих данных в качестве входного сигнала и посредством использования исходного значения, соответствующего продолжительности управляющей информации, из числа исходных значений.

28. Способ по п.27, отличающийся тем, что управляющая информация имеет такую же продолжительность, что и данные.

29. Способ по п.27, отличающийся тем, что на этапе проверки битов обнаружения ошибкиподают биты одного исходного значения, выбранного из числа исходных значений с первого по третье, в множество регистров сдвига, количество которых соответствует продолжительности битов обнаружения ошибки, соединенных последовательно друг с другом,прибавляют биты обратной связи к битам управляющей информации, вводимой через входной тракт, посредством множества сумматоров, расположенных между множеством регистров сдвига, согласно порождающему многочлену, и выводят биты с прибавленными битами обратной связи через выходной тракт,формируют биты обратной связи посредством последовательного прибавления битов конечного регистра сдвига из множества регистров сдвига, соединенных последовательно, к битам управляющей информации во время ввода управляющей информации, и подают сформированные биты обратной связи и управляющую информацию в сумматоры,обнаруживают биты обнаружения ошибки посредством последовательного прибавления заданного бита к битам конечного регистра сдвига после завершения ввода управляющей информации иопределяют, является ли управляющая информация ошибочной, посредством сравнения принятых битов обнаружения ошибки и обнаруженных битов обнаружения ошибки.

30. Способ по п.27, отличающийся тем, что заданный бит имеет значение «0».

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе связи для передачи пакетных данных, в частности к устройству и способу прикрепления информации об обнаружении ошибок к передаваемой информации перед ее передачей и приемом.

Уровень техники

Система подвижной связи многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР, CDMA) стандарта IS-2000, представляющая собой типичную систему подвижной связи, поддерживает только услугу передачи речи. Однако с развитием технологий связи и по желанию абонентов система подвижной связи в будущем будет поддерживать услугу передачи данных наряду с услугой передачи речи.Система подвижной связи, поддерживающая мультимедийные услуги, включающие в себя услуги передачи речи и данных, обеспечивает услугу речевой связи для множества абонентов, используя один и тот же диапазон частот. При этом система подвижной связи поддерживает услугу передачи данных с помощью временного мультиплексирования (ТDМ) или временного мультиплексирования и кодового уплотнения (ТDМ/СDМ). ТDМ представляет собой метод присвоения одного кода во временном интервале, выделенном конкретному абоненту. ТDМ/СDМ представляет собой метод, в котором множество абонентов одновременно используют один и тот же временной интервал. Эти абоненты идентифицируются присвоенными абонентам индивидуальными кодами (например, ортогональными кодами, такими как коды Уолша).Система подвижной связи имеет канал передачи пакетных данных (КППД, PDCH) для передачи пакетных данных и канал управления пакетными данными (КУПД, PDCСH), например вторичный канал управления передачей пакетных данных (ВКУПД, SPDCCH) для эффективной передачи пакетных данных. Пакетные данные передаются по каналу передачи пакетных данных. Передача пакетных данных в эфир осуществляется в блоке пакетов физического уровня (ПФУ, PLP) и продолжительность пакета физического уровня изменяется при каждой передаче. Канал управления пакетными данными передает последовательность управляющей информации, необходимую, чтобы приемник мог эффективно принимать пакетные данные. Продолжительность последовательности управляющей информации изменяется в соответствии с продолжительностью пакетных данных. Поэтому приемник может определить изменяющуюся продолжительность пакетных данных посредством оценки продолжительности последовательности управляющей информации. Продолжительность последовательности управляющей информации оценивается посредством обнаружения слепого временного интервала (СВИ, BSD).На фиг.1 представлена конструкция передатчика канала управления в системе подвижной связи, в которой применяется настоящее изобретение. На фиг.1 предполагается, что входная последовательность канала управления пакетными данными или последовательность управляющей информации, передаваемая по каналу управления пакетными данными, имеет 13 битов на N временных интервалов (где N=1,2 или 4). Следует отметить, что количество битов, включенных в последовательность управляющей информации, не связано с продолжительностью последовательности управляющей информации и не ограничено числом 13. Продолжительность последовательности управляющей информации, передаваемой по каналу управления пакетными данными, зависит от продолжительности пакетных данных. Например, если пакетные данные имеют продолжительность 1 временной интервал, 2 временных интервала, 4 временных интервала и/или 8 временных интервалов, то последовательность управляющей информации имеет продолжительность, выбранную из 1 временного интервала, 2 временных интервалов и 4 временных интервалов. Для пакетных данных продолжительностью 1 временной интервал передается последовательность управляющей информации продолжительностью 1 временной интервал. Для пакетных данных продолжительностью 2 временных интервала передается последовательность управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала. Для пакетных данных продолжительностью 4 временных интервала передается последовательность управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала. Для пакетных данных продолжительностью 8 временных интервалов передается последовательность управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала. Основанием для передачи последовательности управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала даже для пакетных данных продолжительностью 8 временных интервалов является стремление избежать чрезмерного увеличения продолжительности заголовка.Биты обнаружения ошибки прикрепляются блоком 110 прикрепления битов обнаружения ошибки к последовательности управляющей информации, передаваемой по каналу управления пакетными данными. Блок 110 прикрепления битов обнаружения ошибки прикрепляет биты обнаружения ошибки к последовательности управляющей информации, чтобы приемник смог обнаружить ошибку передачи в последовательности управляющей информации. Например, блок 110 прикрепления битов обнаружения ошибки прикрепляет 8 битов обнаружения ошибки к 13-битной последовательности управляющей информации и формирует 21-битную последовательность управляющих данных. Типичным примером блока 110 прикрепления битов обнаружения ошибки является генератор циклического избыточного кода (ЦИК, CRC). Генератор ЦИК формирует последовательность управляющих данных или последовательность управляющей информации с прикрепленной информацией ЦИК посредством кодирования входной последовательности управляющей информации с помощью ЦИК. Если количество избыточных битов, сформированных генератором ЦИК, увеличивается, то увеличивается возможность обнаружения ошибки передачи. Однако увеличение количества избыточных битов для последовательности управляющей информации снижает эффективность мощности. Поэтому обычно для битов обнаружения ошибки используется 8 битов ЦИК.Блок 120 прикрепления конечных битов прикрепляет конечные биты к выходу последовательности управляющих данных из блока 110 прикрепления битов обнаружения ошибки. Сверточный кодер 130 кодирует выход блока 120 прикрепления конечных битов сверточным кодом и выдает закодированные символы. Например, блок 120 прикрепления конечных битов прикрепляет 8 конечных битов (все «0») для сверточного кодирования сверточным кодером 130 и выдает 29-битную информацию. Сверточный кодер 130 осуществляет сверточное кодирование последовательности управляющей информации продолжительностью 1 временной интервал со скоростью кодирования 1/2, последовательности управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала и последовательности управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала со скоростью кодирования 1/4. Количество символов в последовательности управляющей информации, кодированной сверточным кодом со скоростью кодирования 1/4, в два раза превосходит количество символов в последовательности управляющей информации, кодированной сверточным кодом со скоростью кодирования 1/2. Блок 140 повторения символов повторно выдает символы, полученные при сверточном кодировании последовательности управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала, чтобы количество символов, полученных сверточным кодированием последовательности управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала, было в два раза больше, чем количество символов, полученных сверточным кодированием последовательности управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала. В результате блок 140 повторения символов выдает 58N символов (где N=1,2 или 4).Блок 150 пробивки пробивает 10N символов среди символов на выходе блока 140 повторения символов, чтобы уменьшить снижение эффективности и обеспечить соответствующее согласование скорости. Таким образом, блок 150 пробивки выдает 48N символов. Блок 160 перемежения перемежает символы на выходе блока 150 пробивки. Целью использования блока 160 перемежения является уменьшение вероятности возникновения пакетной ошибки за счет перемежения (или перестановки) порядка символов, чтобы решить проблему пакетных ошибок, обусловленную сверточным кодированием. В качестве блока 160 перемежения можно использовать блок обратного перемежения битов (ОПБ), являющийся разновидностью блока блочного перемежения. Блок ОПБ увеличивает интервал между смежными символами так, что первая половина последовательности перемеженных символов состоит из четных символов, а вторая половина последовательности перемеженных символов состоит из нечетных символов. Модулятор 170 модулирует символы, перемеженные блоком 160 перемежения, с помощью модуляции методом квадратурной фазовой манипуляции (КФМ) и формирует модулированные символы для передачи.На фиг.2 представлена конструкция известного блока 110 прикрепления битов обнаружения ошибки, изображенного на фиг.1. Изображен пример использования генератора ЦИК для прикрепления 8 битов ЦИК к входной последовательности управляющей информации.Изображенный на фиг.2 блок 110 прикрепления битов обнаружения ошибки включает множество регистров 211-218, множество сумматоров 221-224, переключатели SW1-SW3, выходной сумматор 225 и контроллер 230 исходного значения. Контроллер 230 исходного значения инициализирует значения регистров 211-218 на «1», когда передаются пакетные данные продолжительностью 1, 2 и 4 временных интервала. Когда передаются пакетные данные продолжительностью 8 временных интервалов, контроллер 230 исходного значения инициализирует значения регистров 211-218 на «0». Так как продолжительность последовательности управляющей информации, соответствующей пакетным данным продолжительностью 4 временных интервала, и продолжительность последовательности управляющей информации, соответствующей пакетным данным продолжительностью 8 временных интервалов, равны 4 временным интервалам, приемник не может отличить продолжительность пакетных данных от продолжительности последовательности управляющей информации, хотя он оценивает продолжительность последовательности управляющей информации. Поэтому, когда блок 110 прикрепления битов обнаружения ошибки формирует избыточные биты (или биты обнаружения ошибки) для последовательности управляющей информации, соответствующей пакетным данным продолжительностью 4 временных интервала, и последовательности управляющей информации, соответствующей пакетным данным продолжительностью 8 временных интервалов, контроллер 230 исходного значения устанавливает исходные значения регистров 211-218 на различные значения, как указывалось выше, чтобы приемник смог распознать при декодировании, были ли переданы пакетные данные продолжительностью 4 временных интервала или продолжительностью 8 временных интервалов. После инициализации значений регистров 211-218 выходной сумматор 225 выполняет двоичную операцию между каждым битом входной последовательности управляющей информации и значением, полученным путем сдвига вправо значений регистров 211-218, и полученное в результате данной операции значение выдается в качестве выходной последовательности управляющих данных. Во время этой операции все переключатели SW1-SW3 переключаются на свои верхние выводы. После выполнения описанной выше операции на всех битах 13-битной последовательности управляющей информации переключатели SW1-SW3 переключаются на свои нижние выводы так, что переключатели SW1 и SW2 получают значение «0». После этого 8 избыточных битов прикрепляется посредством сдвига значений регистра столько раз, сколько имеется избыточных битов (8).На фиг.3 представлена конструкция известного приемника канала управления пакетными данными, а на фиг.4 показаны продолжительность и положение временных интервалов, используемых при обнаружении последовательности управляющей информации приемником на фиг.3. В частности, на фиг.3 изображена конструкция приемника для определения продолжительности пакетных данных путем определения последовательности управляющей информации, передаваемой по каналу управления пакетными данными, методом обнаружения слепого временного интервала (СВИ). Данный приемник соответствует передатчику канала управления пакетными данными, в котором в качестве блока прикрепления битов обнаружения ошибки используется генератор ЦИК. Приемник включает в себя блоки проверки ЦИК, соответствующие генератору ЦИК в передатчике.Изображенный на фиг.3 приемник содержит 4 блока 310-340 обработки приема, предназначенных для определения продолжительности пакетных данных. Блок 310 обработки приема является блоком обработки последовательности управляющей информации продолжительностью 1 временной интервал, соответствующей пакетным данным продолжительностью 1 временной интервал; блок 320 обработки приема является блоком обработки последовательности управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала, соответствующей пакетным данным продолжительностью 2 временных интервала; блок 330 обработки приема является блоком обработки последовательности управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала, соответствующей пакетным данным продолжительностью 4 временных интервала, и блок 340 обработки приема является блоком обработки последовательности управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала, соответствующей пакетным данным продолжительностью 8 временных интервалов.В блоках 310-340 обработки приема блоки 312, 322, 332 и 342 обратного перемежения выполняют обратное перемежение в зависимости от соответствующей продолжительности во временных интервалах, а блоки 314, 324, 334 и 344 обратной пробивки выполняют обратную пробивку в зависимости от продолжительности во временных интервалах. В блоках 330 и 340 обработки приема для последовательности управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала блоки 335 и 345 объединения символов выполняют объединение двух соседних символов, что является операцией, обратной повторению символов, выполняемому блоком 140 повторения символов, изображенным на фиг.1. После выполнения обратной пробивки в блоках 310 и 320 обработки приема и объединения символов в блоках 330 и 340 обработки приема, сверточные декодеры 316, 326, 336 и 346 в блоках 310-340 обработки приема выполняют сверточное декодирование. Сверточный декодер 316 для последовательности управляющей информации продолжительностью 1 временной интервал осуществляет сверточное декодирование выходного сигнала блока 314 обратной пробивки со скоростью кодирования 1/2. Сверточный декодер 326 для последовательности управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала осуществляет сверточное декодирование выходного сигнала блока 324 обратной пробивки со скоростью кодирования 1/4. Аналогично, сверточные декодеры 336 и 346 для последовательности управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала осуществляют сверточное декодирование выходных сигналов блоков 335 и 345 объединения символов со скоростью кодирования 1/4 соответственно. В последних каскадах блоков 310-340 обработки приема предусмотрены блоки 318, 328, 338 и 348 проверки ЦИК. Блоки 318, 328, 338 и 348 проверки ЦИК выполняют проверку ЦИК на символах, сверточно декодированных сверточными декодерами 316, 326, 336 и 346 соответственно. С помощью проверки ЦИК блоками 318, 328, 338 и 348 проверки ЦИК определяют, существует ли ошибка ЦИК в последовательности управляющей информации, переданной из передатчика. Во время проверки ЦИК блоки 318, 328, 338 и 348 проверки ЦИК используют исходные значения «1» или «0», определенные ранее, как было описано в связи с фиг.2. То есть, блок 318 проверки ЦИК обнаруживает ошибку ЦИК путем установки исходного значения регистра декодера на «1»; блок 328 проверки ЦИК обнаруживает ошибку ЦИК путем установки исходного значения регистра декодера на «1»; блок 338 проверки ЦИК обнаруживает ошибку ЦИК путем установки исходного значения регистра декодера на «1» и блок 348 проверки ЦИК обнаруживает ошибку ЦИК путем установки исходного значения регистра декодера на «0». Детектор 350 продолжительности пакета определяет продолжительность пакетных данных на основании результатов обработки приема блоками 310-340 обработки приема. При этом 4 блока 310-340 обработки приема можно реализовать либо в виде физически раздельных блоков обработки приема, либо в виде одного блока обработки приема, использующего различные параметры приема.Если в приемнике, изображенном на фиг.3, в результате декодирования ЦИК три блока обработки приема имеют ошибки, а один блок обработки приема не имеет ошибки, делается вывод, что было передано количество пакетных данных, равное продолжительности, соответствующей блоку обработки приема без ошибок. Однако, если сообщается, что два или более блоков обработки приема не имеют ошибок или все блоки обработки приема не имеют ошибок, то невозможно определить, какая последовательность управляющей информации была передана, что приводит к невозможности приема пакетных данных.Приемник, который обнаруживает последовательность управляющей информации посредством СВИ, имеет следующие проблемы в процессе обнаружения последовательности управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала и последовательности управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала, соответствующей пакетным данным продолжительностью 4 временных интервала.На фиг.1 последовательность управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала и последовательность управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала, соответствующая пакетным данным продолжительностью 4 временных интервала, имеют одинаковое исходное значение регистра ЦИК и кодируются сверточным кодом со скоростью кодирования 1/4. Затем последовательность управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала подвергается операции повторения символов, что удваивает количество символов, тогда как последовательность управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала не подвергается операции повторения символов. После этого закодированная последовательность символов последовательности управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала и закодированная последовательность символов последовательности управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала подвергаются операциям пробивки и перемежения.Когда последовательность управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала подвергается перемежению с ОПБ, хотя последовательность управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала и последовательность управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала имеют разные комбинации пробивки, значительная часть информации с повторением символов вставляется отдельно в первые два временных интервала и последние два временных интервала. Поэтому, если блок 320 обработки приема для последовательности управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала, проиллюстрированной на фиг.3, принимает переданную последовательность управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала, делается вывод, что последовательность управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала была принята правильно без ошибки ЦИК. Например, когда передается последовательность управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала, сверточный декодер 326 в блоке 320 обработки приема для последовательности управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала и сверточный декодер 336 в блоке 330 обработки приема для последовательности управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала формирует одинаковое количество (10000) декодированных символов. Иными словами, одинаковые результаты декодирования ЦИК при успешном ЦИК 2(1) и 4(1) показаны в строке 4(1) ВКУППД (ЦИК) в таблице 1, полученной экспериментальным путем. Соответственно, при декодировании ЦИК делается вывод, что ошибки нет. В результате, продолжительность пакетных данных невозможно определить.Та же самая проблема имеет место, даже когда передается последовательность управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала. Когда передается последовательность управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала, блок 330 обработки приема для последовательности управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала принимает информацию в последовательности управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала, объединенную с информацией в 2-х предыдущих временных интервалах или с помехами. Так как комбинация перемежения и комбинация пробивки для последовательности управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала подобны комбинации перемежения и комбинации пробивки для последовательности управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала, делается вывод об отсутствии ошибки, даже когда декодирование ЦИК выполняется на последовательности управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала блоком 330 обработки приема для последовательности управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала. Например, когда передается последовательность управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала, сверточный декодер 326 в блоке 320 обработки приема для последовательности управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала и сверточный декодер 336 в блоке 330 обработки приема для последовательности управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала формируют практически одинаковое количество (10000 и 7902) декодированных символов. То есть, практически одинаковые результаты декодирования ЦИК при 2(1) и 4(1) успешного ЦИК в строке 2(1) ВКУПД (ЦИК) показаны в таблице 1. Соответственно, при декодировании ЦИК делается вывод, что ошибка отсутствует. В результате, продолжительность пакетных данных невозможно определить.Кроме того, поскольку выходные сигналы сверточных декодеров 326 и 336 идентичны (или почти идентичны) друг другу, информационные биты принятой последовательности управляющей информации, например информационные биты, показывающие абоненту, какая последовательность управляющей информации была передана, или информационные биты, связанные с повторной передачей, также принимаются равными в блоке 320 обработки приема для последовательности управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала и в блоке 330 обработки приема для последовательности управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала. Поэтому, несмотря на использование информационных битов в последовательности управляющей информации, невозможно различить продолжительность последовательности управляющей информации во временных интервалах. В результате невозможно определить продолжительность пакетных данных.Эта проблема проиллюстрирована в таблице 1. В таблице 1 представлены результаты моделирования, полученные при передаче каждой из последовательностей управляющей информации, имеющей продолжительность во временных интервалах, равную 1(1), 2(1), 4(1) и 4(0), 10000 раз в состоянии отсутствия помех. При этом «1» и «0» в скобках указывают исходные значения, на которых инициализируются все регистры в генераторе ЦИК. Результирующие значения, полученные путем компьютерного моделирования, включают в себя вероятность успешного обнаружения Pd, ложную вероятность Pfa распознания неправильной продолжительности во временных интервалах в качестве правильной продолжительности, неправильную вероятность Pm ошибочного принятия правильной продолжительности во временных интервалах в качестве неправильной продолжительности во временных интервалах, и вероятность ошибки Ре, сумму ложной вероятности Pfa и неправильной вероятности Pm. В таблице 1 видно, что вероятность ошибки Ре в обнаружении кадра управляющей информации, состоящего из 2(1) временных интервалов и 4(1) временных интервалов, аномально высока.

Таблица 1

ВКУПД (ЦИК)

Pd

Pfa

Pm

Pe

1(1)

9,881e-01

0,000e+00

1,190e-02

1,190e-02

2(1)

2,081e-01

0,000e+00

7,919e-01

7,919e-01

4(1)

0,000e+00

0,000e+00

1,000e+00

1,000e+00

4(0)

9,963e-01

0,000e+00

3,700e-03

3,700e-03

ВКУПД (ЦИК)

Успешный ЦИК

Выделено для других символов ЦИК

1(1)

2(1)

4(1)

4(0)

1(1)

2(1)

4(1)

4(0)

1(1)

10000

40

43

38

0

40

43

38

2(1)

34

10000

7902

5

34

0

7

5

4(1)

47

10000

10000

0

47

0

0

0

4(0)

37

0

0

10000

37

0

0

0

Сущность изобретения

В основу настоящего изобретения положена задача создания устройства и способа прикрепления информации для обнаружения ошибки к передаваемой информации в системе связи.Следующей задачей изобретения является создание устройства и способа прикрепления соответствующей информации для обнаружения ошибки к блокам передаваемой информации, имеющим различную продолжительность, в системе связи.Задачей настоящего изобретения также является создание устройства и способа прикрепления информации для обнаружения ошибки к управляющей информации пакетных данных в системе связи для передачи пакетных данных.Настоящее изобретение также решает задачу создания устройства и способа приема управляющей информации пакетных данных и анализа принятой управляющей информации в системе связи для передачи пакетных данных.Еще одной задачей настоящего изобретения является создание устройства приемопередатчика кадров управляющей информации и способа эффективной оценки продолжительности кадра управляющей информации, передаваемого по каналу управления пакетными данными, методом обнаружения слепого временного интервала (СВИ) в системе связи для передачи пакетных данных.Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для формирования последовательности информации для обнаружения ошибки, предназначенной для определения продолжительности передаваемой последовательности данных. Устройство применяется в системе связи, которая может передавать, по меньшей мере, две последовательности данных различной продолжительности по каналу данных и передавать по каналу управления данными последовательность управляющих данных такой же продолжительности, как и последовательности данных. Последовательность управляющих данных включает в себя последовательность управляющей информации, показывающую информацию в отношении каждой последовательности данных, и последовательность информации для обнаружения ошибки, предназначенную для обнаружения ошибки в последовательности управляющей информации. Устройство дополнительно содержит множество каскадных регистров, количество которых эквивалентно количеству битов в последовательности информации для обнаружения ошибки. Множество сумматоров предусмотрено на трактах, определенных заданным порождающим многочленом из трактов между регистрами. Каждый сумматор прибавляет последовательность битов, принятую через входной тракт, к последовательности битов обратной связи и выдает результат сложения через выходной тракт. Предусмотрен оператор для формирования, во время приема последовательности управляющей информации, последовательности битов обратной связи путем последовательного прибавления битов последовательности управляющей информации к выходным битам конечного регистра из упомянутых регистров и подачи сформированной последовательности битов обратной связи в сумматоры. После завершения приема последовательности управляющей информации оператор последовательно прибавляет заданный входной бит к выходным битам конечного регистра и выдает результат сложения в качестве последовательностей информации для обнаружения ошибки. Контроллер исходного значения подает в регистры одно значение, выбранное из двух исходных значений, определенных отдельно для двух последовательностей данных.Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложено устройство для формирования последовательности передаваемой информации посредством прикрепления последовательности информации для обнаружения ошибки к входной последовательности информации из первой последовательности информации или второй последовательности информации. Устройство применяется в системе связи, которая кодирует первую последовательность информации с первой продолжительностью с заданной скоростью кодирования перед передачей, или кодирует вторую последовательность информации со второй продолжительностью, которая в F раз больше (где F — число, кратное 2) первой продолжительности, с заданной скоростью кодирования перед передачей, повторенной F раз. Устройство содержит множество каскадных регистров, количество которых идентично количеству битов в последовательности информации для обнаружения ошибки. Множество сумматоров предусмотрено на трактах, определенных заданным порождающим многочленом из трактов между регистрами. Каждый сумматор прибавляет последовательность битов, принятую через входной тракт, к последовательности битов обратной связи и выдает результат сложения через выходной тракт. Предусмотрен оператор для формирования, во время приема входной последовательности информации, последовательности битов обратной связи посредством последовательного прибавления битов входной последовательности информации к выходным битам последнего регистра из упомянутых регистров, подачи сформированной последовательности битов обратной связи и выдачи входной последовательности информации в качестве последовательности передаваемой информации. После завершения приема входной последовательности информации оператор подает заданный входной бит в сумматоры, последовательно прибавляет заданный входной бит к выходным битам конечного регистра, формируя тем самым последовательность информации для обнаружения ошибки, и выдает последовательность информации для обнаружения ошибки в качестве последовательности передаваемой информации. Контроллер исходного значения передает в регистры одно значение, выбранное из двух исходных значений, определенных отдельно для первой последовательности информации и второй последовательности информации.Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложено устройство для проверки ошибки в принятой последовательности управляющих данных для определения продолжительности последовательности данных, переданных по каналу данных. Устройство применяется в системе связи, включающей в себя передатчик, выполненный с возможностью передачи, по меньшей мере, двух последовательностей данных различной продолжительности по каналу данных и передачи по каналу управления данными последовательности управляющих данных такой же продолжительности, как и последовательности данных. Последовательность управляющих данных имеет последовательность управляющей информации, показывающую информацию в отношении каждой последовательности данных, и последовательность информации для обнаружения ошибки в последовательности управляющей информации. Система связи также содержит приемник, который принимает последовательности данных, передаваемые по каналу данных от передатчика, и последовательность управляющих данных, передаваемую по каналу управления данными от передатчика. Устройство содержит множество каскадных регистров, количество которых идентично количеству битов в последовательности информации для обнаружения ошибки. Множество сумматоров расположено на трактах, определенных заданным порождающим многочленом из трактов между регистрами. Каждый сумматор прибавляет последовательность битов, принятую по входному тракту, к последовательности битов обратной связи и выдает результат сложения через выходной тракт. Предусмотрен оператор для формирования, во время приема последовательности управляющей информации, последовательности битов обратной связи посредством последовательного прибавления битов последовательности управляющей информации к выходным битам конечного регистра из упомянутых регистров и подачи сформированной последовательности битов обратной связи в сумматоры. После завершения приема последовательности управляющей информации оператор последовательно прибавляет заданный входной бит к выходным битам конечного регистра и выдает результат сложения в качестве принятой последовательности информации для обнаружения ошибки. Контроллер исходного значения подает в регистры одно значение, выбранное из двух исходных значений, определенных отдельно для двух последовательностей данных. Блок принятия решения об ошибке сравнивает принятую последовательность информации для обнаружения ошибки с последовательностью информации для обнаружения ошибки, соответствующей выбранному исходному значению, определяя тем самым наличие ошибки.Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для проверки ошибки в принятой последовательности информации в системе связи, включающей в себя передатчик, который кодирует первую последовательность информации с первой продолжительностью с заданной скоростью кодирования перед передачей, или кодирует вторую последовательность информации со второй продолжительностью, которая в F раз больше (где F — число, кратное 2) первой продолжительности, с заданной скоростью кодирования перед передачей, повторяемой F раз. Передатчик дополнительно прикрепляет последовательность информации для обнаружения ошибки к первой последовательности информации или второй последовательности информации и передает результат в качестве последовательности передаваемой информации. Система связи также содержит приемник, который принимает последовательность информации от передатчика. Устройство содержит множество каскадных регистров, количество которых идентично количеству битов в последовательности информации для обнаружения ошибки. Множество сумматоров предусмотрено на трактах, определенных заданным порождающим многочленом из трактов между регистрами. Каждый сумматор прибавляет последовательность битов, принятую по входному тракту, к последовательности битов обратной связи и выдает результат сложения через выходной тракт. Предусмотрен оператор для формирования, во время приема принимаемой последовательности информации, последовательности битов обратной связи посредством последовательного прибавления битов принимаемой последовательности информации к выходным битам конечного регистра из упомянутых регистров и подачи сформированной последовательности битов обратной связи в сумматоры. После завершения приема принимаемой последовательности информации оператор подает заданный входной бит в сумматоры, последовательно прибавляет заданный входной бит к выходным битам конечного регистра и выдает результат сложения в качестве принятой последовательности информации для обнаружения ошибки. Контроллер исходного значения подает в регистры одно значение, выбранное из двух исходных значений, определенных отдельно для первой последовательности информации и второй последовательности информации. Блок принятия решения об ошибке сравнивает принятую последовательность информации для обнаружения ошибки с последовательностью информации для обнаружения ошибки, соответствующей выбранному исходному значению, определяя тем самым наличие ошибки.

Краткое описание чертежей

Перечисленные выше и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут понятны из следующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которыхфиг.1 иллюстрирует конструкцию передатчика канала управления пакетными данными в системе подвижной связи, в которой применяется настоящее изобретение,фиг.2 иллюстрирует конструкцию известного блока прикрепления битов обнаружения ошибки, показанного на фиг.1,фиг.3 иллюстрирует конструкцию известного приемника канала управления пакетными данными,фиг.4 иллюстрирует продолжительность и положение временных интервалов, использованных при обнаружении последовательности управляющей информации приемником на фиг.3,фиг.5 иллюстрирует конструкцию блока прикрепления информации для обнаружения ошибки согласно варианту осуществления настоящего изобретения,фиг.6 иллюстрирует конструкцию приемника канала управления пакетными данными согласно варианту осуществления настоящего изобретения, ифиг.7 иллюстрирует конструкцию устройства для обнаружения ошибки в принятых битах согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

В дальнейшем будет описан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. При этом хорошо известные функции или конструкции не будут описываться подробно, чтобы не обременять описание излишними деталями.Согласно настоящему изобретению предложен приемопередатчик канала управления пакетными данными, предназначенный для передачи и приема управляющих данных для управления последовательностями пакетных данных в системе подвижной связи для передачи, по меньшей мере, двух последовательностей пакетных данных, имеющих различную продолжительность. При этом подразумевается, что управляющие данные включают в себя последовательность управляющей информации (например, заголовок), показывающую информацию в отношении передаваемых пакетных данных, а канал управления пакетными данными является вторичным каналом управления пакетными данными (ВКУПД). Передатчик согласно одному варианту настоящего изобретения содержит блок прикрепления информации для обнаружения ошибки, предназначенный для прикрепления последовательности битов информации для обнаружения ошибки к последовательности управляющей информации перед передачей, чтобы приемник смог определить, правильно ли приняты передаваемые управляющие данные. В данном варианте настоящего изобретения в качестве блока прикрепления информации для обнаружения ошибки обычно используется генератор циклического избыточного кода (ЦИК). Приемник согласно одному варианту настоящего изобретения представляет собой приемник обнаружения слепого временного интервала (СВИ) для приема управляющих данных, передаваемых от передатчика, и для определения продолжительности пакетных данных на основе принятых управляющих данных. Передатчик и приемник согласно варианту настоящего изобретения можно использовать не только в системе подвижной связи, но также в системе связи для передачи последовательности данных, включающей в себя (i) последовательность управляющей информации, показывающую информацию в отношении передаваемых данных, для эффективной передачи последовательности данных и формата передачи данных, и (ii) последовательности битов информации для обнаружения ошибки, предназначенной для обнаружения ошибки в последовательности управляющей информации.Для различения последовательностей управляющей информации (или кадров управляющей информации) различной продолжительности, обусловленной конструктивными проблемами обычного канала управления пакетными данными, в предпочтительном варианте настоящего изобретения предусмотрен усовершенствованный генератор ЦИК и приемник СВИ для исправления ошибки, возникшей в кадре управляющей информации, принятой приемником СВИ. В данном варианте устанавливаются различные исходные значения регистров генератора ЦИК не только в кадрах управляющей информации одинаковой продолжительности, но также в кадрах управляющей информации различной продолжительности, чтобы исправить ошибку, возникшую в кадре управляющей информации, принятом приемником СВИ. То есть, в отличие от известного аналога, в котором выходные сигналы сверточных декодеров становятся идентичными друг другу в блоках обработки приема для кадров управляющей информации различной продолжительности, как показано, например, на фиг.3, в настоящем изобретении устанавливаются различные исходные значения регистров генератора ЦИК, чтобы всего один блок обработки приема мог определить, что в декодере ЦИК нет ошибки, и чтобы тем самым можно было определить продолжительность кадра управляющей информации.Понятия «кадр управляющей информации», «бит обнаружения ошибки», «управляющая информация» и «пакетные данные», используемые в описании, соответствуют понятиям «последовательность управляющей информации», «последовательность информации для обнаружения ошибки», «последовательность управляющих данных» и «последовательность данных», используемых соответственно, например, в формуле изобретения.На фиг.5 изображена конструкция блока прикрепления информации для обнаружения ошибки согласно одному варианту настоящего изобретения. Блок прикрепления информации для обнаружения ошибки содержит блок 110 прикрепления битов обнаружения ошибки, изображенный на фиг.1, и заменяет генератор ЦИК, показанный на фиг.2. Генератор ЦИК на фиг.2 устанавливает различные исходные значения своих регистров только в том случае, когда кадры управляющей информации имеют одинаковую продолжительность, т.е. когда кадр управляющей информации для пакетных данных продолжительностью 4 временных интервала и кадр управляющей информации для пакетных данных продолжительностью 8 временных интервалов оба имеют продолжительность 4 временных интервала. Однако генератор ЦИК согласно настоящему изобретению, изображенный на фиг.5, устанавливает различные исходные значения регистров для кадров управляющей информации канала управления, поддерживающего пакетные данные различной продолжительности независимо от продолжительности кадра управляющей информации. Например, когда 8 битов обнаружения ошибки прикрепляется к кадру управляющей информации, 8 регистров, составляющих генератор ЦИК, произвольно устанавливаются на «1» или «0». Когда исходные значения выражены десятичным числом, эти 8 регистров устанавливаются на десятичное исходное значение между 0 и 255 (=28-1). То есть, если количество регистров, составляющих генератор ЦИК (или количество избыточных информационных битов для обнаружения ошибки), определить как «m», то исходные значения регистров в генераторе ЦИК можно установить на десятичное число между 0 и 2m-1. Например, исходные значения N1, N2, N3 и N4 регистров в генераторе ЦИК, подлежащие использованию при передаче кадра управляющей информации продолжительностью 1 временной интервал для пакетных данных продолжительностью 1 временной интервал, кадра управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала для пакетных данных продолжительностью 2 временных интервала, кадра управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала для пакетных данных продолжительностью 4 временных интервала и кадра управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала для пакетных данных продолжительностью 8 временных интервалов можно соответственно установить на значение между 0 и 255. N1, N2, N3 и N4 можно установить на различные значения. Альтернативно, N1 можно установить на то же значение, что и N2, N3 или N4. Это объясняется тем, что допускается установка только N2 и N3, которые представляли проблему в обычном генераторе ЦИК, на различные значения. Конечно, можно установить значения N1-N4 на какое-то фиксированное значение.Изображенный на фиг.5 блок прикрепления информации для обнаружения ошибки согласно одному варианту настоящего изобретения содержит множество регистров 211-218, множество сумматоров 221-224, переключатели SW1-SW3, выходной сумматор 225 и контроллер 400 исходного значения. Контроллер 400 исходного значения инициализирует значения регистров 211-218 на N1, когда передаются пакетные данные продолжительностью 1 временной интервал. Контроллер 400 исходного значения инициализирует значения регистров 211-218 на N2, когда передаются пакетные данные продолжительностью 2 временных интервала. Контроллер 400 исходного значения инициализирует значения регистров 211-218 на N3, когда передаются пакетные данные продолжительностью 4 временных интервала. Контроллер 400 исходного значения инициализирует значения регистров 211-218 на N4, когда передаются пакетные данные продолжительностью 8 временных интервалов.После инициализации значений регистров 211-218 выходной сумматор 225 выполняет двоичную операцию (операцию ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ или операцию по модулю 2) между каждым битом входной последовательности управляющей информации и значением, окончательно полученным из регистра 218 посредством сдвига вправо значений регистров 211-218, и формирует значение результата операции как последовательность битов обратной связи. Сформированная последовательность битов обратной связи подается в качестве входного сигнала в исходный регистр 211 из регистров 211-218 и в качестве входного сигнала в сумматоры 221-224. Во время этой операции переключатели SW1-SW3 все переключены на свои верхние выходы. После выполнения этой операции на всех битах 13-битной последовательности управляющей информации переключатели SW1-SW3 переключаются на нижние выходы, так что переключатели SW1 и SW2 получают значение «0». После этого 8 избыточных битов прикрепляются посредством сдвига значений регистров столько раз, сколько имеется избыточных битов (8).Блок прикрепления информации для обнаружения ошибки согласно варианту осуществления настоящего изобретения предназначен для решения проблем обычного генератора ЦИК. То есть, даже когда передается кадр управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала, указывающий на передачу пакетных данных продолжительностью 2 временных интервала, и передается кадр управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала, указывающий на передачу пакетных данных продолжительностью 4 временных интервала, приемник сможет определить продолжительность кадра управляющей информации и продолжительность переданных пакетных данных посредством нормального обнаружения ошибки. Блок прикрепления информации для обнаружения ошибки будет описан ниже со ссылками на фиг.1 и 5.В системе связи, которая кодирует (или кодирует сверточным кодом) первую информацию с первой продолжительностью (например, пакетные данные продолжительностью 2 временных интервала) с заданной скоростью кодирования (например, 1/4 скорости кодирования) перед передачей, и кодирует вторую информацию со второй продолжительностью, которая в F раз больше первой продолжительности (например, пакетные данные продолжительностью 4 временных интервала) с заданной скоростью кодирования перед повторенной F раз передачей, блок прикрепления информации для обнаружения ошибки согласно варианту изобретения прикрепляет информацию для обнаружения ошибки к первой информации или второй информации. Блок прикрепления информации для обнаружения ошибки включает в себя контроллер 400 исходного значения и генератор информации для обнаружения ошибки. Генератор информации для обнаружения ошибки состоит из множества регистров 211-218, множества сумматоров 221-224, первого переключателя SW1, второго переключателя SW2, третьего переключателя SW3 и выходного сумматора 225.Контроллер 400 исходного значения принимает информацию о продолжительности (N временных интервалов) передаваемых пакетных данных и подает в регистры 211-218 соответствующие исходные значения согласно данной информации о продолжительности передаваемых пакетных данных. Например, контроллер 400 исходного значения подает первое исходное значение во время передачи первой информации и подает второе исходное значение во время передачи второй информации. Первое исходное значение и второе исходное значение определяются в пределах значения, соответствующего количеству битов информации для обнаружения ошибки. Если количество битов информации для обнаружения ошибки определить как m, то первое исходное значение и второе исходное значение будут различными значениями, определенными в интервале 2m-1.Генератор информации для обнаружения ошибки включает в себя множество каскадных регистров 211-218, количество которых идентично количеству битов информации для обнаружения ошибки. Генератор информации для обнаружения ошибки инициализирует регистры 211-218 на соответствующие исходные значения, поданные из контроллера 400 исходного значения перед передачей информации о передаче первой информации и второй информации. Кроме того, при передаче информации о передаче генератор информации для обнаружения ошибки последовательно сдвигает регистры 211-218. Последовательно сдвинутые биты с выхода последнего регистра 218 из регистров 211-218 прибавляются выходным сумматором 225 к передаваемой к информации. Выходные биты выходного сумматора 225 подаются в исходный регистр 211 и сумматоры 211-224 в качестве последовательности битов обратной связи через второй переключатель SW2. Кроме того, генератор информации для обнаружения ошибки последовательно сдвигает регистры 211-218 после завершения передачи передаваемой информации. В этот момент выходное значение последнего регистра 218 формируется в качестве информации для обнаружения ошибки для прикрепления к передаваемой информации через третий переключатель SW3.Регистры 211-218 включают в себя исходный регистр 211, промежуточные регистры 212-217 и конечный регистр 218, каждый из которых имеет сигнальный вход, сигнальный выход, вход исходного значения, подключенный для приема исходного значения из контроллера 400 исходного значения. Исходный регистр 211, промежуточные регистры 212-218 и конечный регистр 218 подключены в виде каскада через свои входные и выходные тракты. Выходные значения регистров 211, 213, 214 и 217, соответствующие заданным трактам из трактов регистров 211-218, прибавляются к выходному значению выходного сумматора 225 или заданному значению (например, «0») сумматорами 221-224 соответственно, а затем подаются в их последующие регистры 212, 214, 215 и 218. Положения сумматоров 221-224 определяются таким образом, чтобы удовлетворить заданный порождающий многочлен для формирования информации проверки циклическим избыточным кодом (ЦИК). При этом информация ЦИК имеет 8 битов, а порождающий многочлен представляет собой g(x)=x8+x7+x4 +х3+х+1.Когда передается информация передачи, выходной сумматор 225 в генераторе информации для обнаружения ошибки прибавляет каждый бит передаваемой информации к выходному значению конечного регистра 218 и подает свой выходной сигнал на сигнальные входы исходного регистра 211 и сумматоры 221-224 в качестве последовательности битов обратной связи. После завершения передачи передаваемой информации выходной сумматор 225 прибавляет выходное значение конечного регистра 218 к заданному значению «0» и выдает свой выходной сигнал в качестве информации для обнаружения ошибки. Для этой операции предусмотрены переключатели SW1-SW3.Первый переключатель SW1 имеет первый вход для приема передаваемой информации, второй вход для приема заданного значения «0» и выход, подключенный к первому входу выходного сумматора 225. Первый переключатель SW1 выбирает передаваемую информацию, принятую через первый вход, или заданное значение «0», принятое через второй вход, и выдает выбранное значение через выход. Второй переключатель SW2 имеет первый вход, подключенный к выходу выходного сумматора 225, второй вход для приема заданного значения «0» и выход, подключенный к входу исходного регистра 211 и сумматорам 221-224. Второй переключатель SW2 выбирает выходной сигнал выходного сумматора 225, принятый через первый вход, или заданное значение «0», принятое через второй вход, и выдает выбранное значение через выход. Третий переключатель SW3 имеет первый вход, подключенный к выходу первого переключателя, второй вход, подключенный к выходу выходного сумматора 225, и выход для вывода информации передачи и информации для обнаружения ошибки. Третий переключатель SW3 выбирает информацию передачи или заданное значение «0», принятое через первый вход, или выходной сигнал выходного сумматора 225, принятый через второй вход, и выдает выбранное значение через выход. Однако конструкция регистра может быть выполнена отличной от варианта, изображенного на фиг.5, и регистр и сумматор можно реализовать без их физического воплощения, как будет понятно специалистам в данной области техники.Выходной сумматор 225 и переключатели SW1-SW3 образуют оператор для выполнения следующей операции. Приняв последовательность входной информации, оператор формирует последовательность битов обратной связи посредством последовательного прибавления с помощью выходного сумматора 225 битов последовательности входной информации к выходным битам конечного регистра 218, подает сформированную последовательность битов обратной связи в сумматоры 221-224 и выдает последовательность входной информации в качестве последовательности передаваемой информации через третий переключатель SW3. Далее, после завершения приема последовательности входной информации, оператор последовательно прибавляет посредством выходного сумматора 225 заданное значение «0» к выходным битам конечного регистра 218 и выдает результат сложения выходным сумматором 225 в качестве последовательности битов информации для обнаружения ошибки через третий переключатель.Фиг.6 иллюстрирует конструкцию приемника канала управления пакетными данными согласно варианту настоящего изобретения. Конструкция этого приемника идентична конструкции приемника СВИ, изображенной на фиг.3, однако отличается от него тем, что исходные значения регистров генератора ЦИК устанавливаются блоками проверки ЦИК согласно изобретению. То есть, приемник, выполненный согласно варианту изобретения, отличается тем, что 4 блока обработки приема используют различные исходные значения регистров генератора ЦИК при выполнении проверки ЦИК. Данный приемник построен на основе СВИ. В данном случае под СВИ подразумевается метод определения продолжительности переданных пакетных данных путем оценки в единицах временных интервалов принятого кадра управляющей информации для пакетных данных, переданных от передатчика. Например, как показано на фиг.4, в (k+3)-м временном интервале определяют, был ли принят кадр управляющей информации продолжительностью 1 временной интервал, и в (k+2)-ом временном интервале определяют, был ли успешно принят кадр управляющей информации из предыдущего (k+3)-го временного интервала. В k-м временном интервале определяют, был ли успешно принят кадр управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала для пакетных данных продолжительностью 4 временных интервала, или кадр управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала для пакетных данных продолжительностью 8 временных интервалов из предыдущего (k+3)-го временного интервала, (k+2)-го временного интервала и (k+1)-го временного интервала. Во время операции обнаружения кадров управляющей информации проверяется информация для обнаружения ошибки (информация ЦИК), и исходные значения, использованные для проверки ЦИК на каждом кадре управляющей информации, устанавливаются на N1, N2, N3 и N4, как было описано в связи с фиг.5.Изображенный на фиг.6 приемник содержит 4 блока 510-540 обработки приема, предназначенных для определения продолжительности пакетных данных, передаваемых из приемника. Блоки 510-540 обработки приема после приема входного сигнала определяют, где есть ошибка в принятом входном сигнале, чтобы тем самым определить продолжительность пакетных данных. При этом принятый входной сигнал, состоящий из демодулированных значений мягкого решения, представляет собой кадр управляющей информации, имеющий продолжительность, определенную согласно количеству битов информации в пакетных данных, которые может передать передатчик. При этом типичным примером битов информации является 13-битная информация на ВКУПД, которая включает в себя 6-битный идентификатор управления доступом к среде (MAC ID), 2-битный идентификатор канала автоматического запроса ответа (ARG ID), 3-битный размер пакета кодера и 2-битный идентификатор подпакета. Блок 510 обработки приема представляет собой блок для обработки кадра управляющей информации продолжительностью 1 временной интервал, соответствующего пакетным данным продолжительностью 1 временной интервал; блок 520 обработки приема представляет собой блок для обработки кадра управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала, соответствующего пакетным данным продолжительностью 2 временных интервала; блок 530 обработки приема представляет собой блок для обработки кадра управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала, соответствующего пакетным данным продолжительностью 4 временных интервала, и блок 540 обработки приема представляет собой блок для обработки кадра управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала, соответствующего пакетным данным продолжительностью 8 временных интервалов.В блоках 510-540 обработки приема блоки 312, 322, 332 и 342 обратного перемежения выполняют обратное перемежение столько раз, сколько имеется соответствующих продолжительностей временных интервалов, и блоки 314, 324, 334 и 344 обратной пробивки выполняют обратную пробивку согласно соответствующим продолжительностям временных интервалов. В блоках 530 и 540 обработки приема для кадра управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала блоки 335 и 345 объединения символов выполняют операцию объединения символов на двух смежных символах, которая является операцией, обратной операции повторения символов, выполняемой блоком 140 повторения символов на фиг.1. После выполнения операций обратной пробивки в блоках 510 и 520 обработки приема и объединения символов в блоках 530 и 540 обработки приема сверточные декодеры 316, 326, 336 и 346 в блоках 510-540 обработки приема выполняют сверточное декодирование. Сверточный декодер 316 для кадра управляющей информации продолжительностью 1 временной интервал осуществляет сверточное декодирование выходного сигнала блока 314 обратной пробивки со скоростью кодирования 1/2. Сверточный декодер 326 для кадра управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала осуществляет сверточное декодирование выходного сигнала блока 324 обратной пробивки со скоростью кодирования 1/4. Аналогично, сверточные декодеры 336 и 346 для кадра управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала осуществляют сверточное декодирование выходных сигналов блоков 335 и 345 объединения символов соответственно со скоростью кодирования 1/4.На последних ступенях блоков 510-540 обработки приема предусмотрены блоки 518, 528, 538 и 548 проверки ЦИК. Блоки 518, 528, 538 и 548 проверки ЦИК выполняют проверку ЦИК на символах, сверточно декодированных соответственно сверточными декодерами 316, 326, 336 и 346. Посредством проверки ЦИК, выполняемой блоками 318, 328, 338 и 348 проверки ЦИК, определяется, есть ли ошибка ЦИК в кадре управляющей информации, переданном из передатчика. Несмотря на то, что в блоки обработки приема на фиг.6 включены отдельные блоки проверки ЦИК, специалистам в данной области техники будет понятно, что блоки обработки приема могут совместно использовать один блок проверки ЦИК с использованием различных исходных значений регистров, как проиллюстрировано на фиг.7. Во время проверки ЦИК блоки 518, 528, 538 и 548 проверки ЦИК используют заданные исходные значения, поступающие из контроллера 400 исходного значения, описанного в связи с фиг.5. То есть, блок 518 проверки ЦИК обнаруживает ошибку ЦИК путем установки исходного значения регистра декодера на N1; блок 528 проверки ЦИК обнаруживает ошибку ЦИК путем установки исходного значения регистра декодера на N2; блок 538 проверки ЦИК обнаруживает ошибку ЦИК путем установки исходного значения регистра декодера на N3, и блок 548 проверки ЦИК обнаруживает ошибку ЦИК путем установки исходного значения регистра декодера на N4. Детектор 350 продолжительности пакетных данных определяет продолжительность пакетных данных на основании результатов обработки приема блоками 510-540 обработки приема. При этом четыре блока 510-540 обработки приема можно реализовать либо физически в виде отдельных блоков обработки, либо в виде одного блока обработки приема с использованием различных параметров приема.На фиг.7 представлена конструкция устройства для обнаружения ошибки в принятых битах согласно одному варианту настоящего изобретения. Устройство для обнаружения ошибки соответствует генератору битов обнаружения ошибки, проиллюстрированному на фиг.5, и работает аналогично ему, за исключением того, что принятые биты подаются на вход первого переключателя SW1. Устройство для обнаружения ошибки согласно варианту изобретения позволяет решить проблемы обычного приемника. То есть, даже когда принимается кадр управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала, указывающий на передачу пакетных данных продолжительностью 2 временных интервала, и принимается кадр управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала, указывающий на передачу пакетных данных продолжительностью 4 временных интервала, приемник может точно определить продолжительность кадра управляющей информации и продолжительность переданных пакетных данных путем обычного обнаружения ошибки.Изображенное на фиг.7 устройство для обнаружения ошибки согласно варианту изобретения выполнено с возможностью обнаружения ошибки в принятых битах в приемнике, который принимает информацию, переданную из передатчика, прикрепляющего перед передачей информацию для обнаружения ошибки к информации о передаче (например, кадру управляющей информации пакетных данных) первой информации первой продолжительности (например, кадра управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала) или второй информации второй продолжительности, которая в F раз (например, 2 раза) превосходит первую продолжительность (например, кадр управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала). Устройство для обнаружения ошибки включает в себя множество регистров 561-568, множество сумматоров 571-574, выходной сумматор 575, переключатели SW1-SW3, контроллер 550 исходного значения и блок 580 принятия решения об ошибке.Контроллер 550 исходного значения обеспечивает первое исходное значение для первой информации и обеспечивает второе исходное значение для второй информации, чтобы инициализировать регистры. Обеспечиваемые исходные значения определяются согласно различным продолжительностям (N временных интервалов) пакетных данных. Предпочтительно, первое исходное значение и второе исходное значение определяются в пределах значения, соответствующего количеству прикрепленных битов информации для обнаружения ошибки.Регистры 561-568, количество которых идентично количеству прикрепленных битов информации для обнаружения ошибки, подключены в виде каскада и инициализируются на соответствующие исходные значения, полученные из контроллера 550 исходного значения. Сумматоры 571-574 расположены на трактах, определенных заданным порождающим многочленом из трактов между регистрами 561-568. Каждый сумматор 571-574 прибавляет входную последовательность битов, принятую по входному тракту, к последовательности битов обратной связи и выдает свой выходной сигнал по выходному тракту. Под последовательностью битов обратной связи подразумевается последовательность битов на выходе выходного сумматора 575.Выходной сумматор 575 и переключатели SW1-SW3 образуют оператор для выполнения следующей операции. Оператор при приеме принимаемой последовательности информации (первой или второй информации) формирует последовательность битов обратной связи посредством последовательного прибавления битов принятой последовательности информации к выходным битам конечного регистра 568 и подает сформированную последовательность битов обратной связи в сумматоры 571-574 и исходный регистр 561 через второй переключатель SW2. Затем оператор после завершения приема принимаемой последовательности информации подает заданный входной бит «0» в сумматоры 571-574 и начальный регистр 561 через первый переключатель SW1, последовательно прибавляет заданный входной бит «0» к выходным битам конечного регистра 568 посредством выходного сумматора 575 и выдает результат сложения в качестве принятой последовательности информации для обнаружения ошибки.Первый переключатель SW1 выбирает принимаемую последовательность информации или заданный входной бит «0». Первый переключатель SW1 выдает принимаемую последовательность информации при ее приеме и выдает заданный входной бит «0» после завершения приема принимаемой последовательности информации. Выходной сумматор 575 прибавляет выходной сигнал первого переключателя SW1 к выходным битам конечного регистра 568. Второй переключатель SW2 выбирает выходной сигнал выходного сумматора 575 или заданный входной бит «0» и подает выбранное значение в сумматоры 571-574 и начальный регистр 561 в качестве последовательности битов обратной связи. Второй переключатель SW2 подает выходной сигнал выходного сумматора 575 в сумматоры 571-574 и исходный регистр 561 во время приема принимаемой последовательности информации и подает исходный входной бит «0» в сумматоры 571-574 и исходный регистр 561 после завершения приема принимаемой последовательности информации. Третий переключатель SW3 выбирает принимаемую последовательность информации или выходную последовательность битов, т.е. принятую из выходного сумматора 575 последовательность информации для обнаружения ошибки. Третий переключатель SW3 выдает принимаемую последовательность информации во время ее приема и выдает принятую последовательность информации для обнаружения ошибки, полученную из выходного сумматора 575, после завершения приема принимаемой последовательности информации.Блок 580 принятия решения об ошибке сравнивает принятую последовательность информации для обнаружения ошибки с последовательностью информации для обнаружения ошибки, соответствующей выбранному исходному значению, чтобы определить, есть ли ошибка в принятых битах. То есть, блок 580 принятия решения об ошибке решает, что в принятых битах нет ошибки, если принятая последовательность информации для обнаружения ошибки идентична последовательности информации для обнаружения ошибки, соответствующей выбранному исходному значению. В противном случае, если принятая последовательность информации для обнаружения ошибки не идентична последовательности информации для обнаружения ошибки, соответствующей выбранному исходному значению, блок 580 принятия решения об ошибке решает, что в принятых битах есть ошибка. На основании результата решения, принятого блоком 580 принятия решения об ошибке, детектор 350 продолжительности пакета на фиг.6 может определить продолжительность принятых битов.Как было описано выше, в устройстве для обнаружения ошибки по фиг.7 контроллер 550 исходного значения работает в зависимости от продолжительности пакетных данных. Когда первые 13 принятых битов, переданных из передатчика, получены полностью, переключатели SW1-SW3 переключаются на свои нижние выходы так, что переключатели SW1 и SW2 получают заданный входной бит «0». После этого 8 битов обнаружения ошибки (или избыточных битов) формируются посредством сдвига значений регистров столько раз, сколько имеется битов обнаружения ошибки (8). Блок 580 обнаружения ошибки сравнивает биты обнаружения ошибки (прикрепленные передатчиком), включенные в принятые биты, с вновь сформированными битами обнаружения ошибки. Блок 580 обнаружения ошибки решает, что в принятых битах нет ошибки, если биты обнаружения ошибки, включенные в принятые биты, идентичны вновь сформированным битам обнаружения ошибки. Однако, если биты обнаружения ошибки, включенные в принятые биты, неидентичны вновь сформированным битам обнаружения ошибки, блок 580 обнаружения ошибки решает, что в принятых битах есть ошибка. Хотя в данном варианте контроллер 550 исходного значения и блок 580 обнаружения ошибки выполнены раздельно, эти элементы можно реализовать в составе одного контроллера.В таблице 2 показаны результаты моделирования, полученные путем передачи каждого из кадров управляющей информации, имеющих продолжительность во временных интервалах 1(2), 2(4), 4(255) и 4(0), 10000 раз в состоянии без помех. При этом числа в скобках показывают исходные значения генератора ЦИК в десятичной системе исчисления. В данной модели исходное значение регистра установлено на N1=2 для кадра управляющей информации продолжительностью 1 временной интервал. Исходное значение регистра установлено на N2=4 для кадра управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала. Исходное значение регистра установлено на N3=255 для кадра управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала, соответствующего пакетным данным продолжительностью 4 временных интервала. Исходное значение регистра установлено на N4=0 для кадра управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала, соответствующего пакетным данным продолжительностью 8 временных интервалов. Результирующие значения, полученные путем компьютерного моделирования, включают вероятность Pd успешного детектирования, ложную вероятность Pfa, неправильную вероятность Pm и вероятность ошибки Ре, сумму ложной вероятности Pfa и неправильной вероятности Pm. В таблице 2 видно, что вероятность ошибки Ре в обнаружении кадра управляющей информации, содержащего 2(4) временных интервала и 4(255) временных интервала очень низкая по сравнению с соответствующими ошибками, показанными в таблице 1.

Таблица 2

ВКУПД (ЦИК)

Pd

Pfa

Pm

Pe

1(2)

9,889e-01

0,000e+00

1,110e-02

1,110e-02

2(4)

9,936e-01

0,000e+00

6,400e-03

6,400e-03

4(255)

9,969e+00

0,000e+00

3,100e-03

3,100e-03

4(0)

9,956e-01

0,000e+00

4,400e-03

4,400e-03

ВКУПД (ЦИК)

Успешный ЦИК

Предназначено для других символов ЦИК

1(2)

2(4)

4(255)

4(0)

1(2)

2(4)

4(255)

4(0)

1(2)

10000

36

37

38

0

36

37

38

2(4)

45

10000

7

12

45

0

7

12

4(255)

31

0

10000

0

31

0

0

0

4(0)

44

0

0

1000

44

0

0

0

Как было описано выше, система подвижной связи для передачи пакетных данных устанавливает различные исходные значения регистра генератора ЦИК не только в кадрах управляющей информации одинаковой продолжительности, но также в кадрах управляющей информации различной продолжительности при передаче и приеме сигналов на канале управления пакетными данными, что позволяет решить проблему возникновения ошибки во время приема кадра управляющей информации приемником СВИ.Несмотря на то, что изобретение было проиллюстрировано и описано со ссылкой на его конкретный вариант, специалистам в данной области техники будет понятно, что возможны различные изменения в его форме и деталях, не выходящие за рамки сущности и объема притязаний изобретения, охарактеризованного в прилагаемой формуле изобретения. Например, настоящее изобретение было описано со ссылкой только на случай, когда передатчик канала управления пакетными данными на фиг.1 кодирует последовательность управляющей информации продолжительностью 2 временных интервала для управления пакетными данными продолжительностью 2 временных интервала со скоростью кодирования R=1/4 перед передачей, и к другому случаю, когда передатчик канала управления пакетными данными кодирует последовательность управляющей информации продолжительностью 4 временных интервала для управления пакетными данными продолжительностью 4 временных интервала со скоростью кодирования R=1/4 и выполняет повторение символов закодированной последовательности управляющей информации перед передачей. Однако настоящее изобретение можно также применить и в передатчике канала пакетных данных, а также в передатчике канала управления пакетными данными. То есть, настоящее изобретение можно применить в системе связи, которая кодирует первую информацию с первой продолжительностью с заданной скоростью кодирования перед передачей, или кодирует вторую информацию с продолжительностью, превосходящей в F раз первую продолжительность (где F — число кратное 2) с заданной скоростью кодирования перед передачей, повторенной F раз.

Способ многосигнальной пеленгации источников радиоизлучения

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации. Достигаемый технический результат — повышение надежности и точности пеленгации при приеме радиосигналов нескольких источников радиоизлучения, работающих на одной частоте, с использованием антенных систем, состоящих из слабонаправленных элементов (вибраторов), синхронном преобразовании ансамбля принятых сигналов, зависящих от времени и номера элемента антенной системы, в цифровые сигналы, преобразовании цифровых сигналов в сигнал амплитудно-фазового распределения, описывающий распределение амплитуд и фаз на элементах антенной системы, вычислении сигнала фазирующей функции. Повышение надежности и точности пеленгации достигают введением переопределенного базиса посредством сетки пеленгов для формирования из исходной системы нелинейных уравнений системы линейных алгебраических уравнений и решением этой системы посредством минимизации регуляризирующего lp-функционала, для чего в качестве начального приближения могут брать решение, полученное методом регуляризации Тихонова. Дополнительно определяют интервальную оценку углового спектра на основе ковариационной матрицы, полученной по теореме Крамера-Рао с использованием в качестве функции правдоподобия указанного i-функционала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ многосигнальной пеленгации источников радиоизлучения на одной частоте, включающий в себя прием многолучевого сигнала посредством многоэлементной антенной системы (АС), синхронное преобразование ансамбля принятых сигналов, зависящих от времени и номера элемента АС, в цифровые сигналы, преобразование цифровых сигналов в сигнал амплитудно-фазового распределения АФР у, описывающий распределение амплитуд u и фаз φ сигналов на элементах АС, определения двумерного сигнала А комплексной фазирующей функции размером М×N, зависящего от заданной частоты приема и описывающего возможные направления прихода сигнала от каждого потенциального источника, где М — число элементов АС, N — число угловых направлений, соответствующих заданным потенциально возможным направлениям сигнала по азимуту θn и углу места βn, где n=1; 2; …; N, отличающийся тем, что получение многосигнального углового спектра и вектора амплитуд сигналов u, представляющего собой распределение амплитуд по пеленгам θn и βn, осуществляют путем формирования точечных оценок амплитуд и пеленгов сигналов за счет использования lp-функционала, включающего в себя сумму квадратов разности сигнала А, умноженного на амплитуду искомого сигнала АФР у, минимизации его по параметрам u, с обеспечением соответствия решения по нахождению u результатам измерений у, с добавлением амплитуды искомого сигнала в степени p, где 0

Оптимизация показателей производства взрывных работ

Оптимизация показателей производства взрывных работ на карьерах Безопасность при взрывных работах: Сборник документов. Серия 13. Выпуск 1 / Колл. авт. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2002. — 248 с. , , Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. — 296 с. — (Теория и методы системного анализа). , Численные методы оптимизации: Учеб. пособие. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005, 304 с. — ISBN 5-9221-0045-9. Механическое разрушение горных пород: Учебн. пособие для вузов. — М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2004. 222 с.: ил. Компьютер и поиск компромисса. Метод достижения целей / , , , — М.: Наука, 1997, 239 с. (Серия «Кибернетика: неограниченные возможности и возможные ограничения»). Конспект курса лекций по дисциплине «Методы оптимальных решений», проф., д.ф.-м.н. , кафедра Высшей математики, Государственный университет — Высшая школа Экономики, 2004. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М., 1974, 832 стр. с илл. Разрушение горных пород взрывом: Учебник для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: издательство МГИ, 1992. — 516 с.: ил. Разрушение горных пород под взрывом (взрывные технологии в промышленности) ч. II. Учебник для вузов. 3-е издание, переработанное и дополненное. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 1994, 448 с. Теория и методы принятия решений, а также Хроника событий в Волшебных странах: Учебник. Изд. второе, перераб. и доп. — М.: Логос, 2002, 392 с.: ил. «Моделирование и многокритериальная оптимизация зарядов буровзрывной скважины на карьере», магистерская диссертация, руководитель проф., д.т.н. , М.: МГГУ, 2004. , , Виртуальное моделирование взрывных работ на карьере. — М.: Изд-во МГГУ. Горный информационно-аналитический бюллетень. — № 5. — 2005. — С. 165-169. , «Развитие метода достижимых целей на случай непрерывных шкал критериев». — М.: Изд-во МГГУ. Горный информационно-аналитический бюллетень. — № 8. — 2006. — С. 229- 237. Процессы открытых горных работ. Изд. 2-е, дополненное и переработанное. — М.: Недра, 1974, 520 с. Systems simulation — the art and science. Robert E. Shannon. Prentice-all, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 197

Способ оценки глубины верхнего квазиоднородного

Изобретение относится к способам измерения параметров верхнего квазиоднородного слоя моря и наиболее эффективно может быть использовано для сбора информации и оценки глубины верхнего квазиоднородного слоя высокоширотных морей в зимний период. Способ включет определение в исследуемом районе дистанционным методом концентраций общей взвеси и хлорофилла, вычисление хлорофилльного индекса Ichl, по отношению концентрации хлорофилла к концентрации биомассы водорослей, равной концентрации общей взвеси за вычетом концентрации неорганических взвешенных частиц, определенной эмпирически, Ichl=chl ос 3/(tsm clark — 0.25), где chl ос 3 — концентрация хлорофилла, tsm clark — концентрация общей взвеси, и последующее вычисление глубины верхнего квазиоднородного слоя Нвкс, равного Нвкс=KIchl+В, где K и B — коэффициенты линейного регрессивного уравнения, предварительно определенные по методу наименьших квадратов из экспериментальных значений глубины верхнего квазиоднородного слоя в нескольких точках исследуемого моря и величине хлорофилльного индекса, вычисленного по величинам концентраций общей взвеси и хлорофилла, определенных в этих же точках дистанционным методом. Изобретение позволяет снизить трудоемкость, повысить оперативность и информативность способа. 3 ил., 1 табл.

Способ оценки глубины верхнего квазиоднородного слоя высокоширотных морей в зимний период, включающий определение в исследуемом районе дистанционным методом концентраций общей взвеси и хлорофилла, вычисление хлорофилльного индекса Ichl по отношению концентрации хлорофилла к концентрации биомассы водорослей, равной концентрации общей взвеси за вычетом концентрации неорганических взвешенных частиц, определенной эмпирически,Ichl=chl ос 3/(tsm clark — 0,25), где chl ос 3 — концентрация хлорофилла, tsm clark — концентрация общей взвеси, и последующее вычисление глубины верхнего квазиоднородного слоя Нвкс, равного Нвкс=KIchl+В, где K и B — коэффициенты линейного регрессивного уравнения, предварительно определенные по методу наименьших квадратов из экспериментальных значений глубины верхнего квазиоднородного слоя в нескольких точках исследуемого моря и величине хлорофилльного индекса, вычисленного по величинам концентраций общей взвеси и хлорофилла, определенных в этих же точках дистанционным методом.

Изобретение относится к гидрометеорологии, а именно к способам измерения параметров верхнего квазиоднородного слоя моря, и наиболее эффективно может быть использовано для сбора информации и оценки глубины верхнего квазиоднородного слоя высокоширотных морей в зимний период.Сведения о глубине верхнего квазиоднородного слоя (ВКС) морских вод важно для различных отраслей народного хозяйства, таких как гидрометеорология (определение теплозапаса морской воды), рыбная промышленность (изучение распределения рыбных и нерыбных ресурсов) и для военно-морского флота (определение структуры распространения скорости звука по глубине для определения местонахождения подводных лодок и мин). В настоящее время известен ряд способов измерения глубины ВКС.Известен способ определения глубины ВКС с использованием плавучих буев Арго, которые позволяют получать информацию о профилях температуры и солености (http://www.argodatamgt.org/Access-to-data/Argo-data-selection; http://www.coriolis.eu.org/cdc/dataSelection/cdcDataSelections.asp). Недостатком этого способа являются небольшие объемы информации. Способ не позволяет получить достаточно подробную информацию для определенного момента времени по всей морской акватории в связи с тем, что количество буев во всем Мировом океане ограничено и составляет около трех тысяч штук.Известен способ, использующий Океаническую Биогеохимическую Модель, предложенную НАСА (NOMB), позволяющий определять гидрометеорологические параметры верхнего квазиоднородного слоя мирового океана, в том числе и его глубину. Способ осуществляют на открытых океанических участках мирового океана, глубина которых больше 200 м, а разрешение составляет 1.25° по долготе и 0.66° по широте (Modeling coccolithophores in the global oceans Watson W. Groggya*, Nancy W. Casey Deep-Sea Research Part 2 54(2007) 447-477). Способ ассимилирует в выбранном районе данные по поверхностной температуре, скорости, направлению ветра и другие гидрометеорологические параметры, получаемые со спутников, и по этим параметрам производится расчет глубины ВКС. http://gdatal.sci.gsfc.nasa.gov/daac-bin/G3/gui.cgi?instance_id=ocean_model).Недостатком известного способа является низкое разрешение по широте и долготе исследуемого района, не позволяющее изучать ВКС в мезомасштабных синоптических вихрях, а также в более мелких гидрологических структурах. Кроме того, способ не позволяет изучать распределение ВКС в закрытых районах, глубина которых меньше 200 м, например, Японском море, так как модель, на который основан способ, построена для условий открытого океана и работает только в открытых океанических акваториях глубиной больше 200 м (http://gdatal.sci.gsfc.nasa.gov/daac bin/G3/results.cgi?wsid=126845510926169&app=latlonplot&instance_id=ocean_model&sid=126845502324938&gsid=ocean_model_62.76.7.25_1268455023&selectedMap=Blue Marble&).Наиболее близким к заявляемому является способ измерения гидрологических параметров, в том числе глубины верхнего квазиоднородного слоя моря, с движущегося судна (SU п. №1531045, опубл. 23.12.1989 г.), который можно использовать для всех типов морей в любое время года.При реализации способа с борта исследовательского судна опускают измерительную линию, которая содержит интегральный термопреобразователь и датчик гидростатического давления, находящийся на нижнем конце термопреобразователя. На нижнем конце измерительной линии также установлен гидродинамический заглубитель. Верхний конец измерительной линии закреплен на исследовательском судне, которое движется с некоторой скоростью. Способ включает измерение интегральной температуры в слое воды, нижняя граница которого расположена ниже глубины поверхности верхнего термоклина, и гидростатического давления на нижней границе этого слоя. Глубину измеряемого слоя изменяют заданным периодом времени в пределах слоя, включающего поверхность верхнего термоклина. По зависимости температуры от глубины выделяют моменты начала и конца перехода к квазипостоянному характеру поведения значений интегральной температуры, а по гидростатическому давлению, измеренному в эти моменты, определяют глубину квазиоднородного слоя моря.Недостатком известного способа является его трудоемкость и дороговизна, связанная с оплатой судового времени для получения информации о глубине ВКС на всей исследуемой акватории (например, по акватории всего Японского моря), длительность и недостаточный объем получаемых гидробиологических характеристик.Задачей изобретения является разработка нового способа определения ВКС высокоширотных морей в зимний период.Технический результат — снижение трудоемкости, повышение оперативности и информативности, а также удешевление способа.Поставленная задача решается способом оценки глубины верхнего квазиоднородного слоя высокоширотных морей в зимний период, включающим определение в исследуемом районе дистанционным методом концентраций общей взвеси и хлорофилла, вычисление хлорофилльного индекса Ichl по отношению концентрации хлорофилла к концентрации биомассы водорослей, равной концентрации общей взвеси за вычетом концентрации неорганических взвешенных частиц, определенной эмпирически,Ichl=chl ос 3/(tsm clark — 0.25),гдеchl ос 3 — концентрация хлорофилла, tsm clark — концентрация общей взвеси и последующее вычисление глубины верхнего квазиоднородного слоя Нвкс, равногоНвкс=КIchl+B,гдеК и В — коэффициенты линейного регрессионного уравнения, предварительно определенные по методу наименьших квадратов из экспериментальных значений глубины верхнего квазиоднородного слоя в нескольких точках исследуемого моря и величине хлорофилльного индекса, вычисленного по величинам концентраций общей взвеси и хлорофилла, определенных в этих же точках дистанционным методом.Автором впервые обнаружена зависимость между глубиной ВКС и гидробиологическими характеристиками фитопланктонного сообщества, характеризующимися введенным автором параметром «хлорофилльный индекс». Данная зависимость была выявлена при анализе экспериментально полученных судовых данных по распределению концентрации общей взвеси, хлорофилла и биомассы водорослей в Японском море в зимний период, полученные в ходе рейса НИС «Академик М.А.Лаврентьев» в 2005 г. Были сопоставлены данные по концентрации общей взвеси, полученные дистанционным методом по спутниковым данным, и судовые экспериментальные данные по концентрации общей взвеси, определенные в рейсе. Проведенный анализ выявил, что концентрация общей взвеси, полученная экспериментально, и спутниковые данные, полученные с использованием программы Glance для тех же точек, показали удовлетворительную связь. Коэффициент корреляции был значимым для доверительного интервала 0,999 и положительным (0,479) для 46 измерений, что подтверждает возможность использования алгоритма Clark для определения концентрации обшей взвеси в исследуемом районе. Отношение между средними значениями этих параметров (взвесь по судовым и взвесь по спутниковым данным) составило 0,67 (Джонсон, Лион, М., Мир, 1980 г., с.560).Также было установлено, что экспериментальные измерения концентрации хлорофилла и концентрации хлорофилла, определенные спутниковыми дистанционными методами, согласуются между собой, что позволяет использовать спутниковые данные по концентрации хлорофилла для оценочной характеристики распределения фитопланктонного сообщества (Hooker S.B. Meclain C.R. The calibration and validation of Sea WIFS data//Progress in Oceanography 2000, Vol.45, №3-4, р. 427-465).При изучении распределения экспериментально определенных концентраций общей взвеси, хлорофилла и биомассы водорослей в исследуемом районе была выявлена тесная взаимосвязь между отношением концентрации хлорофилла, определенного спутниковым методом, к концентрации биомассы водорослей, названного «хлорофилльным индексом» (Ichl), и глубиной верхнего квазиоднородного слоя моря. За биомассу принималась величина, равная концентрации общей взвеси, определенной дистанционным методом по спутниковым данным, за вычетом концентрации неорганических взвешенных частиц, определяемых эмпирически. Концентрация неорганической взвеси вычисляется как разница между концентрацией общей взвеси и концентрацией биомассы микроводорослей, определенной по судовым данным. При этом для открытых районов Японского моря в зимний период по экспериментальным данным она составляет около 0,25 мг/л. Эта величина неорганической взвеси может меняться, например, в зависимости от поступления пыли из атмосферного аэрозоля, что необходимо учитывать для более точных оценок, но в первом приближении ее оценка 0,25 мг/л является допустимой (Mishukov V.F., Medvedev A.N., Neroda Pacific Oceanography. 2004. V.2, №3. Р.109-116; Букин О.Ф., Павлов П.А., Салюк Ю.Н. и др. Оптика атмосф. и океана. 2007. Т.20, №4. С.341-348).Таким образом, выявленная закономерность позволила составить уравнение для характеристики распределения фитопланктонного сообщества для высокоширотных морей в зимний период какIchl=chl ос 3/(tsm clark — 0.25).Эта закономерность, выявленная для высокоширотных морей в зимнее время, объясняется тем, что в зимний период происходит конвективное перемешивание водной поверхности. В эвфотическую зону (зона фотосинтеза) поступают биогенные элементы, и развитие фитопланктона в основном ограничивается глубиной ВКС, связанной с освещенностью. При большой глубине ВКС преимущество в развитии получают мелкие микроводоросли, успевающие за время медленного парения пройти цикл деления клетки. При этом для природных сообществ морского фитопланктона высокоширотных морей характерна следующая закономерность: более мелкие водоросли, как правило, обладают более высоким хлорофилльным индексом, то есть более высоким отношением концентрации хлорофилла к концентрации биомассы водорослей. В другие временные сезоны наряду с этой зависимостью на развитие фитопланктона и хлорофилльный индекс оказывают влияние другие факторы — это исчерпание биогенных элементов, быстрое изменение ВКС, связанное с таянием льда и иным поступлением распресненных вод, а также весенний прогрев и осеннее охлаждение водной поверхности.Дальнейший анализ результатов показал, что между глубиной ВКС (Нвкс) и хлорофилльным индексом (Ichl) существует эмпирическая зависимость, выраженная следующим соотношением Нвкс=КIchl+В,гдеК и В — эмпирические коэффициенты, определяющие связь между глубиной ВКС и хлорофилльным индексом.К и В — коэффициенты линейного регрессионного уравнения, предварительно определенные по методу наименьших квадратов из экспериментальных значений глубины верхнего квазиоднородного слоя в нескольких точках исследуемого моря и величине хлорофилльного индекса, вычисленного по величинам концентраций общей взвеси и хлорофилла, определенных в этих же точках дистанционным методом.Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.По данным, полученным в ходе рейса, или по буям Арго, расположенным в исследуемом море в нескольких точках с известными координатами, определяют экспериментально глубину Нвкс. Для этих же точек с использованием, например, спутниковых данных, которые ежедневно выставляются на сайте НАСА (http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/cgi/browse.pl?sen=am), используя алгоритм Clark, вычисляют концентрацию хлорофилла и концентрацию общей взвеси, а также определяют концентрацию биомассы водорослей, равную концентрации общей взвеси за вычетом концентрации неорганических взвешенных частиц, которая определена предварительно эмпирически и равна 0.25. По этим данным вычисляют хлорофилльный индекс для данных точек по формулеIchl=chl ос 3/(tsm clark — 0.25).Затем по методу наименьших квадратов составляют линейное регрессионное уравнение зависимости глубины ВКС от хлорофилльного индекса вида: Нвкс=КIchl+В, решая которое вычисляют коэффициенты К и В, где коэффициент К показывает, на сколько метров меняется глубина ВКС при изменении хлорофилльного индекса на единицу, а коэффициент В — глубину ВКС при нулевом значении хлорофилльного индекса.Так например, и Японского моря по экспериментально полученным данным в ходе экспедиции и для Берингова моря по буям Арго были определены К, равные, соответственно, 5,61 м и 19,98 м, и В, равные, соответственно, 71 м и 13 м.Найденные значения коэффициентов К и В считают постоянными для данных морей, т.к. корреляция между глубиной ВКС и хлорофилльным индексом положительна и значима при доверительном интервале 0,999, и используют далее для оценки глубины верхнего квазиоднородного слоя на всей акватории исследуемого высокоширотного моря в зимний период по величинам хлорофилльного индекса Ichl, который вычисляют по данным концентраций общей взвеси и хлорофилла, полученных дистанционным методом, например с сайта НАСА.Нвкс=КIchl+ВТак например, для Берингова и Японского морей были определены К, равные, соответственно, 5,61 м и 19,98 м, и В, равные, соответственно, 71 м и 13 м.На фиг.1 и 2 представлены таблицы связи между глубиной ВКС и хлорофилльным индексом в зимний период для Японского и Берингова морей соответственно, где Lon (°Е) — это восточная долгота, a Lat (°N) — северная широта. Коэффициенты корреляции между глубиной ВКС и хлорофилльным индексом составляют 0,618805212 и 0,446 для Японского и Берингова морей соответственно. На фиг.3 изображен антициклонический вихрь в северо-западной части Японского моря, где 1 — периферия вихря, 2 — центр вихря.Например, была рассмотрена такая мезомасштабная гидрологическая структура, как антициклонический вихрь в северо-западной части Японского моря с координатами центра вихря 133.5° восточной долготы и 40,7 северной широты (фиг.1). Для центральной части вихря концентрация хлорофилла и концентрация общей взвеси, определенная дистанционным методом, по спутниковым данным, с использованием алгоритма Clark составили, соответственно 0,387 мг/м3 и 0,327 мг/л. Для периферии вихря эти параметры были равны для хлорофилла 0,481 мг/м3, концентрации общей взвеси 0,371 мг/л.Произведя вычитание концентрации неорганических взвешенных частиц, которую считают постоянной величиной для высокоширотных морей в зимнее время и равной 0.25 мг/л, и разделив концентрацию хлорофилла на концентрацию биомассы водорослей, находим хлорофилльный индекс, равный для центра и периферии вихря 5,03 и 3,98 соответственно.Подставляя рассчитанные значения хлорофилльного индекса и предварительно вычисленные по Японскому морю значения коффициентов К и В, соответственно равные 19,98 м и 13 м (в формулу НВКС=КIchl+В), получаем средние значения глубины ВКС для центральной части и периферии вихря соответственно. Нвкс=19,98 5,03+13=113,5 м и Нвкс=11,98 3,98+13=92,6 м.Квазисинхронные экспериментальные измерения глубины ВКС, выполненные на 4-х станциях в центре и на 4-х станциях периферии вихря, показали соответственно следующие значения: 167,5±43,1 м и 85±62,4 м.Рассчитанные по этим значениям хлорофилльного индекса средние значения глубины ВКС для центральной части и периферии вихря составили по предлагаемой формуле соответственно 113,5±11,7 м и 92,6±32,8 м. Экспериментальные измерения глубины ВКС, выполненные на 4-х станциях в центре и на 4-х станциях периферии вихря, показали соответственно следующие средние значения: 167,5±43,1 м и 85±62,4 м.Как показал статистический анализ результатов, полученных для акватории Японского моря, среднеквадратическое отклонение восстановленных значений глубин нулевой изотермы от их значений, определенных по данным зондирования, оказывается порядка 20%, то есть погрешность предлагаемого способа соизмерима с погрешностью экспериментального зондирования, однако при реализации способа не требуется выполнять большое количество дорогостоящих рейсов, а достаточно использовать данные, например, с регулярно действующих искусственных спутников Земли.Заявляемый способ по сравнению с прототипом, на основе экспериментально выявленной закономерности между глубиной ВКС и хлорофилльным индексом с использованием дистанционных спутниковых данных, позволяет оперативно, не выполняя большого количества экспериментальных замеров в дорогостоящих рейсах, определять одномоментное распределение ВКС по обширным акваториям высокоширотных морей в зимний период.Достоинствами заявляемого способа является уменьшение трудоемкости и увеличение оперативности, а также увеличение объема данных о гидробиологических характеристиках фитопланктонного сообщества для оценки глубины верхнего квазиоднородного слоя.Таким образом, предлагаемый способ является перспективным и может найти широкое практическое применение для оценки глубины верхнего квазиоднородного слоя высокоширотных морей в зимний период.

Итерационная процедура сведения бигармонического уравнения

Введение. Построение математических моделей в задачах механики приводит к необходимости решать нелинейные дифференциальные уравнения в частных производных высоких порядков. Аналитически решить такие уравнения довольно трудно, а иногда практически невозможно. Решению существующими аналитическими методами поддаются лишь уравнения самого простого вида внутри геометрически тривиальных границ. В связи с этим имеется необходимость в методах, позволяющих упростить исходные дифференциальные уравнения по одному из направлений: 1) линеаризация уравнения; 2) понижения порядка дифференциального оператора; 3) понижение размерности искомой функции. Обзор методов этих направлений в исторической перспективе дан в . В данной работе на примере дифференциального уравнения четвертого порядка в частных производных, описывающего поведение пластины под действием поперечной нагрузки, построена итерационная процедура понижения порядка исходного дифференциального уравнения и доказана сходимость предложенного подхода. Постановка задачи. Определение пространств. Будем рассматривать пластину, занимающую в плане ограниченную выпуклую область , свободно опертую по кусочно-гладкой границе Г. Напряженно-деформированное состояние пластины описывается уравнением (1) с граничными условиями , (2) где w — прогиб пластинки; Q — интенсивность поперечной нагрузки; — цилиндрическая жесткость; ? — коэффициент Пуассона; Е — модуль упругости; h — толщина пластины и ? — кривизна границы Г. Определим множество , (3) где — множество функций, бесконечно дифференцируемых на . Замыкание множества (3) в норме H2(?) является подпространством в H2(?). Обозначим его через V(?). Очевидно, . Известно , что решение задачи (1), (2) эквивалентно минимизации на V(?) функционала . (4) Смешанная вариационная формулировка задачи. Будем считать, что вместо функционала (4) минимизируется функционал , (5) на таких тройках , элементы которых связаны равенствами . Определим пространство функций , (6) где билинейная форма задается выражением , Теорема 1. Если область выпукла и имеет непрерывную по Липшицу границу Г, то: во-первых, отображение является нормой на пространстве P(?) эквивалентной естественной норме произведения: превращающей P(?) в гильбертово пространство; во-вторых, если , то , (7) а, если выполнено (7), то . Доказательство: Докажем сначала второе утверждение. Так как , имеет непрерывную границу, то справедлива формула Грина (8) Пусть . Тогда и . Из последнего условия, в частности, для имеем , (9) Из (9) следует, что ? появляется как решение задачи Дирихле для оператора -? при . Так как область ? выпукла, то (, п.7.1, с.373), а следовательно, . Используя теперь (8) для , получим . Используя ту же формулу Грина для , далее найдем, что . Пусть теперь верно (7). Покажем, что . Так как и , , то непосредственно из (8) получаем, что , т.е. . Кроме того, и второе утверждение доказано. Докажем первое утверждение. Снабженное нормой произведения P(?) — гильбертово пространство. Пусть . Тогда, как было показано выше, . Из условия получаем при , что , (10) Введем подпространство такое, что можно записать прямую сумму . Кроме того, введем оператор , определяемый следующим образом: для — единственное решение уравнения , (11) при условии, что удовлетворяет уравнению . Легко проверить, что при условиях теоремы , то есть В является оператором внешней нормальной производной для . Этот оператор ограничен, т.к. . Обозначим его норму через . Тогда , где через обозначена норма, ассоциируемая со скалярным произведением . Таким образом, . Отсюда с учетом (10) получаем и теорема доказана. ¦ Результат этой теоремы позволяет перейти от минимизации функционала (4) на пространстве V(?) к минимизации функционала (5) на пространстве P(?). Теорема 2. Пусть — решение задачи (4), тогда . (12) При этом тройка является единственным решением задачи минимизации (12) . Доказательство. Докажем, что симметричная билинейная форма непрерывна и эллиптична на P(?). Согласно теореме 1, если , то , ; ; . Тогда имеем (13) При из (13) получаем (, п.1.2, с.38) . Этим Р — эллиптичность доказана. Непрерывность билинейной формы очевидна. ¦ Из этого следует, что задача минимизации (14) имеет и притом единственное решение. Установим связь между решением задачи (14) и задачи (1)-(2). Если решение задачи (14), то должны выполняться следующие соотношения (15) Так как , то , и . С учетом этого из (15) теперь получаем . Таким образом, v* совпадает с решением w задачи (1), (2) и , . Замечание 1. Так как область выпукла и ее граница регулярна, при решение задачи (1), (2) и . Решение задачи минимизации (14). Покажем, что решение задачи (14) может быть сведено к решению последовательности задач Дирихле для оператора -?. Для дальнейшего изложения удобно ввести линейное отображение следующим образом: если задана функция , то функция единственное решение уравнения , при . С учетом этого пространство P(?), определенное в (6), может быть записано в виде: . Задача (14) теперь эквивалентна следующей задаче оптимального управления: , (16) где функции состояния ? и ? связаны с управлением посредством уравнений состояния . (17) Как следует из замечания 1, хотя оптимальное управление ? разыскивается на L2(?), на самом деле его регулярность выше — при . В этом случае определен след . Для дальнейшего, кроме (17), потребуем, чтобы для и . Тогда, если и , то из (1.16) следует , где (18) Основная идея состоит теперь в применении градиентного метода к задаче минимизации (18). Пусть как обычно М — двойственное пространство для пространства М, а обозначает отношение двойственности между пространствами М и М . Обозначим через производную функционала . Введем отображение следующим образом: для единственная функция из , удовлетворяющая соотношению . (19) Теорема 3. Для любого , определенный в (18) функционал дифференцируем, и его производная определяется соотношением , где и . (20) Доказательство. Дифференцируя (18), получим , (21) где . Из (21) с учетом (11) получаем . (22) Первое слагаемое в (22) равно нулю в силу (19). Введем функцию где определяется по (20) и обозначим . Тогда из (22) следует Однако последнее слагаемое в этом равенстве равно нулю в силу (19), что и завершает доказательство. Градиентный метод в применении к минимизации (18) состоит теперь в определении последовательности функций по итерационной схеме: , (23) где — произвольное скалярное произведение в пространстве M; ? — положительный параметр, ?0 — произвольная функция из М. Таким образом, одна итерация (23) равносильна последовательному решению следующих задач: а) для заданной функции найти (единственную) функцию , удовлетворяющую соотношениям , (24) ; (25) б) найти функцию , удовлетворяющую соотношению ; (26) в) найти функцию , удовлетворяющую соотношению ; (27) г) найти функцию , удовлетворяющую соотношению , (28) где и . ¦ Покажем, что при соответствующем выборе параметра ? 0 итерационный процесс ((24)-(28)) является сходящимся для любого начального приближения. Сначала определим отображение следующим образом: для всякой функции функция — единственная функция, удовлетворяющая соотношению (29) Положим тогда , где — норма, ассоциируемая со скалярным произведением . Ясно, что эта норма существует, так как отображение ограниченно. Теорема 4. Если параметр ? удовлетворяет условию , (30) то итерационный процесс (24)-(28) является сходящимся в том смысле, что в ; в ; в . Доказательство. Достаточно показать, что в в частном случае, когда q = 0. Если использовать определение (29) отображения С, то рекуррентное соотношение (28) дает , где . Отсюда получаем (31) Рассмотрим слагаемое : Оценим норму : С учетом этих неравенств получаем из (1.31) Отсюда, в частности, следует, что , если ? удовлетворяет неравенствам (30). Кроме того, мы имеем в и в , что и заканчивает доказательство. ¦ Сходимость рассматриваемого метода гарантируется, таким образом, для всякого выбора подпространства М, удовлетворяющего условию и всякого выбора скалярного произведения на пространстве М. Однако от их выбора зависят как величина ?, так и объем вычислений на каждой итерации. В заключение приведем несколько замечаний относительно практического вычисления . Если скалярное произведение в М определить по формуле , то в качестве может быть взята любая функция из М, удовлетворяющая условию (32) Равенство (32) следует понимать в смысле равенства следов на границе. Действительно, если выполнено (32), то , то есть выполнены условия теоремы 3. В качестве скалярного произведения могут быть выбраны также или . Однако в этом случае необходимо вычислить на каждом шаге градиент , что связано с дополнительными вычислительными затратами. Заключение. Результаты, полученные в работе, могут быть распространены на другие типы уравнений, включая и нелинейные, содержащих бигармонический оператор. Методы понижения порядка дифференциальных уравнений механики деформированного твердого тела / // Вестник СГТУ. 2006. № 1(11). Вып. 2. С. 13-32. Методы линеаризации дифференциальных уравнений механики деформированного твердого тела / , // Вестник СГТУ. 2009. № 2(38). Вып. 1. С. 24-38. О существовании решений в нелинейной теории оболочек / // Известия АН СССР. Сер. Математ. 1955. Т. 19. № 4. С. 173-186. Сьярле Ф. Метод конечных элементов для эллиптических задач / Ф. Сьярле. М.: Мир, 1980. 512 с.

Способы передачи и приема данных,

Изобретение относится к передаче данных, а именно к защищенной передаче данных. Техническим результатом является повышение надежности передачи данных. Технический результат достигается тем, что способ передачи данных содержит следующие этапы: определение слова для аутентификации упомянутых данных, причем упомянутое слово аутентификации связывают с упомянутыми данными перед обработкой; обработка данных для получения обработанных данных, при этом обработка содержит этап шифрования данных, этап сжатия зашифрованных данных и этап преобразования слов из 8 битов в слова из 6 битов; передача обработанных данных по каналу связи. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ передачи данных, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:- определение (Е20) слова (Е) для аутентификации упомянутых данных (М), причем упомянутое слово (Е) аутентификации связывают с упомянутыми данными перед обработкой;- обработку данных для получения обработанных данных (G), при этом обработка содержит этап шифрования (Е22) данных, этап сжатия (Е24) зашифрованных данных и этап (Е26) преобразования слов из 8 битов в слова из 6 битов;- передачу (Е28) обработанных данных (G) по каналу связи (Ст, СА).2. Способ передачи по п.1, в котором этап определения (Е20) содержит применение функции хеширования (Н) для данных (М).3. Способ передачи по п.2, в котором при применении функции хеширования (Н) используют криптографический ключ (К).4. Способ передачи по п.3, в котором обработка содержит этап шифрования (Е22), применяемый для данных (М) и для слова аутентификации (Е).5. Способ передачи по п.1, в котором этап шифрования (Е22) применяют для данных (М) и для слова аутентификации (Е).6. Способ передачи по одному из пп.1-5, в котором канал связи (Ст, СА) является каналом обмена данными между летательным аппаратом (А) и наземной базой (В).7. Способ приема данных, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:- прием (Е30) данных (G’) по каналу связи (Ст, СА);- обработку упомянутых принятых данных (G’), при этом обработка содержит этап обратного преобразования (Е32) слов из 6 битов в слова из 8 битов, этап распаковки (Е34) и этап дешифрирования (Е36) распакованных данных;- проверку (Е38, Е40) аутентификации обработанных данных (М).8. Способ приема по п.7, в котором этап проверки содержит следующие этапы:- вычисление (Е38) отпечатка (Е»), по меньшей мере, части (М) обработанных данных (М’, Е’);- сравнение (Е40) вычисленного отпечатка (Е») с принятым отпечатком (Е’).9. Способ приема по п.8, в котором этап вычисления (Е38) отпечатка (Е») содержит этап применения функции хеширования (Н) для упомянутой части данных (М).10. Способ приема по п.9, в котором при применении функции хеширования (Н) используют криптографический ключ (К).11. Способ приема по п.9, в котором принятый отпечаток (Е’) является результатом применения при передаче функции хеширования (Н) для передаваемых данных (М).12. Способ приема по одному из пп.7-11, в котором канал связи (Ст, СA) является каналом обмена данными между летательным аппаратом (А) и наземной базой (В).13. Устройство передачи данных, отличающееся тем, что содержит:- средства определения слова (Е) для аутентификации упомянутых данных (М), причем упомянутое слово (Е) аутентификации связывают с упомянутыми данными перед обработкой,- средства обработки данных (М) для получения обработанных данных (G), при этом средства обработки содержат средства шифрования, средства сжатия зашифрованных данных и средства преобразования слов из 8 битов в слова из 6 битов,- средства передачи обработанных данных (G) по каналу связи (Ст, СА).14. Устройство передачи по п.13, в котором средства определения содержат средства применения функции хеширования (Н) для данных (М).15. Устройство приема данных, отличающееся тем, что содержит:- средства приема данных (G’) по каналу связи (Ст, СА),- средства обработки принятых данных (G’), при этом средства обработки содержат средства обратного преобразования слов из 6 битов в слова из 8 битов, средства распаковки и средства дешифрирования распакованных данных,- средства проверки аутентификации обработанных данных (М).16. Устройство приема по п.15, в котором средства проверки содержат средства применения функции хеширования (Н), по меньшей мере, для части обработанных данных (М’) для получения вычисленного отпечатка (Е») и средства сравнения вычисленного отпечатка (Е») с принятым отпечатком (Е’).17. Летательный аппарат, содержащий устройство по одному из пп.13 14.

Настоящее изобретение касается способов передачи и приема данных, в частности с целью защиты обменов между летательным аппаратом и наземной базой, а также соответствующих устройств и летательного аппарата, оборудованного такими устройствами.Такие способы уже были предложены для обмена сообщениями разных типов, представленными в виде передаваемых данных, и описаны, например, в патентной заявке US 2003/0030581.В рамках этого предусматривается подвергать различным обработкам первоначальные данные, представляющие собой предназначенное для передачи сообщение, при этом каждая обработка преследует свою цель: например, производят сжатие данных для ограничения полосы пропускания, необходимой для их передачи, их шифрование для обеспечения их конфиденциальности и их аутентификацию, чтобы убедиться в их целостности и их происхождении.Для обеспечения надежности работы алгоритмы, воплощающие эти виды обработки (как правило, прикладные программы, исполняемые микропроцессорами на уровне приемника или передатчика), должны быть достаточно надежными (и, следовательно, разработаны и тестированы с соблюдением достаточно строгих требований) и включать в себя механизмы детектирования и обработки дефектов работы, что делает их сложными и дорогостоящими. Поэтому на практике для обработки предназначенных для обмена данных необходимо выбирать программы с высоким уровнем сертификации.Чтобы снизить эти ограничения и, в частности, облегчить разработку алгоритмов, используемых для обработки предназначенных для обмена сообщений, не снижая при этом надежности работы и степени защищенности обменов, изобретением предлагается способ передачи данных, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:- определения слова аутентификации данных;- обработки данных для получения обработанных данных, при этом обработка содержит этап сжатия;- передачи обработанных данных по каналу связи.Таким образом, слово аутентификации связывают с данными перед обработкой, в частности, перед сжатием, что позволяет, в частности, убедиться во время проверки аутентификации, применяемой при приеме, в отсутствии ошибки в обработках, осуществляемых как при передаче, так и при приеме.Этап определения содержит, например, применение функции хеширования для данных; таким образом, используют математические свойства функций хеширования, благодаря которым любое изменение в данных влечет за собой изменение результата, то есть слова аутентификации (или отпечатка).Применение функции хеширования может, кроме того, использовать криптографический ключ, что позволяет повысить надежность системы.Вышеупомянутая обработка содержит также, например, этап шифрования (в случае необходимости, применяемый для данных и для слова аутентификации) и/или этап преобразования слов из 8 битов в слова из 6 битов, или потока двоичных разрядов (“bitstream” на английском языке) в символы, поддающиеся передаче.В предпочтительном варианте применения канал связи является каналом обмена данными между летательным аппаратом и наземной базой.Соответственно, изобретением предлагается также способ приема данных, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:- прием данных по каналу связи;- обработку принятых данных, при этом обработка содержит этап распаковки;- проверку аутентификации обработанных данных.Таким образом, поскольку проверку аутентификации применяют для обработанных данных (в частности, распакованных), она позволяет, в частности, убедиться в точности произведенной обработки.На практике этап проверки содержит, например, следующие этапы:- вычисления отпечатка, по меньшей мере, части обработанных данных;- сравнения вычисленного отпечатка с принятым отпечатком.Этап вычисления отпечатка может содержать этап применения функции хеширования для упомянутой части данных соответственно тому, что было указано для передачи, и с теми же преимуществами. При применении функции хеширования можно также использовать криптографический ключ. Действительно, как правило, в данном случае принятый отпечаток является результатом применения при передаче функции хеширования для передаваемых данных.Кроме того, обработка может содержать этап дешифрирования и/или этап обратного преобразования слов из 6 битов в слова из 8 битов или принятых символов в потоки двоичных разрядов.Изобретением предлагается также устройство передачи данных, отличающееся тем, что содержит средства определения слова аутентификации данных, средства обработки данных для получения обработанных данных, при этом средства обработки содержат средства сжатия, и средства передачи обработанных данных по каналу связи.Соответственно, изобретением предлагается устройство приема данных, отличающееся тем, что содержит средства приема данных по каналу связи, средства обработки принятых данных, при этом средства обработки содержат средства распаковки, и средства проверки аутентификации обработанных данных.Эти устройства могут иметь факультативные отличительные признаки, соответствующие этапам, и отличительные признаки, рассмотренные выше для способов передачи и приема.Эти устройства могут быть установлены, например, на борту летательного аппарата.Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:Фиг.1 — схема общего контекста изобретения.Фиг.2 — основные этапы способа передачи данных в соответствии с настоящим изобретением.Фиг.3 — основные этапы способа приема данных, переданных при помощи способа, показанного на фиг.2.На фиг.1 показан общий контекст, в котором применяют изобретение.Наземная база В сообщается с летательным аппаратом А при помощи линии связи, которая обеспечивает обмен данными в цифровом виде (то есть согласно английскому термину “data link”) и которая предполагает, в частности, использование связи земля-воздух СА.Связь между наземной базой В и летательным аппаратом А может предполагать также наличие других устройств и средств связи. Например, как показано на фиг.1, наземная база В сообщается с ретранслятором R (также находящимся на земле Т) при помощи наземной сети связи СТ; ретранслятор R передает информацию в направлении летательного аппарата А или от него через спутник S.Следует отметить, что использование ретранслятора R достаточно распространено, при этом информация, обмениваемая между наземной базой В и летательным аппаратом А, классически передается ретранслятором R и спутником S, находящимися в сфере ответственности провайдера услуг.В варианте можно предусмотреть прямой обмен информацией между летательным аппаратом А и наземной базой В.Кроме того, можно предусмотреть использование радиосвязи HF или VHF вместо спутниковой связи.На фиг.2 показан пример способа передачи данных, представляющих собой, например, сообщение М в цифровом виде.Устройство передачи сообщения М (которое применяет различные этапы, показанные на фиг.2 и описанные ниже) может быть устройством связи наземной базы В или устройством связи летательного аппарата А.Например, сообщение М представлено в двоичном виде последовательностью байтов (или слов из 8 битов). Разумеется, для сообщения М можно предусмотреть и другие виды кодирования, отличные от кодирования на 8 битов.Устройство передачи производит (например, внутри микропроцессора, управляемого программой, воплощающей этапы, показанные на фиг.2) определение слова аутентификации (или отпечатка) Е сообщения М при помощи функции хеширования с использованием криптографического ключа К: отпечаток Е получают при помощи операции типа Е=Н(К, М).Например, используют функцию хеширования типа SHA2.Отпечаток Е, результат применения функции хеширования для сообщения М, имеет заранее определенную длину, например, 256 битов.Математические свойства функций хеширования являются такими, что любое изменение сообщения М выражается в изменении отпечатка, полученного путем применения функции хеширования. Как будет показано ниже, сравнение отпечатка Е сообщения М, полученного при передаче, с отпечатком, вычисленным при приеме, позволяет убедиться, что сообщение М не было изменено, и, следовательно, проверить его целостность.Кроме того, использование криптографического ключа К, присутствующего как со стороны передатчика, так и со стороны приемника, позволяет, как будет показано ниже, приемнику проверить, что отпечаток Е был получен именно системой, содержащей криптографический ключ К, что позволяет проверить происхождение сообщения М и, следовательно, обеспечить защиту от взлома канала связи.Таким образом, как будет показано ниже, отпечаток Е, связанный с сообщением М, позволяет произвести аутентификацию этого сообщения.Таким образом, устройство передачи осуществляет шифрование совокупности из сообщения М и отпечатка Е во время этапа Е22, что дает зашифрованное сообщение D. Например, используют алгоритм шифрования типа AES.В описанном примере, таким образом, отпечаток Е включают в передаваемое сообщение перед этапом Е22 шифрования. В варианте этот отпечаток можно включать для передачи на последующем этапе.После этого производят сжатие зашифрованного сообщения D и получают сжатое сообщение F путем использования алгоритма сжатия, например, типа ZLIB (этап Е24).В описанном примере устройство передачи осуществляет, наконец, преобразование сжатого сообщения F в предназначенное для передачи сообщение G, кодированное на 6 битах, во время этапа Е26. Этот этап преобразования позволяет осуществить передачу при помощи устройств передачи, работающих на словах из 6 битов, сжатого сообщения F, первоначально кодированного на 8 битах.После этого на этапе Е28 можно произвести передачу сообщения G, представленного последовательностью слов из 6 бит, в направлении устройства приема.На фиг.3 показаны основные этапы способа приема переданного сообщения, который направлен на восстановление первоначального сообщения М на основе принятых необработанных данных (обозначаемых в дальнейшем G’) и который, следовательно, содержит этапы, в основном дополняющие этапы способа приема, но в обратном порядке.Так, сначала во время этапа Е30 принимают сообщение (или совокупность данных) G’ в виде слов из 6 битов. При отсутствии ошибки передачи в используемом канале связи (в частности, в линии связи земля-воздух СА, показанной на фиг.1) принятое сообщение G’ идентично переданному сообщению G.Устройство приема (то есть, как правило, микропроцессор устройства приема, работающий под управлением программы) осуществляет обратное преобразование сообщения G’, образованного словами из 6 битов, в сообщение F’, образованное словами из 8 битов (в частности, равное вышеупомянутому сообщению F), на этапе Е32.После этого осуществляют этап Е34 распаковки сообщения F’, чтобы получить зашифрованное сообщение D’, равное зашифрованному сообщению D в случае нормальной работы. Используемый алгоритм распаковки является обратным алгоритму сжатия, использованному на вышеупомянутом этапе Е24.Затем устройство приема осуществляет дешифрирование зашифрованного сообщения D’ на этапе Е36, что позволяет воссоздать сообщение M’ и отпечаток E’, идентичные, соответственно, переданному сообщению М и отпечатку Е, определенному на этапе Е20 в нормальных условиях работы.В этой связи следует отметить, что каждая из нижеследующих причин приводит к выходу из режима нормальной работы и может повлечь к появлению различия между сообщением М и отпечатком Е при приеме и сообщением M’ и отпечатком E’, полученными на этапе Е36:- ошибка в обработке этих элементов устройством передачи, в частности, во время применения алгоритмов на описанных выше этапах Е22-Е26;- ошибка в ходе передачи по каналу связи, которая может быть как результатом взлома с целью изменения переданного сообщения, так и результатом сбоя в работе системы связи;- ошибка в обработке принятых данных G’ при помощи описанных выше алгоритмов, которые применяют на этапах Е32-Е36.В частности, чтобы убедиться в отсутствии таких ошибок и, следовательно, в нормальной работе алгоритмов обработки, предусмотренных на этапах Е22-Е26 и Е32-Е36, производят проверку аутентификации принятого сообщения M’ при помощи принятого отпечатка (или принятого слова аутентификации) E’.Для этого на этапе Е38 устройство приема осуществляет вычисление отпечатка E” принятого сообщения M’ путем применения к последнему функции хеширования Н, использованной при передаче, и криптографического ключа К, использованного при передаче.Если не обнаруживают ни одной из вышеупомянутых ошибок (то есть при нормальной работе), сообщение M’ равно сообщению М; следовательно, вычисленный при приеме отпечаток E” равен вычисленному при передаче отпечатку Е и, следовательно, принятому отпечатку E’, который предположительно был обработан и передан без ошибки.Поэтому для аутентификации на этапе Е40 проверяют, чтобы принятый отпечаток E’ был равен вычисленному при приеме отпечатку E”: в случае равенства (этап Е42) считают, что принятое и обработанное сообщение M’ полностью соответствует сообщению М, переданному устройством передачи.Напротив, если произошла ошибка во время сеанса связи или во время одного из описанных выше видов обработки (и в связи с вышеупомянутыми свойствами функций хеширования), вышеупомянутые равенства не подтверждаются, при отсутствии равенства между принятым отпечатком E’ и вычисленным при приеме отпечатком E”, переходят от этапа Е40 к этапу Е44, на котором считают, что обнаружена ошибка. В этом случае принятое сообщение не принимают во внимание и, в случае необходимости, направляют запрос на его повторную передачу устройством передачи.Следует также отметить, что, благодаря использованию криптографического ключа, известного только устройствам, допущенным для обмена сообщениями, нападающий не может передать в устройство приема отпечаток E’, который явился бы результатом применения функции хеширования для измененного сообщения и который является единственным, который может позволить устройству приема аутентифицировать измененное сообщение.Таким образом, аутентификация позволяет убедиться в происхождении и целостности сообщения и тем самым проверить точность обработок, произведенных после аутентификации при передаче и перед аутентификацией при приеме. Эти обработки не требуют, таким образом, максимального уровня защиты; на практике, алгоритмы, осуществляющие эти обработки, могут иметь уровень сертификации ниже, чем этого требует весь способ в совокупности, при этом сертификация обеспечивается алгоритмом аутентификации.Описанный выше пример всего лишь является возможным вариантом применения изобретения. В частности, описанный пример использует механизм аутентификации при помощи симметричного ключа К, однако в варианте можно предусмотреть использование других механизмов аутентификации, например, систем с секретным ключом и открытым ключом. Точно так же, для получения механизма аутентификации можно использовать другие типы функций, отличные от функции хеширования, которая приведена только в качестве не ограничительного примера.

Способ и устройство управления скоростью

Изобретение относится к способу и устройству управления скоростью передачи битов в кодировании, в котором внутрикадровое предсказание и межкадровое предсказание используются с переключением. Техническим результатом является обеспечение надежного управления скоростью передачи битов в кодировании. Указанный технический результат достигается тем, что осуществляют измерение количества кода, сформированного для квантованной информации, и количества кода, сформированного для неквантованной информации для изображения, которое было кодировано; вычисление отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации, к общему количеству сформированного кода на основе вышеупомянутых измеренных количеств кода; и определение целевого количества кода в целевом изображении кодирования с использованием вычисленного отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации. Целевое количество кода может определяться путем вычисления комплексного индекса для квантованной информации изображения, которое было кодировано, и оценки количества кода, сформированного, когда кодируется целевое изображение кодирования, используя заранее установленный предполагаемый размер шага квантования, на основе вышеупомянутого индекса и отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ управления скоростью передачи битов в кодировании, используемый в кодировании видеосигнала, в котором внутрикадровое предсказание и межкадровое предсказание используются с переключением, причем способ содержит этапы, на которых: измеряют количество кода, сформированного для квантованной информации для изображения, которое было кодировано; измеряют количество кода, сформированного для неквантованной информации для изображения, которое было кодировано; вычисляют отношение количества кода, сформированного для неквантованной информации, к общему количеству сформированного кода на основе вышеупомянутых измеренных количеств кода; и определяют целевое количество кода в целевом изображении процесса кодирования с использованием вычисленного отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации.

2. Способ управления скоростью передачи битов в кодировании по п.1, в котором этап, на котором определяют целевое количество кода, включает в себя этапы, на которых: вычисляют комплексный индекс для квантованной информации изображения, которое было кодировано; оценивают количество кода, сформированного, когда кодируется целевое изображение процесса кодирования с использованием заранее установленного предполагаемого размера шага квантования, на основе вычисленного комплексного индекса и вычисленного отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации; и определяют целевое количество кода в целевом изображении процесса кодирования с использованием оцениваемого количества сформированного кода.

3. Способ управления скоростью передачи битов в кодировании по п.2, в котором этап, на котором определяют целевое количество кода, включает в себя этапы, на которых: вычисляют предполагаемый размер шага квантования для изображения, кодированного с помощью межкадрового предсказания, используя размер шага квантования, который использовался при кодировании изображения с помощью внутрикадрового предсказания, и заранее установленное значение отношения.

4. Способ управления скоростью передачи битов в кодировании по п.2, в котором этап, на котором определяют целевое количество кода, включает в себя этапы, на которых: изменяют вычисленное отношение количества кода, сформированного для неквантованной информации, в соответствии с предполагаемым размером шага квантования; и определяют целевое количество кода в целевом изображении процесса кодирования с использованием меняющегося отношения количества сформированного кода.

5. Способ управления скоростью передачи битов в кодировании по п.4, в котором этап, на котором определяют целевое количество кода, включает в себя этап, на котором: изменяют вычисленное отношение количества кода, сформированного для неквантованной информации, в соответствии с предполагаемым размером шага квантования, используя функцию, которая определяет соотношение между размером шага квантования и отношением количества кода, сформированного для неквантованной информации.

6. Способ управления скоростью передачи битов в кодировании по п.5, в котором: функция образуется с помощью прямых линий, имеющих разные углы наклона, соответствующие разным диапазонам значений размера шага квантования.

7. Способ управления скоростью передачи битов в кодировании по п.5, в котором: функция определяется на основе вычисленного отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации, и размера шага квантования, используемого в кодировании изображения, которое было кодировано.

8. Устройство для управления скоростью передачи битов в кодировании, используемое в кодировании видеосигнала, в котором внутрикадровое предсказание и межкадровое предсказание используются с переключением, причем устройство содержит: устройство, которое измеряет количество кода, сформированного для квантованной информации для изображения, которое было кодировано; устройство, которое измеряет количество кода, сформированного для неквантованной информации для изображения, которое было кодировано; устройство, которое вычисляет отношение количества кода, сформированного для неквантованной информации, к общему количеству сформированного кода на основе вышеупомянутых измеренных количеств кода;и устройство, которое определяет целевое количество кода в целевом изображении процесса кодирования с использованием вычисленного отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации.

9. Машиночитаемый носитель информации, который хранит программу управления скоростью передачи битов в кодировании, с помощью которой компьютер выполняет операцию для реализации способа управления скоростью передачи битов в кодировании по п.1.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕНастоящее изобретение относится к способу управления скоростью передачи битов в кодировании, используемому в кодировании видеосигнала, в котором внутрикадровое предсказание и межкадровое предсказание используются с переключением, соответствующему устройству, программе управления скоростью передачи битов в кодировании для реализации управления скоростью передачи битов в кодировании, и машиночитаемому носителю информации, который хранит эту программу.Приоритет испрашивается по Заявке на патент Японии №2007-064271, поданной 14 марта 2007 г., содержимое которой включается в этот документ посредством ссылки.УРОВЕНЬ ТЕХНИКИВо многих способах кодирования видеосигнала количество сформированного кода меняется в зависимости от характера входного изображения. Поэтому требуется методика управления скоростью передачи битов в кодировании для управления количеством сформированного кода и поддержания постоянной скорости передачи битов в кодировании.Количество сформированного кода тесно связано с размером шага квантования, и количество сформированного кода управляется путем изменения размера шага квантования.В опытном образце №5 (сокращенно «ТМ5») в MPEG-2 управление количеством кода выполняется с использованием соотношения между размером шага квантования и количеством сформированного кода (см., например, Непатентный документ 1).Ниже будет объясняться управление количеством кода в TM5 из MPEG-2.В TM5 из MPEG-2 управление количеством кода выполняется с использованием единицы, называемой GOP (группа изображений), которая может включать в себя изображения I, P и B, имеющие разные типы изображений, например типы I, P и B изображений.Фиг. 7 показывает блок-схему алгоритма управления количеством кода в TM5 из MPEG-2.Как показано на блок-схеме алгоритма, в управлении количеством кода в TM5 из MPEG-2 на первом этапе вычисляется комплексный индекс Xx для каждого типа изображения (x=i, p, b (которые соответственно соответствуют изображениям I, P и B)) по следующей формуле:Xx=Sx·В вышеприведенной формуле x указывает тип изображения, Sx указывает количество сформированного кода для изображения, которое имеет такой же тип изображения, что и данное изображение, и кодировалось совсем недавно, и указывает среднее размера шага квантования в соответствующем кодировании.Как правило, количество Sx кода является обратной пропорциональностью размера Qx шага квантования. Поэтому вычисление комплексного индекса Xx дает соотношение между количеством сформированного кода и размером шага квантования.На следующем этапе S302 целевое количество Tx кода (x=i, p, b) для каждого типа изображения вычисляется по следующим формулам.[Формула 1]Здесь R указывает количество кода, выделенного соответствующей GOP, Np указывает количество изображений P в GOP, Nb указывает количество изображений B в GOP, а Kp и Kb являются константами.Вышеприведенная формула показывает, что для того, чтобы задать целевое количество Ti кода, изображения P преобразуются в изображения I в соответствии с Xp/Xi, изображения B преобразуются в изображения I в соответствии с Xb/Xi, и целевое количество Ti кода вычисляется на основе преобразованных значений, количеств Np и Nb изображений и количества R кода, выделенного GOP.Чтобы задать целевое количество Tp кода, изображения B преобразуются изображения P в соответствии с Xb/Xp, и целевое количество Tp кода вычисляется на основе преобразованного значения, количеств Np и Nb изображений и количества R кода, выделенного GOP.Чтобы задать целевое количество Tb кода, изображения P преобразуются изображения B в соответствии с Xp/Xb, и целевое количество Tb кода вычисляется на основе преобразованного значения, количеств Np и Nb изображений и количества R кода, выделенного GOP.На следующем этапе S303 на основе целевого количества Tx кода, заданной выше для изображений, определяется размер шага квантования для небольшого блока в качестве объекта кодирования.На следующем этапе S304 каждый небольшой блок подвергается квантованию и кодированию с использованием определенного размера шага квантования.На следующем этапе S305, после того как завершено кодирование одного изображения, вычисляется среднее размера шага квантования.На следующем этапе S306 (после того, как завершено кодирование одного изображения) измеряется фактическое количество Sx сформированного кода.На основе измеренного количества Sx сформированного кода и вычисленного среднего размера шага квантования, на этапе S301 снова обновляется комплексный индекс Xx для каждого типа изображения.В соответствии с вышеприведенным способом в TM5 из MPEG-2 целевое количество кода присваивается каждому изображению при кодировании изображения, посредством этого управляя количеством сформированного кода.В традиционном способе целевое количество кода определяется на основе количества кода, выделенного соответствующей GOP, и комплексного индекса для каждого типа изображения. Этот способ основывается на прежнем соотношении, так что размер шага квантования обратно пропорционален количеству сформированного кода.Однако если количество сформированного кода для элемента (например, вектора движения для предсказания с компенсацией движения, режима кодирование и т.д.), который не имеет отношения к размеру шага квантования, является преобладающей, то прежнее соотношение может быть безрезультатным. Если прежнее соотношение является безрезультатным, то количество сформированного кода оценивается ошибочно, и соответственно целевое количество кода определяется неточно.Чтобы решить вышеупомянутую проблему, Патентный документ 1 раскрывает способ выполнения управления квантованием без учета количества кода фиксированной длины.В этом способе количество кода, необходимого для каждого элемента (например, компонентов DC или векторов движения в режиме внутрикадрового кодирования в MPEG-2), который не зависит от скорости передачи битов, определяется как количество кода, независимое от размера шага квантования.Непатентный документ 1: MPEG-2, Опытный образец №5 (TM5), Doc.ISO/IECJTC1/SC29/WG11/NO400, Test Model Editing Committee, стр. 59-63, апрель 1993 г.Патентный документ 1: Нерассмотренная патентная заявка Японии, первая публикация № H10-290461.РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯПроблема, которая должна быть решена изобретениемВ непатентном документе 1 размер шага квантования не рассматривается при выборе режима кодирования. Поэтому независимо от уровня неточности в квантовании выбирается режим предсказания, который дает минимальную ошибку предсказания.Такой способ не вызывает серьезных проблем во многих известных способах кодирования видеосигнала, в которых количество кода, необходимое для коэффициентов ортогонального преобразования, значительно больше количества кода, необходимого для векторов движения.Однако в способе кодирования H.264 из ITU-T, в котором самые большие 32 вектора движения назначаются одному макроблоку, количество кода, необходимое для коэффициентов ортогонального преобразования, не всегда является преобладающим в общем количестве сформированного кода.В способе кодирования, в котором преобладающей является количество кода, сформированного для элементов, отличных от коэффициентов ортогонального преобразования, если всегда выбирается режим предсказания для создания минимальной ошибки предсказания, то увеличивается количество кода, сформированного для элементов, отличных от коэффициентов ортогонального преобразования, что ухудшает эффективность кодирования.Поэтому при выборе режима предсказания вычисляется соответствующая стоимость на основе не только степени ошибки предсказания, но также и взвешивания с использованием количества кода, необходимого для элемента (например, вектора движения), отличного от коэффициентов ортогонального преобразования, используя размер шага квантования.В справочной программе H.264 функция стоимости «Cost=D+λ·A» используется при выборе режима предсказания.В вышеупомянутой формуле D указывает степень ошибки предсказания, A указывает количество кода, сформированного для элементов, отличных от коэффициентов ортогонального преобразования, и λ является константой, определенной с помощью размера шага квантования.Когда размер шага квантования уменьшается, λ также уменьшается, так что степень ошибки предсказания влияет на функцию стоимости. В отличие от этого, когда увеличивается размер шага квантования, λ также увеличивается, так что количество кода, сформированного для элементов, отличных от коэффициентов ортогонального преобразования, влияет на функцию стоимости.Как описано выше, раскрытый в Патентном документе 1 способ основывается на предположении, что количество кода, сформированного для элементов, отличных от коэффициентов ортогонального преобразования, не зависит от размера шага квантования. Поэтому, если выбор режима предсказания с использованием вышеупомянутой функции стоимости выполняется в способе кодирования, который определен в H.264 из ITU-T, в котором количество кода, сформированного для элементов, отличных от коэффициентов ортогонального преобразования, является относительно большим, то количество сформированного кода оценивается неточно, и соответственно может быть сложно управлять количеством кода.В свете вышеупомянутых обстоятельств цель настоящего изобретения — предоставить новую методику, с помощью которой даже в способе кодирования, в котором преобладающим является количество кода, сформированного для элементов, отличных от коэффициентов ортогонального преобразования, целевое количество кода с учетом соответствующего количества сформированного кода может быть задано так, чтобы реализовать надёжное управление скоростью передачи битов в кодировании.Средство для решения проблемыЧтобы достичь цели, настоящее изобретение предоставляет устройство управления скоростью передачи битов в кодировании, используемое в кодировании видеосигнала, в котором внутрикадровое предсказание и межкадровое предсказание используются с переключением. Устройство включает в себя (1) первое устройство измерения, которое измеряет количество кода, сформированного для квантованной информации для изображения, которое было кодировано; (2) второе устройство измерения, которое измеряет количество кода, сформированного для неквантованной информации для изображения, которое было кодировано; (3) вычислительное устройство, которое вычисляет отношение количества кода, сформированного для неквантованной информации, к общему количеству сформированного кода на основе количеств кода, измеренного первым и вторым устройствами измерения; и (4) устройство определения, которое определяет целевое количество кода в целевом изображении кодирования с использованием отношения (вычисленного вычислительным устройством) у количества кода, сформированного для неквантованной информации.В вышеупомянутой структуре может использоваться функция, которая определяет соотношение между размером шага квантования и отношением количества кода, сформированного для неквантованной информации, где функция может быть образована прямыми линиями, имеющими разные углы наклона, соответствующие разным диапазонам значений у размера шага квантования. В таком случае устройство может дополнительно включать в себя устройство определения функции для определения функции на основе отношения (вычисленного вычислительным устройством) количества кода, сформированного для неквантованной информации, и размера шага квантования, используемого в кодировании изображения, которое было кодировано.Способ управления скоростью передачи битов в кодировании по настоящему изобретению, реализованный приведением в действие описанных выше устройств, также может быть реализован с помощью компьютерной программы. Такая компьютерная программа может предоставляться путем сохранения ее на подходящем машиночитаемом носителе информации, или посредством сети, и может устанавливаться и работать на управляющем устройстве, например CPU, чтобы реализовать настоящее изобретение.В устройстве управления скоростью передачи битов в кодировании по настоящему изобретению, имеющем описанную выше конструкцию, измеряется количество кода, сформированного для квантованной информации для изображения, которое было кодировано, и также измеряется количество кода, сформированного для неквантованной информации для изображения, которое было кодировано.На основе вышеупомянутых измеренных количеств кода вычисляется отношение количества кода, сформированного для неквантованной информации, к общему количеству сформированного кода. Затем целевое количество кода в целевом изображении кодирования определяется с использованием вычисленного отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации.Например, вычисляется комплексный индекс для квантованной информации изображения, которое было кодировано; количество кода, сформированного, когда кодируется целевое изображение кодирования с использованием заранее установленного предполагаемого размера шага квантования, оценивается на основе вычисленного комплексного индекса и вычисленного отношения количества кода, сформированного для неквантованной информации; и целевое количество кода в целевом изображении кодирования определяется с использованием оцениваемой количества сформированного кода.Как и вышеупомянутый предполагаемый размер шага квантования, предполагаемый размер шага квантования для изображения (тип изображения P или B), кодированного с помощью межкадрового предсказания, может вычисляться с использованием размера шага квантования, который использовался при кодировании изображения (изображения I) с помощью внутрикадрового предсказания, и заранее установленного значения отношения.К тому же, вычисленное отношение количества кода, сформированного для неквантованной информации, может меняться с использованием функции (определенной устройством определения функции) в соответствии с предполагаемым размером шага квантования; и целевое количество кода в целевом изображении кодирования может определяться с использованием меняющегося отношения количества сформированного кода.Результат изобретенияКак описано выше, в настоящем изобретении, даже в способе кодирования, в котором преобладающим является количество кода, сформированного для неквантованной информации, может быть задано целевое количество кода с учетом соответствующего количества сформированного кода.Поэтому в соответствии с настоящим изобретением целевое количество кода определяется с учетом количества кода, сформированного для неквантованной информации. Поэтому ошибка в оцениваемом количестве сформированного кода уменьшается, и может выполняться устойчивое управление скоростью передачи битов в кодировании.КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙФиг. 1 — блок-схема алгоритма работы в соответствии с настоящим изобретением.Фиг. 2 — схема, объясняющая отношение количества кода в заголовке.Фиг. 3 — схема, показывающая пример конструкции устройства кодирования видеосигнала, к которому применяется настоящее изобретение.Фиг. 4 — схема, показывающая пример внутреннего строения устройства кодирования видеосигнала.Фиг. 5 — схема, показывающая пример функции, используемой для выведения отношение количества кода в заголовке.Фиг. 6 — схема, показывающая пример блок-схемы алгоритма, выполняемого устройством кодирования видеосигнала.Фиг. 7 — схема, показывающая блок-схему алгоритма управления количеством кода в TM5 из MPEG-2.Обозначения ссылок1 — устройство кодирования видеосигнала10 — контроллер квантования20 — модуль выполнения квантования и кодирования100 — администратор типа изображения101 — модуль вычисления предполагаемого размера шага квантования102 — модуль вычисления оцениваемого количества сформированного кода103 — модуль вычисления целевого количества кода104 — модуль вычисления размера шага квантования105 — модуль хранения информации изображения I106 — модуль обновления информации изображения I107 — модуль хранения информации о параметрах108 — модуль хранения информации о GOP109 — модуль обновления1070 — блок хранения комплексного индекса для количества кода для коэффициентов преобразования1071 — блок хранения функции выведения отношения количества кода в заголовке1072 — блок хранения комплексного индекса изображения1090 — модуль обновления информации о параметрах1091 — модуль обновления информации о GOPЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯНиже настоящее изобретение будет объясняться со ссылкой на варианты осуществления настоящего изобретения.Поскольку настоящее изобретение ссылается на количество кода, сформированного для элементов, отличных от коэффициентов ортогонального преобразования (которое будет называться «количеством кода в заголовке»), отношение между количеством кода, сформированного для коэффициентов ортогонального преобразования, и количеством кода в заголовке вычисляется с тем, чтобы точно оценивать количество сформированного кода.Фиг. 1 показывает блок-схему алгоритма работы в соответствии с настоящим изобретением.На первом этапе S101 оценивается количество кода, сформированного посредством кодирования с использованием предполагаемого размера шага квантования, где предполагаемый размер шага квантования заранее устанавливается для каждого типа изображения.В этом процессе оцениваемое количество сформированного кода вычисляется с использованием следующей информации:(i) комплексный индекс для количества кода, необходимого для коэффициентов преобразования: αsx, где x=i, p, b;(ii) отношение количества кода в заголовке: αrx, где x=i, p, b.Здесь, когда отношение количества кода в заголовке (то есть «количество кода в заголовке/общее количество сформированного кода») меняется в зависимости от размера шага квантования, отношение количества кода в заголовке рассматривается как функция размера Qx (x=i, p, b) шага квантования следующим образом:αrx=Func(Qx)Например, как показано на фиг. 2, когда отношение αrx количества кода в заголовке меняется в зависимости от размера Qx шага квантования, отношение количества кода в заголовке следует вычислять в виде функции размера Qx шага квантования.Такая функция определяется в зависимости от способа вычисления стоимости, используемого при выборе режима кодирования. То есть необходимо использовать функцию, подходящую для применяемого способа вычисления стоимости.На следующем этапе S102 целевое количество кода в целевом изображении кодирования вычисляется на основе количества сформированного кода, оцениваемой для каждого типа изображения.На следующем этапе S103 на основе вычисленного целевого количества кода определяется размер шага квантования для небольших блоков (в качестве объектов кодирования) в целевом изображении кодирования.На следующем этапе S104 выполняются операции квантования и кодирования для каждого небольшого блока, используя определенный размер шага квантования.После того, как завершена операция кодирования для соответствующего одного изображения, вычисляются следующие параметры:(i) средний размер шага квантования: ;(ii) комплексный индекс для количества кода, необходимого для коэффициентов преобразования: αsx, где x=i, p, b;(iii) отношение количества кода в заголовке: αrx, где x=i, p, b.То есть, на следующем этапе S105 вычисляется среднее размера шага квантования.На следующем этапе S106 измеряются количество Gtx кода, необходимого для коэффициентов преобразования, и количество Ghx кода в заголовке.На следующем этапе S107 вычисляется произведение количества Gtx кода для коэффициентов преобразования и среднего размера шага квантования, чтобы вычислить комплексный индекс αsx (для количества кода для коэффициентов преобразования), используемый в следующем изображении, имеющем такой же тип, как и данное изображение.На следующем этапе S108 вычисляется отношение αrx количества кода в заголовке, которое является отношением количества Ghx кода в заголовке к общей количестве Gx сформированного кода, то есть вычисляется отношение αrx количества кода в заголовке, используемое в следующем изображении, имеющем такой же тип, как и данное изображение.Если отношение αrx количества кода в заголовке не зависит от размера шага квантования, то отношение αrx количества кода в заголовке может вычисляться по следующей формуле:αrx=Ghx/GxКогда отношение αrx количества кода в заголовке вычисляется как функция Func(Qx) от размера Qx шага квантования, вычисляются параметры, необходимые для вычисления соответствующего значения.Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением целевое количество кода определяется с учетом количества кода в заголовке, чтобы ошибка в оцениваемом количестве сформированного кода уменьшалась, и могло выполняться устойчивое управление скоростью передачи битов в кодировании.Конкретный вариант осуществленияНиже настоящее изобретение будет дополнительно объясняться в соответствии с конкретным вариантом осуществления.Фиг. 3 показывает конструкцию устройства 1 кодирования видеосигнала в качестве варианта осуществления настоящего изобретения.Как показано на фиг. 3, устройство 1 кодирования видеосигнала выполняет операцию для формирования предсказанного сигнала у видеосигнала, вычисления разницы между видеосигналом и предсказанным сигналом, и формирования и вывода кодированного потока двоичных сигналов путем квантования и кодирования разницы. Устройство 1 кодирования видеосигнала содержит контроллер 10 квантования для выполнения управления квантованием, и модуль 20 выполнения квантования и кодирования, который включает в себя квантователь и кодер источника информации.Фиг. 4 показывает пример конструкции контроллера 10 квантования в устройстве 1 кодирования видеосигнала.Как показано на фиг. 4, чтобы управлять скоростью передачи битов в кодировании путем выполнения распределения количества кода на каждую GOP (то есть на основе внутрикадрового периода) в соответствии с настоящим изобретением, контроллер 10 квантования содержит администратор 100 типа изображения, модуль 101 вычисления предполагаемого размера шага квантования, модуль 102 вычисления оцениваемого количества сформированного кода, модуль 103 вычисления целевого количества кода, модуль 104 вычисления размера шага квантования, модуль 105 хранения информации изображения I, модуль 106 обновления информации изображения I, модуль 107 хранения информации о параметрах, модуль 108 хранения информации о GOP и модуль 109 обновления.Администратор 100 типа изображения управляет информацией, которая указывает тип изображения текущего обработанного объекта в контроллере 10 квантования.Модуль 101 вычисления предполагаемого размера шага квантования вычисляет размеры Qp и Qb шага квантования для типов P и B изображения на основе (i) среднего размера шага квантования у изображения I, которое кодировалось непосредственно перед этим (изображение I, которое нужно кодировать), и (ii) заранее установленных значений Rp и Rb отношения.Здесь данный вариант осуществления основывается на среднем размере шага квантования у изображения I, которое кодировалось непосредственно перед этим, и предполагается, что отношения Rp и Rb между средним размером шага квантования и соответствующими размерами Qp и Qb шага для типов P и B изображения являются постоянными.Модуль 102 вычисления оцениваемого количества сформированного кода оценивает количества Sp и Sb сформированного кода для типов P и B изображения на основе предполагаемого размера Qx шага квантования, вычисленного модулем 101 вычисления предполагаемого размера шага квантования, комплексного индекса αsx для количества кода, необходимого для коэффициентов преобразования, и отношения αrx(Qx) количества кода в заголовке. Здесь для изображения типа I количество кода, сформированного для изображения I, которое кодировалось непосредственно перед этим, определяется как оцениваемый результат (Si).Здесь модуль 103 вычисления целевого количества кода вычисляет целевое количество Tx кода в целевом изображении кодирования на основе количества Sx сформированного кода, оцененного модулем 102 вычисления оцениваемого количества сформированного кода, количества кода (изображенной как «R»), выделенного соответствующей GOP, количества Np изображений P в соответствующей GOP, и количества Nb изображений B в соответствующей GOP.Модуль 104 вычисления размера шага квантования вычисляет размер Qx шага квантования на основе целевого количества Tx кода, вычисленного модулем 103 вычисления целевого количества кода, и комплексного индекса Xx для каждого типа изображения.Модуль 20 выполнения квантования и кодирования подвергает каждый небольшой блок операциям квантования и кодирования с использованием размера Qx шага квантования, вычисленного модулем 104 вычисления размера шага квантования.Модуль 105 хранения информации изображения I сохраняет (i) средний размер шага квантования у изображения I, которое кодировалось непосредственно перед этим, где к обращается модуль 101 вычисления предполагаемого размера шага квантования, и (ii) количество кода, сформированного для изображения I, которое кодировалось непосредственно перед этим, где к количеству сформированного кода обращается модуль 102 вычисления оцениваемого количества сформированного кода.Модуль 106 обновления информации изображения I обновляет информацию, сохраненную в модуле 105 хранения информации изображения I, на основе результатов операций, выполненных модулем 20 выполнения квантования и кодирования.Модуль 107 хранения информации о параметрах включает в себя:(i) блок 1070 хранения комплексного индекса для количества кода для коэффициентов преобразования, для хранения комплексного индекса αsx для количества кода, необходимого для коэффициентов преобразования, где к αsx обращается модуль 102 вычисления оцениваемого количества сформированного кода;(ii) блок 1071 хранения функции выведения отношения количества кода в заголовке, для хранения информации о функции, используемой для выведения отношения αrx(Qx) количества кода в заголовке, где к αrx(Qx) также обращается модуль 102 вычисления оцениваемой количества сформированного кода; и(iii) блок 1072 хранения комплексного индекса изображения, для хранения комплексного индекса Xx для каждого типа изображения, где к Xx обращается модуль 104 вычисления размера шага квантования.Модуль 107 хранения информации о параметрах сохраняет вышеописанные элементы информации посредством вышеупомянутых блоков хранения.Блок 1071 хранения функции выведения отношения количества кода в заголовке сохраняет информацию о функции, используемой для выведения отношения αrx(Qx) количества кода в заголовке, например информацию (αx (угол наклона прямой линии, объясняется позже) и Qthx) о следующей функции, образованной двумя прямыми линиями (см. две пунктирных линии на фиг. 5), определенной на обеих сторонах размера Qthx шага квантования:αrx(Qx)=αx ·QxQx шага квантования (считанного из модуля 105 хранения информации изображения I) у изображения I, которое кодировалось непосредственно перед этим, и заранее установленных значений Rp и Rb отношения в соответствии со следующей формулой:Qx=/RxНа следующем этапе S202 количества Sp и Sb сформированного кода для типов P и B изображения оцениваются на основе вычисленного предполагаемого размера Qx шага квантования, комплексного индекса αsx (считанного из блока 1070 хранения комплексного индекса для количества кода для коэффициентов преобразования) для количества кода для коэффициентов преобразования, и отношения αrx(Qx) количества кода в заголовке (вычисленного на основе информации о функции, сохраненной в блоке 1071 хранения функции выведения отношения количества кода в заголовке) в соответствии со следующей формулой:Sx=αsx/[(1-αrx(Qx))·Qx]Для изображения типа I количество кода (считанное из модуля 105 хранения информации изображения I), сформированного для изображения I, которое кодировано непосредственно перед этим, определяется как оцениваемый результат.На следующем этапе S203 целевое количество Tx кода для целевого изображения кодирования вычисляется на основе (i) количества Sx сформированного кода, оцениваемого для каждого типа изображения, и (ii) количества R кода и количеств Np и Nb для изображений P и B, которые считываются из модуля 108 хранения информации о GOP, в соответствии с показанными ниже формулами.То есть, когда целевое изображение кодирования является изображением I, целевое количество Ti кода в целевом изображении кодирования вычисляется с помощью следующей формулы.[Формула 2]Когда целевое изображение кодирования является изображением P, целевое количество Tp кода в целевом изображении кодирования вычисляется с помощью следующей формулы.[Формула 3]Когда целевое изображение кодирования является изображением B, целевое количество Tb кода в целевом изображении кодирования вычисляется с помощью следующей формулы.[Формула 4]На следующем этапе S204 вычисляется размер Qx шага квантования, например, на основе вычисленного целевого количества Tx кода и комплексного индекса Xx (для каждого типа изображения), считанного из блока 1072 хранения комплексного индекса изображения, в соответствии со следующей формулой:Qx=Xx/TxВ вышеприведенном процессе комплексный индекс Xx для каждого типа изображения вычисляется на основе среднего размера шага квантования и количества Gx сформированного кода (которые получаются с использованием результатов кодирования изображения, имеющего такой же тип изображения, как и у кодированного непосредственно перед изображением, которое нужно кодировать) в соответствии со следующей формулой:Xx=·GxНа следующем этапе S205 каждый небольшой блок подвергается квантованию и кодированию с использованием вычисленного размера Qx шага квантования.После того, как завершено кодирование текущего одного изображения, выполняется обновление информации, сохраненной в модуле 107 хранения информации о параметрах и модуле 108 хранения информации о GOP. Если кодировано изображение I, то также выполняется обновление информации, сохраненной в модуле 105 хранения информации изображения I.На следующем этапе S206 вычисляется средний размер шага квантования.На следующем этапе S207 измеряются количество Gtx кода, необходимого для коэффициентов преобразования, и количество Ghx кода в заголовке, и вычисляется их сумма с тем, чтобы получить количество Gx сформированного кода.На следующем этапе S208 произведение количества кода Gtx для коэффициентов преобразования и среднего размера шага квантования вычисляется следующим образом:αsx=Gtx·То есть вычисляется комплексный индекс αsx для количества кода для коэффициентов преобразования. На основе вычисленного значения обновляется комплексный индекс αsx, сохраненный в блоке 1070 хранения комплексного индекса для количества кода для коэффициентов преобразования.На следующем этапе S209 угол αx наклона прямой линии у функции выведения для отношения αrx количества кода в заголовке, показанной на фиг. 5, вычисляется на основе количества Gx сформированного кода, количества Ghx кода в заголовке и среднего размера шага квантования, в соответствии со следующей формулой:αx=Ghx/[Gx·]К тому же вычисляется размер Qthx шага квантования, полученный, когда соответствующая прямая линия имеет значение «0,95» у αrx. В соответствии с вычисленными значениями обновляется информация о функции (в составе αx и Qthx), сохраненная в блоке 1071 хранения функции выведения отношения количества кода в заголовке.На следующем этапе S210 комплексный индекс Xx для каждого типа изображения вычисляется на основе количества Gx сформированного кода и среднего размера шага квантования в соответствии со следующей формулой:Xx=·GxВ соответствии с вычисленными значениями обновляется комплексный индекс Xx (для каждого типа изображения), сохраненный в блоке 1072 хранения комплексного индекса изображения.На следующем этапе S211 обновляются количество R кода (выделенного соответствующей GOP) и количество Nx изображений (которые еще не кодированы, для типов P и B изображения), сохраненные в модуле 108 хранения информации о GOP. К тому же, если было кодировано изображение I, то средний размер шага квантования и количество кода, сформированного для изображения I, которые хранятся в модуле 105 хранения информации изображения I, обновляются для кодирования следующего изображения.Как описано выше, в настоящем изобретении количество кода в заголовке и количество кода для коэффициентов преобразования измеряются отдельно, и вычисляются отношение количества кода в заголовке и комплексный индекс для количества кода для коэффициентов преобразования. Поэтому целевое количество кода может определяться с учетом количества кода в заголовке, посредством этого реализуя устойчивое управление скоростью передачи битов в кодировании.Хотя настоящее изобретение объяснено в соответствии с проиллюстрированным вариантом осуществления, настоящее изобретение этим не ограничивается.Например, хотя функция выведения для отношения количества кода в заголовке приблизительно выражается двумя прямыми линиями в вышеописанном варианте осуществления, это условие является лишь примером.Более того, способ вычисления размера шага квантования на основе целевого количества кода в вышеупомянутом варианте осуществления также является всего лишь примером.ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬВ соответствии с настоящим изобретением целевое количество кода определяется с учетом количества кода, сформированного для неквантованной информации. Поэтому ошибка в оцениваемом количестве сформированного кода уменьшается, и может выполняться устойчивое управление скоростью передачи битов в кодировании.