Сверточные коды. 4 Дисер с 15 СК и Мягкое дек с 55. Программноаппаратная реализация оптимального алгоритма декодирования каскадных кодов на базе кодов рида соломона в адаптивных системах обмена данными
 Скачать 5.5 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ульяновский государственный технический университет» На правах рукописи Тамразян Георгий Михайлович ПРОГРАММНО-АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ОПТИМАЛЬНОГО АЛГОРИТМА ДЕКОДИРОВАНИЯ КАСКАДНЫХ КОДОВ НА БАЗЕ КОДОВ РИДА – СОЛОМОНА В АДАПТИВНЫХ СИСТЕМАХ ОБМЕНА ДАННЫМИ Специальность 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – д.т.н., доцент А.А. Гладких Ульяновск 2017 СОДЕРЖАНИЕСОДЕРЖАНИЕ 2 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 5 ВВЕДЕНИЕ 7 Актуальность темы исследования 7 Степень разработанности темы 8 Цели и задачи исследования 8 Методы исследования 9 Объект и предмет исследования 10 Соответствие рассматриваемой специальности 10 Научная новизна 10 Практическая ценность работы 11 Основные положения, выносимые на защиту 11 Обоснованность и достоверность результатов работы 12 Апробация работы 12 Реализация результатов работы 13 Личный вклад автора 13 Структура и объем работы 13 ГЛАВА 1. НЕОБХОДИМОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДИРОВАНИЯ В ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ 14 Современные методы помехоустойчивого кодирования 14 Блоковые коды 14 Непрерывные (сверточные) коды 17 Укороченные циклические коды 20 Адаптивные системы передачи данных 22 Декодирование кодов Рида – Соломона 26 Алгоритм Форни 28 Алгоритм Берлекэмпа – Месси 31 Алгоритм Евклида 35 Алгоритм Гурусвами – Судана 36 Декодирование сверточных кодов. Алгоритм Витерби 39 Каскадные коды 42 Коды Рида – Соломона как внешняя ступень каскадного кода 44 Сверточные коды как внутренняя ступень каскадного кода 45 Способы детектирования сигнала на входе приемника 47 Жесткие методы 48 Методы стирающего канала связи 50 Мягкие методы 52 Выводы по главе 56 ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАСКАДНОГО КОДЕКА, ПОСТРОЕНИЕ ЕГО МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ 59 Постановка задачи 59 Коды РС в стирающем канале связи 59 Двукратная выдача кодового блока 60 Произведение кодов РС и БЧХ 61 Мягкие подходы к декодированию кодов РС 62 Формирование мягких решений символов при фазовой модуляции 63 Формирование мягких решений символов при квадратурной амплитудной модуляции 65 Использование мягких оценок для определения стираний 68 Обобщенный каскадный код на базе кодов РС и сверточных кодов 69 Выводы по главе 71 ГЛАВА 3. ПРОГРАММНО – АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АДАПТИВНОГО КАСКАДНОГО КОДЕКА, ОПТИМИЗИРОВАННОГО ПОД АРХИТЕКТУРУ ПЛИС 72 Аппаратная реализация алгоритма Витерби 72 Аппаратное описание структуры треллис-диаграммы 74 Аппаратная реализация блока BMU 77 Аппаратная реализация блока ACS 78 Блоки SMS и SPM 78 Обратный проход решетки. Модуль TBU 79 Аппаратная реализация оптимального алгоритма декодирования кода Рида – Соломона 80 Оптимальная реализация SC-блока 81 Оптимальная реализация KES-блока 82 Оптимальная реализация CSEE-блока 90 Разработка оптимального АЛУ для реализации арифметических операций в полях Галуа 93 Разработка системы адаптации кодека 95 Выводы по главе 101 ГЛАВА 4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ РАЗРАБОТАННОЙ СИСТЕМЫ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДИРОВАНИЯ 103 Выбор элементной базы и технических средств 103 Результаты лабораторных испытаний 106 Описание эксперимента 106 Результаты испытаний, проводимых при BPSK модуляции 106 Результаты испытаний, проводимых при QPSK модуляции 107 Результаты испытаний, проводимых при 8PSK модуляции 109 Обобщенные результаты испытаний для всей АСК 110 Результаты натурных испытаний 111 Выводы по главе 113 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 115 Основные выводы по проделанной работе 115 Направление дальнейших исследований 116 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 117 ПРИЛОЖЕНИЕ А. Исходные коды моделей, использованных в работе 129 ПРИЛОЖЕНИЕ Б. сходные коды программ, использованные при аппаратной реализации кодека РС 129 ПРИЛОЖЕНИЕ В. Описание изобретения «Мягкий декодер последовательного турбокода» 130 |