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

• Название: Программноаппаратная реализация оптимального алгоритма декодирования каскадных кодов на базе кодов рида соломона в адаптивных системах обмена данными
• Анкор: Сверточные коды
• Дата: 09.03.2020
• Размер: 5.5 Mb.
• Имя файла: 4 Дисер с 15 СК и Мягкое дек с 55.docx
• Тип: Диссертация; #111324
• страница: 11 из 21

Выводы по главе

1. 
   В связи с бурным развитием инфокоммуникационный сферы в мире, возрастают требования к скорости передачи информации. Это приводит к развитию сложных методов цифровой модуляции, таких как PSK, QAM, OFDM, обеспечивающих больший спектральный выигрыш. Как следствие совершенствуются и методы помехоустойчивого кодирования. В частности, широкое распространение получили недвоичные коды, которые в наибольшей степени соответствуют этим сигналам по своей структуре. Коды Рида – Соломона, как яркий пример таких кодов, в настоящее время используется практически во всех современных системах передачи данных. Однако реализация алгоритмов их декодирования является достаточно сложной задачей.
   
2. 
   Существуют различные подходы к декодированию кодов РС. Выбор того или иного алгоритма зависит от конкретных требований к СПК и ее аппаратных возможностей. БМА имеет сложную ветвистую структуру, что при
   

аппаратной реализации выливается в громоздкие схемы, требующие большого количества вычислительных мощностей. Алгоритм Евклида гораздо проще в реализации, но менее эффективен в силу медленной обработки данных. ГСА эффективен только при низких соотношениях сигнал-шум. Так как разрабатываемая СПК будет проектироваться на логике ПЛИС, то алгоритм декодирования кодов РС должен быть оптимален в плане затрачиваемой на его реализацию площади кристалла, энергопотребления и скорости работы. Кроме того, алгоритм должен быть способным быстро обрабатывать высокоскоростные потоки данных и не терять своей эффективности в зашумленных каналах связи.

3. 
   В целях повышения скорости обработки данных имеет смысл воспользоваться укороченными конструкциями кодов РС. Во всех системах с гарантированной доставкой сообщений используется механизм перевыдачи некорректно принятых сообщений. Перевыдача коротких блоков информации позволяет значительно сократить проседание скорости передачи. Кроме того, декодирование укороченных блоков требует существенно меньшие объемы вычислений, что сокращает энергопотребление устройства и занимаемую устройством площадь на кристалле ПЛИС.
   
4. 
   Также снизить сложность декодера и увеличить его корректирующую способность позволяет включение кодека РС в каскадные конструкции как внешнюю ступень кодирования. Так как декодеры РС эффективны в борьбе с группирующимися ошибками, больший выигрыш в корректирующей способности всей системы дадут сверточные коды, задействованные на внутренней ступени кодирования, так как они предназначены для устранения одиночных искажений.
   
5. 
   Дополнительно повысить корректирующую способность СПК, не снижая при этом скорости передачи информации, можно за счет использования мягких методов декодирования. Принятие мягких решений приемником способно обеспечить энергетический выигрыш до 3 дБ. Однако использование таких методов усложняет процесс декодирования. Компромиссом в данной ситуации может стать использование восьмиуровневого целочисленного квантования принятого сигнала. При более жестких требованиях к сложности устройства
   

необходимо отказаться от использования мягких решений в пользу стирающих каналов.

6. 
   Так как разрабатываемая СПК будет использоваться подвижными абонентами, необходимо предусмотреть ряд условий при ее реализации. На радиоканалы, в отличие от проводных, действуют дополнительные дестабилизирующие факторы, такие как замирания, изменяющиеся климатические условия, преднамеренные помехи. СПК необходимо реагировать на подобные явления и иметь возможность адекватно перестраиваться под изменяющиеся условия в канале связи, обеспечивая при этом максимальную скорость передачи информации при заданном уровне ее достоверности. Для решения этой проблемы подходят адаптивные кодеки, способные «на лету» менять свои параметры, подбирая корректирующую способность кода, соответствующую уровню помех в канале.
   

ГЛАВА 2.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАСКАДНОГО КОДЕКА, ПОСТРОЕНИЕ ЕГО МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

1. Постановка задачи

При проектировании кодека, прежде всего, необходимо подобрать его характеристики. Декодирование кодов РС является весьма сложной процедурой, требующей существенных вычислительных издержек. С увеличением поля Галуа, в котором осуществляются все арифметические операции при декодировании, увеличивается эффективность кода, однако возрастает и сложность устройства, поэтому выбор оптимальных параметров кодека является актуальной задачей.

При аппаратной реализации кодека РС в СПД, наиболее ресурсоемкой процедурой является поиск локаторов ошибок, который выполняется по алгоритму Берлекэмпа - Месси. Упразднение этой процедуры значительно сократит объем вычислений, необходимый при декодировании кодов РС. В данной главе будут рассмотрены следующие подходы, определяющие положение ошибок в кодовом блоке, без применения БМА:

• 
  двукратная выдача кодового блока РС;
  
• 
  произведение блоковых кодов;
  
• 
  использование стирающего канала.
  

Эти подходы будут подробно рассмотрены в последующих параграфах на примере внешнего кода РС (15, 9). Также будет проведен анализ эффективности этих методов в сравнении с классическим.