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: 4 из 21

Методы исследования

Для решения поставленных задач и достижения намеченной цели использованы методы системного анализа, математического моделирования, теории вероятности, теории информационных систем, численные методы, а также методы программирования. Математическое моделирование производилось с использованием пакетов прикладных программ, таких как Mathcad, MATLAB,

Simulink. Разработка и отладка программно-аппаратных средств велась с применением программ Quartus II 13.1 и Modelsim SE 10.2.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования данной диссертационной работы является система защиты данных от ошибок при передаче управляющей информации между морскими мобильными объектами с использованием радиосвязи СВЧ-диапазона в режиме реального времени с заданным уровнем достоверности. Предметом исследования являются алгоритмы адаптивной мягкой обработки каскадных кодов и их реализация на ПЛИС.

Соответствие рассматриваемой специальности

Содержание диссертационной работы соответствует следующим пунктам паспорта специальности 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций:

п.п. 2 – исследование процессов генерации, представления, передачи, хранения и отображения аналоговой, цифровой, видео-, аудио- и мультимедиа- информации; разработка рекомендаций по совершенствованию и созданию новых соответствующих алгоритмов и процедур;

п.п. 3 – разработка эффективных путей развития и совершенствования архитектуры сетей и систем телекоммуникаций и входящих в них устройств;

п.п. 8 – исследование и разработка новых сигналов, модемов, кодеков, мультиплексоров и селекторов, обеспечивающих высокую надежность обмена информацией в условиях воздействия внешних и внутренних помех.

Научная новизна

1. 
   Предложена и разработана новая методика формирования мягких решений символов недвоичных кодов в системах обмена данными со сложными видами модуляции, позволившая повысить долю надежных оценок символов с
   

учетом специфики квантования зон принятия решений для внешних точек сигнальных созвездий. Исследованы статистические свойства таких оценок.

2. 
   Разработана имитационная модель формирования целочисленных мягких решений недвоичных символов, и исследованы статистические свойства таких оценок для наиболее значимых сигнально-кодовых конструкций.
   
3. 
   С учетом специфики архитектуры ПЛИС впервые предложен алгоритм поиска полинома локаторов ошибок в комбинациях недвоичного кода на базе сдвигового регистра с обратными связями, позволивший сократить длину критического пути декодера, как минимум, в два раза.
   
4. 
   Разработан, реализован и исследован новый алгоритм адаптивного декодирования кодов РС, сложность которого не зависит от количества ступеней адаптации, позволивший сократить требуемый объем вычислительных ресурсов на ПЛИС относительно известных алгоритмов от 2 до 5 раз.
   

Практическая ценность работы

Разработанные алгоритмы декодирования недвоичных кодов РС имеют улучшенные характеристики по скорости их работы и занимаемой площади на кристалле ПЛИС по сравнению с классическими алгоритмами. Их универсальность позволяет применять предложенный подход во всех существующих адаптивных системах связи, использующих коды РС в качестве канального кода.

Основные положения, выносимые на защиту

1. 
   Предложенная методика формирования мягких решений символов с учетом открытых областей в системе сигнально-кодовых конструкций позволила повысить помехоустойчивость приема дискретных сообщений за счет увеличения доли верных решений.
   
2. 
   Новый алгоритм вычисления полинома локаторов ошибок на базе модифицированного сдвигового регистра с обратными связями ориентированный
   

на архитектуру ПЛИС позволил сократить объем требуемых вычислительных ресурсов необходимых при реализации декодера недвоичного кода.

3. 
   Метод параметрической адаптации системы обмена данными с каскадным кодированием, основанный на свободном конструктивном выборе числа ступеней промежуточных режимов относительно минимальной скорости кода РС.
   
4. 
   Архитектура арифметических вычислителей в поле Галуа, позволившая реализовать их на вентильном уровне, что обеспечило минимальные аппаратные затраты при реализации кодеков РС на ПЛИС.