Использование перестановочного алгоритма декодирования Дмитриева для аппаратной реализации в телекоммуникационных системах

Отличия метода Дмитриева от других методов заключается в следующем:

· Данный метод использует заранее приготовленное множество D тестовых ошибок постоянного размера.

· Используемое множество D оптимально в соотношении между обеспечиваемыми вероятностными характеристиками декодирования и достигаемым быстродействием.

· Алгоритм работоспособен к отношению сигнал/шум в каналах с BPSK/QPSK модуляцией.

В отличии от рассмотренных выше алгоритмов, которые для декодирования одного слова каждый раз генерируют новое множество тестовых ошибок, предлагаемый алгоритм использует заранее однократно построенное множество. Кроме этого, при построении данного множества задаются такие критерии для попадающих в него последовательностей, которые позволяют добиваться вероятностных характеристик, приближающих к декодированию по методу максимального правдоподобия для выбранного кода при приемлемой сложности алгоритма.

Для дальнейшей работы проведем декомпозицию метода Дмитриева.

Основные этапы алгоритма:

1. Перегруппировка принятых кодовых векторов в соответствии с их надежностью.

2. Перестановка столбцов проверочной матрицы H.

3. Формирование нового базиса H* линейного пространства кодовых слов С*.

4. Отображение двоичного вектора y в линейное пространство кодовых слов C* с новым базисом H*.

5. Генерирование множества тестовых кодовых слов и поиск максимального Q для всех кодовых слов множества.

6. Восстановление результирующего кодового слова.

Для организации итеративного декодирования предлагаемый декодер имеет способность выдавать мягкие решения относительно декодированных кодовых векторов. Формирование вектора надежности декодированных символов осуществляется следующим образом. Если вектор ошибок, соответствующий результирующему кодовому слову, то биты исходного переставленного вектора надежности модифицируется в соответствии с выражением . Мягким выходом декодера будет являться вектор надежности .

Важными для аппаратной реализации особенностями алгоритма Дмитриева является отсутствие итеративных процедур и возможность декомпозиции алгоритма на функции, имеющие незначительные функциональные связи (функциональные интерфейсы). Декомпозиция упрощается также вследствие практически фиксированного времени выполнения каждой автономной функции для каждого принятого кодового блока, независимо от состояния канала. Перечисленные особенности алгоритма допускают при разработке архитектуры декодера использовать каскадное объединение функций, распараллеливание выполнения функций и рекуррентные вычисления.

Простейшая декомпозиция функций алгоритма может быть представлена блок-схемой на рис. 1.

Рис1. Простейшая декомпозиция функций декодирования

 

Сформируем предварительную структурную схему декодера.

Модуль, выполняющий сортировку векторов метрики надежности будем называть модулем сортировки.

Модуль матричных операций выполняет такие операции как сложение по модулю 2 определенных строк, перестановка строк, перестановка столбцов, манипуляции с отдельными элементами строк или столбцов.

Модуль формирования гипотез выполняет следующие операции:

- Получение тестового кодового вектора.

- Вычисление вектора ошибок.

- Вычисление максимальной апостериорной вероятности Q(c).

Модуль обратной перестановки позволяет вернуть вектор с в исходный базис матрицы H для восстановления результирующего кодового вектора.

Заключение

Проведенный анализ используемых методов мягкого декодирования линейных блочных кодов показал их ограниченное применение в телекоммуникационных системах по причине высокой сложности декодирования для низких отношений сигнал/шум. Поэтому предлагается использовать в таких системах алгоритм Дмитриева для аппаратной реализации в телекоммуникационных системах, который позволяет избежать указанных недостатков. Приведена поэтапная процедура выполнения данного алгоритма и показаны основные модели его реализации.

Литература

1. Б.Б. Самсонов, Е.М. Плохов, А.И. Филоненков, Т.В. Кречет, Теория информации и кодирование, Феникс, Ростов-на-Дону, 2002.

2. Захарченко Н.В., Пудельман П.Я., Канонович В.Г. Основы передачи дискретных сообщений. – М: Радио и связь,1990.

References

B.B. Samsonov, E.M. Plohov, A.I. Filonenko, T.V. Krechet, Information Theory and Coding// Phelix, Rostov-na-Dony, 2002.

Zaharchenko N.V., Pudelman P.Ya., Kanonovich V.G., Basics of digital communication// Radio i svyaz, 1990