ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ФОРМИРОВАНИЯ КАСКАДНОГО КОДА НА ОСНОВЕ СИГНАЛЬНО-КОДОВОЙ КОНСТРУКЦИИ

В системах подвижной радиосвязи для повышения помехоустойчивости используется согласованные фильтры или корреляторы с эффективными алгоритмами помехоустойчивого кодирования сигнала. Общим недостатком современных устройств приема и обработки сигнала является зависимость неопределенности параметров помехи и наличия ограниченного эффекта для отношения сигнал/помеха.

В ходе исследования ожидается, что при использовании комплексного подхода к синтезу СКК и ее обработки на приемной стороне удастся обеспечить повышения энергетической эффективности системы без необходимости расширения спектра сигнала.

Рассмотрим модель передачи информации по каналу связи, которая представлена на рисунке 1. С источника информации формируется собщение которое поступает на передатчик. Сообщение представляет собой буквы, напряжение на выходе устройства и т.д. Передатчик вырабатывает сигналы, согласованные с физическими свойствами канала. На передаваемый сигнал через канал оказывают влияние помехи. Зашумленный сигнал поступает в приемник, который должен из зашумленного сигнала выделить переданное сообщение и отправить его получателю [1].

Теоретически эффективность помехоустойчивого кодирования была доказана Шенноном ещё в 1948 г [2]. Он показал, что если скорость передачи информации от некоторого источника меньше пропускной способности канала связи, то, применяя избыточное кодирование, можно обеспечить безошибочную передачу сообщения через канал связи.

Рисунок 1. Модель передачи информации по каналу связи по К. Шеннону

Рассмотрим каскадный код, структурная схема которая изображена на рисунке 2.

Рисунок 2. Структурная схема каскадного кода

В качестве кодера источника в КК применяются коды Рида-Соломона. Этот код имеют максимальное кодовое расстояние и просто декодируются. В качестве кодера канала используются циклические, ортогональные и сверточные коды.

Информацию поступающая с источника перед попаданием в кодер источника разбивается на последовательные группы по k символов каждая. Такая группа представляет собой один q-ичный символ. Далее последовательности из k q-ичный символов кодером ставится в соответствие кодовое слово РС-кода длинной n q-ичный символов или длинной n k двоичных символов. Далее сообщение кодируется кодером канала. Каждой указанной выше группе k двоичных символов ставится в соответствие кодовое слово внутреннего кода длинной n двоичных символов. Декодирование информации осуществляется в обратном порядке.

В качестве кодера источника возьмем код Рида-Соломона (239,255), кодер канала представляет из себя сигнально-кодовую конструкцию из сверточного кода (133,177) длина кодового слова равна 7 со скорость:R = k/n = ½. И QPSK модуляции. Модель данной системы представлена на рисунке 2.

Рисунок 3 Модель каскадного кода на основе СКК в Simulink

Для согласования СКК и кода Рида-Соломона применяется сверточный интерлевер или перемежитель, предназначенный для борьбы с групповыми помехами.

Рассчитаем параметры для перемежителя. B должен быть больше длины пакета ошибок. Параметр N должен быть больше длины блока при блоковых кодах и больше длины кодового ограничения при светочных кодах. Тогда рассчитаем B и N:

N                      (1)

B=                                                              (2)

где: — длинна кодового слова;

— длинна входных данных.

Рассчитаем задержку, создаваемую блоком перемежения:

.                                                 (3)

Для устранения задержек от блока перемежения и декодера Витерби, в исследуемой модели, добавлен блок Delay.

Вычислим скорость передачи исследуемой модели:

                  (4)

где: — скорость передачи исходной цифровой последовательности;

— скорость сверточного кода;

— ;

— частотная эффективность модуляции QPSK.

Таблице 1.

Параметры исследуемых кодов

Рисунок 3. Зависимость вероятности ошибки от отношения Eb/No для каскадных кодов с разной конструкцией СКК

Исходя из полученных данных моделирования, представленных на рисунке 4, при применении каскадных кодов с разной конструкции СКК имеет энергетический выигрыш в 2 дБ по сравнению с обычными СКК без кодера источника. При этом спектральная эффективность такого конструкции почти не ухудшается.

Список литературы:

1. G.C.Clark, Jr., J.B. Cain Error Correction Coding for Digital Communications. − New York, Plenum Press, 1981. − 434 p.
2. Shannon. C.E. A mathematical theory of communication.– Bell Syst. Tech. J., 1948– 379– 423.