Ефективність сумісного використання багатопозиційних сигналів і згорткових кодів - Автореферат

Практично завжди при розробці завадостійких кодів, як двійкових, так і недвійкових, алфавіт символів на вході кодеру співпадав з алфавітом на виході кодеру, що обмежувало можливості побудови сигнально-кодових конструкцій в яких кількість сигналів завжди повинна дорівнювати цілому ступеню від основи вхідного алфавіту коду. Застосування нових кодів дозволяє обійти це обмеження й ефективно узгодити інші енергетично ефективні ансамблі сигналів з кодами в СКК, які раніше узгоджувати не вдавалося. Таким чином, задачі дослідження характеристик завадостійкості нових згорткових кодів - кодів зі скороченим алфавітом і СКК на основі таймерних сигналів і турбо-кодів є актуальними і являють собою як теоретичний, так і практичний інтерес. Вперше проведено пошук кращих згорткових кодів зі скороченим алфавітом за критерієм максимуму мінімальної кодової відстані для каналів з багатопозиційною фазовою маніпуляцією, а також виконано аналіз характеристик завадостійкості методом імітаційного моделювання передачі по каналах з АБГШ і декодуванням декодером Вітербі. У дисертаційній роботі особисто автором виконано такі дослідження: проведено оптимізацію дистанційних властивостей СКК на основі лінійних згорткових кодів та несиметричної модуляції ФМ-4; розроблено новий клас кодів, що названо кодами зі скороченим алфавітом, методику їх побудови та оцінку завадостійкості і виконано пошук кращих кодів за розробленою методикою, побудовано математичну модель системи передавання з новими кодами; виведено верхню межу завадостійкості для СКК з ТСК та турбо-кодами; отримано мяку оцінку ймовірності для кожного біта на виході демодулятора ТСК; розроблено математичну модель каналу з ТСК і турбо-кодами; одержано характеристики завадостійкості СКК типу ТСК з турбо-кодом і виведено залежність характеристик завадостійкості від відстані між сусідніми ЗММ та середньоквадратичним відхиленням крайових спотворень за різних відносних швидкостей кодування.У першому розділі наведено огляд літератури та аналіз сучасного стану теорії завадостійкого кодування, наведено критерії оптимального прийому сигналів, основні відомі методи декодування та критерії побудови відповідних методам декодування завадостійких кодів. Для кодів з n, що дорівнює 4, 5, 6, оптимальним виявився кут в 90O, а для кодів з n=7 оптимальні кути відповідно кодам наведено в Табл. 1. Код задається коефіцієнтами породжуючого многочлена , де n - дорівнює кількості елементів затримки в регістрі зсуву коду і носить назву “довжина кодового обмеження” В коді визначено дві операції - складання і множення над алгебраїчним кільцем з M елементів (символів). Рис. Виберемо код зі скороченим алфавітом з параметрами m=2 M=3 з породжуючим многочленом G={112}mod 3.Дистанційні властивості СКК, що складаються з лінійного згорткового коду та ансамблю сигналів ФМ-4 можна оптимізувати шляхом зміни кута між двома парами протилежних сигналів в ансамблі. Запропоновано новий клас кодів, що названо кодами зі скороченим алфавітом. В таких кодах надлишковість кодування виникає не за рахунок додавання до коду додаткових символів, а за рахунок того, що вихідний алфавіт коду більший, ніж у вхідної інформаційної послідовності. Застосування таких кодів надає можливість узгодити двійкові дані з недвійковими ансамблями сигналів, такими як ФМ-3, ФМ-6, трикутною амплітудно-фазовою маніпуляцією та іншими, які раніше не находили застосування. Доведено нелінійність розроблених кодів зі скороченим алфавітом, а також можливість декодування таких кодів за допомогою алгоритму Вітербі.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

У висновках сформульовано основні теоретичні та практичні результати дисертаційної роботи: 1. Дистанційні властивості СКК, що складаються з лінійного згорткового коду та ансамблю сигналів ФМ-4 можна оптимізувати шляхом зміни кута між двома парами протилежних сигналів в ансамблі. Цей спосіб надає можливість поліпшити ЕВК деяких СКК з хорошими кодами на 0,17...0,28 ДБ. Одержано вираз, що дозволяє розрахувати всі можливі оптимальні кути для таких СКК.

2. Запропоновано новий клас кодів, що названо кодами зі скороченим алфавітом. В таких кодах надлишковість кодування виникає не за рахунок додавання до коду додаткових символів, а за рахунок того, що вихідний алфавіт коду більший, ніж у вхідної інформаційної послідовності. Застосування таких кодів надає можливість узгодити двійкові дані з недвійковими ансамблями сигналів, такими як ФМ-3, ФМ-6, трикутною амплітудно-фазовою маніпуляцією та іншими, які раніше не находили застосування.

3. Доведено нелінійність розроблених кодів зі скороченим алфавітом, а також можливість декодування таких кодів за допомогою алгоритму Вітербі.

4. Розроблено методику пошуку найкращих кодів зі скороченим алфавітом. Проведено пошук найкращих таких кодів з вхідним алфавітом 2, вихідним алфавітом від 3 до 16 та довжиною кодового обмеження, що менше, або дорівнює 6.

5. Побудовано математичну модель каналу для кодів зі скороченим алфавітом, АБГШ та декодером Вітебрі. За допомогою моделі одержано характеристики завадостійкості кращих із запропонованих кодів.

6. Вперше проведено дослідження, щодо застосування у СКК з таймерними сигналами турбо-кодів. Виведено теоретичну верхню межу завадостійкості таких СКК.

7. Доведено можливість отримати мяке рішення на виході демодулятора ТСК для кожного символу кодової комбінації РЦК, що попередні дослідники цього питання вважали неможливим.

8. Розроблено математичну модель каналу з турбо-кодами та ТСК. Одержано характеристики завадостійкості для СКК на основі різноманітних ансамблів ТСК та турбо-кодів, побудованих на відомих РСЗК найкращих, для каналів з низьким рівнем завад.

9. Аналізуючи результати моделювання СКК виду ТК з ТСК виведено оптимальні значення відстані між сусідніми ЗММ відносно величини середньоквадратичного значення крайових відхилень для різних відносних швидкостей кодування.

10. Доведено можливість повної або часткової компенсації надлишковості кодування в СКК за допомогою ТСК.

1. Басов В. Е. Сверточное кодирование в системах связи с частотной манипуляцией и непрерывной фазой // Информатика и связь: Сб. науч. тр. - К.: Техніка, - 1997. - С.162-168.

2. Басов В. Е. Согласование сигналов с кодами в сигнально-кодовых конструкциях с четырехпозиционной фазовой манипуляцией и сверточным кодированием // Труды УНИИРТ. - Одесса, 1997. - №3-4. - С.51-55.

3. Басов В. Е. Сверточные коды с сокращенным входным алфавитом // Труды IV Международной НТК “Телеком-99”, Сентябрь, Одесса: УГАС. - 1999 - С. 213- 216.

4. Басов В. Е. Перспективы использования непрерывных кодов с сокращенным входным алфавитом // Зб. наук. пр. Моделювання та інформаційні технології: - Випуск 30. - Київ, 2005. - С. 128-137.

5. Захарченко Н. В. Басов В. Е. Эффективность компенсации избыточности кода при использовании таймерных сигналов // Зб. наук. пр. Моделювання та інформаційні технології: - Випуск 31. - Київ, 2005. - С. 6-13.

6. Басов В. Е. Экспериментальное исследование характеристик помехоустойчивости турбо-кодов при декодировании их итерационным алгоритмом Витерби: Методическое пособие. - Одесса: ОНАС, 2005. - 24 с.