ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОПОРОГОВЫХ ДЕКОДЕРОВ В ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Золотарев В.В., Овечкин Г.В. Институ космических исследований РАН, Рязанская государственная радиотехническая академия Материалы конференции «Сети и системы связи »

Золотарёв, Овечкин2 Одним из важнейших методов снижения вероятности ошибки при передаче данных по каналам с шумами является использование методов помехоустойчивого кодирования Кодирование - это введение избыточности в передаваемое сообщение k - информационные символы + r - избыточные символы R=k/n - кодовая скорость (доля полезной информации) n = k + r - длина кода

Золотарёв, Овечкин3 ОСНОВНАЯ ЦЕННОСТЬ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДИРОВАНИЯ Применение помехоустойчивого кодирования позволяет получить энергетический выигрыш, каждый децибел которого оценивается в миллионы долларов и позволяет: снизить мощность передатчика; повысить скорость передачи данных; уменьшить размеры антенн; повысить дальность связи; экономить полосу пропускания; работать при большем шуме в канале.

Золотарёв, Овечкин4 КАКИМИ ДОЛЖНЫ БЫТЬ КОДЫ? Коды должны быть: длинными; допускающими простое и эффективное декодирование.

Золотарёв, Овечкин5 ЗАВИСИМОСТЬ ОЦЕНКИ ВЕРОЯТНОСТИ ОШИБКИ ДЕКОДИРОВАНИЯ ОТ ВЕРОЯТНОСТИ ИСКАЖЕНИЯ БИТА В ДСК

Золотарёв, Овечкин6 НАИБОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНЫЕ КОДЫ И МЕТОДЫ ДЕКОДИРОВАНИЯ алгоритм Витерби; код Рида-Соломона и свёрточный код, декодируемый с помощью алгоритма Витерби; турбо коды; турбо коды произведения; низкоплотностные коды; коды повторения-накопления; многопороговые декодеры.

Золотарёв, Овечкин7 ПОРОГОВЫЙ ДЕКОДЕР Схема порогового декодера свёрточного кода с R=1/2 и d=5. Пороговый декодер - это простейшая схема коррекции ошибок, но его эффективность очень мала Схема кодера свёрточного кода с R=1/2 и d=5.

Золотарёв, Овечкин8 ПОРОГОВЫЙ ДЕКОДЕР

Золотарёв, Овечкин9 МНОГОПОРОГОВЫЙ ДЕКОДЕР Многопороговый декодер (МПД) является модификацией обычного порогового декодера. В МПД впервые использовался итеративный метод декодирования, нашедший впоследствии применение в турбо кодах. МПД многократно изменяет символы принятого сообщения и может при линейной сложности реализации достичь решения оптимального декодера.

Золотарёв, Овечкин10 МНОГОПОРОГОВЫЙ ДЕКОДЕР Схема многопорогового декодера сверточного кода с d=5 и R=1/2 с двумя итерациями декодирования Главное свойство МПД – при каждом изменении декодируемых символов его новое решение приближается к оптимальному.

Золотарёв, Овечкин11 МНОГОПОРОГОВЫЙ ДЕКОДЕР

Золотарёв, Овечкин12 КАСКАДНЫЕ СХЕМЫ НА БАЗЕ МПД

Золотарёв, Овечкин13 1. Сложность программной реализации: N МПД =(I+1)(d+2) операций, эквивалентных сложению на декодируемый бит, где I – число итераций, d – кодовое расстояние. 2. Применяется для кодов с d

Золотарёв, Овечкин14 СРАВНЕНИЕ СЛОЖНОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ МПД при сопоставимой эффективности оказывается на порядка проще других методов коррекции ошибок при программной реализации Число операций на бит, требуемых для достижения вероятности битовой ошибки 10 -5

Золотарёв, Овечкин15 АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МПД НА ПЛИС 1. МПД состоит почти полностью из элементов памяти или регистров сдвига. Это наиболее быстрые элементы ПЛИС и БИС. Доля остальных элементов МПД много менее 1%. 2. МПД состоит из параллельно работающих регистров сдвига и однотактных пороговых элементов с мгновенной реализацией своих функций. Именно поэтому МПД для некоторых значений параметров примерно на 2 и более порядков быстрее, чем, например, турбо декодеры. 3. Характеристики аппаратной реализации МПД: Скорость – Мбит/с и более, ЭВК = 6,5 - 8,5 дБ.

Золотарёв, Овечкин16 ЧИПСЕТ МПД ДЕКОДЕРА НА ПЛИС XILINX

Золотарёв, Овечкин17 ХАРАКТЕРИСТИКИ МПД НА ПЛИС XILINX

Золотарёв, Овечкин18 ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ СВЯЗИ Золотарев Валерий Владимирович Тел. раб.: (095) , (095) Тел. моб.: Овечкин Геннадий Владимирович Тел. раб.: (0912) Тел. моб.: Веб-сайт: