Передача данных по каналам с большим уровнем шума:

Передача данных по каналам с большим

уровнем шума:

д. т. н. В. В. Золотарёв

В.В.Золотарёв Эффективные декодеры

2

Основное ограничение Основное ограничение теории кодированиятеории кодирования

Всегда должно выполняться условие

R<C ! В этом случае существуют системы кодирования, которые могут обеспечить передачу цифровой информации со сколь угодно малой вероятностью ошибки, если длина блока данных будет достаточно велика.


3

По возможности - проще!!! Пример кодера для свёрточного кода с

той же кодовой скоростью R=1/2.


4

Нижние оценки вероятностей ошибки декодирования блоковых кодов с R=1/2 в ДСК

Даже коды длины n=1000 неэффективны при вероятности ошибки в канале Ро>0.08. А теория-то

утверждает, что можно успешно работать при Ро<0.11,


5

Главные проблемы Главные проблемы техники кодированиятехники кодирования1. Декодировать – проще!.2. Достоверность – выше!. 3. Максимально учитывать

условия кодирования в реальных системах связи4. Как всего этого достичь?

Итеративным методом!!!


6

Принцип численного итеративного решения уравнения f(x)=0 (с 1972г.) - в течение 6 лет был перенесён в технику

кодирования. На Западе этот подход открыли только в 1993г. (турбо коды)

-5

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9X

f(x)


7

Принцип итеративного декодирования

А всегда ли МПД достигнет истинного сообщения? Да, почти всегда!

?Сообщение

Шум!

Старт


8

Многопороговое декодирование(МПД)

Если МПД достаточно долго изменяет символы принятого сообщения, он может достичь решения оптимального декодера (ОД)

при линейной сложности декодирования.

Это - результат применения итеративных методов

Обычно «цена» решения ОД Обычно «цена» решения ОД

((как у алгоритма Витерби)как у алгоритма Витерби) - - экспоненциально экспоненциально растущий с длиной кода переборрастущий с длиной кода перебор, ,

а тут - линейная сложность!!!а тут - линейная сложность!!!


9

Рис. 1. Многопороговый декодер сверточного СОК с R=1/2, d=5 и nA=14

0 1 2 3 4 5 6

0 1 2 3 4 5 6

6 5 4 3 2 1

T1

v

u

0

0 1 2 3 4 5 6

0 1 2 3 4 5 6

6 5 4 3 2 1

T2

0

0 1 2 3 4 5 6

0 1 2 3 4 5 6

6 5 4 3 2 1

T3

0

Свёрточный многопороговый декодер

для кода с R=1/2, d=5 и 3 итерациями


10

Обоснование эффективности нового метода

1. Применена специальная очень легкая для реализации итеративная процедура.

2. Построены специальные коды с минимальным уровнем группирования ошибок.

3. Осуществлена оптимизация многих сотен параметров декодера.

Задачи 1 и 2 - «очень трудны»

Задача 3 - даже не ставилась


11

Минимальная вычислительная нагрузка в МПД

(число операций на бит)

N=C1*d+C2*Jгде Ci - маленькие константы

-это примерно в 100 раз (!!!) проще, чем у декодеров

турбо кодов


12

Что надо технике связи?«Снижение энергетики канала

связи на 1 дБ дает экономическую эффективность в миллион долларов» - Э. Р. Берлекэмп. (Обзор

по кодированию,ТИИЭР, 1980, т.68, №5).

Это – энергетический выигрыш кодирования

- ЭВК!!! В настоящее время при многократном росте стоимости сетей связи важность снижения энергетики многократно возросла (см. наш обзор в журнале «Электросвязь», №9, 2003г.)

13В.В.Золотарёв Эффективные декодеры

Проблемы цифрового вещания, которые решает МПД

1. Обеспечение высокой скорости обработки (для телевидения)

2. Удовлетворение требованиям стандартов по достоверности без использования каналов обратной связи.

3. Гарантированную успешную передачу закодированных («сжатых») изображений, которые оказываются особенно «хрупкими», весьма чувствительными к ошибкам, возникающим при передаче.


14

Новая технологическая революция – передача при минимальной энергетике

Эффективность новых и старых методов кодирования при кодовой скорости R=1/2

1,E-07

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Отношение Eb/N0

BE

R,

веро

ятно

сть

ошиб

ки д

екод

ера

на б

ит

Без кодированияВитерби

МПД-простой

МПД-КК

1-я революция

2-я революция


15

Top 18 of 18 Total Countries

# Hits Files KBytes Country

1 1351 55.78% 935 88.63% 102015 60.97% Russian Federation

2 853 35.22% 610 57.82% 46268 27.65% Unresolved/Unknown

3 110 4.54% 55 5.21% 6870 4.11% US Commercial

4 45 1.86% 31 2.94% 4486 2.68% Network

5 14 0.58% 14 1.33% 1525 0.91% Estonia

6 10 0.41% 10 0.95% 465 0.28% France

7 10 0.41% 10 0.95% 1185 0.71% Ukraine

8 5 0.21% 4 0.38% 1251 0.75% Israel

9 4 0.17% 4 0.38% 301 0.18% Hungary

10 4 0.17% 4 0.38% 342 0.20% Romania

11 3 0.12% 3 0.28% 555 0.33% Germany

12 3 0.12% 3 0.28% 488 0.29% Lithuania

13 2 0.08% 2 0.19% 312 0.19% Austria

14 2 0.08% 2 0.19% 440 0.26% Belgium

15 2 0.08% 2 0.19% 216 0.13% Canada

16 2 0.08% 2 0.19% 327 0.20% Thailand

17 1 0.04% 1 0.09% 182 0.11% Kazakhstan

18 1 0.04% 1 0.09% 86 0.05% Mauritius

Гости нашего сайта в январе 2004 г. Всем добро пожаловать!


16

10.02.2004 г.10.02.2004 г.

НИИРадио МинсвязиНИИРадио Минсвязи РФ - т. РФ - т. (095)-261-54-44(095)-261-54-44

ИКИ РАН ИКИ РАН т.т. (095)-333-23-56 (095)-333-23-56

www.mtdbest.iki.rssi.ruE-mail: [email protected]: [email protected]

т. д.: +7-095-573-51-32т. д.: +7-095-573-51-32

моб.: +7-916-518-86-28моб.: +7-916-518-86-28

Documents

Передача данных по каналам с большим уровнем шума: