Обратное перемежение символов

 
 
 
 
 
 

Реферат на тему:

«Обратное перемежение символов» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание:

Введение………………………………………………………………………………………...3

1. Свёрточные  коды…………………………………………………………………………….4

     1.2. Преимущества и недостатки свёрточных  кодов………………………….……..4

     1.3. Каскадное кодирование. Итеративное  декодирование………………….……...4

2. Перемежитель………………………………………………………………………………..5

     2.1. Классификация перемежителей………………………………………………..…5

     2.2. Применение………………………………………………………………….…….6

     2.3. Недостатки……………………………………………………………..…………..6

 

3. Оценка эффективности  процедуры перемежения 

символов при  мягком декодировании блоковых кодов………………………......................6

4. COFDM………………………………………………………………………………………7

5. Внешнее кодирование  и перемежение……………………………………………………..9

6. Внутреннее  кодирование…………………………………………………………………...10

7. Внутреннее  перемежение и формирование

модуляционных символов…………………………………………………………………….12

8. Перемежение  битов………………………………………………………………………….12

9. Цифровой символ  данных и символ OFDM……………………………………………….13

10. Перемежение  цифровых символов данных……………………………………………….13

11. Формирование  модуляционных символов ……………………………………………….13

12. Перемежение  и формирование модуляционных 

символов при  иерархической передаче……………………………………………………….15

13. Модуляция  OFDM и преобразование Фурье……………………………………………..16

14. Спектр радиосигнала OFDM……………………………………………………………....20

15. Многолучевой  прием………………………………………………………………………20

Список литературы…………………………………………………………………………….23

Введение

Обнаружение ошибок в технике связи - действие, направленное на контроль целостности данных при записи/воспроизведении информации или при её передаче по линиям связи. Исправление ошибок (коррекция ошибок) - процедура восстановления информации после чтения её из устройства хранения или канала связи.

Для обнаружения  ошибок используют коды обнаружения ошибок, для исправления — корректирующие коды (коды, исправляющие ошибки, коды с коррекцией ошибок, помехоустойчивые коды).

В процессе хранения данных и передачи информации по сетям связи неизбежно возникают  ошибки. Контроль целостности данных и исправление ошибок - важные задачи на многих уровнях работы с информацией (в частности, физическом, канальном, транспортном уровнях сетевой модели OSI).

В системах связи возможны несколько стратегий  борьбы с ошибками:

• обнаружение ошибок в блоках данных и автоматический запрос повторной передачи повреждённых блоков — этот подход применяется в основном на канальном и транспортном уровнях;
• обнаружение ошибок в блоках данных и отбрасывание повреждённых блоков — такой подход иногда применяется в системах потокового мультимедиа, где важна задержка передачи и нет времени на повторную передачу;
• исправление ошибок (англ. forward error correction) применяется на физическом уровне.

 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Свёрточные коды

Свёрточный  кодер ( )

Свёрточные  коды, в отличие от блоковых, не делят информацию на фрагменты и работают с ней как со сплошным потоком данных.

Свёрточные  коды, как правило, порождаются дискретной линейной инвариантной во времени системой. Поэтому, в отличие от большинства блоковых кодов, свёрточное кодирование — очень простая операция, чего нельзя сказать о декодировании.

Кодирование свёрточным кодом производится с  помощью регистра сдвига, отводы от которого суммируются по модулю два. Таких сумм может быть две (чаще всего) или больше.

Декодирование свёрточных кодов, как правило, производится по алгоритму Витерби, который пытается восстановить переданную последовательность согласно критерию максимального правдоподобия.

1.2. Преимущества и  недостатки свёрточных  кодов

Свёрточные  коды эффективно работают в канале с белым шумом, но плохо справляются  с пакетами ошибок. Более того, если декодер ошибается, на его выходе всегда возникает пакет ошибок.

1.3. Каскадное кодирование.  Итеративное декодирование

Преимущества  разных способов кодирования можно  объединить, применив каскадное кодирование. При этом информация сначала кодируется одним кодом, а затем другим, в результате получается код-произведение.

Например, популярной является следующая конструкция: данные кодируются кодом Рида-Соломона, затем перемежаются (при этом символы, расположенные близко, помещаются далеко друг от друга) и кодируются свёрточным кодом. На приёмнике сначала декодируется свёрточный код, затем осуществляется обратное перемежение (при этом пачки ошибок на выходе свёрточного декодера попадают в разные кодовые слова кода Рида - Соломона), и затем осуществляется декодирование кода Рида - Соломона.

Некоторые коды-произведения специально сконструированы  для итеративного декодирования, при котором декодирование осуществляется в несколько проходов, каждый из которых использует информацию от предыдущего. Это позволяет добиться большой эффективности, однако, декодирование требует больших ресурсов. К таким кодам относят турбо-коды и LDPC-коды (коды Галлагера).

2. Перемежитель

Перемежитель - это блок, реализующий перемежение - один из способов борьбы с ошибками. Предназначен для борьбы с пакетированием ошибок путём их разнесения во времени. Использует перемешивание (перемежение) символов передаваемой последовательности на передаче и восстановление её исходной структуры на приёме. Может использоваться как самостоятельно, так и вместе с помехоустойчивым кодом, являясь в таком случае его составным компонентом.

Благодаря перемежению на входе декодера ошибки равномерно распределяются во времени, в идеале образуя поток независимых ошибок.

2.1. Классификация перемежителей

Существует  несколько типов устройств перемежения:

• Периодические

Относительно  просты и используются в большинстве  случаев. Подразделяются на блоковые и свёрточные.

Блоковые устройства являются двумерным массивом, запись данных в который осуществляется по столбцам, а считывание — по строкам. На приёме запись и считывание осуществляются в обратном порядке. Математически это соответствует транспонированию матрицы. Свёрточные устройства обычно реализуются в виде N регистров сдвига разной длины, в которые с помощью коммутатора последовательно записываются данные. Регистры сдвига обеспечивают задержку данных на величину M x n, где n = 0, 1,...N - порядковый номер ветви, M - параметр кодера. Декодер строится аналогичным образом, но с обратным порядком расположения ветвей, и синхронизируется с кодером. В результате пакетная ошибка длительностью менее N символов разбивается на ряд одиночных, разделенных интервалом M символов. Сверточное перемежение требует вдвое меньшего объема памяти, чем блоковое.

• Псевдослучайные

Сложнее в реализации, но обладают лучшими характеристиками. Используются в турбо-кодах, в них цель перемежителя состоит в том, чтобы предложить каждому кодеру некоррелированную или случайную версию информации, в результате чего паритетные биты каждого кодера становятся независимыми. Степень независимости этих паритетных битов является, по существу, функцией типа длины/глубины интерлевера.

2.2. Применение

Перемежители  как отдельные устройства широко применяются во многих системах связи (например, GSM).

В качестве компонента помехоустойчивого кода перемежители используются в Турбо-кодах, кодах Рида-Соломона. В протоколе 3GPP Long Term Evolution (LTE), мобильный протокол передачи данных (3GPP technical specification 36.212 ^[2]), используется квадратичный полином перестановки (QPP) для системы перемежителя. Перемежение может использоваться в LDPC-кодах.

2.3. Недостатки

Использование в системе перемежителя повышает её латентность, так как для обработки необходимо принять весь перемешанный блок данных.

3. Оценка эффективности  процедуры перемежения 

символов  при мягком декодировании  блоковых кодов

Аналитическое моделирование большинства каналов  передачи данных в теории помехоустойчивого  кодирования предполагает гауссовское  распределение мешающих факторов, что  означает статистическую независимость  потока ошибок. Для реальных каналов связи это предположение не всегда является верным, поскольку ошибки в таких системах связи имеют выраженную тенденцию к группированию. Подобное явление вызывает трудности при декодировании помехоустойчивых кодов и для их  преодоления используется принцип перемежения на передаче сигналов кодовой комбинации и выполнения обратных преобразований в форме  их деперемежения на приеме.

Перемежитель  является устройством, которое изменяет порядок передачи последовательности символов некоторым взаимно однозначным детерминированным способом. Для линейных блоковых кодов это устройство известно, как блоковый перемежитель. Интерливер  (перемежитель) в стирающем канале связи теоретически обеспечивает повышение числа символов приходящихся на один блок  кодовой комбинации, с высоким показателем индекса достоверности символа (ИДС). Однако количественные показатели таких преобразований для стирающего канала связи отсутствуют. Целью данной работы явилось исследование статистических характеристик перемежителей в условиях формирования ИДС на основе кортежа стираний.

Для решения  указанной задачи была разработана  имитационная модель стирающего канала связи. В  ходе исследований изучалось влияние различных факторов на поведение оценок при обработке комбинации кода. К таким факторам были отнесены глубина перемежения, соотношение сигнал/шум, интервал стирания, длина кодовой комбинации. Были исследованы перемежители различной структуры.

Установлено, что применение перемежителей в  три раза увеличивает число комбинаций, которые могут быть успешно декодированы для кода с минимальным расстоянием 3. Применение перемежителей с большей  длиной перемежения обеспечивает улучшение  характеристик процедуры декодирования. Таким образом, при любых соотношениях сигнал/шум перемежение символов обеспечивает выигрыш по числу успешно  декодируемых кодовых комбинаций. При большом интервале стирания необходимо принимать дополнительные меры для устранения ложных стираний, отрицательно влияющих на формирование оценок.