Исследование и разработка эффективных алгоритмов помехоустойчивого кодирования в каналах цифровой абонентской линии

• Автор: Калачиков, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 137 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Физические и вероятностные характеристики цифровых
абонентских линий
1.1 Физические характеристики абонентских линий
1.2 Импульсные и переходные помехи
1.3 Классификация технологий абонентских линий
1.4 Системы сигналов для абоне'ктских линий передачи данных
1.5 Энергетический выигрыш от кодирования
1.6 Выводы
2. Модель дискретного канала цифровой абонентской линии
2.1 Методы моделирования дискретных каналов
2.2 Марковская модель-отображение дискретного канала цифровой абонентской линии
2.3 Особенности модели - отображения для передачи на параллельных ортогональных поднесущих
2.4 Оценка адекватности предложенной модели канала
2.5 Выводы
3. Помехоустойчивое кодирование в каналах цифровой абонентской линии
3.1 Применение помехоустойчивого кодирования в аппаратуре цифровой абонентской линии
3.2 Циклические коды. Перемежение
3.3 Сверточные коды
3.4 Декодирование по алгоритму Витерби
3.5 Пороговое декодирование. Итерационное пороговое декодирование
3.6 Мягкие решения при декодировании. Итерационный пороговый
декодер МАВ
3.7 Выводы
4 Экспериментальное исследование разработанного алгоритма декодирования
4.1 Методика статистических испытаний
4.2 Исследование и результаты имитационного моделирования
4.3 Эффективность исправления пакетов ошибок
4.4 Выводы
Заключение
Литература
Приложение А Программная реализация порогового итерационного декодера с мягкими решениями ]

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Одной из главных задач при подключении к сети передачи данных является организация высокоскоростного канала связи от абонента до узла связи - абонентской линии. В случаях, когда абонент расположен на расстоянии порядка нескольких километров, одним из эффективных путей решения задачи является организация цифровых абонентских линий связи с использованием модемов для физических линий, позволяющих организовывать высокоскоростные каналы связи по существующим медным линиям.
В настоящее время выпускается целый ряд модемов абонентской линии, реализующих технологию xDSL (цифровая абонентская линия), обеспечивающей передачу данных по медным кабелям связи со скоростью 2-52 мБ/с на расстояние до нескольких километров. При проектировании подобной аппаратуры требуется решение множества вопросов по построению системы, обоснованному выбору системы сигналов и методов их обработки. При этом важным является анализ помех в канале связи и выбор метода повышения помехоустойчивости. Для обеспечения требуемых показателей по качеству передачи очевидна необходимость применения средств защиты от ошибок.
Помехоустойчивое кодирование является основным способом защиты от ошибок, возникающих при передаче данных по каналам с помехами. Вопросы теории и применения помехоустойчивого кодирования рассмотрены в литературе достаточно широко. Опубликованы результаты работ научных групп, занимающихся проблемами разработки аппаратуры xDSL и применения помехоустойчивого кодирования в системах xDSL. Среди них можно выделить работы групп под руководством Cioffi, Bengtsson, в которых анализируется применение сверточных кодов в сочетании с многоуровневой модуляцией, обеспечивающей высокую удельную скорость при передаче данных по частотно-ограниченным каналам xDSL.
Чтобы максимизировать /?л оптимизируем распределение мощности к(1) по частоте. Оптимальное распределение мощности к0(/) считается равным

W)-j k0H(j(of ^
О J °
Fа - частотный диапазон, в котором п>2.
JA/)# = 1, К

Р(є) У К )
Максимальная скорость передачи определяется как Jlog, (йк0|Я0'й))|2 ^.
(1.39)
(1.40)
(1.41)
Из условия, что подынтегральное выражение должно быть больше двух,
получаем, что / е Fa если |Я(ую)|2 > .

Чтобы найти £„(/) и Я необходимо решить систему уравнений из (1.40) и
(1.39) численным итерационным методом.
Для больших отношений сигнал/шум можно записать
Rbmax = Jlog2(к0|Я{jwf }df ( 1.42),
_ 3 P
ГДС 7N0AFa(-n[P{s) '
Для случая двух каналов с высоким отношением сигнал/шум и Р{ е } =10 ~5 можно вычислить

= log-

16 [-ln P(ß)y N0AF
(1.43)
Если -A_= зо дБ, 1=1/16, А =8.05 [17].
N0AF AF

В случае KAM с использованием корректора сигнала на приеме —=5.87,

т.е. передача на многих несущих обеспечивает улучшение характеристик на 35%. Частотная характеристика канала на витой паре может быть аппроксимирована выражением H(jco)f =е~“А Помехи NEXT рассматриваются как сигнал с той же