Разработка и исследование универсальной архитектуры аппаратного декодирования коротких линейных блочных кодов

• Автор: Суэтинов, Игорь Вячеславович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 191 с. : ил.

Введение
Глава 1. Анализ существующих декодеров и алгоритмов декодирования. Выбор оптимального для аппаратной реализации

алгоритма декодирования

1.1 омехоустойчивое кодирование в телекоммуникационных

системах. Термины и определения

1.2 Основные классы кодов

1.2.1 Линейные блочные коды

1.2.2 Циклические коды

1.2.3 Сврточные коды.

1.2.4 Каскадные коды

1.2.5 Турбо коды.

1.3 Методы списочного мягкого декодирования блочных кодов
1.3.1 СМЭ алгоритм.
1.3.2 Алгоритм Чейза.
1.3.3 Алгоритм Ви герби для блочных кодов алгоритм Вольфа
1.3.4 Обобщенный алгоритм Дейкстры алгоритм А.
1.3.5 Декодирование на основе порядковой статистики
1.3.6 Алгоритм перестановочного декодирования Дмитриева 1.4 Постановка задачи и выбор алгоритма декодирования для
аппаратной реализации
Выводы.
Глава 2. Декомпозиция алгоритма декодирования. Формирование
структуры декодера.
2.1 Введение в алгоритм Дмитриева
2.1.1 Условные обозначения.
2.1.2 Особенности алгоритма Дмитриева
2.2 Предварительная декомпозиция алгоритма мягкого перестановочного декодирования Дмитриева
2.2.1 Этапы алгоритма
2.2.2 Дополнительные возможности алгоритма.
2.3 Формирование структурных модулей декодера.
2.3.1 Возможности обмена быстродействия декодирования на
объем аппаратных ресурсов
2.3.2 Разбивка декодера на структурные модули
2.4 Переложение алгоритма декодирования для структурных модулей декодера
2.4.1 Модуль сортировки
2.4.2 Модуль матричных операций
2.4.3 Модуль формирования гипотез
2.4.4 Модуль обратной перестановки.
2.5 Оценка числа перестановок столбцов в модуле матричных
операций
Глава 3. Разработка вариантов архитектуры декодера с взаимообратными характеристиками быстродействия и объема
аппаратуры.
3.1 Разработка модулей сортировки
3.1.1 Задача сортировки. Выбор метода сортировки.
3.1.2 Сортировка методом простых вставок.
3.1.3 Быстродействующий модуль сортировки
3.1.4 Компактный модуль сортировки.
3.2 Разработка модулей матричных операций.
3.2.1 Вычислительное ядро модуля матричных операций
3.2.2 Структура модуля матричных операций
3.3 Разработка модуля формирования гипотез
3.3.1 Быстродействующий модуль формирования гипотез
3.3.2 Компактный модуль формирования гипотез.
3.4 Разработка модуля обратной перестановки
Глава 4. Методика синтеза декодеров блочных кодов. Аппаратная реализация кодека , , и его экспериментальное
исследование.
4.1 Изложение методики синтеза декодеров блочных кодов
4.1.1 Исходные данные для построения декодера
4.1.2 Подготовка данных ПЗУ декодера.
4.1.3 Расчет максимального числа перестановок столбцов.
4.1.4 Синтез модуля сортировки.
4.1.5 Синтез модуля матричных операций.
4.1.6 Синтез модуля формирования гипотез.
4.1.7 Синтез модуля обратных перестановок
4.2 Аппаратная реализация на ПЛИС кодека квадратичновычетного кода , ,
4.2.1 Введение в ПЛИС
4.2.2 Технологический процесс разработки устройств на ПЛИС
4.2.3 Расчетный этап построения декодера кода , ,
4.2.4 Структура кодека.
4.3 Разработка испытательного стенда для аппаратных кодеков
4.3.1 Назначение и состав испытательного стенда
4.3.2 Взаимодействие компонентов испытательного стенда
4.4 Экспериментальное исследование характеристик аппаратного декодера.
4.4.1 Вероятностные характеристики декодера в канале с
независимыми ошибками
4.4.2 Вероятностные характеристики декодера в канапе с
пакетами ошибок
Заключение
Литература


На его выходе образуется другая последовательность, состоящая из несколько большего количества символов, которая подается на модулятор. Рис. Блок модулятора перерабатывает некоторым образом закодированные сообщения в сигналы соответствующего типа, определенного характеристиками используемого канала. Канал это комплекс технических средств, обеспечивающий передачу сигналов от передатчика к приемнику. В состав канала входит каналообразующая аппаратура, осуществляющая сопряжение выходного и входного сигналов соответственно передатчика и приемника с линией связи, и самой линии связи. Линией связи называется среда, используемая для передачи сигнала от передатчика к приемнику. Это может быть, например пара проводов, коаксиапьный кабель, область распространения радиоволн, световод и т. В общем случае в процессе передачи в канале сигнал искажается шумом. Демодулятор выполняет операцию, обратную по отношению к операции, производимой модулятором, т. После этого двоичные информационные символы преобразуются в исходный формат и передаются получателю. Процесс преобразования сообщений с внесением в них избыточности, осуществляющийся в кодере, называется кодированием. Обратный ему процесс, реализующийся в декодере, называется декодированием. Правила, по которым действуют кодер и декодер кодек, определяются заранее выбранным кодом и алгоритмом декодирования. Использование того или иного кода и алгоритма декодирования для него зависит от канала передачи данных и предполагаемого характера шума, а также типов модуляции. Область интересов данной работы ограничивается, главным образом, системами радиосвязи, хотя не исключается, что ее результаты могут быть применены и в других телекоммуникационных системах. Далее в работе будут использоваться следующие обозначения. Ри, вероятность искажения блока кодового слова о,х кодовое слово. Некоторое множество векторов называется линейным кодом тогда и только тогда, когда является подпространством пространства всех векторов длины п 3. Все коды, рассматриваемые в работе, являются линейными и двоичными, т. Помехоустойчивыми называются коды, которые позволяют обнаруживать и исправлять ошибки в кодовых словах, возникающие при передаче по каналам связи. Задача кодирования заключается в получении при передаче для каждой к элементной комбинации из множества як соответствующего ей кодового слова длиною п из . Задача декодирования состоит в получении к элементной комбинации из принятого п разрядного кодового слова при одновременном обнаружении или исправлении ошибок. Кодовым расстоянием между двумя кодовыми словами расстояние Хэмминга называется число позиций, в которых они отличаются друг от друга. Основные зависимости между кратностью обнаруживаемых ошибок 0, исправляемых ошибок Iи, исправлением стираний 4. Такие коды характеризуются тем, что позволяют исправлять все ошибки кратностью или меньше и ни одной ошибки кратности больше I. А все ошибки кратности I и АуСп ошибок кратности I
удовлетворяющие тождеству СЦдУ Ат9. Класс квазисовершенных кодов значительно шире, чем класс плотно упакованных кодов. Совершенные и квазисовершенные коды обеспечивают максимум вероятности правильного приема комбинации при равновероятных ошибках в канале связи. Существует два принципиально различных типа кодов. В кодере, приспособленном для использования блоковых кодов, непрерывная последовательность информационных символов разбивается на отрезки или блоки, содержащие по к символов. Каждому возможному информационному блоку сопоставляется набор из п символов канала, где п к. Этот набор, называемый кодовым словом, передается по каналу связи, искажается шумом, а затем декодируется независимо от всех других кодовых слов. При использовании кодов другого типа, называемых древовидными кодами, информационная последовательность подвергается обработке без предварительного разбиения ее на независимые блоки. В кодирующем устройстве этого типа информация обрабатывается непрерывно и каждой длинной возможно, полубесконечной информационной последовательности
сопоставляется кодовая последовательность, состоящая из несколько большего количества символов.