Оптимальное нелинейное согласование демодулятора и декодера
Характеристика особенностей помехоустойчивого сверточного кодирования с декодированием по алгоритму Витерби. Определение сложности реализации декодера, которая зависит от длины кодового ограничения, скорости кода, а также от разрядности процессора.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.11.2018 |
| Размер файла | 103,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана
Оптимальное нелинейное согласование демодулятора и декодера
Е. А. Волнотепова, Студент e - mail :eliza.twil16@gmail.com
П. А. Зорина, студентzorina_p_a@mail.ru
А. К. Горбунов, д.ф.-м.н., заведующий кафедрой "Физика" kf_MGTU_FIZ@mail.ru
Помехоустойчивое сверточное кодирование с декодированием по алгоритму Витерби широко применяется для повышения энергетической эффективности каналов связи. Сложность реализации декодера зависит от длины кодового ограничения, скорости кода (R), а также от разрядности процессора, определяемой точностью представления метрик ветвей, пропорциональных логарифмической функции правдоподобия принятой кодовой ветви. Уменьшение разрядности процессора может быть достигнуто применением нелинейного формирования метрик ветвей. Предлагается метод аналитической оценки потерь, вносимых формирователем метрик ветвей (ФМВ). Для примера рассмотрен канал с аддитивным белым гауссовским шумом и ансамбль сигналов ФМ-4. Аналогичные оценки могут быть получены и при других ансамблях сигналов.
Параметры АЦП демодулятора (далее АЦП) задаются количеством уровней квантования Q, а также параметром , где - сигнал, соответствующий границе между уровнями Q-I и Q АЦП. ФМВ описывается матрицей метрик ветвей D размерностью Q x Q. Обозначим сигналы ансамбля ФМ-4 через , , , . Тогда при появлении отсчетов АЦП со значениями и из матрицы D будут выбраны метрики 0, 1,..., Q-I; 0, 1,..., Q-I. Поскольку метрики ветвей пропорциональны логарифмической функции правдоподобия сигнала , то вероятность того , что будет принят сигнал при передаче сигнала определяется как
(1)
где -вероятность появления отсчетов и АЦП при передаче сигнала , зависящая также от соотношения сигнал - шум в канале и параметра .
Поскольку появление на выходе ФМВ одой из метрик составляет полную группу событий, то полученные в (1) значения необходимо пронормировать исходя из условия
. (2)
Тогда потери, вносимые ФМВ определяются следующим образом
(3)
где - оценка соотношения сигнал - шум, определенная по распределению вероятностей , 1, 2, 3, 4.
(4)
где - функция, обратная функции .
При одинаковом распределении спектральной плотности шума по координатам сигнальной плоскости ФМ-4, потери не зависят от передаваемого сигнала и , 1, 2, 3, 4.
Полученные соотношения дают возможность определить также оптимальную матрицу метрик ветвей. Такая матрица приводит к наименьшим потерям при заданных параметрах и , причем элементы матрицы определяются как
(5)
Полученные значения метрик приводятся к диапазону значений и округляются до ближайшего целого числа, поскольку декодер Витерби оперирует только с целыми числами. От значения зависит разрядность представления метрик ветвей и, следовательно, разрядность процессора декодера Витерби. декодирование помехоустойчивый процессор
Таким способом получены матрицы метрик ветвей и , оптимальные при соотношении сигнал - шум 3 дБ и 0,8, причем матрица приведена к диапазону значений 0...14, а - к диапазону 0...7.
На рисунке 1 приведены зависимости потерь от параметра , рассчитанные при трех значениях соотношения сигнал - шум 1, 3, 5 дБ. Семейства кривых 1 и 2 соответствуют линейной и нелинейной матрицам метрик ветвей. Семейства кривых 3 и 4 соответствуют матрицам и причем минимальные потери, вносимые ФМВ с матрицей приняты за 0 дБ.
Полученные оценки позволяют качественно сравнивать потери, вносимые ФМВ при различных значениях соотношения сигнал - шум параметра и различных матрицах метрик ветвей . Это позволяет строить оптимальную в заданных условиях матрицу метрик ветвей, а также определять оптимальный параметр для выбранной матрицы . Количественные оценки потерь могут быть получены путем моделирования на ЭВМ.
Литература
1. Лысенко Л.В., Коржавый А.П., Шаталов В.К., Лысенко А.Л., Горбунов Е.А. Транспортные и кинетические уравнения как функции формализованного подхода к процессам в экономике. Наукоёмкие технологии Т.17, 2016, №1, с. 66-72.
2. Коржавый А.П., Лысенко Л.В., Шаталов В.К., Горбунов А.К., Лысенко А.Л. Гравитационное притяжение в энерготехнологической интерпретации. Наукоёмкие технологии. Т.16, 2015, №9, с. 56-60.
3. Крицкая А.Р., Лысенко А.Л., Коржавый А.П., Лысенко Л.В., Горбунов А.К., Лысенко М.М. Формализация (моделирование) информационных потоков на базе безразмерного феноменологического уравнения энерготехнологических процессов. Наукоёмкие технологии. Т.18, 2017, №2, с. 47-52.
4. Шкилев В.Д., Лысенко Л.В., Горбунов А.К., Беккель Л.С. Универсальный принцип идентификации объектов материальных ресурсов. Электронный журнал: наука, техника и образование. 2017, №1(10), с. 90-100.
5. Лысенко Л.В., Шаталов В.К., Минаев А.Н., Лысенко А.Л., Горбунов А.К., Коржавый А.П., Кашинский В.И., Воронов В.И., Гульков А.Н., Паничев А.М., Лысенко С.Л. Закон телепортации - единство транспортных и хронометрических (кинетических) процессов переноса вещества, энергии и момента импульса. Депонированная рукопись №23, 25.09.2013.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Анализ методов сверточного кодирования. Понятие канала связи и корректирующих кодов, характеристика автомата типа Мура. Особенности сверточного декодирования Витерби. Сущность разработки программного обеспечения системы кодирования сверточным кодом.
дипломная работа [4,9 M], добавлен 11.03.2012Разработка кодера и декодера кода Рида-Соломона. Общая характеристика структурных схем кодека циклического РС-кода. Синтез кодирующего и декодирующего устройства. Проектирование структурной, функциональной и принципиальной схемы кодера и декодера.
курсовая работа [937,5 K], добавлен 24.03.2013Исследование принципа действия поэлементной синхронизации с добавлением и вычитанием импульсов. Характеристика кодирования в системах ПДС, классификации кодов, построения кодера и декодера циклического кода. Расчет параметров системы с ОС и ожиданием.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 08.12.2011Методика и алгоритм статистических испытаний. Исследование сверточного кода порогового, мажоритарного декодеров, Витерби и Меггита. Исследование достоверности принятой информации на приемной стороне с УЗО и без него. Варианты корректирующих кодов.
курсовая работа [680,3 K], добавлен 23.01.2015Анализ способов кодирования информации. Разработка устройства кодирования (кодера) информации методом Хемминга. Реализация кодера–декодера на базе ИМС К555ВЖ1. Разработка стенда контроля передаваемой информации, принципиальная схема устройства.
дипломная работа [602,9 K], добавлен 30.08.2010Общие характеристики системы защиты от ошибок канального уровня. Выбор корректирующего кода в системе, алгоритм работы. Расчет внешних характеристик, относительной скорости передачи и времени задержки. Общий вид структурной схемы кодера и декодера.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 17.12.2013Генерация порождающего полинома для циклического кода. Преобразование порождающей матрицы в проверочную и обратно. Расчет кодового расстояния для линейного блокового кода. Генерация таблицы зависимости векторов ошибок от синдрома для двоичных кодов.
доклад [12,6 K], добавлен 11.11.2010Определение понятий кода, кодирования и декодирования, виды, правила и задачи кодирования. Применение теорем Шеннона в теории связи. Классификация, параметры и построение помехоустойчивых кодов. Методы передачи кодов. Пример построения кода Шеннона.
курсовая работа [212,6 K], добавлен 25.02.2009Анализ эффективности способов кодирования. Средний размер одного разряда и средняя длина кодового слова. Кодирование по методу Хаффмена. Кодирование информации по методу Шенона-Фано. Построение кодового дерево для различных методов кодирования.
контрольная работа [491,4 K], добавлен 15.10.2013Особенности кодирования информации с помощью метода Хаффмана. Реализация кодера и декодера с использованием статического алгоритма Хаффмана. Структура программы, оценка ее эффективности (степени сжатия) в зависимости от типа и размера сжимаемых файлов.
курсовая работа [136,2 K], добавлен 15.06.2013Общее число неповторяющихся сообщений. Вычисление скорости передачи информации и пропускной способности каналов связи. Определение избыточности сообщений и оптимальное кодирование. Процедура построения оптимального кода по методике Шеннона-Фано.
курсовая работа [59,4 K], добавлен 17.04.2009Выбор и обоснование параметров входа, разработка кодека. Исследование кодов, исправляющих ошибки, которые могут возникать при передаче, хранении или обработке информации по разным причинам. Синтез принципиальной схемы парафазного буфера и декодера.
курсовая работа [582,8 K], добавлен 24.03.2013- Разработка программного имитатора цифрового канала связи с применением помехоустойчивого кодирования
Изучение работы цифрового интерфейса, способ осуществления помехоустойчивого кодирования. Выбор среды программирования. Разработка структуры программного обеспечения и методики его тестирования. Создание алгоритмов работы имитатора цифрового канала связи.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 10.09.2011 Разработка программной базы для исследований в области распознавания речи и поиска ключевых слов в ней. Расчет mel-фильтров. Скрытые марковские модели. Применение в алгоритме сверточного декодирования Витерби. Методы визуализации и обработки аудиоданных.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 01.06.2015Согласование способа кодирования электрических сигналов, определение длины сообщений. Программная и аппаратная реализация коммуникационных протоколов. Модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI. Уровни взаимодействия интерфейсов. Стек протокола TCP/IP.
контрольная работа [189,1 K], добавлен 01.05.2015Определение среднего количества информации. Зависимость между символами матрицы условных вероятностей. Кодирование методом Шеннона–Фано. Пропускная способность канала связи. Эффективность кодирования сообщений методом Д. Хаффмана, характеристика кода.
контрольная работа [94,6 K], добавлен 04.05.2015Системы сбора и передачи информации. Обоснование выбора кода, способа передачи и синхронизации. Выбор длины посылки, формата кодового перехода. Расчет помехоустойчивости и времени запаздывания. Разработка структурной схемы передающего устройства.
курсовая работа [412,8 K], добавлен 24.06.2013Разработка программы для осуществления работы с файлами и их последующего помехоустойчивого кодирования-декодирования по методу Хемминга 15-11 в интерактивном режиме. Обзор языка С и его особенностей. Взаимодействие пользователя с программным интерфейсом.
курсовая работа [145,5 K], добавлен 12.05.2013Особенности работы микро ЭВМ, которая сопровождается интенсивным обменом информацией между МП, ЗУ и УВВ. Характеристика функций интерфейса: дешифрация адреса устройств, синхронизация обмена информацией, согласование форматов слов, дешифрация кода команды.
контрольная работа [183,1 K], добавлен 22.08.2010Сущность и содержание двоичного кодирования, цели и задачи, этапы реализации данного процесса, оценка его эффективности. Принципы и особенности кодирования чисел и символов, а также рисунков и звука. Используемые методы и приемы, применяемые инструменты.
презентация [756,5 K], добавлен 29.10.2013
