22. Схема сверточного кодера
Главным достоинством свёрточных кодеров является помехоустойчивость формируемой ими последовательности. Дело в том, что при избыточности исходная последовательность битов может быть безошибочно восстановлена. Для восстановления исходной последовательности битов на стороне приёмника применяется декодер Витерби.
Схема свёрточного кодера (K = 7); скорость кодирования равна 1/2.
23. Типы декодера сверточного кода.
Алгоритм декодирования Витерби предназначен для декодирования сверточных кодов и является оптимальным в смысле минимизации вероятности ошибки последовательности. Основная идея алгоритма Витерби состоит в пошаговом сравнении всех путей по кодовой решетке с принятой из канала последовательностью Y и отбрасывании тех из них, которые точно будут находиться на большем расстоянии, чем другие пути.
Опишем работу алгоритма Витерби во время приема из канала i-й n0-символьной группы последовательности Y . К данному моменту рассматриваемые пути могут проходить через 2k-1 узлов (состояний) решетчатой диаграммы (здесь К— конструктивная длина кода), и для каждого из них вычислено расстояние от принятой последовательности (данное расстояние далее будем называть метрикой). На i-м шаге необходимо:
1. Вычислить расстояние Хэмминга между принятой n0-символьной группой и всевозможными ветвями решетчатой диаграммы. Поскольку из каждого из 2K-1 узлов выходит по две ветви, то необходимо вычислить 2K таких расстояний.
2. Расстояния Хэмминга для каждой из ветвей добавляются к метрикам путей, из которых они выходят. В результате получаются 2K возможных путей, ведущих в 2K-1 состояний.
3.Для каждого из 2K-1 состояний сравниваются метрики двух входящих в него путей и путь с меньшей метрикой, т.е. находящийся на меньшем расстоянии от входной последовательности, становится выжившим. Путь с большей метрикой отбрасывается и не участвует в дальнейших вычислениях.
4. Запомнить все 2K-1 выживших путей вместе с их метриками и перейти к выполнению (i+1)го шага.
Последовательные алгоритмы декодирования
Другим методом декодирования сверточных кодов является алгоритм последовательного декодирования.
В процессе работы последовательный алгоритм декодирования, в отличие от алгоритма Витерби, осуществляет обработку лишь наиболее вероятного пути по кодовой решетке. Если декодер на каком-либо шаге декодирования совершит ошибку, расстояние между текущим путем и принятой последовательностью начнет быстро увеличиваться. Заметив это, декодер возвращается на один или несколько шагов назад и пытается найти более правильное решение. Для быстрого обнаружения неправильного пути и его быстрого исправления необходимо очень тщательно выбирать параметры декодера.
Пороговый декодер
Эти коды, так же как и ранее описанные блоковые СОК, обычно определяются с помощью образующих полиномов, разностные треугольники которых не содержат одинаковых элементов.
Так же как и к блоковым, к сверточным с амоортогональным кодам применимо пороговое декодирование. Схема порогового декодера сверточного СОК, кодер которого представлен на рис. 3.11, показана на рис. 3.12. Как видно из рисунка, декодер состоит из кодера, синдромного регистра и порогового элемента. Процедура исправления ошибок данным декодером в целом совпадает с работой порогового декодера блокового СОК, за тем исключением, что при переходе к декодированию следующего информационного символа осуществляется обычный, а не циклический сдвиг составляющих регистров.
Многопороговых декодер
Многопороговых метод декодирования, представленный в разделе 2.8, может применяться для декодирования сверточных самоортогональных кодов. При этом декодер будет состоять из нескольких последовательно связанных блоков декодирования (рис. 3.16). Представленный на рис. 3.16 МПД сверточного СОК содержит всего две итерации декодирования, но он легко может быть преобразован в МПД с большим количеством итераций простым добавлением еще нескольких блоков декодирования, структурная схема которых полностью совпадает со вторым блоком декодировании.
