13.4. Применение корректирующих кодов в телекоммуникационных системах

возможности повышения помехоустойчивости передачи информации по каналам с помехами за счет использования корректирующих кодов обусловливают их широкое применение в телекоммуникационных системах самого различного назначения. Конструктивная теория помехоустойчивого кодирования предлагает производителям телекоммуникационного оборудования обширный набор методов кодирования, которые были рассмотрены в предыдущих разделах. Ниже приведены типичные примеры таких применений.

Циклический код для обнаружения ошибок. Циклический код для обнаружения ошибок рекомендован для применения в системах передачи дискретных сообщений в рекомендации Международного Союза Электросвязи V.41. Порождающий многочлен кода g(x) = x¹⁶+x¹²+x⁵+1.

Помехоустойчивое кодирование в системах цифровой спутниковой связи. Системы цифровой спутниковой связи являются типичной сферой для внедрения разработок теории кодирования. Это обусловлено тем, что получение энергетического выигрыша от кодирования позволяет существенно ослабить требования к энергетике спутникового канала, которая ограничена энергоресурсами бортового ретранслятора и малыми размерами приемной антенны. Традиционным здесь является использование последовательных каскадных конструкций (с внутренним сверточным кодом (СК) и внешним кодом Рида-Соломона (РС)). На рынке модемов для спутниковой связи предлагаются модемы, параметры которых приведены в табл. 13.3. За счет применения турбокодов модем CMD‑550Т по сравнению с предыдущей модификацией CMD-550, обеспечивает дополнительный ЭВК = 1,5 дБ при 40% экономии полосы.

Таблица 13.3 – Низкоскоростные модемы для спутниковой связи

Наименование модема	CM-601	DMD-24011	CDM-550	CDM-550T
Скорость, кбит/с	4,8–512	9,6–2048	2,4–512	2,4–512
Метод модуляции	ФМ-2, ФМ-4	ФМ-2, ФМ-4	ФМ-2, ФМ-4	ФМ-2, ФМ-4
Способ помехоустойчивого кодирования	Последов. каскадн. код {СК-РС}	Последов. каскадн. код {СК-РС}	Последов. каскадн. код {СК-РС}	Турбокод
ЭВК, дБ (p = 10^–7)	7,0	7,0	7,0	8,5

корректирующие коды в стандартах цифрового телевизионного вещания. Высокая помехоустойчивость передачи информации при использовании помехоустойчивого кодирования обусловила широкое применение корректирующих кодов в группе стандартов цифрового телевизионного вещания DVB:

– для систем цифрового спутникового телевизионного вещания DVB-S разработан Европейский стандарт EN 301 210;

– для систем цифрового наземного кабельного телевизионного вещания DVB-T разработан Европейский стандарт EN 300 744.

В стандартах широко используется последовательный каскадный код {внешний код Рида-Соломона (204,188) и внутренний сверточный код (133,171)}.

Стандартизация турбокодов в качестве метода канального кодирования. Вскоре после изобретения турбокодирования международные организации по стандартизации средств телекоммуникаций начали проводить работы по стандартизации параметров турбокодов в качестве метода канального кодирования в системах передачи телеметрической информации с космических аппаратов. по рекомендации CCSDS (Consultative Committee for Space Data Systems) рекомендовано использование турбокодов со скоростями R_код = (1/2, 1/3, 1/4, 1/6) и компонентными СК с длиной кодового ограничения  = 4.

Кодирование в системах подвижной радиосвязи третьего поколения по стандарту UMTS. Рекомендацией Европейского института по стандартизации ETSI (European Telecommunications Standards Institute) определены следующие параметры турбокода: скорость кода 1/3, компонентные СК с  = 3, длина информационного блока (40…5114) символов.

Сигнально-кодовые конструкции. Сигнально-кодовые конструкции широко используются в структурах модемов для компьютерного обмена по стандартным каналам тональной частоты в сетях Интернет. Параметры СКК предусмотрены Рекомендациями МСЭ V.32 и V.34, сведения о которых даны в табл. 13.4.

Таблица 13.4 – Параметры СКК

Параметры	V.32	V.34
Метод модуляции	КАМ-32	КАМ-960
Количество состояний кодовой решетки	8	16
Скорость передачи данных по СКТЧ (кбит/с)	14,4	33,6

корректирующие коды в системах передачи цифровой информации по линиям волоконно-оптической связи. Применение корректирующих кодов в системах передачи цифровой информации по линиям волоконно-оптической связи предусмотрено Рекомендацией МСЭ G.975. помехоустойчивое кодирование позволяет снизить величину отношения сигнал/шум на входе приемника оптического излучения, необходимого для обеспечения заданной вероятности ошибки, и увеличить, соответственно, протяженность магистрали системы с ВОЛС. по данным ведущей фирмы Alcatel использование в составе каналообразующей аппаратуры системы с ВОЛС кодека с ЭВК порядка 10 дБ позволит увеличить длину регенерационного участка ВОЛС более чем в 2 раза (рис. 13.13).

Значения достигнутых в настоящее время величин Эвк сведены в табл. 13.5.

Таблица 13.5 – Характеристики методов помехоустойчивого кодирования в системах ВОЛС

Метод кодирования	ЭВК, дБ (p = 10^-13)	Скорость кода Rкод
По рекомендации G.975
Код Рида-соломона (2720,2550)	6,7	0,93
Последовательный каскадный код {РС(1023,1007)/БЧХ(2047,1952)}	8,0	0,93
Экспериментальные результаты
Блоковый турбокод (с гибким решением)	10,1	0,86

На конференции/выставке систем по волоконно-оптической связи OFC-2009, был представлен кодек блоковых турбокодов, обеспечивающий ЭВК 10,1 дБ на скорости 12,4 Гбит/с.