Структура турбо декодера. – ЧАСТЬ 1

Итеративный декодер представляет со бой каскадное соединение компонентных декодеров, каждый из которых прин ~ мает решение о переданном символе на основе критерия максимальной апосте" риорной вероятности (рис. 2.36). Каждый декодер имеет два входа:

вход для сигнала, представляющего собой мягкое решение демодулятора- • вход для т.н. внешней (extrinsic) информации, получаемой от другого (пар­ного) компонентного декодера.

Декодируемый блок состоит из двух кодовых комбинаций с одинаковыми (без учета перемежения) информационными частями. Это позволяет использовать выход­ную информацию одного декодера в качестве априорной информации для другою и наоборот. В многократном повторении этой процедуры и заключается, собственно говоря, принцип итеративного (т.е. турбо) декодирования. Каждая новая итерация (включающая однократную процедуру декодирования каждым из компонентных де­кодеров) увеличивает объем априорных знаний о переданных символах.

Рис. 2.36. Структурная схема итеративного турбо декодера

Процесс декодирования завершается по выполнению некоторого заданного числа итераций, либо же после того, как значение поправки L(d), сформированное на очередной итерации, достигнет установленной нижней граничной величины.

Итеративный алгоритм декодирования можно описать следующим образом. «Априорная информация» в предположении о равной вероятности передавае­мых символов (т.е. P(d=+1) и P{d=-1) в формуле (2.43) одинаковы) полагается «равной нулю»: L{d) = 0.

Шаг I. На первой итерации, на вход первого декодера с выхода демодуля­тора поступают оценки символов систематической и проверочной части перво го кодового блока. В процессе декодирования на выходе декодера формируется оценка информационного блока в виде мягких решений символов. Результат декодирования согласно (2.44) является внешняя информация первого декодер •

части

Шаг II.«Внешняя» информация, полученная первым декодером, ис пользуется в качестве априорной информации для работы второго де L{d)~Lel{d).

Шаг Ш. Далее декодирование осуществляет второй декодер кетовый „с „ользуя проверочную часть второго кодового блока,

„ационных символов после перемежителя Врезультате^мируГсГвнешшя информация второго декодера: "внешняя

Шаг IV. На второй (и всех последующих итерациях) декодирования эти оценки обновляются и используются в качестве априорной информации о пере­данных символах для первого декодера, т.е.: L(d) = L (d)

Шаг V. Окончательное решение относительно’переданного информаци­онного символа принимается вторым декодером. При выполнении достаточно­го числа итераций для получения надежной оценки осуществляется переход к шагу VI; в противном случае – возврат к шагу I.

Шаг VI. Мягкое решение на выходе:

Первый декодер в схеме на рис. 2.36 имеет только один выход, на который выдается внешняя информация, полученная при декодировании. Существенно то, что компонентный декодер вырабатывает внешнюю информацию о инфор­мационных символах, опираясь исключительно на сведения, содержащиеся в проверочной группе соответствующего компонентного кода. Таким образом, из­влекаемая им внешняя информация оказывается некоррелированной как с мяг­кими решениями по информационным символам на выходе демодулятора, так и с информацией об этих символах, содержащейся в проверочной группе друго­го компонентного кода. По этой причине внешнюю информацию, получаемую каждым из компонентных кодеров, можно использовать в качестве априорных сведений о передаваемых информационных символах при их декодировании другим декодером.

В процессе декодирования каждого переданного блока компонентные SISO- декодеры обмениваются извлекаемой ими внешней информацией друг с другом, с каждой последующей итерацией улучшая оценку принятых символов в смыс­ле снижения средней вероятности ошибки на бит (символ).

Вместе с тем внешняя информация, поступающая по цепи обратной связи на вход декодера СК1, после первой же итерации оказывается коррелированной с информацией о проверочных символах СК1, содержащейся в мягких решениях демодулятора. Поэтому относительное уточнение текущей оценки переданных символов с каждой итерацией уменьшается, а обеспечиваемая турбо декодером вероятность ошибки на бит стремится к определенному пределу.

2.3.4.4. Основные свойства и особенности турбо кодов. Как известно, при больших отношениях сигнал/шум помехоустойчивость кода преимущественно определяется минимальным кодовым расстоянием между словами. В то же вре­мя при малых величинах EJN0 она более существенно зависну от спектра кодо­вых расстояний (т.е. от некоторого усредненного расстояния ЧРЛ

Если раньше разработчики всех классических кодов ориентировались на их

пели раньше разраоотчик                минимального расстояния между сло-

оптимизацию по критерию                                         способность турбо кодов

вами (кодовыми блоками), то                               кодовых слов с mLm вза-

скорее была достигнута путем минимизации шиш имным расстоянием. Это связано прежде всего с элементом случайности внос мой в структуру кода перемежителем. Например, если при подаче блока’инфс мационных символов на кодер РСК-1 вес проверочной части кода оказывает малым, то перемеженная версия того же информационного блока, поступиви в кодер РСК-2, с высокой степенью вероятности порождает проверочную час с большим весом. Поэтому, если некоторая конфигурация ошибок не исправ: на первым декодером, она почти наверняка будет исправлена вторым декодер с помощью проверочной группы второго компонентного кода, и наоборот.

Этим же объясняется высокая эффективность турбо кодов при малых ношениях сигнал/шум. Напротив, с ростом последнего основной вклад в ве ятность ошибки начинают вносить кодовые блоки с малыми расстояниями соседних блоков, что снижает приращение эффективности кодирования.

Вычислительная сложность декодера турбокода сравнима со сложное] декодера Витерби и не зависит от длины кодируемых информационных бло! При этом результаты проведенных исследований свидетельствуют о линеш росте эффективности турбо кода с увеличением длины кодового ограничен! компонентных СК, а также с увеличением глубины перемежения.

Создание турбо кодов позволило заметно приблизиться к границе Шенн для канала с помехами. Например, авторы [28] продемонстрировали возм ность достижения вероятности ошибки на бит Ю-5 в канале с АБГШ при ношении сигнал шум 0.7 дБ, что всего лишь на 0.5 дБ превышает указан! предел.

В настоящее время турбо коды уже нашли широкое применение в си< мах мобильной сотовой связи третьего поколения (IMT-2000). Например, ту код с кодовым ограничением К=4 и скоростью R=M2, 1/3 и 1/4, использов; стандарте cdma2000 [31]. В стандарте UMTS применен похожий турбо код< параметрами К>4, R= 1/2 и 1/3 [32].


Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.

Оставьте отзыв

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 
Rambler's Top100