Перемежение и рандомизация данных – ЧАСТЬ 1

2.4.1. Перемежение

Даже если среднее число ошибок в канале, приходящееся на единицу вре­мени невелико, их группирование при наличии замираний часто приводит к формированию пакетов ошибок, длина которых превышает корректирующую способность кода. Так, число е_п ошибок на интервале передачи слова блокового кода длиной п может оказаться больше, чем количество ошибок е , исправляе­мых кодом: е_п>е_с.

Для борьбы с пакетными ошибками разрабатывались специальные коды и приемы кодирования (например каскадные коды, коды Файра и др. [33]). Тем не менее вычислительная сложность их реализации экспоненциально возрастает с увеличением длины исправляемых пакетов ошибок, что снижает практическую ценность таких подходов.

Более простым и эффективным средством борьбы с ошибками в каналах с памятью (так еще называют коррелированные каналы с замираниями) является перемежение (intrleaving) [33]. При перемежении символы каждого кодового сло­ва посылаются в канал не подряд, а через интервалы, превышающие длину пакета ошибок. В промежутки между ними вставляются символы других кодовых слов. На приемной стороне осуществляется обратная операция. В итоге скопление ошибок, сгруппированное в канале связи на коротком отрезке времени, оказывается рассеян­ным на интервале передачи большого числа исходных кодовых слов. Как правило, код оказывается способен исправить то количество ошибок, которое в результате де- перемежения придется на каждое из них. Таким образом, идея перемежения заклю­чается в «дроблении» пакетов ошибок, размер которых превышает исправляющие возможности декодера. Иногда говорят, что целью перемежения является трансфор­мирование канала с пакетами ошибок в канал с независимыми ошибками.

В отличие от мощных корректирующих кодов, перемежение – достаточно экономный дополнительный способ обеспечения помехоустойчивости: не буду­чи связанным с внесением в канал дополнительной избыточности, оно всего лишь изменяет порядок следования символов.

Классификация различных методов перемежения, применяемых в системах беспроводной связи, приведена на рис. 2.37 [33]. Как следует из этого рисунка, существуют два принципа построения схем перемежения: блочное перемеже­ние и сверточное перемежение.

2.4.1.1. Блочное перемежение. Последовательность подлежащих передаче символов построчно записывается в двумерный массив размера K=L*M (рис. 2.38), а затем считывается по столбцам. В итоге, соседние входные символы в преобразованной последовательности оказываются разнесенными на М по­зиций. Глубина перемежения – параметр, характеризующий разнесение пере­даваемых символов во времени, соответственно равна

Рис. 2.38. Принципы блокового перемежения и деперемежения

Если время замираний в радиоканале менее Т._ш, то любой сформированный в нем пакет ошибок можно преобразовать в группу из L одиночных ошибок, легко устраняемых декодером корректирующего кода.

Процедура деперемежения заключается в выполнении обратных операции: записи принимаемых символов в массив аналогичной размерности по столбцам и затем – их построчного считывания. Чем больше средняя длина пакетов оши­бок, образуемых вследствие замираний, тем больше желательные размеры мас­сива. Единственной платой за преимущества, обеспечиваемые перемежением, является увеличение задержки в отправке и приеме сообщений.