Устройство декодирования турбокодов

Изобретение относится к области радиотехники и может найти широкое применение при построении систем радиосвязи. Устройство декодирования турбокодов содержит турбодекодер, а также запоминающий блок контрольной последовательности символов (КПС), запоминающий блок допустимого числа итераций (ДЧИ), блок оценки принятой служебной информации (ПСИ) и буфер, выход которого является выходом устройства, при этом выход турбодекодера соединен с информационным входом буфера и первым входом блока оценки ПСИ, а выходы запоминающего блока КПС и запоминающего блока ДЧИ соединены соответственно с соответствующими входами блока оценки ПСИ, выход управляющего сигнала которого соединен с управляющим входом буфера, а два других выхода блока оценки ПСИ являются соответственно выходом сигнала «квитанция пакет принят» и выходом сигнала «квитанция пакет не принят» устройства. Технический результат заключается в сокращении времени декодирования турбокодов за счет контроля правильности принятия пакета данных после каждой итерации декодирования, основанного на оценке правильности декодирования служебной информации, которая входит в состав пакета. 4 ил.

 

Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и может найти широкое применение при построении систем радиосвязи.

Известно устройство декодирования турбокодов, описанное в [1], в котором для обнаружения ошибок совместно с турбокодами используются блоковые коды.

Известно также устройство декодирования турбокодов, описанное в [2], в котором сформированные пакеты кодируются циклическим кодом (CRC кодом), затем кодируются турбокодом и передаются получателю через канал радиосвязи.

Недостатком данных устройств декодирования является то, что блоковые и циклические коды, используемые совместно с турбокодами, вносят избыточность, чем снижают пропускную способность канала радиосвязи.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, представленное на рис.12 в [3].

Функциональная схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где введены следующие обозначения:

1 - турбодекодер;

1.1 - первый декодер;

1.2 - второй декодер;

1.3 - первый деперемежитель;

1.4 - второй деперемежитель;

1.5 - перемежитель;

1.6 - формирователь жестких решений.

Устройство-прототип представляет собой турбодекодер 1, содержащий последовательно соединенные первый декодер 1.1, перемежитель 1.5, второй декодер 1.2, второй деперемежитель 1.4 и формирователь жестких решений 1.6, выход которого является выходом устройства. Второй выход второго декодера 1.2 через первый деперемежитель 1.3 соединен со вторым входом первого декодера 1.1, первый вход которого, являющийся входом устройства, соединен со вторым входом второго декодера 1.2.

Устройство-прототип работает следующим образом.

Вначале на первый декодер 1.1 поступает кодированный пакет данных (от демодулятора), содержащий информационные и проверочные символы.

Первый декодер 1.1, используя полученные искаженные в канале информационные и проверочные символы, выдает мягкое решение для информационных символов пакета данных (см. стр.3-15 в [3]).

Мягкое решение представляет собой оценку логарифмического отношения правдоподобия (Log likehood ratio) (см. стр.201-230 в [6]):

где Λ(Ui) - логарифмическое отношение правдоподобия;

Ui - значение передаваемого символа исходного пакета;

r - принятая последовательность.

Полученное решение поступает на перемежитель 1.5 и после перемежения подается в качестве априорной информации на первый вход второго декодера 1.2.

Второй декодер 1.2, используя полученную априорную информацию, декодирует принятый пакет данных, по результатам декодирования выдает улучшенное мягкое решение для информационных символов, которое затем поступает на первый деперемежитель 1.3 и на второй деперемежитель 1.4, с выхода которого подается на формирователь жестких решений 1.6.

С выхода первого деперемежителя 1.3 мягкие решения поступают на второй вход первого декодера 1.1, замыкая тем самым итеративную обратную связь.

Подобную итерацию можно повторять многократно с целью улучшения результатов декодирования на каждой итерации.

Выходные биты Ui согласно формуле (1) формируются по правилу: если Λ(Ui)>0, то Ui=1, в противном случае Ui=0.

Компоненты элементарных первого 1.1 и второго 1.2 декодеров обычно работают по алгоритму максимальной апостериорной вероятности MAP (maximum aposteriory probability) или алгоритму Витерби с мягким выходом SOVA (Soft Output Viterbi Algorithm). Также могут использоваться любые декодеры сверточного кода типа SISO (soft input - soft output), т.е. мягкий вход - мягкий выход (см. стр.201-230 в [6]).

Формирователь жестких решений 1.6 осуществляет преобразование декодированного пакета, представленного в виде мягких решений, к виду жестких решений. Таким образом, с выхода блока 1.6 декодированный пакет данных подается на выход устройства.

Однако устройство-прототип имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что в нем отсутствует контроль правильности принятия пакета данных. Это приводит к тому, что итеративное декодирование будет происходить сколь угодно долго, при этом отсутствует возможность контроля правильности принятия сообщения.

Для устранения указанного недостатка в устройство декодирования турбокодов, содержащее турбодекодер, вход которого является входом устройства, согласно изобретению введены программируемый логический блок, буфер, первый и второй запоминающие блоки, при этом выход турбодекодера соединен с первым, информационным входом буфера и первым входом программируемого логического блока, второй и третий входы которого соединены с выходами первого и второго запоминающих блоков соответственно, первый выход программируемого логического блока соединен со вторым, управляющим входом буфера, выход которого является первым выходом устройства, второй и третий выходы программируемого логического блока являются соответственно вторым и третьим выходами устройства.

Функциональная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2, где введены следующие обозначения:

1 - турбодекодер;

2 - буфер;

3 - программируемый логический блок;

4 - первый запоминающий блок;

5 - второй запоминающий блок.

Предлагаемое устройство содержит турбодекодер 1, вход которого является входом устройства, а выход турбодекодера 1 соединен с первым, информационным входом буфера 2 и первым входом программируемого логического блока 2, второй и третий входы которого соединены с выходами первого 4 и второго 5 запоминающих блоков соответственно, первый выход программируемого логического блока 3 соединен со вторым, управляющим входом буфера 2, выход которого является первым выходом устройства, второй и третий выходы программируемого логического блока 3 являются соответственно вторым и третьим выходами устройства.

Со входа устройства закодированный пакет данных поступает на турбодекодер 1, где выполняется итеративное декодирование. После каждой итерации декодирования полученный пакет данных с выхода турбодекодера 1 подается на первый, информационный вход буфера 2, где он хранится до тех пор, пока не поступит новый пакет, а также на первый вход программируемого логического блока 3, где принимается решение о правильности принятия этого пакета.

В предлагаемом устройстве для определения правильности принятия пакета данных используется оценка правильности принятия (декодирования) служебной информации, которая входит в состав пакета. Эта служебная информация представляет собой проверяемую последовательность символов , обозначающих например: адрес отправителя, адрес получателя, длину заголовка, версию протокола и другие заранее известные символы, которые не зависят от пользовательской информации. Значение требуемых для проверки символов служебной информации определяется заранее и сохраняется в первом запоминающем блоке 4 как контрольная последовательность символов .

Поступивший из турбодекодера 1 в программируемый логический блок 3 декодированный пакет данных запоминается в нем в виде последовательности символов Sp. При этом в программируемый логический блок 3 через второй вход из первого запоминающего блока 4 поступает и запоминается контрольная последовательность символов , а через третий вход из второго запоминающего блока 5 в программируемый логический блок 3 поступает и запоминается максимально допустимое число итераций Imax. Выбор максимально допустимого числа итераций определяется качеством канала, мощностью передатчика и т.п. В результате исследований, приведенных в [3], установлено, что после двенадцати итераций увеличение надежности декодированных битов становится достаточно малым, поэтому более двенадцати итераций декодирования проводить нецелесообразно.

В блоке 3 из последовательности символов Sp выделяется проверяемая последовательность символов и сравнивается с контрольной последовательностью символов , подаваемой с блока 4.

Если проверяемая последовательность символов совпадает с контрольной последовательностью символов , то принимается решение о том, что пакет данных принят правильно, и на втором выходе программируемого логического блока 3 формируется квитанция «Пакет принят», а на первом выходе формируется управляющий сигнал для буфера 2. По сигналу, выдаваемому с первого выхода программируемого логического блока 3 на второй, управляющий вход буфера 2, производится выдача декодированного пакета данных из буфера 2 на первый выход устройства.

Если проверяемая последовательность символов не совпадает с контрольной последовательностью символов , то принимается решение о том, что пакет данных принят с ошибками, и со второго выхода программируемого логического блока 3 на третий выход устройства выдается квитанция «Пакет не принят», после чего производится повторная передача кодированного пакета на вход устройства.

При поступлении на первый, информационный вход буфера 2 нового пакета новый пакет записывается в буфер 2, при этом буфер 2 очищается от информации предыдущего пакета.

Программируемый логический блок 3 может быть реализован в форме ПЛИС [4], алгоритм функционирования которой представлен на фиг.3.

Работа программируемого логического блока 3 начинается с блока 3.1, где осуществляется обнуление счетчика числа итераций (I=0). В блоке 3.2 происходит ввод и запоминание максимально допустимого числа итераций Imax из блока 5.

В блоке 3.3 происходит ввод и запоминание контрольной последовательности символов из блока 4, состоящей из требуемых служебных символов.

В блоке 3.4 происходит ввод и запоминание декодированного пакета данных в виде последовательности символов Sp. В блоке 3.5 происходит выделение из последовательности символов Sp проверяемой последовательности символов путем выкалывания служебных символов с тех мест, где они должны находиться.

В блоке 3.6 происходит посимвольное сравнение последовательностей и . Если эти последовательности совпадают, то по линии «Да» происходит переход к блоку 3.10, в котором формируется управляющий сигнал для буфера 2 «Выдать пакет», и далее в блоке 3.11 формируется квитанция «Пакет принят», которая выдается на второй выход устройства, после чего происходит переход в начало алгоритма, к блоку 3.1 и далее по алгоритму.

Если в блоке 3.6 в результате посимвольного сравнения последовательностей и обнаружилось несовпадение, то происходит переход по линии «Нет» к блоку 3.7, в котором счетчик итераций I увеличивается на единицу. После чего происходит переход блоку 3.8, где производится сравнение выполненного числа итераций I с максимально допустимым Iмах.

Если число выполненных итераций меньше максимально допустимого, то по линии «Нет» происходит переход к блоку 3.4. Если число выполненных итераций равно максимально допустимому (I=Iмах), то происходит переход по линии «Да» к блоку 3.9, где формируется и выдается квитанция «Пакет не принят», после чего происходит переход в начало алгоритма к блоку 3.1.

Таким образом, итеративное декодирование полученного пакета данных выполняется до тех пор, пока пакет данных не будет принят или пока не будут проделаны все итерации.

Буфер 2 может быть реализован в форме ПЛИС [4], алгоритм функционирования которой представлен на фиг.4.

Работа буфера 2 начинается с блока 2.1, в котором происходит проверка, приходит ли декодированный пакет из турбодекодера 1 на первый, информационный вход буфера 2 в виде последовательности символов Sp. Если пакет приходит - «Ввод Sp=1», то происходит переход по линии «Да» к блоку 2.2, в котором осуществляется очистка буфера от предыдущего пакета, а затем запись в буфер и сохранение в буфере нового декодированного пакета. Затем происходит переход к блоку 2.3.

Если в буфер 2 не поступает декодированный пакет, то условие «Ввод Sp=1» не выполняется и происходит переход по линии «Нет» к блоку 2.3.

В блоке 2.3 производится проверка наличия управляющего сигнала J на втором, управляющем входе буфера 2. Если выполняется условие «J=1», то управляющий сигнал поступил и происходит переход по линии «Да» к блоку 2.4, а если не выполняется условие «J=1», то сигнал отсутствует и происходит переход по линии «Нет» к блоку 2.1.

Блок 2.4 осуществляет «вывод», то есть выдачу на первый выход устройства хранящегося в буфере декодированного пакета данных.

Первый 4 и второй 5 запоминающие блоки, в которых хранятся заранее определенные соответственно контрольная последовательность символов и допустимое число итераций Imax, могут быть реализованы на постоянных запоминающих устройствах (ПЗУ) (см. стр.710-719 в [5]).

Таким образом, введение в предлагаемом устройстве новых блоков для определения правильности принятия пакета данных позволяет использовать оценку правильности принятия (декодирования) служебной информации, входящей в состав пакета, в результате чего значительно сокращается время декодирования пакетов данных, передаваемых с использованием турбокодов.

Источники информации

1. Патент USA №1003372, H04L 7/02, 1981 г.

2. Патент USA №5983984, H03M 13/00. "Turbo-coding with staged data transmission and processing" Турбокодирование с каскадной передачей и обработкой данных, 1999 г.

3. Панько С.П., Югай В.В. Турбокодирование // Успехи современной радиоэлектроники. - М.: Радиотехника, 2004. - №2. - С.3-15.

4. А.П.Антонов. Язык описания цифровых устройств ALteraHDL. Практический курс. 2-е изд., стереотип. М.: ИП Радиософт, 2002. - 224 с.: ил.

5. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): Учебник для вузов / Ю.Ф.Опадчий, О.П.Глудкин, А.И.Гуров; Под ред. О.П.Глудкина. - М.: Горячая Линия - Телеком, 2000. 768 с.: ил., с.710-719.

6. Р.Морелос-Сарагоса / Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. М.: Техносфера, 2005. - 320 с., с.201-230.

Устройство декодирования турбокодов, содержащее турбодекодер, вход которого является входом устройства, отличающееся тем, что введены запоминающий блок контрольной последовательности символов (КПС), запоминающий блок допустимого числа итераций (ДЧИ), блок оценки принятой служебной информации (ПСИ) и буфер, выход которого является выходом устройства, при этом выход турбодекодера соединен с информационным входом буфера и первым входом блока оценки ПСИ, а выходы запоминающего блока КПС и запоминающего блока ДЧИ соединены соответственно с соответствующими входами блока оценки ПСИ, выход управляющего сигнала которого соединен с управляющим входом буфера, а два других выхода блока оценки ПСИ является соответственно выходом сигнала «квитанция пакет принят» и выходом сигнала «квитанция пакет не принят» устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области техники связи, в частности к системам передачи информации, в которых для ее защиты от искажений в канале связи применяются каскадные коды с последовательным соединением через перемежитель циклических линейных блочных кодов, и может быть использовано в кодеках систем передачи данных, а также в устройствах помехоустойчивого кодирования.

Изобретение относится к способу декодирования по меньшей мере одного кодового слова, причем по меньшей мере одно кодовое слово было генерировано кодером, содержащим структуру, обеспечивающую код, представимый множеством переходов от одной ветви к другой в диаграмме матрицы.

Изобретение относится к системам связи, использующим сигналы с турбокодированием на основе сверточных кодов, а именно к способам итеративного приема сигналов с турбокодированием.

Изобретение относится к модулю генерации интегральных схем декодирования для использования, в частности, в турбоустройствах и для генерации схем сверточного кодирования.

Изобретение относится к системе кодирования и декодирования без потерь и восстанавливает закодированные со сжатием без потерь аудиоданные на основе реального масштаба времени.

Изобретение относится к технике электросвязи и может быть использовано в системах передачи информации для защиты от ошибок. .

Изобретение относится к способу передачи данных в системе беспроводного доступа, в частности к различным способам деления входных данных на кодовые блоки с учетом размера кода обнаружения ошибок

Изобретение относится к взаимодействию между сетевым объектом, таким как базовая станция, и получателем, таким как мобильный терминал, и может быть использовано для передачи информации о конфигурации антенны

Изобретение относится, в общем, к компьютерной технике и, более конкретно, к защите контента в вычислительных окружениях. Техническим результатом является повышение надежности защиты контента. Получатель принимает контент от издателя. Некоторый контент регулируется сервером доступа. Сервер доступа управляет пользованием управляемого контента со стороны получателя посредством взаимодействия с доверенным агентом на получателе. Контент шифруется по ключу контента, и контент связан с информацией политики. Информация политики включает в себя ключ контента для дешифрования контента. Информация политики шифруется по ключу сервера доступа, что позволяет серверу доступа дешифровать информацию политики. Ключ контента принимается от сервера доступа. Ключ контента шифруется по ключу доверенного агента. Ключ контента дополнительно шифруется по дополнительному фактору(ам), задающему дополнительную защиту контента помимо обеспеченной доверенным агентом. Ключ контента дешифруется с использованием ключа доверенного агента и, по меньшей мере, одного дополнительного фактора. Контент дешифруется с использованием ключа контента. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано для передачи цифровой информации. Техническим результатом является снижение времени передачи сообщений. Способ заключается в том, что на передающей стороне к исходному сообщению добавляют циклическую контрольную сумму (CRC), полученный блок кодируют помехоустойчивым внешним кодом и внутренним кодом, первоначально в канал связи передают все информационные биты, затем передают биты CRC, после чего передают в канал результаты кодирования: проверочные биты внешнего кода и проверочные биты внутреннего кода БЧХ, после получения информационной последовательности бит на приемной стороне по ним вычисляют и проверяют CRC, в случае положительного результата сообщение передают получателю, в противном случае исправляют ошибочные блоки внешним кодом, в качестве которого используют блок контроля на четность, для этого восстанавливают j-ый блок из k бит посредством блока четности, после чего полученную последовательность проверяют по CRC, при положительном результате проверки принятое сообщение передают получателю, а при отрицательном - повторяют процедуру восстановления блоков, пока не будут проверены все J блоков, при отсутствии положительного результата выполняют операцию исправления ошибок внутренним кодом, для чего объединяют j-ю информационную k- битную последовательность с j-ой проверочной последовательностью кода БЧХ, декодируют j-ый блок, при исправлении выявленных ошибок вновь выполняют процедуру проверки CRC, а при отрицательном результате продолжают операцию исправления ошибок в последующих блоках до j=J. 2 ил.

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к технике радиосвязи, и может быть использовано в системах передачи данных. Техническим результатом является увеличение скорости передачи и возможность одновременной передачи команд и сообщений. Устройство содержит источник команд, блок выбора полинома CRC, блок добавления CRC, источник информации, кодер, модулятор, линию связи, демодулятор, декодер, М блоков вычисления CRC, решающий блок, получатель информации и получатель команд. 1 ил.

Изобретение относится к обработке данных. Технический результат состоит в упрощении обработки данных управления, имеющих улучшенное отношение пиковой мощности к средней мощности (PAPR). Для этого в передающем устройстве модуль 21 дополнения дополняет данные управления, необходимые для демодуляции, нулями в качестве фиктивных данных, а модуль 101 скремблирования осуществляет скремблирование этих данных управления, дополненных фиктивными данными (дополненные данные управления). Модуль 121 замещения осуществляет замещение скремблированных фиктивных данных в составе скремблированных дополненных фиктивными данными данных управления, а модуль 22 кодирования в коде Бозе-Чоудхури-Хоквенгема (BCH-коде) и модуль 23 кодирования в коде с низкой плотностью проверки на четность (LDPC-коде) осуществляют кодирование в BCH-коде и кодирование в LDPC-коде в качестве кодирования в коде с коррекцией ошибок применительно к замещенным данным, полученным в результате замещения. Модуль сокращения 21 осуществляет сокращение посредством удаления фиктивных данных, содержащихся в LDPC-коде, и выкалывания битов четности из состава LDPC-кода. 8 н. и 25 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах передачи дискретной информации. Техническим результатом является повышение достоверности приема информации и снижение сложности реализации. Устройство содержит блок приема, блок индексов, блок статистических решений, блок итерации, блок приоритетов, блок внутреннего кода, буфер внешнего кода, блок номера кластера, блок циклических сдвигов, блок ключевой комбинации, блок обрабатываемой комбинации, блок совпадений, блок базового кластера, блок выделения ошибок, блок обратных сдвигов, блок исправления ошибок. 1 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области радиотехники и может найти широкое применение при построении систем радиосвязи

Наверх