Декодер с обработкой списка базового кластера

Изобретение относится к технике связи и может использоваться при проектировании новых и модернизации существующих систем передачи дискретной информации. Технический результат изобретения заключается в повышении достоверности приема информации и скорости обработки данных. Декодер позволяет исправлять стирания, кратность которых определяется соотношением n-k; существенно сократить время обработки кодовых комбинаций в декодере за счет исключения из вычислительного процесса процедуры поиска обратной матрицы для переставленной порождающей матрицы кода и последующего формирования на этой основе матрицы эквивалентного кода; декодер работает только с базовым кластером (всегда с единственным списком), не затрачивая при обработке каждого нового принятого вектора время на составление нового списка методом подбора наиболее вероятных векторов. 1 ил., 8 табл.

 

Изобретение относится к технике связи и может использоваться при проектировании новых и модернизации существующих систем передачи дискретной информации.

Известны устройства восстановления стираний и исправления ошибок, использующие индексы мягких решений символов для повышения вероятности правильного приема информации (см. Р. Морелос-Сарагоса. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. - М.: Техносфера, 2005, С. 103-105; а также устройства по патентам РФ на изобретения №№2166235; 2209519; 2209520; 2256294; 2344556; 2490804).

Кроме того, известны устройства декодирования по упорядоченным статистикам (см. Р. Морелос-Сарагоса. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. - М.: Техносфера, 2005, С. 213-216).

Наиболее близким устройством такого же назначения является декодер с упорядоченной статистикой символов (см. патент РФ на изобретение №2490804), содержащий блок приема, первый выход которого подключен к анализатору сигналов, а также накопитель, блок определения кластера и накопитель кодовой комбинации, один выход которого подключен к первому входу блока исправления стираний, отличающийся тем, что введены блок специальных оценок, блок специальных символов, блок упорядочения оценок, блок запрещенных комбинаций, блок эквивалентного кода, формирователь укороченного кода и блок корректирующего вектора, при этом второй выход блока приема подключен к входу блока специальных символов, один выход которого подключен к входу накопителя кодовой комбинации, а другой соединен с первым входом блока определения кластера, при этом второй вход этого блока подключен к одному выходу блока специальных оценок, тогда как другой выход этого блока подключен через последовательно соединенные накопитель и блок упорядочения оценок к первому входу блока эквивалентного кода, служебный выход которого подключен к входу блока запрещенных комбинаций, а выход этого блока подключен к служебному входу блока эквивалентного кода, выход которого подключен ко второму входу блока исправления стираний, при этом второй вход блока эквивалентного кода через формирователь укороченного кода подключен к первому выходу блока корректирующего вектора, а один вход этого блока подключен к выходу блока определения кластера, тогда как другой вход блока корректирующего вектора подключен к другому выходу накопителя кодовой комбинации, а выход блока корректирующего вектора подключен к третьему входу блока исправления стираний.

К недостаткам работы аналогов, в том числе и прототипа, предлагаемого декодера следует отнести не полное использование введенной в код избыточности из-за применения метрики Хэмминга, не учитывающей спектральные характеристики кода, необходимость поиска обратной матрицы в процедуре перестановочного декодирования по значениям индексов мягких решений (ИМР) для оценки возможности перехода к комбинациям эквивалентного кода. Это приводит к тому, что с увеличением кратности исправляемых кодом ошибок вычислительная сложность декодера приобретает экспоненциальный характер.

Технический результат - повышение достоверности приема информации и скорости обработки данных. Структурная схема декодера представлена на фигуре 1. Для достижения технического результата в декодер с обработкой списка базового кластера, содержащий блок 1 приема, первый выход которого через один выход блока 2 формирования индексов мягких решений подключен к первому входу блока 3 определения номера кластера, тогда как второй выход блока 1 приема через накопитель 10 кодовых комбинаций подключен к первому входу блока 13 коррекции ошибок, в который дополнительно введены блок 4 проверки номера кластера, блок 5 ключевых комбинаций, блок 6 перехода в базовый кластер, блок 7 базового кластера, блок 8 проверки линейности, блок 11 транспонирования матрицы перестановок, блок 9 выделения ошибок, блок 12 обратной перестановки, при этом первый выход блока 3 определения номера кластера подключен к входу блока 4 проверки номера кластера, а выход этого блока 4 подключен ко второму входу блока 3 определения номера кластера, второй выход которого через блок 5 ключевых комбинаций подключен к первому входу блока 6 перехода в базовый кластер, первый выход этого блока 6 через блок 7 базового кластера подключен к входу блока 8 проверки линейности, тогда как его один выход через блок 9 выделения ошибок подключен к первому входу блока 12 обратной перестановки, при этом другой выход блока 8 проверки линейности подключен к одному входу блока 11 транспонирования матрицы перестановок, а выход этого блока 11 подключен ко второму входу блока 12 обратной перестановки и выход этого блока 12 подключен ко второму входу блока 13 коррекции ошибок, при этом третий выход блока 8 проверки линейности подключен ко второму входу блока 6 перехода в базовый кластер, второй выход которого подключен к другому входу блока 11 транспонирования матрицы перестановок, при этом третий вход блока 6 перехода в базовый кластер подключен к другому выходу блока 2 формирования индексов мягких решений. Работа декодера с обработкой списка базового кластера иллюстрируется на примере кода БЧХ (15, 5, 7) с порождающим полиномом g(x)=24678 и порождающей матрицей G вида:

Множество кодовых комбинаций кода разбивается на кластеры путем выделения f любых разрядов, где 1<f≤k. Пусть f=3 и в качестве разрядов любого кластера в системе выделяются разряды а 1, а 2, a 3 (см. таблицу 1). Полное множество комбинаций кода, разбитое на кластеры в соответствие с выбранным правилом, представлено в таблицах 1-8, а номера всех кластеров в двоичной системе счисления образуют множество элементов поля GF(2f)=GF(23). Кластер с номером ноль называется базовым. Анализ элементов столбцов кластеров показывает, что не всегда сочетание столбцов при их перестановке, в соответствии со значениями ИМР, приводит к образованию полного набора элементов поля GF(2k-f), а значит подобное сочетание столбцов не может привести к одному из образцов эквивалентного кода и поэтому должно быть заменено на другое сочетание путем итеративных преобразований ближайших соседних столбцов. Например, столбец а 7 в сочетании по отдельности со столбцами а 5, a 8, а 11 и а 15 не обеспечивает получение полного набора элементов поля GF(2k-f)=GF(22). Признаком неудачного сочетания столбцов является отсутствие элементов единичной матрицы. Число подобных неудачных сочетаний по значениям ИМР для всех столбцов составляет около 20% от общего возможного числа комбинаций столбцов. В случае необходимости столбец, стоящий на правой крайней позиции из числа элементов n-k заменяется на столбец, стоящий на первой позиции из числа избыточных элементов, и так далее. Как правило, неудачное сочетание столбцов устраняется за одну итерацию.

Заметно, что столбец a 8 всех кластеров при любом сочетании не обеспечивает получение желаемого результата, поэтому разряд а 8 целесообразно отвести под бит проверки четности номера кластера, при этом соотношение а 1а 2a 3=a 8 выполняется для всех кластеров. Для других кодов или при иной нумераций кластеров, подобное соотношение устанавливается по структуре базового кластера.

Пусть на выходе кодера образовался вектор вида

С учетом свойства а 1а 2а 3=а 8 Vкод=Vпер, т.е. переданный по каналу связи вектор в точности соответствует вектору Vкод. Пусть в ходе передачи вектора Vпер в канале связи действовал вектор ошибок вида

Блок приема 1 принимает вектор вида Vпер⊕Vош=Vпр:

а блок формирования индексов мягких решений (ИМР) 2 для каждого бита из Vпр сформирует целочисленные значения индексов (см. Гладких, А.А. Основы теории мягкого декодирования избыточных кодов в стирающем канале связи / А.А. Гладких. - Ульяновск: УлГТУ, 2010. - 379 с., см. с. 212).

В блок определения номера кластера 3 выделяются символы и их индексы а 1=0 с индексом 5; а 2=0 с индексом 3; а 3=1 с индексом 6 и а 8=0 с индексом 6. Жесткие решения Vпр фиксируются в накопителе 10 кодовых комбинаций и в блоке 6 перехода в базовый кластер. В блоке 3 определения номера кластера, а в блоке 4 проверки номера кластера осуществляется проверка соответствия символов номера кластера (позиции а 1 и а 2, а 3) правилу четности. Если правило четности выполняется, декодер реализует последующие шаги по восстановлению вектора Vпр. В противном случае номер кластера восстанавливается за счет взаимодействия блока 3 и блока 4 декодера с использованием арсенала итеративных преобразований в соответствии с правилом

где функция возвращает знак своего аргумента; L(d1) - оценка надежности символа, участвующего в формировании проверочного бита; L(d2) - оценка надежности проверочного символа; µ - число исключенных из преобразований единичных символов при условии, что они имеют высокий показатель ИМР.

Например, в полученной последовательности а 1, а 2, а 3 символ а 3=1 с индексом 6 является наиболее надежным. Информационное значение а 3=1, поэтому µ=1. Последовательность, подлежащая коррекции, принимает вид: -5 -3 | -6. В этой последовательности единицы представляются знаком +, а нули знаком -, вертикальная черта отделяет символ четности -6 от символов номера кластера.

На первом шаге итеративных преобразований получаем:

L(d1)=[-3+0] | -6≈3 - новое значение апостериорной оценки для символа - 5;

L(d2)=[-5+0] | -6≈5 - новое значение для символа -3.

Второй шаг итерации:

L(d1)=[-3+-5] | -6≈-2 - значение коррекции для символа -5;

L(d2)=[-5+3] | -6≈2 - значение коррекции для символа +4.

Третий шаг итерации:

L(d1)=[-3+2] | -6≈1 - значение коррекции для символа -5;

L(d2)=[-5-2] | -6≈6 - значение коррекции для символа +4.

Итогом преобразований являются действия (-5+1=-4) и (-3+6=+3). В результате вместо искаженной последовательности -5 -3 +6 | -6 получают восстановленную последовательности символов -4 +3 +6 | -6. Следовательно, номер кластера, которому принадлежит комбинация, имеет номер 0112=310.

Блок 5 ключевых комбинаций, получив проверенное значение кластера 0112=310 определяет для Vпр, принадлежащего третьему кластеру, ключевую комбинацию этого кластера путем умножения вектора V3=01100 на порождающую матрицу σ. В результате формируется ключевая комбинация

В блоке 6 перехода в базовый кластер комбинация Vпр с восстановленным номером кластера путем поразрядного сложения с комбинацией Vкл3 формируют комбинацию, принадлежащую базовому кластеру

Путем ранжирования символов V0 по убыванию их ИМР в блоке 6 ключевых комбинаций формируется ранжированный вектор Vранж, в котором не учитываются символы номера кластера а 1, а 2, а 3.

На основании процедуры формирования Vранж в блоке 6 декодера формируется матрица перестановок Р размерности (n-f)×(n-f). В блоке 7 базового кластера путем умножения комбинаций (матрицы) кластера на Р получают конфигурацию комбинации вида (переставленный кластер 0002=010):

В блоке 8 проверки линейности оценивается результат перестановки путем выделения столбцов на позициях крайних левых разрядов (в примере позиции а 11 и а 12) и выявлением признаков единичной матрицы (обратной единичной матрицы). Если условие не выполняется в блоках 6 и 7, производится замена а 12 на a 13 и так далее до тех, пор пока не выполнится условие образования единичной матрицы. В примере условие выполняется (см. нижние две строки на позициях а 11 и а 12). Выделения ошибок происходит в блоке 9 выделения ошибок путем сравнения вектора Vранж, у которого совпадаю элементы а 11 и а 12 с элементами второй строки переставленных комбинаций нулевого кластера, по сути с эталонным переставленным вектором

Этот вектор выделяется из строк переставленного кластера 010. Сравнение приводит к образованию переставленного вектора ошибок V о ш , .

В блоке 11 транспонирования матрицы перестановок из матрицы Р получают матрицу PT и с учетом добавленных символов номера кластера обрабатывают вектор V о ш , × P T , получая истинный вектор ошибок после обратных перестановок, выполняемых в блоке 12

Декодирование завершается в блоке 13 путем сложения принятого вектора с найденным вектором ошибки

Предложенный декодер позволяет:

- в большинстве случаев исправлять стирания, кратность которых определяется соотношением n-k;

- по сравнению с аналогами существенно сократить время обработки кодовых комбинаций в декодере за счет исключения из вычислительного процесса процедуры поиска обратной матрицы для переставленной порождающей матрицы: кода и последующего формирования на этой основе матрицы эквивалентного кода;

- декодер работает только с базовым кластером (всегда с единственным списком), не затрачивая при обработке каждого нового принятого вектора время на составление нового списка методом подбора наиболее вероятных векторов.

Декодер с обработкой списка базового кластера, содержащий блок приема, первый выход которого через один выход блока формирования индексов мягких решений подключен к первому входу блока определения номера кластера, тогда как второй выход блока приема через накопитель кодовых комбинаций подключен к первому входу блока коррекции ошибок, отличающийся тем, что дополнительно введены блок проверки номера кластера, блок ключевых комбинаций, блок перехода в базовый кластер, блок базового кластера, блок проверки линейности, блок транспонирования матрицы перестановок, блок выделения ошибок, блок обратной перестановки, при этом первый выход блока определения номера кластера подключен к входу блока проверки номера кластера, а выход этого блока подключен ко второму входу блока определения номера кластера, второй выход которого через блок ключевых комбинаций подключен к первому входу блока перехода в базовый кластер, первый выход этого блока через блок базового кластера подключен к входу блока проверки линейности, тогда как его один выход через блок выделения ошибок подключен к первому входу блока обратной перестановки, при этом другой выход блока проверки линейности подключен к одному входу блока транспонирования матрицы перестановок, а выход этого блока подключен ко второму входу блока обратной перестановки и выход этого блока подключен ко второму входу блока коррекции ошибок, при этом третий выход блока проверки линейности подключен ко второму входу блока перехода в базовый кластер, второй выход которого подключен к другому входу блока транспонирования матрицы перестановок, при этом третий вход блока перехода в базовый кластер подключен к другому выходу блока формирования индексов мягких решений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике беспроводной связи и может быть использовано для управления восходящей линией передачи. В способе управления, по меньшей мере, одной восходящей (UL) передачей для устройства связи, осуществляющего связь с первой базовой станцией и второй базовой станцией, обнаруживают проблемы линии радиосвязи между устройством связи и второй базовой станцией (302) и останавливают выполнения, по меньшей мере, одной передачи UL для второй базовой станции и сохраняют, по меньшей мере, одну конфигурацию, по меньшей мере, одной передачи UL для второй базовой станции после того, как обнаруживают проблему линии радиосвязи (304), при этом, по меньшей мере, одна передача UL содержит передачу физического канала управления UL (PUCCH) и/или передачу зондирующего опорного сигнала (SRS).

Изобретение относится к беспроводной связи и более конкретно к сигнализации информации разрешения или назначения планирования, например, варианта избыточности и/или размера транспортного блока в системах беспроводной связи.

Изобретение относится к методам для оценки и представления отчета об индикаторе качества канала (CQI). Технический результат - хорошая эффективность для передачи данных.

Изобретение относится к отправке сигнала физического уровня. Технический результат заключается в способности захвата кадра сигнала в частотной области стороной приема, благодаря чему не только ослабляется воздействие, вызванное сдвигом частоты, но также многолучевая энергия может быть эффективно использована для улучшения показателей захвата.

Изобретение относится к системам передачи по радиолинии микроволнового диапазона и может быть использовано для адаптивного переключения полосы пропускания. Технический результат - улучшение доступности линии связи, когда режим модуляции является самым низким режимом модуляции.

Изобретение относится к способу и базовой станции для управления отчетом информации канального состояния (CSI). Технический результат заключается в обеспечении режима для отчета CSI, который имеет возможность поддерживать конфигурирование ресурса измерения помех (IMR) со стороны сети.

Группа изобретений относится к области передачи данных и может быть использована для кодирования/декодирования с использованием LDPC-кода. Техническим результатом является повышение устойчивости к ошибке данных.

Группа изобретений относится к области кодирования/декодирования и может быть использована для передачи и приема данных в беспроводной связи. Техническим результатом является обеспечение возможности кодировать/декодировать потоки информационных битов различных длин и одновременно поддерживать оптимальную производительность.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для передачи сигналов. Достигаемый технический результат - осуществление управляемости помехи между сигналами восходящей линии связи разных пользователей и повышение эффективности передачи сигнала восходящей линии связи пользовательским терминалом.

Изобретение относится к обработке данных. Технический результат состоит в упрощении обработки данных управления, имеющих улучшенное отношение пиковой мощности к средней мощности (PAPR).
Наверх