Спосіб кодування і передавання інформації

Реферат: UA 113683 U UA 113683 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до техніки передавання інформації і може використовуватися в інформаційно-вимірювальних системах, комп'ютерних мережах та системах обміну інформацією. Відомий спосіб кодування і передавання інформації із захистом та пристрій для його здійснення [Патент України № 68865 А, МПК Н03М 13/00, опубл. 16.08.2004, бюл. № 8]. Спосіб полягає в тому, що масив даних на передавальному боці кодується за допомогою поліномів Лежандра. До каналу зв'язку передаються номери функцій, а на приймальному боці відновлюється початковий масив даних. Вказаний спосіб має недолік, оскільки не передбачає усунення впливу завад в каналі зв'язку. Відомий спосіб також кодування дискретної інформації із захистом та пристрій для його реалізації [Патент України № 68866 А, МПК Н03М 13/00, опубл. 16.08.2004, бюл. № 8], який полягає в тому, що завадозахищене кодування здійснюється за допомогою матриць Адамара. Вказаний спосіб має той недолік, що п'ять інформаційних двійкових розрядів кодуються комбінацією з шістнадцяти. Тобто код має велику надлишковість. Найбільш близьким по технічній суті є спосіб кодування дискретної інформації із захистом [Патент України № 5440, МПК Н03М 13/00, опубл. 15.03.2005, бюл. № 3], який полягає у виконанні операцій на передавальному боці: зчитування масиву дискретної інформації у розмірі стандартного блока з носія інформації персонального комп'ютера; розрахунок функцій Хаара за допомогою персонального комп'ютера; отримання номерів функцій Хаара при апроксимації початкового повідомлення за допомогою персонального комп'ютера; передавання каналом зв'язку за допомогою модема та послідовного інтерфейсу розміру блока та номерів функцій Хаара; а на приймальному боці: приймання з каналу зв'язку за допомогою модема та послідовного інтерфейсу розміру блока; приймання номерів функцій Хаара та відновлення самих функцій Хаара за допомогою персонального комп'ютера; зворотне перетворення функцій Хаара та відновлення інформації за допомогою персонального комп'ютера; зберігання отриманих даних на носії інформації персонального комп'ютера. Головним недоліком вказаного способу є те, що чотири інформаційні двійкових розряди кодуються комбінацією з восьми. Таким чином, код має велику надлишковість. Крім цього, декодування здійснюється мажоритарним методом, тобто після впливу завад вибирається кодова комбінація, яка відрізняється від прийнятої найменшою кількістю розрядів. При малих співвідношеннях сигнал/шум використання такого алгоритму не є ефективним. В основу корисної моделі поставлено задачу створення такого способу кодування і передавання інформації, в якому за рахунок введення нових операцій забезпечується завадозахищене кодування турбо-кодом, завдяки чому підвищується ефективність передавання даних. Поставлена задача вирішується тим, що на передавальному боці після того, як зчитують масив дискретної інформації у розмірі стандартного блока з носія інформації персонального комп'ютера, піддають дані кодуванню за допомогою стандартного алгоритму, після чого здійснюють передавання каналом зв'язку за допомогою модема та послідовного інтерфейсу. На приймальному боці після приймання даних з каналу зв'язку за допомогою модема та послідовного інтерфейсу, здійснюють декодування за алгоритмом logMAP і зберігають отримані дані на носії інформації персонального комп'ютера. Суть корисної моделі пояснюють креслення. На фіг. 1 наведено порівняння залежностей кількості помилок BER від співвідношення сигнал/шум E b / N 0 як асимптоти кодової відстані для різних кодів: 1 - без кодування з бінарною фазовою модуляцією (BPSK); 2 - блоковий код Хеммінга (31, 26); 3 - блоковий код БЧХ (255, 239); 4 - блоковий код Ріда-Соломона (255, 239, 17); 5 - багатопорогове декодування самоортогональних кодів (7, 4); 6 - згортковий код з вільною відстанню d free  18 ; 7 50 55 згортковий код з вільною відстанню d free  5 ; 8-SCCC (каскадний код); 9 - РССС або згортковий ТК (37, 21, 65536). На фіг. 2 - процедура знаходження апостеріорної інформації в обмінному турбопроцесі. На фіг. 3 - графічне порівняння між точними значеннями компенсуючої функції (original) та запропонованої кусково-лінійної апроксимації. Апостеріорне відношення ймовірностей турбо-декодера можна представити як суму трьох вимірювань - апріорного (внутрішнього) LLR апр знання даних, канального LLR кан і зовнішнього UA 113683 U LLR зовн декодера. Останньою величиною декодери обмінюються в ітераційному процесі, тому виразимо її у формі LLR зовн (D k )  LLR апостер (D k )  LLR апр (D k )  LLR кан  x k . (1) 5 Пропонується використання компенсуючої функції у складі логарифму Якобіана. Вона являє собою кусково-лінійну апроксимацію. Основною метою запропонованої апроксимації є заміна компенсуючої функції у складі логарифму Якобіана іншою функціональною залежністю, значення якої більш наближені до оригіналу, і яка має меншу обчислювальну складність. Формулу для розрахунку значень компенсуючої функції можна привести у такому вигляді  0,3792  z  0,6754;  0,2229  z  0,5327;    0,1483  z  0,5327;  fкор ( z)    0,0773  z  0,5758;   0,0300  z  0,1362;    0,0100;  10 15 20 25 if z  [0;1) if z  [1;1,5) if if z  [15;2) , z  2;3) if z  [3;4) if z  ( 4;  ) (2) Спосіб містить в собі наступні операції: на передавальному боці здійснюють кодування даних за стандартним турбо-алгоритмом; здійснюють побітове передавання кодових комбінацій до каналу; на приймальному боці здійснюють побітове приймання кодових комбінацій з каналу; здійснюють декодування за алгоритмом logMAP з урахуванням формули компенсуючої функції у складі логарифму Якобіана із кусково-лінійною апроксимацією (2); здійснюють перетворення кодових комбінацій на інформаційні повідомлення; формують вихідний файл і записують його на носій персонального комп'ютера. Результати моделювання наведені на фіг. 3. Даний спосіб доцільно виконувати на базі персонального комп'ютера або однокристального мікроконтролера. Стандартний метод турбо-кодування та декодування докладно описаний в літературі (Soley-mani M.R. Turbo Coding for Satellite and Wireless Communications / M.R. Soleymani, Y. Gao, U. Vilaipornsawai. - New York: Kluwer Academic, 2002.-231 p та Robertson P. A comparison of optimal and sub-optimal MAP decoding algorithms operating in the log domain / P. Robertson, E. Villebrun, P. Hoe-her // 1995 IEEE International Conference on Communications ICC95 "Gateway to Globalization". - USA, Seattle: IEEE, June 18, 1995. - V. 2. - P. 1009-1013). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Спосіб кодування і передавання інформації, що містить в собі побітове передавання кодових комбінацій до каналу; побітове приймання кодових комбінацій з каналу; перетворення кодових комбінацій на інформаційні повідомлення та формування вихідного файла і записування його на носій персонального комп'ютера, який відрізняється тим, що на передавальному боці здійснюють кодування даних за стандартним турбо-алгоритмом; на приймальному боці здійснюють декодування за алгоритмом logMAP з урахуванням формули компенсуючої функції у складі логарифму Якобіана із кусково-лінійною апроксимацією. UA 113683 U 5 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3