Пристрій перетворення апостеріорної інформації турбодекодера з повторенням для підвищення завадозахищеності програмованих радіостанцій з технологією мімо

Пристрій перетворення апостеріорної інформації турбодекодера з повторенням для підвищення завадозахищеності програмованих радіостанцій з технологією МІМО (5), який містить блок, що виробляє додаткові біти по завершенні кодування блока даних (9), та блок, що враховує інформацію про стан каналу зв'язку при декодуванні ТК (10), які з'єднані з декодерами (1, 2), який відрізняється тим, що додатково містить наступні блоки: регістр зсуву (7), суматор (8), причому регістр зсуву з'єднаний з суматором, який в свою чергу з'єднаний зі схемою порівняння (6). (19) (21) u200909987 (22) 30.09.2009 (24) 10.02.2010 (46) 10.02.2010, Бюл.№ 3, 2010 р. (72) ОВЧАРОВ ОЛЕКСАНДР ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ЗАЙЦЕВ СЕРГІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, ЛІВЕНЦЕВ СЕРГІЙ ПЕТРОВИЧ, КУВШИНОВ ОЛЕКСІЙ ВІКТОРОВИЧ (73) ОВЧАРОВ ОЛЕКСАНДР ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ЗАЙЦЕВ СЕРГІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, ЛІВЕНЦЕВ СЕРГІЙ ПЕТРОВИЧ, КУВШИНОВ ОЛЕКСІЙ ВІКТОРОВИЧ 3 47618 блоків, які повторено k разів, з другого декодера останньої ітерації декодування ТК; - наявність логіки, що виконує процедуру сумування логарифмічних відношень функції правдоподібності про передані біти. Виходячи з описаного рівня техніки випливає, що вказані відміни пристрою, що заявляється, є новими. На Фіг.1 подано структурну схему декодера ТК, що працює разом з запропонованим пристроєм. Структурна схема пристрою перетворення апостеріорної інформації для турбо кодів з повторенням подано на Фіг.2. Надалі вважається, що приймачем вже виконаний прийом пакету, що передавався, у вигляді множини канальних відліків, і ця множина була розділена на підмножини систематичних відліків та перевірочних відліків, отриманих від першого та другого компонентних кодерів. Ітеративний декодер ТК перетворює прийняту послідовність символів в послідовність логарифмічних відношень функцій правдоподібності C C про переE E1, K, E k , E1 L2 x1C , K, L2 xN ,, E k L2 x1C , K, L2 xN 1 1 k k дані біти. Пристрій перетворення апостеріорної інформації для турбо кодів з повторенням, аналізуючи за певним алгоритмом логарифмічні відношення функцій правдоподібності, перетворює послідовність E1, K, E k E в послідовність прийнятих біт U . Декодер ТК представляє собою послідовне з'єднання двох компонентних декодерів (перший декодер 1 та другий декодер 2), розділених пристроєм перемеження 3 та деперемеження 4. В якості вхідної інформації для декодера виступають канальні відліки інформаційних та перевірочних біт. На перший декодер 1 систематичні канальні відліки подаються безпосередньо, на другий 2 - в переставленому вигляді, що досягається за допомогою блока перемежіння 3. Послідовність канальних відліків подається на декодери 1 і 2: Y11 L1 Y1C1, L1 Y1П1 ,, Yk1 Lk YkC1, Lk YkП1 c c c c декодера 1, 1П1 1П11 Y Y параметр 12 Y для Y1П2 1C2 1П1 kП1 kП11 - для де kП1 , К, Y ,, Y Y , К, Y Lc канальної "надійності". Відповідно L1 Y1C2, L1 Y1П2 c c ,, Y декодера k2 Y1П21, К, Y1П2 ,, YkП2 Lk YkC2, Lk YkП2 c c де 2, YkП21, К, YkП2 . kC 2 Y ,, Y - послідовності систематичних символів з урахуванням відповідної операції перемеження. Кожен декодер при обробці блоку обчислює функцію правдоподібності L1 x1C , K, L2 xkC , L2 x1C , K, L2 xkC , для кожного k-го 1 t k t 1 t k t , блоку, t 1 N , після цього - "зовнішню" інформа цію: L1e x1C , K, L1 xkC , L2e x1C , K, L2 xkC , для кож1 t ke t 1 t ke t , ного k-го блоку, t 1 N , використовуючи основні алгоритми декодування ТК. З виходу перемежува 4 ла 3 "зовнішня" інформація декодера 1 використовується в якості апріорної для декодера 2 – L2a x1C , K, L2 xkC , t 1 N . , 1 t ka t "Зовнішня" інформація декодера 2 даної ітерації L2e y1C , K, L2 ykC , t 1 N , після операції де, 1 t ke t перемеження 4 використовується в якості апріорної для декодера 1 наступної ітерації. Пристрій перетворення апостеріорної інформації для турбо кодів з повторенням 5 здійснює сумування вихідних ЛВФП про передані біти для останньої ітерації декодування другого декодера ТК для всіх k-х блоків L2 x1C L2 x1C L2 x1C L2 xkC . t 1 t 2 t k t Схема порівняння 6 виносить "тверді" рішення про декодовані символи, які використовуються для оцінки ймовірності бітової помилки: xC t 1, якщо L2 x1C t 2 0, якщо L x1C t 0 0 . Таким чином, декодер ТК разом з пристроєм перетворення апостеріорної інформації для ТК з повторенням 5, будуть працювати наступним чином (розглядається остання ітерація турбо декодера) (Фіг.1, 2). 1. Декодер 1 виконує цикл декодування прийнятих k-х блоків, використовуючи апріорну інфор , мацію L1a x1C , K, L1 xkC , t 1 N з попередньої іте1 t ka t рації та записуючи до перемежувача "зовнішню" , інформацію: L1 e x1C , K, L1 xkC , t 1 N (Фіг.1). Для 1 t ke t декодера 1 першої ітерації апріорна інформація буде представляти собою множину нульових значень. 2. Пристрій перемеження 3 виконує перестановку N чисел L1e x1C , K, L1 xkC , що були буфе1 t ke t ризовані, які потім використовуються як апріорна , інформацію L2a x1C , K, L2 xkC , t 1 N для декодера 1 t ka t 2. 3. Декодер 2 виконує цикл декодування, аналогічно декодеру 1, та розраховує вихідне ЛВФП L2 x1C , K, L2 xkC , t 1 N для прийнятих k-х блоків. , 1 t k t 4. Інформація про вихідне ЛВФП L2 x1C , K, L2 xkC , t 1 N для прийнятих k-х блоків , 1 t k t після операції деперемеження 4 записується в регістр 7 пристрою перетворення апостеріорної інформації 5 для ТК з повторенням (Фіг.2). 5. Елемент 8 пристрою 5 виконує сумування , вихідних ЛВФП L2 x1C , K, L2 xkC , t 1 N , в резуль1 t k t таті отримується сумарне вихідне ЛВФП L2 x1C L2 x1C L2 x1C L2 xkC про передані t 1 t 2 t k t біти. 6. Схема порівняння 6 виносить "тверді" рішення про декодовані символи xC t 1, якщо L2 x1C t 0 0, якщо L2 x1C t 0 . 6. Елемент 9 використовує додаткові біти по завершенню кодування блока даних з метою примусового переведення решітчастої діаграми реку 5 47618 рсивного систематичного згортувального коду ТК в початковий стан (ця інформація надходить до елементів 1, 2 декодеру ТК). 7. Елемент 10 враховує інформацію про стан каналу зв'язку при декодуванні ТК (ця інформація надходить до елементів 1, 2 декодеру ТК). На Фіг.3 показаний графік залежності середньої ймовірності бітової помилки декодування PB дек від відношення сигнал-завада h2 j з повто ренням блоку k = 1, 2,4,10 при турбо кодуванні при використанні одноканальної програмованої радіостанції з модуляцією ФМ-2, ФМ-4, ТК з псевдовипадковим перемежувачем, N=1000, алгоритмом декодування Log Map з 5 ступінчастою апроксимацією, 8 ітерацій декодування, швидкістю кодування ТК R = 1/3 та R = 1/5 при впливі шумової завади в частині смуги 1 і флуктуаційного шуму, який отримано в результаті імітаційного моделювання. Аналіз свідчить, що використання ТК з повторенням при k=2 можна отримати енергетичний виграш в характеристиках завадозахищеності 14,5 дБ для PB дек PB дек 10 1 , 0,5 дБ для PB дек 10 3 та PB дек 10 4 10 2 , 0,6 дБ для в порівнянні з вико ристанням ТК без повторення. Але при цьому збільшується надлишковість переданої інформації. Для випадку, коли надлишковість постійна, виграш в характеристиках завадозахищеності складає 14 дБ для PB дек 10 1 та до 0,2 дБ для PB дек 10 2 , 6 PB дек 10 3 та PB дек 10 4 . Ще більші виграші в характеристиках завадозахищеності програмованої радіостанції можна отримати збільшуючи кількість повторених блоків при турбо кодуванні. Так, при k=4 енергетичний виграш в характеристиках завадозахищеності складає 4,5 дБ для PB дек 10 2 , 0,8 дБ для PB дек PB дек 10 4 . При k=10 - 6,5 дБ для PB дек 2,8 дБ для PB дек 10 4 10 3 , 0,6 дБ для 10 3 , . Джерела інформації: 1. Патент WO2007059389 (А2) "Method and apparatus for interleaving within a communication system": Kaith В., Yufei В., Brian C. - 2007-05-24. 2. Патент WO2008057906 "Turbo interleaving for high data rates": Yongbin W., Jing S., Prasad M. 2008-05-15. 3. Патент KR20020031721 "Device for decoding turbo code using channel information and method thereof: Geun K., Seop L. - 2002-05-03. 4. Патент KR20080030493 "Tail-bitting turbocode for arbitrary number of information bits": Zong S., Так L. - 2008-04-04. 5. Патент на корисну модель 43111, МПК Н03М 13-37. Пристрій підвищення завадо захищеності систем з турбокодами при низьких значеннях відношення сигнал-шум в каналі / Зайцев С. В., Лівенцев С. П., Кувшинов О. В., Артюх О. I.; заявл. 05.08.08; опубл. 10.08.09, Бюл. № 15. 7 47618 8 9 Комп’ютерна верстка В. Мацело 47618 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601