***** Google.Поиск по сайту:


Лекции по Теоретическим основам цифровой связи   

7. Канальное кодирование: часть 2

7.5.2. Сравнение декодирования по алгоритму Витерби с последовательным декодированием и их ограничения

Главный недостаток декодирования по алгоритму Витерби заключается в том, что, когда вероятность появления ошибки экспоненциально убывает с ростом длины кодового ограничения, число кодовых состояний, а значит сложность декодера, экспоненциально растет с увеличением длины кодового ограничения. С другой стороны, вычислительная сложность алгоритма Витерби является независимой характеристикой канала (в отличие от жесткого и мягкого декодирования, которые требуют обычного увеличения объемов вычислений). Последовательное декодирование асимптотически достигает той же вероятности появления ошибки, что и декодирование по принципу максимального правдоподобия, но без поиска всех возможных состояний. Фактически при последовательном декодировании число перебираемых состояний существенно независимо от длины кодового ограничения, и это позволяет использовать очень большие (К = 41) длины кодового ограничения. Это является важным фактором при обеспечении таких низких вероятностей появления ошибок. Основным недостатком последовательного декодирования является то, что количество перебираемых метрик состояний является случайной величиной. Для последовательного декодирования ожидаемое число неудачных гипотез и повторных переборов является функцией канального отношения сигнал/шум (signal to noise ratio — SNR). При низком SNR приходится перебирать больше гипотез, чем при высоком SNR. Из-за такой изменчивости вычислительной нагрузки, поступившие последовательности необходимо сохранять в буфере памяти. При низком SNR последовательности поступают в буфер до тех пор, пока декодер не сможет найти вероятную гипотезу. Если средняя скорость передачи символов превышает среднюю скорость декодирования, буфер будет переполняться, вне зависимости от его емкости, и данные будут теряться. Обычно, пока идет переполнение, буфер убирает данные без ошибок, в то время как декодер пытается выполнить процедуру восстановления. Порог переполнения буфера существенно зависит от SNR. Поэтому важным техническим требованием к последовательному декодеру является вероятность переполнения буфера.

На рис. 7.24 показаны типичные кривые, отображающие зависимость от для двух распространенных схем — декодирования по алгоритму Витерби и последовательного декодирования. Здесь сравниваются их характеристики при использовании когерентной модуляции BPSK в канале AWGN. Сравниваются кривые для декодирования по алгоритму Витерби (степень кодирования 1/2 и 1/3, К = 7, жесткое декодирование), декодирования по алгоритму Витерби (степень кодирования 1/2 и 1/3, К=7, мягкое декодирование) и последовательного декодирования (степень кодирования 1/2 и 1/3, К=41, жесткое декодирование), из рис- 7.24 можно видеть, что при последовательном декодировании можно достичь эффективности кодирования порядка 8 дБ при . Поскольку в работе Шеннона (Shannon) [26] предсказывается потенциальная эффективность кодирования около 11 дБ, по сравнению с не кодированной передачей с модуляцией BPSK, похоже, что, в основном, теоретически достижимые возможности уже получены.

Рис. 7.24. Вероятности появления битовых ошибок для различных схем декодирования по алгоритму Витерби и последовательного декодирования, при когерентной модуляции BPSK в канале AWGN. (Перепечатано с разрешения авторов из J. К. Отит and В. К. Levitt, "Coded Error Probability Evaluation for Antijam Communication Systems". IEEE Trans. Commun., vol. COM30, n. 5, May, 1982, Fig. 4, p. 900. © 1982, IEEE.)




***** Яндекс.Поиск по сайту:



© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.