НОВЫЕ АЛГОРИТМЫ ДЕКОДИРОВАНИЯ ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ СПУТНИКОВЫХ КАНАЛОВ Зубарев Ю.Б., Золотарёв В.В., Овечкин Г.В. Цифровая обработка сигналов - 2009. - презентация

1 НОВЫЕ АЛГОРИТМЫ ДЕКОДИРОВАНИЯ ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ СПУТНИКОВЫХ КАНАЛОВ Зубарев Ю.Б., Золотарёв В.В., Овечкин Г.В. Цифровая обработка сигналов

2 Для чего нужно помехоустойчивое кодирование? Применение помехоустойчивого кодирования позволяет получить энергетический выигрыш, каждый децибел которого оценивается в миллионы долларов и позволяет: - снизить мощность передатчика; - повысить скорость передачи данных; - уменьшить размеры антенн; - повысить дальность связи; - экономить полосу частот; - работать при большем шуме в канале.

3 Перспективные методы помехоустойчивого кодирования - турбо коды и методы их декодирования; - низкоплотностные коды и методы их декодирования; - многопороговые декодеры (МПД) самоортогональных кодов.

4 Схема многопорогового декодера

5 Эффективность методов декодирования помехоустойчивых кодов

6 Недвоичные помехоустойчивые коды Недвоичные коды позволяют работать с символьными данными, что гораздо удобнее во многих цифровых системах. Такие коды могут применяться: - для повышения достоверности передачи данных по каналам с группирующимися ошибками; - в качестве составляющих элементов различных каскадных кодов; - для защиты информации на различного рода носителях (CD, DVD, HDD и др.) от искажений (из-за старения материала, царапин и др.) и т.д.

7 Известные недвоичные коды и методы их декодирования: -коды Рида-Соломона (РС); - недвоичные турбо коды; - недвоичные низкоплотностные коды (qLDPC); - недвоичные многопороговые декодеры (qМПД) недвоичных самоортогональных кодов.

8 Пример схемы недвоичного многопорогового декодера Преимущества qМПД: - простота практической реализации (низкая стоимость, высокая надежность, высокое быстродействие); - высокая эффективность декодирования; - широкие возможности адаптации к предъявляемым требованиям.

9 Эффективность методов декодирования недвоичных помехоустойчивых кодов для R=1/2 в qСК 1 – РС (R=1/2, n=255, q=256); 2 – РС (R=1/2, n=64K, q=2 16 ); 3 – qМПД (R=1/2, n=4K, q=256); 4 – qМПД (R=1/2, n=32K, q=256); 5 – qМПД (R=1/2, n=32K, q= 2 16 ); 6 – qМПД (R=1/2, n=100K, q=256); 7 – qМПД (R=1/2, n=100K, q=2 32 ).

10 Эффективность методов декодирования недвоичных помехоустойчивых кодов для R=7/8 и R=19/20 в qСК 1 – РС (R=7/8, n=255, q=256); 2 – РС (R=19/20, n=64K, q=2 16 ); 3 – qМПД (R=7/8, n=48K, q=256); 4 – qМПД (R=7/8, n=48K, q=2 16 ); 5 – qМПД (R=19/20, n=64K, q=256); 6 – qМПД (R=7/8, n=100K, q=256);

11 Выводы МПД позволяет работать при максимально возможных шумах канала на произвольно больших скоростях передачи. При равной эффективности ему требуется в ~100 раз меньшее число операций, чем другим методам. Аппаратные МПД на ПЛИC Xilinx или Altera на скоростях до 1,6 Гбит/с реализуют ЭВК в дБ и более, а программные версии метода успешно декодируют двоичные потоки на скоростях до 15 Мбит/с даже при очень больших шумах канала. qМПД в 1000 и более раз повышают достоверность кодирования по сравнению с кодами Рида-Соломона и оказываются во много раз более простыми и быстрыми по сравнению с последними. Программные qМПД обеспечивают скорость декодирования в несколько десятков Мбит/с даже на обычном ПК. Они в десятки, сотни, а иногда и в тысячи раз быстрее других алгоритмов коррекции ошибок.

12 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ Большой объем дополнительной информации о многопороговых декодерах можно найти на специализированном веб-сайте Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант )