ОЦІНЮВАННЯ СКЛАДНОСТІ ДЕКОДУВАННЯ ЗГОРТКОВИХ ТУРБО-КОДІВ ТА БЛОКОВИХ КОДІВ ТУРБО-ДОБУТКІВ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-172-1-51-55Ключові слова:
передавання даних,, завадостійкий код, згортковий турбо-код, блоковий турбо-добуток, декодування, оцінювання складностіАнотація
У період стрімкого розвитку сучасних цифрових технологій, враховуючи збільшення дальності зв’язку та обсяги інформації, забезпечення надійного передавання даних є невід’ємною вимогою до комунікаційних систем різного функціонального призначення (космічні комунікації, цифрове телебачення, програмовані радіосистеми, оптичні комунікації, цифрові сховища даних тощо). У цьому контексті виділяються турбо-коди, які є потужним класом завадостійких кодів з унікальною структурою кодека, здатним ефективно працювати на високих швидкостях та майже повністю використовувати ємність каналів зв’язку. Але ефективне використання турбо-кодів пов’язане зі значними обчислювальними витратами на етапі декодування, який створює значне навантаження на систему, особливо у онлайн-режимі роботи та у випадку обмежень з боку обчислювальної платформи. Розуміння впливу параметрів турбо-кодів на обчислювальну складність їхнього декодування дозволяє забезпечити баланс між надійністю коригування помилок та ефективністю використання обчислювальних ресурсів за різних комунікаційних сценаріїв. Саме тому, у статті детально проаналізовано обчислювальну складність процесу декодування цих кодів. Основними алгоритмами декодування вибрано ітеративні обмінні ймовірнісні алгоритми Берру–Глав’є–Цітімаджіми, Вітербі–Хагенауера та розширеного спискового декодування Піндайя–Чейза.
У роботі отримано узагальнені аналітичні вирази складності декодування залежно від низки параметрів згорткового та блокового компонентних кодів у випадку реалізації турбо-кодів у змішаному режимі з використанням цифрового сигнального процесора, результати дослідження подано у графічному вигляді. Стаття має практичне значення для інженерів та проєктувальників систем передавання цифрових даних, оскільки допомагає ефективніше аналізувати та синтезувати турбо-коди залежно від поставлених вимог.
Посилання
F. L. Morgos, A.-M. Cuc, and C. Grava, “Performance Analysis of Turbo Codes, LDPC Codes, and Polar Codes over an AWGN Channel in the Presence of Inter Symbol Interference,” Sensors, 19 p., 2023. https://doi.org/10.3390/s23041942 .
C. Berrou, A. Glavieux, and P. Thitimajshima, “Near Shannon Limit Error-Correcting Coding and Decoding: Turbo-Codes,” Proceedings of the ICC, pp. 1064-1070, 1993. https://doi.org/10.1109/ICC.1993.397441 .
J. Woodard, and L. Hanzo, “Comparative Study of Turbo Decoding Techniques: An Overview,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, pp. 2208-2233, 2000. https://doi.org/10.1109/25.901892 .
Ю. Ю. Іванов, «Експериментальне дослідження завадостійкості турбо-кодів: числові оцінки та імітаційне моделювання нового субоптимального алгоритму PL-log-MAP,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 5, с. 76-84, 2016.
Ю. Ю. Іванов та ін., «Особливості оцінювання параметрів процесу передавання даних із використанням турбо-кодів,» Метрологія і прилади, № 3 (65), c. 25-32, 2017.
B. O. Bodnarenko, and Yu. Yu. Ivanov, “Convolutional Turbo-codes Decoding Using SOVA Modifications,” in Proceedings of the Science and innovation of modern world, X International Scientific and Practical Conference, 2023, pp. 144-146.
Yu.Yu. Ivanov, and V. V. Kovtun, “Crypto Coding System Based on the Turbo Codes with Secret Keys,” ICT Express, 2023, 6 p., https://doi.org/10.1016/j.icte.2023.08.007 .
R. Pyndiah et al., “Near Optimum Decoding of Product Codes,” in IEEE Global Telecommunications Conference GLOBECOM, 1994, pp. 339-343, https://doi.org/10.1109/GLOCOM.1994.513494 .
R. Pyndiah, “Near-Optimum Decoding of Product Codes: Block Turbo Codes,” IEEE Transactions on Communications, pp. 1003-1010, 1998. https://doi.org/0.1109/26.705396 .
A. Al-Dweik, H. Mukhtar, and A. Shami, “Turbo Product Codes: Applications, Challenges, and Future Directions,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, pp. 3052-3068, 2016. https://doi.org/10.1109/COMST.2016.2587863 .
Ye. O. Zvuzdetskyi, and Yu. Yu. Ivanov, “List Decoding of Block Turbo-Products-Codes,” Scientific research in the modern world, Proceedings of the 8th International Scientific and Practical Conference, 2023, pp. 199-201.
D. J. Costello Jr. et al., “A Comparison of Low Complexity Turbo-like Codes,” in Conference Record of the Thirty-Sixth Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, 2002., 5 p., https://doi.org/10.1109/ACSSC.2002.1197142 .
С. В. Зайцев, С. П. Ливенцев, и Б. В. Горлинский, «Оценка сложности реализации алгоритмов декодирования турбо-кодов при декодировании бита информации на цифровых сигнальных процессорах,» Метрологічне забезпечення системи захисту інформації в Україні, № 2 (13), с. 183-188, 2006.
S. Yoon, B. Ahn, and J. Heo, “An Advanced Low-Complexity Decoding Algorithm for Turbo Product Codes Based on the Syndrome,” EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, № 126, 31 p., 2020, https://doi.org/10.1186/s13638-020-01740-2 .
ADSP-21065L SHARC Processor User’s Manual. [Electronic resource]. Available: https://www.analog.com/media/en/dsp-documentation/processor-manuals/37788354774923823818314265L_book_um.pdf . Accessed: 12.11.2023.
M. Lalam et al., “An Improved Iterative Decoding Algorithm for Block Turbo Codes,” in IEEE International Symposium on Information Theory, 2006, pp. 2403-2407. https://doi.org/10.1109/ISIT.2006.262019 .
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 35
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
