ОЦІНЮВАННЯ СКЛАДНОСТІ ДЕКОДУВАННЯ ЗГОРТКОВИХ ТУРБО-КОДІВ ТА БЛОКОВИХ КОДІВ ТУРБО-ДОБУТКІВ

Автор(и)

  • Ю. Ю. Іванов Вінницький національний технічний університет
  • Б. О. Боднаренко Вінницький національний технічний університет
  • Є. О. Звуздецький Вінницький національний технічний університет
  • Ю. С. Здітовецький Вінницький національний технічний університет

DOI:

https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-172-1-51-55

Ключові слова:

передавання даних,, завадостійкий код, згортковий турбо-код, блоковий турбо-добуток, декодування, оцінювання складності

Анотація

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 ПіндайяЧейза.

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.

Біографії авторів

Ю. Ю. Іванов, Вінницький національний технічний університет

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедри автоматизації та інтелектуальних інформаційних технологій

Б. О. Боднаренко, Вінницький національний технічний університет

аспірант кафедри автоматизації та інтелектуальних інформаційних технологій

Є. О. Звуздецький, Вінницький національний технічний університет

аспірант кафедри автоматизації та інтелектуальних інформаційних технологій

Ю. С. Здітовецький, Вінницький національний технічний університет

аспірант кафедри автоматизації та інтелектуальних інформаційних технологій

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##

Переглядів анотації: 27

Опубліковано

2024-02-27

Як цитувати

[1]
Ю. Ю. Іванов, Б. О. Боднаренко, Є. О. Звуздецький, і Ю. С. Здітовецький, «ОЦІНЮВАННЯ СКЛАДНОСТІ ДЕКОДУВАННЯ ЗГОРТКОВИХ ТУРБО-КОДІВ ТА БЛОКОВИХ КОДІВ ТУРБО-ДОБУТКІВ», Вісник ВПІ, вип. 1, с. 51–55, Лют. 2024.

Номер

Розділ

Інформаційні технології та комп'ютерна техніка

Метрики

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають