МОДИФІКОВАНИЙ АЛГОРИТМ ДЕКОДУВАННЯ БЛОКОВИХ КОДІВ ТУРБО-ДОБУТКІВ
Ключові слова:
передавання даних, завадостійкий код, блоковий код турбо-добуток, евристика, декодування, експериментиАнотація
Забезпечення надійного передавання даних є невід’ємною вимогою до сучасних комунікаційних систем. Для виконання цієї вимоги можна використати завадостійкий код турбо-добуток, здатний ефективно працювати з невеликими інформаційними блоками на високих кодових швидкостях, але вимагаючи значних обчислювальних витрат на етапі декодування даних, що може значно навантажувати систему зв’язку, особливо в режимі реального часу та за умов обмежених ресурсів. Варто зазначити, що алгоритми декодування кодів турбо-добутків складно ефективно реалізувати на практиці. Найпоширенішим є алгоритм декодування Піндайя–Чейза, який застосовує перебір тестових кодових слів, що ставить завдання глобальної дискретної оптимізації з експоненціальною складністю. Важливо балансувати між надійністю коригування помилок і ефективним використанням обчислювальних ресурсів. Тому у статті запропоновано субоптимальну модифікацію цього алгоритму декодування, яка основана на евристичній процедурі генерації списку ймовірних кодових слів.
Ефективність роботи модифікації показана у експериментах із застосуванням комп’ютерного імітаційного моделювання системи передавання цифрових даних, враховуючи випадкові інформаційні пакети та мультимедійні дані. У ході експериментів проаналізовано частоти виникнення бітових та символьних помилок залежно від відношення сигнал/шум у каналі зв'язку. Визначено, що модифікований алгоритм незначно переважає свій оригінальний варіант за енергетичним виграшем, і, враховуючи евристичну природу перебору кодових слів, має складність меншу або, в наймалоймовірнішому випадку, таку ж, як у базового алгоритму. Стаття може бути корисною для проєктувальників комунікаційних систем, оскільки надає можливість аналізувати та синтезувати декодери кодів турбо-добутків для застосування у різних практичних задачах.
Посилання
C. Berrou, A. Glavieux, and P. Thitimajshima, “Near Shannon Limit Error-Correcting Coding and Decoding: Turbo-Codes,” Proceedings of ICC, pp. 1064-1070, 1993. https://doi.org/10.1109/ICC.1993.397441 .
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 .
R. M. Pyndiah, “Near-Optimum Decoding of Product Codes: Block Turbo Codes,” IEEE Transactions on Communications, pp. 1003-1010, 1998. https://doi.org/10.1109/26.705396 .
A. 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 .
C. Douillard, et al, Codes and Turbo Codes, 2010, 424 p.
K. Suman, “Optimization of Heuristic Algorithms for Improving BER of Adaptive Turbo Codes,” International Journal of Advanced Research in Engineering and Technology, pp. 414-421, 2019. https://doi.org/10.34218/IJARET.10.2.2019.040 .
A. Al-Dweik, S. Le Goff, and B. Sharif, “A Hybrid Decoder for Block Turbo Codes,” IEEE Transactions on Communications, pp. 1229-1232, 2009. https://doi.org/10.1109/TCOMM.2009.05.070107.
J. H. Kishore, B. Yamuna, and K. Balasubramanian, “Design of a Fast Chase Algorithm based High Speed Turbo Product Code Decoder,” Proceedings of the International Conference on Advances in Computing and Communications, pp. 1-5, 2022. https://doi.org/10.1109/ICACC-202152719.2021.9708201 .
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 Вінницького політехнічного інституту, № 1, c. 51-55, 2024. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-172-1-51-55 .
C. Leroux, S. Hemati, Sh. Mannor, and W. J. Gross, “Stochastic Chase Decoding of Reed-Solomon Codes,” IEEE Communications Letters, pp. 863-865, 2010. https://doi.org/10.1109/LCOMM.2010.09.100594 .
J. Justesen, and T. Hoholdt, A Course in Error-Correcting Codes, 2017, 226 p.
Yu. Yu. Ivanov, and Ye. O. Zvuzdetskii, “Features of Decoding Block Turbo-Product Codes,” Міжнародна науково-технічна конференція MiningMetalTech, 2023, с. 238-240.
D. Chase, “Class of Algorithms for Decoding Block Codes with Channel Measurement Information,” IEEE Transactions on Information Theory, pp. 170-182, 1972. https://doi.org/10.1109/TIT.1972.1054746 .
Ye. O. Zvuzdetskyi, and Yu. Yu. Ivanov, “List Decoding of Block Turbo-Products-Codes,” Proceedings of the 8th International Scientific and Practical Conference “Scientific research in the modern world,” 2023, pp. 199-201.
Yu. Yu. Ivanov, and V. V. Kovtun, “Crypto Coding System Based on the Turbo Codes with Secret Keys,” ICT Express, South Korea, 2024, pp. 330-335. https://doi.org/10.1016/j.icte.2023.08.007 .
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).
