Інформаційні технології та комп'ютерна техніка

МОДИФІКОВАНИЙ АЛГОРИТМ ДЕКОДУВАННЯ ЗГОРТКОВИХ ТУРБО-КОДІВ

Автор(и)

Ю. Ю. Іванов
Вінницький національний технічний університет ROR
Б. О. Боднаренко
Вінницький національний технічний університет ROR
Д. В. Борисюк
Вінницький національний технічний університет ROR
О. С. Щиров
Вінницький національний технічний університет ROR
DOI https://doi.org/10.31649/1997-9266-2025-178-1-86-91

Ключові слова

передавання даних завадостійкий код згортковий турбо-код декодування коригуюча функція моделювання

Анотація

На сучасному етапі розвитку теорії завадостійкого кодування виділяється турбо-код, який забезпечує необхідні характеристики завадостійкості для різних систем передавання даних. Він є представником потужного класу завадостійких кодів з унікальною структурою кодека, здатний ефективно працювати на високих швидкостях у каналах з низькою корисною енергетикою, майже повністю використовуючи його ємність відповідно до принципів К. Шеннона. Процес турбо-декодування з використанням спеціалізованих ітеративних імовірнісних алгоритмів вимагає значних обчислювальних ресурсів, що може стати обмеженням для реальних систем передавання цифрових даних. У статті запропоновано субоптимальну модифікацію алгоритму турбо-декодування на основі максимуму апостеріорної імовірності в ітеративній формі, яка використовує апроксимацію коригуючої функції у ході розрахунку кореляційних метрик переходів трелліс-діаграмою рекурсивного систематичного згорткового кодера. Запропонована функція переважає аналоги на базовому інтервалі значень за статистичними показниками.

Ефективність роботи алгоритму продемонстровано у ході комп’ютерного імітаційного моделювання роботи системи передавання цифрових даних на випадкових фреймах та на мультимедійних даних. Встановлено та проаналізовано експериментальну функціональну залежність частоти виникнення помилок від відношення сигнал/шум у каналі зв’язку. Визначено, що модифікований алгоритм переважає низку аналогів за енергетичним виграшем для каналів зв’язку з високим рівнем шумової компоненти. Його ефективність максимально наближена до базового алгоритму, але має меншу обчислювальну складність. Стаття може бути корисною для інженерів та проєктувальників систем передавання даних, оскільки дозволяє ефективніше аналізувати та синтезувати турбо-коди залежно від поставлених задач.

397 183

Як цитувати

[1]
«МОДИФІКОВАНИЙ АЛГОРИТМ ДЕКОДУВАННЯ ЗГОРТКОВИХ ТУРБО-КОДІВ», Вісник ВПІ, вип. 1, с. 86–91, Лют 2025, doi: 10.31649/1997-9266-2025-178-1-86-91.

Біографії авторів

автор Ю. Ю. Іванов, афіліація Вінницький національний технічний університет

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

автор Б. О. Боднаренко, афіліація Вінницький національний технічний університет

аспірант кафедри автоматизації та інтелектуальних інформаційних технологій

автор Д. В. Борисюк, афіліація Вінницький національний технічний університет

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедри автомобілів та транспортного менеджменту

автор О. С. Щиров, афіліація Вінницький національний технічний університет

аспірант кафедри автоматизації та інтелектуальних інформаційних технологій

Посилання

C. Berrou, A. Glavieux, and P. Thitimajshima, “Near Shannon Limit Error-Correcting Coding and Decoding: Turbo-Codes,” Proceedings of ICC, Geneva, 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, pp. 19, 2023. https://doi.org/10.3390/s23041942 .
X.-G. Xia, “Understanding Turbo Codes: A Signal Processing Study,” Journal of Information and Intelligence, pp. 1-13, 2024. https://doi.org/10.1016/j.jiixd.2023.10.003 .
Ю. Ю. Іванов, Р. Н. Квєтний, С. Г. Кривогубченко, і О. В. Стукач, «Особливості оцінювання параметрів процесу передавання даних із використанням турбо-кодів,» Метрологія і прилади, № 3, c. 25-32, 2017.
Ю. Ю. Іванов, «Особливості апаратно-програмної реалізації турбо-кодів: аналіз складності реалізації на цифровому сигнальному процесорі,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, Вінниця, № 2, с. 94-101, 2016.
Yu. Yu. Ivanov, V. V. Kovtun, “Crypto Coding System Based on the Turbo Codes with Secret Keys,” ICT Express, South Korea, рр. 6, 2024. https://doi.org/10.1016/j.icte.2023.08.007 .
B. O. Bodnarenko, Yu. Yu. Ivanov, and S. M. Skuratov, “Hybrid Turbo-Decoding Method,” in MININGMETALTECH International scientific and technical conference, 2023, pp. 228-230.
P. Robertson, E. Villebrun, and P. Hoeher, “A Comparison of Optimal and Sub-optimal MAP Decoding Algorithms Operating in the log Domain,” Gateway to Globalization, IEEE International Conference on Communications, 1995, pp. 1009-1013. https://doi.org/10.1109/ICC.1995.524253 .
S. Asoodeh, “A New Constructive Approximation in Log-Map Turbo Decoder,” WSEAS International Conference on Electronics, Hardware, Wireless and Optical Communications, Cambridge, 2008, pp. 220-224.
L. Zhang, and S.-Z. Yu, “A Simplified log-MAP Turbo Decoder by Fitting Method,” Proceedings of IEEE International Conference on Advanced Communication Technology, 2005, pp. 854-857. https://doi.org/10.1109/ICACT.2005.246085.
С. В. Зайцев, «Модифікований алгоритм декодування турбокодів log-MAP з урахуванням впливу навмисних завад,» Математичні машини і системи, c. 70-79, 2015.
S. Talakoub, L. Sabeti, B. Shahrrava, and M. Ahmadi, “A Linear log-MAP Algorithm for Turbo Decoding and Turbo Equalization,” IEEE International Conference on Wireless And Mobile Computing, Networking And Communications, 2005. pp. 182-186. https://doi.org/10.1109/WIMOB.2005.1512836 .
W. J. Gross, and P. G. Gulak, “Simplified MAP Algorithm Suitable for Implementation of Turbo Decoders,” IET Journal, pp. 1577-1578, 1998. https://doi.org/10.1049/el:19981120 .
S. C. Chapra, and R. P. Canale, “Numerical Methods for Engineers (Chapter 17: Least-Squares Regression),” McGraw-Hill Higher Education, pp. 454-484, 2006.
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: 12.12.2024.
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, с. 51-55, 2024. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-172-1-51-55 .

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

1 2 > >>