Інформаційні технології та комп'ютерна техніка

ГІБРИДНИЙ МЕТОД ДЕКОДУВАННЯ ЗГОРТКОВИХ ТУРБОКОДІВ

Автор(и)

Ю. Ю. Іванов ORCID 0000-0003-2125-1004
Вінницький національний технічний університет ROR
М. С. Юхимчук ORCID 0000-0002-8131-9739
Вінницький національний технічний університет ROR
Т. В. Малоштан
Вінницький національний технічний університет ROR
Б. О. Боднаренко ORCID 0009-0009-3728-862X
Вінницький національний технічний університет ROR
Є. О. Звуздецький ORCID 0009-0005-4885-8967
Вінницький національний технічний університет ROR

Ключові слова

захист інформації завадостійке кодування декодування турбокодів гібридний метод коригуюча функція імітаційне моделювання

Анотація

Широке застосування завадостійкого кодування в сучасних системах цифрового зв’язку обумовлено тим, що це ефективний метод приведення параметрів системи до бажаного компромісу між вірогідністю передавання даних, необхідною потужністю сигналу і пропускною здатністю каналу. Одним з важливих досягнень у теорії завадостійких кодів з випадковою структурою є розробка турбоподібних конструкцій. У статті розглянуто згорткові турбокоди, які завдяки своїй структурі та спеціалізованим методам декодування з обміном інформацією між компонентними декодерами дозволяють виконувати ефективне передавання цифрових даних у комп’ютерних системах різного функціонального призначення. Варто зазначити, що у складі базового методу Берру–Глав'є–Цітімаджіми є низка нелінінйних ресурсоємних функцій. Саме тому розглянуто субоптимальні методи турбодекодування, які застосовують апроксимацію коригувальної функції в процесі обчислень метрик та апостеріорного логарифмічного відношення функцій правдоподібності. Запропоновано використовувати гібридний метод декодування турбокодів з автоматичним запитом повторного передавання даних, який використовує один із складових методів залежно від рівня шумової компоненти у каналі цифрового зв’язку.

Після теоретичного опису розробки виконано комп’ютерне імітаційне моделювання характеристик завадостійкості системи з представленим турбодекодером. Результати експериментів для мультимедійної інформації показують, що розробка дає можливість досягти хорошої коригуючої здатності за низьких співвідношень сигнал/шум у каналі цифрового зв’язку. Стаття може бути корисною для інженерів, а також проєктувальників систем передавання даних, оскільки дозволяє аналізувати та синтезувати турбокоди залежно від поставлених вимог до кодека та системи передавання даних в цілому.

227 96

Біографії авторів

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

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

автор М. С. Юхимчук, афіліація Вінницький національний технічний університет

д-р техн. наук, професор, професор кафедри комп’ютерних систем управління

автор Т. В. Малоштан, афіліація Вінницький національний технічний університет

аспірант кафедри автоматизації та інтелектуальних інформаційних технологій

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

аспірант кафедри автоматизації та інтелектуальних інформаційних технологій

автор Є. О. Звуздецький, 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 the ICC, pp. 1064-1070, 1993. https://doi.org/10.1109/ICC.1993.397441 .
Y. Shi, S. Liu, et al., “Mimic Turbo Compiled Code Structure for Wireless Communication Systems,” IET Communications, vol. 18, pp. 1089-1106, 2024. https://doi.org/10.1049/cmu2.12818 .
J. Wang, and Z. Wang, “Research on Parallel Turbo Encoding and Decoding Technology,” IEEE 6th Advanced Information Management, Communicates, Electronic and Automation Control Conference, 2024, pp. 1378-1381. https://doi.org/10.1109/IMCEC59810.2024.10575400 .
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 .
V. M. Dubovoy, et al., “Functional Safety Assessment of One-Level Coordination of Distributed Cyber-Physical Objects,” Przeglad Elektrotechniczny, vol. 97, pp. 38-41, 2021. https://doi.org/10.1155/2022/2588364 .
V. Kovtun, O. Kovtun, T. Gryshchuk, and M. Yukhimchuk, “Adaptive Management of Communication Resource Allocation in High-Load 5G Infrastructures: A Queuing-Based Approach,” International Workshop on Intelligent Information Technologies & Systems of Information Security, 13 p., 2025. [Electronic resource]. Available: https://ceur-ws.org/Vol-3963/paper18.pdf .
Yu. Yu. Ivanov, and V. V. Kovtun, “Crypto Coding System Based on the Turbo Codes with Secret Keys,” ICT Express, 2023, vol. 10, pp. 330-335. https://doi.org/10.1016/j.icte.2023.08.007 .
Yu. Ivanov, A. Kulyk, and S. Krivogubchenko, “A Viterbi Algorithm as a Key to Decoding Turbo-code,” Nauka i studia, vol. 56, pp. 60-65, 2012.
Р. Н. Квєтний, Ю. Ю. Іванов, С. Г. Кривогубченко, і О. В. Стукач, «Особливості оцінювання параметрів процесу передавання даних із використанням турбо-кодів,» Метрологія та прилади, № 3, c. 25-32, 2017.
D. Declerq, et al., “Channel Coding: Theory, Algorithms, and Applications,” Academic Press Library in Mobile and Wireless Communications, 2014, 690 p.
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, Б. О. Боднаренко, Д. В. Борисюк, і О. С. Щиров, «Модифікований алгоритм декодування згорткових турбо-кодів,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 1, с. 86-91, 2025. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2025-178-1-86-91 .
Ю. Ю. Іванов, «Експериментальне дослідження завадостійкості турбо-кодів: числові оцінки та імітаційне моделювання нового субоптимального алгоритму PL-log-MAP,» Вісник Вінницького політехнічного інституту,
№ 5, c. 76-84, 2016.
Ю. Ю. Іванов, «Особливості апаратно-програмної реалізації турбо-кодів: порівняльний аналіз складності реалізації на цифровому сигнальному процесорі,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 3, c. 94-101, 2016.
А. Я. Кулик, С. Г. Кривогубченко, і Ю. Ю. Іванов, «Порівняльний аналіз складності реалізації методів декодування турбо-кодів,» Інформаційні технології та комп’ютерна інженерія, № 1, с. 26-31, 2013.
O. N. Romanyuk, Yu. Yu. Ivanov, et al., “Implementation Complexity Analysis of the Turbo Decoding Algorithms on Digital Signal Processor,” Proceedings Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments, vol. 1080820, 8 p., 2018. https://doi.org/10.1117/12.2501504 .
Yu. Yu. Ivanov, R. N. Kvetny, et. al., “A New Piecewise Linear Modification to log-MAP Turbo Decoding Algorithm: Comparative Analysis, Numerical Estimations and Simulation,” Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiment Conference, 2018, vol. 1080826, pp. 1-13. https://doi.org/10.1117/12.2501540 .
P. Robertson, E. Villebrun, and P. Hoeher, “A Comparison of Optimal and Sub-optimal MAP Decoding Algorithms Operating in the log Domain,” IEEE International Conference on Communications, 1995, pp. 1009-1013. https://doi.org/10.1109/ICC.1995.524253 .
L. Zhang, and S.-Z. Yu, “A Simplified log-MAP Turbo Decoder by Fitting Method,” Proceedings in IEEE International Conference on Advanced Communication Technology, 2005, vol. 2, pp. 854-857. https://doi.org/10.1109/ICACT.2005.246085 .

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

1 2 > >>