ГІБРИДНИЙ МЕТОД ДЕКОДУВАННЯ ЗГОРТКОВИХ ТУРБОКОДІВ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2026-185-2-65-70Ключові слова:
захист інформації, завадостійке кодування, декодування турбокодів, гібридний метод, коригуюча функція, імітаційне моделюванняАнотація
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.
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 .
##submission.downloads##
-
pdf
Завантажень: 0
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).
