5.5. ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ КОДЕКОВ ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫХ КОДОВ

В этом параграфе приведены примеры помехоустойчивых кодеков для ЦССС. Описаны структурные схемы и основные технические данные кодеков.

Кодек сверточного кода [91]. Сопрягается с модемом сигналов ФМ-4 и обеспечивает декодирование СК со скоростями и 3/4 с использованием алгоритма Витерби. Информационная скорость при в зависимости от скорости кода составляет Порождающие многочлены кода На скоростях и 3/4 используются перфорированные

В соответствии с данными табл. 4.5, 4.6 порождающие многочлены перфорированного кода: при скорости и при скорости . Расчетный ЭВК при составляет и . Выбранные многочлены обеспечивают наибольший ЭВК на скорости 1/2. Возможны и другие варианты кодов. Например, выбор , (37, 25, 37) и (37, 25, 37, 37) дает ЭВК 4,2, 3,7 и

Структурная схема декодера показана на рис. 5.5. С выходов демодулятора сигналы квадратурных каналов поступают на АЦП, в которых происходит квантование отсчетов сигнала на 8 уровней с равномерным шагом. В вычислителе метрик определяются расстояния принятых символов до символов ветвей и производится расстановка символов перфорации. Индикация синхронизма, неоднозначности фазы и оценка качества канала производятся логикой неединогласия, подключенной к памяти путей декодера. Коммутатор предназначен для коррекции неоднозначности фазы. Длина прослеживаемых путей в памяти декодера что необходимо для работы на скорости перфорированного кода в области

Результаты измерений помехоустойчивости кодека совместно с модемом ФМ-4 показаны на рис. 5.13. ЭВК при составляет: и При сравнении экспериментальных данных с приведенными выше теоретическими оценками необходимо учитывать, что расчеты проводились в предположении бесконечно точного квантования, а в АЦП декодера использовано квантование на 8 уровней. Как отмечалось в § 4.5, это приводит к энергегическим

Рис. 5.13. Результаты измерений помехоустойчивости: 1 — при биортогональный код; 3 — сверточный код со скоростью ;

Рис. 5.14. Кривые помехоустойчивости при расстройке несущей частоты

потерям порядка так что расхождение данных расчета и эксперимента будет еще большим.

Превышение экспериментального ЭВК над расчетным типично для систем с помехоустойчивым кодированием. В процессе декодирования достаточно длинных кодов исправляются не только канальные ошибки, но и ошибки, обусловленные неточностью работы модема. Поэтому требования к дисперсии фазы опорного колебания и тактовой синхронизации, к точности формирования фаз и уровней сигналов на передаче, к допустимому уровню межсимвольных помех при использовании помехоустойчивых кодов несколько менее жесткие, нежели в системах кодирования. Это подтверждается данными рис. 5.14, где показана экспериментальная зависимость вероятности ошибки на выходе демодулятора ОФМ-4 (кривая без кодирования) и на выходе декодера (кривая 2, скорость кода 1/2) при расстройке несущей ФМ сигнала относительно номинального значения. Расстройка приводит к взаимным помехам в квадратурных каналах и снижению уровня полезного сигнала. Видно, что применение кодирования позволяет расширить область расстроек, при которых не наблюдается существенного возрастания ошибок. Моделирование показывает, что при одинаковых флуктуациях фазы опорной несущей при кодировании получают дополнительный ЭВК по сравнению с некодированной передачей [95]. Экспериментальные исследования подтверждают устойчивость декодера к изменениям уровня сигнала на входе АЦП. Так, при мягком декодировании изменение отношения размаха сигнала к шагу квантования в пределах практически не влияет на выходную вероятность ошибки при При проектировании систем с кодированием следует учитывать, что устройства синхронизации работают в значительно более тяжелых условиях, нежели при обычной ФМ.

Кодеки с пороговым алгоритмом декодирования. Важным преимуществом пороговых кодеков является простота реализации и возможность применения в кодере и декодере однотипных узлов. Кодеки используются в случаях, когда необходим небольшой выигрыш в помехоустойчивости при простых схемных решениях.

Экспериментальные исследования кодека с порождающими многочленами (0, 3, 15, 19), (0, 8, 17, 18), (0, 6, 11, 13) (указаны показатели степени и скоростью 3/4 показали [96], что в двоичном симметричном канале он обеспечивает ЭВК около при Если в канале совместно с гауссовским шумом действует и гармоническая помеха, возрастает вероятность ошибки как в системе с кодированием, так и без него. При кодировании влияние помех оказывается меньшим, так что в целом ЭВК растет. Так, при отношении сигнал-помеха и возрастает до а при Аналогичное наблюдается и в каналах с межсимвольной интерференцией.

При использовании кода со скоростью выигрыш составляет: при и при Следует отметить, что при вероятности ошибки в канале более пороговое декодирование нецелесообразно, так как выигрыш практически отсутствует.

Наряду с основным, рассмотренным выше пороговым алгоритмом используют его модификацию, позволяющую за счет усложнения кодека повысить помехоустойчивость [97]. Это достигается при многократной обработке принятых последовательностей с использованием порогового алгоритма, когда порог на каждой ступени декодирования выбран оптимально.

Обычно используют ступени декодирования, что достаточно для практически полного использования корректирующих свойств

Таблица 5.2 (см. скан)

кода. Типичные кривые ЭВК при использовании модифицированного порогового алгоритма приведены на рис. 4.12.