Основные характеристики сверточных кодов

● Число символов на входе m

● Число символов на выходе n

● Скорость кода r=m/n

● Длина кодового ограничения k= M*n/m

CCSDS рекомендует следующую спецификацию сверточного кода: сверточный код несистематический.

Несистематическим называется код, в котором чередуется входной символ и символ, полученный после сверточного кодирования.

Скорость кода ½ бит на символ

Длина кодового ограничения 7

Векторы связи - это G1= 1111001

и G2 = 1011011

Инверсия символа на выходном тракте G2

Выходная последовательность символов должна быть C1(1), C2(1)(inverse), C1(2), C2(2)(inverse), C1(3), C2(3) (inverse).

Имеется второй вариант сверточного кодирования - сверточный кодер с выбиванием битов. Выбивание - удаление некоторых символов, производимых кодером перед передачей, достоинства - уменьшается избыточность, т.е. без выбивания ½, а при выбивании ⅔,¾,⅚,⅞. Недостаток - ухудшение помехоустойчивых характеристик канала.

Характеристики кода с выбиванием

● скорость кода ⅔,¾,⅚,⅞

● длина кодового ограничения 7

● векторы связи это G1= 1111001 и G2 = 1011011

● Инверсии символа нет

Коммутатор производит выбивания в соответствии с таблицей

Рекомендации CCDSD при кодировании Рида-Соломона

CCSDS дает конкретные параметры рекомендуемого кода Рида-Соломона. Генераторы полиномов кода и разделения блока кода Рида-Соломона.

Турбокодирование

Турбокоды - это систематические блочные коды. Турбокодер представляет собой комбинацию двух простых сверточных кодеров. На вход кодера поступает фрейм из k информационных битов, два, составляющих турбокодер, рекурсивный сверточных кодера генерируют проверочные символы.

Тип кода - систематически параллельно связывающий турбо-код.

Число составляющих кодера 2 + незакодированная информация, делающая код систематическим

Номинальные скорости кодирования ½,⅓,¼,⅙.

Длины информационных блоков:

Слайд

Длины кодовых слов для поддерживаемых скоростей

Слайд

k - длина входного блока

n - выходного

Обратный вектор G0 - 10011

G1 - 11011

G2 - 10101

G3 - 11111

Для каждой кодовой скорости выходы out 01 до out 3b коммутируются по собственной схема.

При скорости кодирования ½ происходит выбивание символов с обоих компонентов кодера, без выбивания скорость будет ⅓ . Каждый входной блок k информационных битов помещается в буфер, биты читаются из буфера 2х разных порядков: на вход 1ого кодера биты поступают в исходном порядке, на вход 2ого биты поступают в переставленном порядке. В начале оба кодера инициализируются нулями, каждый кодер будет работать в общей сложности k + 4 бита раз. Для первых k-битовых периодов входные переключатели должны находиться в нижнем положении для приема входных данных, в течении последних 4 битов, эти переключатели должны перевестись в верхнее положение, тем самым размыкая обратную связь. В следствии этого четыре такта регистра заполняются нулями. Выходы кодеров мультиплексируются для выбранной скорости кодирования и формируют блок кода. Для скорости кодирования ⅓ выходная последовательность образуется выходами 0A, 1A, 1B. Для скорости кодирования ¼ 0А, 2А, 3А, 1 B, для ⅙ - 0А, 1А, 2А, 3А, 1B, 3B.

Скорость кодирования ½ достигается выбиваем каждого второго бита с выходов 1А и 1B, в такой последовательности первым выбиватся выход 1А, вторым - 1B.

кодовые слова Для разных скоростей - слайд.

LDPC код

Код с малой плотностью проверок на четность.

Синхронизация фреймов

Необходима для разграничения фреймов и для того, чтобы указать каким кодом фрейм был закодирован. ASM - код синхронизации.

Синхронизация фреймов необходима для обнаружения их границ в битовом потоке и последующего декодирования тем или иным помехоустойчивым кодом.

Псевдорандомизация

Необходима для исключения длинных последовательностей подряд идущих нулей или единиц. Суть этой процедуры состоит в сложении по модулю 2 передаваемой последовательности и псевдослучайной последовательности. На приемной стороне посредством этой же операции выполняется депсевдорандомизация. Наличие или отсутствие псевдорандомизации должно быть определено заранее.

Конфигурация псевдорандомизации

Сначала производится псевдорандомизация, после этого рандомизированные блоки ограничиваются синхромаркером, и далее происходит сверточное кодирование.

Псевдо-рандомизированная последовательность генерируется с помощью следующего полинома h(x)= x^8+x^7+x^5+x^3 +1

Рандомизация начинается с первого бита блокового кода. Длительность составляет 255 бит

Последовательность циклически повторяется до достижения конца кодированного блока

Длина фрейма передачи

CCSDS не задает длину фрейма. Однако в зависимости от выбранного вида кодирования вводят ограничение на длину передаваемого фрейма. Например, если кодирования нет, максимальная длина 2048 байт. При кодировании Рида-Соломона длина кратная 255 байтам плюс поле контрольной суммы. Для турбокодирования длина 223, 446, 892 и 1115 байт. Поэтому в зависимости от типа используемого кодирования длина фрейма передачи должна быть зафиксирована при планировании космической миссии.