Вісник Чернігівського Державного Технологічного Університету

УДК 621.396.2.019.4:621.391.254

С.В. Зайцев, канд. техн. наук

Чернігівський національний технологічний університет, м. Чернігів, Україна

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ НЕЧІТКОГО ДЕКОДУВАННЯ ТУРБОКОДІВ

С.В. Зайцев, канд. техн. наук

Черниговский национальный технологический университет, г. Чернигов, Украина

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НЕЧЕТКОГО ДЕКОДИРОВАНИЯ ТУРБОКОДОВ

Serhii Zaitsev, PhD in Technical Sciences

Chernihiv National Technological University, Chernihiv, Ukraine

A MATHEMATICAL MODEL OF FUZZY DECODING OF TURBOCODES

Запропоновано математичну модель нечіткого декодування турбокодів з використанням алгоритму Мах Log Map. Застосування математичної моделі під час моделювання статистичних характеристик достовірності бездротових систем дозволяє отримати такі самі характеристики, як і при застосуванні алгоритму Log Map, але при цьому кількість елементарних операцій, необхідних для здійснення процедури декодування, зменшується. Запропоновані результати можна використати для підвищення достовірності систем передачі інформації в поєднанні з системами автоматичного управління.

Ключові слова: турбокоди, нечіткі множини, алгоритми декодування.

Предложена математическая модель нечеткого декодирования турбокодов с использованием алгоритма Мах Log Map. Применение математической модели во время моделирования статистических характеристик достоверности беспроводных систем позволяет получить такие же самые характеристики, как и при применении алгоритма Log Map, но при этом количество элементарных операций, необходимых для осуществления процедуры декодирования, уменьшается. Предложенные результаты можно использовать для повышения достоверности систем передачи информации в объединении с системами автоматического управления.

Ключевые слова: турбокоды, нечеткие множества, алгоритмы декодирования.

A mathematical model of fuzzy decoding turbocodes using an algorithm Map Log Map. Application of the mathematical model during simulation of statistical characteristics allows the reliability of wireless systems receive the same characteristics such as when applying the algorithm Log Map, but the number of elementary operations required to perform decoding procedure decreases. Proposed results can be used to improve the reliability of data transmission systems in association with the automatic control system.

Key words: turbocodes, fuzzy sets, decoding algorithms.

Постановка проблеми. Для підвищення достовірності інформації в бездротових системах застосовуються завадостійкі коди. Найбільш ефективними серед них є турбокоди (ТК). За енергетичною ефективністю ТК поступаються теоретичному граничному значенню лише 0,5 дБ [1]. Турбокоди застосовуються у системах мобільного зв’язку третього покоління 3G (cdma2000, cdma2000 1xEV-DO, cdma2000 1xEV-DV, UMTS), четвертого покоління 4G (LTE), у системах зв’язку з далеким космосом CCSDS для передачі телеметричної інформації з космічних апаратів, у системах супутникового цифрового телебачення DVB-RCS [2–7]. Роботи з підвищення достовірності систем передачі інформації проводяться по всьому світу і донині.

Аналіз досліджень і публікацій. Відомо декілька підходів до підвищення достовірності систем з ТК. Підходи [8–10] полягають в оптимізації перемежувача у структурі ТК. У цьому випадку енергетичний виграш відбувається при відношенні сигнал-завада в області «порога помилок» ТК.

Інший підхід [11] полягає в застосуванні додаткових біт після завершення кодування блока даних з метою примусового переведення решітчастої діаграми рекурсивного систематичного згорточного коду (РСЗК) ТК у початковий стан. При цьому забезпечується енергетичний виграш у 0,1–0,3 дБ.

Відомий метод [12] враховує інформацію про стан каналу зв’язку при декодуванні ТК. Енергетичний виграш при цьому становить 0,1–0,2 дБ.

Виділення не вирішених раніше частин загальної проблеми. Підвищити достовірності систем з ТК можна завдяки оптимізації процесу декодування ТК за рахунок використання нечітких правил прийняття рішень.

Мета статті. Метою роботи є розроблення математичної моделі оптимізації процесу декодування ТК за рахунок використання функцій приналежності для прийняття рішень при розрахунку логарифмічних відношень функцій правдоподібності про передані біти інформаційної послідовності.

Виклад основного матеріалу. Передбачається, що канал зв'язку гауссівський і має ідеальну імпульсну характеристику , внаслідок чого сигнал спотворюється тільки присутністю флуктуаційних шумів і навмисних завад.

Розглянемо принцип роботи кодера та декодера ТК.