CC BY
53
Секция безопасности информационных технологий
УДК 621.397.335.29
Л.К. Бабенко, Д.В. Бабенко, А.В. Иванченко
ПРОБЛЕМЫ СИНХРОНИЗАЦИИ В ДЕКОДЕРАХ СИСТЕМАТИЧЕСКИХ
СВЕРТОЧНЫХ КОДОВ
В настоящее время широкое распространение получили системы спутниковой связи, транслируемые данные в которых представлены в основном систематическими сверточными кодами [1], обладающими высокой коррек-
,
декодирования. Рассмотрим особенность приема модулированных сигналов. Распространенными видами модуляции являются квадратурная частотная (ФМ2, ФМ4, ФМ8, ФМ16, и т.д.) и квадратурная амплитудная (^М16 и КАМ32), причем в сильно зашумленных каналах связи используется пре-2, 4 8. -
щенностью фазовой модуляции чем амплитудной. На приемном конце должна быть проведена демодуляция сигнала. За счет фазовых неоднозначностей демодуляторов принятый демодулированный сигнал не будет однозначно совпадать с переданным. Так, для режима ФМ2 имеется две ,
виде. Для режима ФМ4 таких неоднозначностей - 4, для ФМ8 - 8 и т.д., 4, ,
одного подканала со сменой обоих подканалов, т.е. если входы декодера обозначить через А и В, то для компенсации неоднозначности (синхро ни-зации устройства на поток или синхронизации по неоднозначностям)
необходимо перебрать варианты А - В, В - А, А - В, В - А. Для остальных режимов ситуация усложняется. При работе со сверточными кодами также необходимо провести поиск границы символа канала (СК) последовательным сдвигом входных данных. Это называется синхронизацией по ребрам кодового дерева или просто синхронизацией по ребрам.
Процесс синхронизации отрабатывается в основном на начальном ( ), -ход в него и в процессе последующей работы устройства, если произошел “срыв” демодулятора, т.е. кратковременная потеря им несущей. Цель син-
- -. -цу символа канала и подбор преобразования, компенсирующего неоднозначность настройки демодулятора при захвате сигнала. Настройка на границу СК происходит путем проверки различных вариантов разбиений потока данных на группы, длиной в один СК (при скорости кода Р=т/п длина СК равна п бит, т.е. при Р=1/2 СК=2бит, Р=3/4 - 4бит, Р=7/8 - 8бит). Все воз-
т/п
Секция безопасности информационных технологий
п-1 , -
биения. Набор преобразований, компенсирующих неоднозначность демодулятора, содержит определенное количество преобразований, представляющих собой комбинации перестановок и инверсий смежных бит входного .
Проблема синхронизации декодеров заключается в том, чтобы как можно быстрее и достовернее настроиться на принимаемый поток и начать декодирование. Существует два основных варианта синхронизации - последовательный и параллельный.
При последовательной синхронизации подбор комбинации производится переборным поиском искомого сочетания путем настройки на каждое сочетание и его последующего тестирования. Процесс тестирования также называется режимом восстановления. Если восстановление было успешным, то текущий вариант принимается, и происходит переход в режим де.
вариант преобразования и разбиения на СК, и тестирование повторяется. Для такого восстановления необходимо оперировать двумя основными параметрами: общим количеством шагов восстановления V и числом подряд идущих шагов с совпадающим контрольным разрядом Р. Следовательно, основные параметры инициализации - это максимально допустимое число шагов восстановления или квота на восстановление MV и достаточное количество непрерывно следующих шагов с совпадающим контрольным разрядом или критерий успешного завершения восстановления МР. От величины этих переменных зависит скорость и надежность синхронизации.
Анализируя работу устройства во время синхронизации/восстановления, приходим к выводу, что 1У^ не должно быть слишком большим, т.к. при скорости кода т/п и модуляции ФМ[к] имеется пк вариантов неоднозначностей. Следовательно, процесс синхронизации может занимать недопустимо большое время при высоких скоростях кода и модуляции с большим коэффициентом деления фазы. Данный параметр также не должен быть слишком низким, чтобы синхронизатор мог успеть обработать текущий вариант неоднозначности, не пропустив верный. Параметр МР тоже имеет свою оптимальную величину. С одной стороны, он не должен быть слишком низким, т.к. при последовательном декодировании систематических сверточных кодов на неверных вариантах неоднозначности могут возникать случайные совпадения принятого и вычисленного контрольных разрядов. Совпадение с эталонным контрольным разрядом может продолжаться некоторое количество шагов. С другой стороны, МР не должен быть слишком высоким, т.к. при наличии шума в канале связи возникающие ошибки, попадая в сдвиговые регистры, влияют на формирование кон, - -, . перебора всех вариантов неоднозначностей не происходит синхронизации на поток (что может быть связано с кратковременным увеличением шума в канале связи), то параметр MV увеличивается вдвое, а МР наращивается на единицу и поиск повторяется.
Для выявления оптимального значения данных параметров было проведено программное моделирование процессов синхронизации для скоростей кода - 1/2, 3/4 и 7/8. При вероятности появления ошибок на входе, составляющей 0,01, 0,004 и 0,001 соответственно, эти величины оказались равны MV=300 и МР=20. Для режима модуляции 4ФМ, являющегося основным для передачи сверточных кодов с заданным количеством ошибок, мак-
1 45
2400, 4800 9600
бит входного потока соответственно для указанных выше скоростей кода.
Параллельная синхронизация строится на основе не поочередной обработки каждого СК и каждого варианта неоднозначности, а сразу всего кодового ограничения и всех возможных неоднозначностей одновременно. Происходит это следующим образом. Отрезок информационной последовательности, длина которого больше кодового ограничения на один СК, анализируется несколькими кодерами (их число равно суммарному количеству ). -значности демодулятора и вариант синхронизации по ребрам (отсюда и размер сдвигового регистра, превышающий кодовое ограничение ровно на ). , , -ются с принятым контрольным разрядом схемой исключающего ИЛИ (вы). ,
правильного варианта будет нулевым в течение «чистой» последователь.
совпадения контрольного разряда для последовательной синхронизации.
,
идентичны параметрам последовательной, т.е. один цикл полной синхронизации теперь составляет 1У^ шагов, после чего генерируется решение о неуспешной синхронизации и производится модификация параметров синхронизации по аналогии с вышеуказанной последовательной. Синхронизация считается успешной, если в течение МР шагов синдром одного варианта остается равным нулю. После проведения программного моделирования выявлено, что для скоростей кода 1/2, 3/4 и 7/8 при модуляции 4ФМ максимальное количество шагов восстановления составило 600, 1200 и 2400 бит входного потока соответственно для указанных скоростей кода.
, -, , -низации приводит к увеличению аппаратных затрат. На основании проведенных авторами экспериментов и расчетов можно сказать, что эти затраты незначительны по сравнению с общей схемой декодера (составляют не более 10%), и поэтому при решении вопросов синхронизации в последовательных декодерах систематических сверточных кодов явные преимущества находятся на стороне параллельной реализации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Касами Т., Токура Н. Теория кодирования М.: Мир. 1978.
УДК 681.327.12.001.362:519.712
. . , . . , . .
АЛГОРИТМ РАСПОЗНАВАНИЯ БЛАНКОВ ФАКСИМИЛЬНЫХ
СООБЩЕНИЙ
Целью данной работы является разработка системы, осуществляющей отбор поступающих факсимильных сообщений по наличию характерных
- , . . ,
