BC/NW 2006, №1 (8): 9.3

Разработка модели декодера Витерби с жестким решением

А.В. Королев, А.Ю. Сизякова

(Москва, Московский энергетический институт (технический университет), Россия)

Проблема повышения качества связи обусловлена несоответствием между требованиями, предъявляемыми к достоверности принятых данных, и качеством реальных каналов связи. В сетях передачи данных требуется обеспечить среднюю вероятность битовой ошибки (BER) не хуже 10^–6 – 10^–9 . При использовании реальных каналов связи указанная величина значительно меньше и не превышает 10^–2 – 10^–3. Столь большие значения BER свидетельствуют о том, что при приеме значительная часть информации теряется (данные искажаются). Одним из путей решения задачи повышения помехоустойчивости приема цифровых сигналов на фоне помех является использование помехоустойчивых кодов.

Помехоустойчивое кодирование является эффективным средством повышения верности передаваемой информации. При постоянной информационной скорости за счет введения избыточности при помехоустойчивом кодировании повышается битовая скорость и возрастает ширина спектра сигнала на выходе передатчика. Поскольку при этом энергия электрического сигнала уменьшается, то возрастает вероятность ошибки в канале. Однако если за счет применения помехоустойчивого кодирования исправляется значительная часть ошибок при декодировании сигнала, то применение кода оправдано.

Помехоустойчивое кодирование понижает требуемое отношение сигнал/шум в канале и дает энергетический выигрыш. Помимо расширения полосы частот, занимаемой сигналом, при введении кодирования усложняется оборудование. Выбор кода и алгоритма его декодирования, обеспечивающих заданный энергетический выигрыш при небольшом расширении полосы частот и приемлемой сложности, считается одной из важнейших задач прикладной теории кодирования.

В докладе рассматривается сверточный кодер со скоростью кодирования ½ , длиной кодового ограничения K = 3 и генераторами кода (7, 5). Этот код имеет свободное расстояние d_f = 5, т.е. может исправить любые две ошибки на отрезок кодированной последовательности длиной (9 .. 15) бит. Построены модели сверточного кодера и декодера. Модели реализованы в среде System View и на языке Borland Pascal 7.0. Проведено тестирование моделей. Разработана и отлажена программа на языке Borland Pascal 7.0, реализующая декодер Витерби с жестким решением. Интерфейс этой программы позволяет наблюдать работу декодера по тактам и контролировать процесс исправления ошибок при декодировании. На модели получены зависимости BER от отношения сигнал-шум в канале.