Структурные свойства кадра сверточных турбокодов

СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА КАДРА СВЕРТОЧНЫХ ТУРБОКОДОВ

, научный руководитель, канд. техн. наук

Череповецкий военный инженерный институт радиоэлектроники

г. Череповец

Многообразие сигналов, имеющих структуру, отличную от ранее известной, приводит к целесообразности использования автоматизированных средств их обнаружения и определения параметров (ООП), которые проводятся в условиях априорной неопределенности. Начальным этапом построения алгоритмов ООП является выявление характерных свойств рассматриваемых сигналов.

В работе представлены результаты исследований по выявлению свойств дискретных последовательностей со сверточным турбокодированием (ДПТК) {y}. Кодер сверточного турбокода (ТКС) состоит из M связанных параллельно компонентных сверточных кодов (СК) скорости R=m/n, каждый их которых формирует l-ю дискретную последовательность со сверточным кодированием (ДПСК) {yl}. Последовательности состоят из элементарных блоков (ЭБ), отображающих множество символов, параллельно поступающих в дискретный момент времени на вход кодера.

Процесс сверточного турбокодирования представляет собой выполнение параллельных операций над входной последовательностью. Принцип работы итеративных декодирующих устройств, для которых необходимо наличие конечного числа символов на входе и априорной информации о начальных и конечных состояниях компонентных кодеров объясняет необходимость разбиения входной последовательности на блоки длиной Nvh. Рассматриваемые состояния зависят от режима работы кодера ТКС.

Структуры кадров ТКС в различных режимах работы представлены на рис. 1, где серым цветом выделены добавляемые символы.

Режим непрерывного кодирования (рис.1,а) заключается в сохранении состояний всех компонентных кодеров, в которых они находились по завершении кодирования предыдущего информационного блока, и возобновлении кодирования нового информационного блока из этих же состояний. В режиме усеченного кодирования (рис.1,б) производится принудительное обнуление состояний компонентных СК в конце передачи каждого информационного блока длины Nvh. В режиме терминированного (завершающегося) кодирования производится возвращение кодера ТК в нулевое состояние после передачи каждого информационного кадра длины Nvh путем либо добавления завершающих символов во входной кадр (рис.1,в), либо перевода компонентных кодеров СК в нулевое состояние по завершении процедуры кодирования кадра (рис.1,г, д). Режим кольцевого кодирования (рис.1,а, е) заключается в возвращении решеток компонентных кодов в конце каждого кадра в те же состояния, в которых они находились в начале кодирования данного кадра. При этом, начальное состояние при кодировании очередного кадра в общем случае не совпадает с конечным состоянием после кодирования предыдущего кадра.

Рис. 1. Структура кадра ТКС в различных режимах работы

Анализ режимов работы кодера ТКС показал, что характерным признаком ДПТК является наличие кадровой структуры, которая может быть использована в качестве информативного признака при обнаружении ДПТК. Априорная неопределенность относительно параметров кадра заключается в отсутствии априорных данных о режиме работы конкретного кодера ТКС и длине кадра. Наличие, расположение и заполнение дополнительно вводимых символов делают возможным поиск признаков идентификации ТКС, основу чего составляют следующие свойства.

Свойство 1. Пусть кодер ТКС в начале передачи кадра находится в нулевом состоянии. Тогда в первом ЭБ кадра ДПТК первый ЭБ первой ДПСК имеет одинаковые символы, т. е.

. (1)

Свойство 2. Пусть кодер ТКС в конце передачи кадра находится в нулевом состоянии. Тогда в кадре ДПТК последний ЭБ каждой l-й ДПСК , l=1…M имеет одинаковые символы, т. е.

. (2)

Свойство 1 определяет информативный признак ТКС, работающих в режимах усеченного и терминированного кодирования, а свойство 2 – ТКС, работающих в режиме терминированного кодирования. Признаки (1) и (2) позволяют обнаружить ТКС, оценить длину кадра ДПТК и определить режим работы кодера ТКС. Количество одинаковых символов ЭБ (1) позволяет определить скорость компонентного СК. Число последних ЭБ ДПСК с одинаковыми символами позволяет определить мерность ТКС. Расстояние между последними ЭБ l-х ДПСК (2) позволяет определить длину кодового ограничения СК.