- •Экспериментальное исследование характеристик помехоустойчивости турбо-кодов при декодировании их итерационным алгоритмом Витерби
- •1.Экспериментальное исследование помехоустойчивости турбо-кодов при декодировании их итерационным алгоритмом Витерби с мягким решением
- •1.1Цель работы
- •1.2Ключевые положения
- •1.2.1Алгоритм декодирования мав
- •1.2.2Итерационное декодирование по мав
- •1.2.3Заключение по методу итерационного декодирования по мав
- •1.2.4Алгоритм Витерби с мягким решением
- •1.2.6Заключение по итерационному алгоритму abmp
- •1.2.7Сравнение характеристик мав и abmp
- •1.2.8Заключение
- •1.2.5Итерационный алгоритм Витерби с мягким решением
- •1.3Домашнее задание
- •1.4Содержание протокола
- •1.5Ключевые вопросы
- •1.6Лабораторное задание
- •Список литературы
1.2.1Алгоритм декодирования мав
Алгоритм МАВ выносит жёсткое решение и вещественное число, которое называется апостериорной вероятностью (АПВ). АПВ является вероятностью того, что жёсткое решение правильное.
Процесс кодирования линейным свёрточным кодом может быть описан как дискретный во времени Марковский процесс с конечным числом состояний. Этот процесс можно представить графически в виде диаграммы состояний или решётки.
Рассматриваемая модель системы показана на рисунке 1
Рисунок 1 Модель системы связи
Кодированный блок на выходе кодера, представленного как Марковский источник, обозначен xt, он передаётся через дискретный канал без памяти на выходе которого появляется блок rt , который представляет собой версию xt испорченную шумом.
Декодер выдаёт оценку информации, поступившей на вход кодера на основании анализа rt.
В общем случае входные символы bt , t=1, 2, ... N, где N целое, могут быть не двоичными, но для упрощения рассуждений предположим, что символы двоичные, равновероятные и независимые между собой.
Битовая последовательность
bt=(b1, b2, ... bN)
кодируется
систематическим свёрточным кодом с
обратными связями.
Решётка кода имеет M=2m
состояний. Состояния нумеруются целыми
числами l
в диапазоне 0
... M-1. Состояние
решётки в момент времени t
обозначим St.
Последовательность состояний от момента
времени t
до момента t'
обозначается
что представляет собой
Соответствующие последовательности на выходе кодера обозначим
,
где
,
где n номер выхода кодера
Последовательность
модулируется ФМ-2. Модулированная
последовательность обозначается
,
что представляет собой
,
где
,
и
(1)
На модулированную последовательность накладывается АБГШ в процессе передачи и на выходе канала принимается последовательность
,
где
,
и
где nt,i - центрированный Гауссовский случайный процесс с дисперсией = 2. Каждый отсчёт шума является независимым относительно любого другого отсчёта.
Содержимое регистра сдвига кодера в момент времени t обозначено St и при переходе в состояние St+1 он принимает на вход символ bi+1 и выдаёт на выход кодированный блок vt+1. Изменение состояния кодера отображено в диаграмме состояний.
Пусть
bt
информационный бит, который вызывает
переход из состояния St-1
в состояние St
и производит на выходе отклик vt.
Декодер даёт оценку символа на входе
Марковского источника на основании
принятого rt.
Алгоритм
обеспечивает логарифм вероятности,
обозначенный (bt),
связанный с принятой последовательностью
, (
2)
где
,
i=0, 1
апостериорная вероятность того, что
передан символ i.
Декодер даёт оценку путем сравнения
величины (bt)
с нулём.
(
4)
Апостериорная вероятность (1.2) может быть вычислена так
(
5)
где
набор переходов из состояния St-1=l'
St=l
в случае если поступил бит bt=0.
Аналогично
(
6)
где
набор переходов из состояния St-1=l'
St=l
в случае если поступил бит bt=1.
Таким образом, на основании 4 можно записать
(7)
Апостериорная вероятность декодируемого информационного символа может быть получена из условной вероятности, определённой как
(8)
Тогда уравнение (7) можно записать
(
9)
Аналогично апостериорная вероятность для bt=1 можно записать
(
10)
Таким образом логарифм вероятности (bt)
(
11)
Логарифм вероятности (bt) представляет собой мягкий выход декодера МАВ. Его можно подать на вход другого декодера, соединённого с первым каскадно, либо использовать на следующей итерации в итерационном декодере. И в конце декодер может выносить жёсткое решение путём сравнения величины (bt) с нулём.
Условная вероятность t(l',l) может вычисляться рекуррентно [50].
