Построение схемы кодера и решетчатой диаграммы

КОДИРОВАНИЕ И ДЕКОДИРОВАНИЕ СВЕРТОЧНЫХ КОДОВ

Теоретические вопросы выбора оптимальных параметров и синтеза кодовых комбинаций сверточного кода рассмотрены в [1,2,5].

Кодер двоичного сверточного кода (СК) содержит регистр сдвигов на К разрядов и сумматоры по модулю 2 для образования кодовых символов. Входы сумматоров определены разрядами регистра. Связи i-го сумматора с ячейками j-го

-

Сверточные коды обычно задаются полиномами в восьмеричной системе счисления, и для построения схемы кодера необходимо перевести полиномы в двоичную (полиномиальную) форму.

Рассмотрим простейший несистематический код (7, 5). Для получения образующих полиномов переведем цифры в двоичную и полиномиальную формы:

G⁽¹⁾ =7₈ = 111₂ ® D² + D + 1,

G⁽²⁾ =5₈ = 101₂ ® D² + 1.

Сверточный кодер как конечный автомат с памятью описывают диаграммой состояний. Внутренними состояниями кодера считают символы, содержащиеся в (К – 1) разрядах регистра (начиная от входа кодера). Кодер на рис. 2 может находиться в одном из четырех состояний S₁S₂ = (00, 10, 11, 01), так как К = 3. Диаграмма представляет собой направленный граф, который содержит все состояния и описывает возможные переходы из одного состояния в другое, а также символы входов/выходов кодера, сопровождающие эти переходы. В кружках указаны состояния кодера, стрелками – возможные переходы. Около стрелок показаны символы на входе/выходе кодера u/v⁽¹⁾v⁽²⁾, соответствующие каждому переходу.

Развертка диаграммы состояний во времени образует решетчатую диаграмму (рис. 4). На решетке состояния показаны узлами, а переходы – соединяющими их линиями (ветвями). После каждого перехода из одного состояния в другое происходит смещение на один шаг вправо. Решетчатая диаграмма представляет все разрешенные пути, по которым может продвигаться кодер при кодировании.

Рисунок 4

Свободное кодовое расстояние d_f СК определяется числом символов, которыми отличаются все возможные кодовые последовательности, при условии, что им соответствуют две последовательности, имеющие отличие в одном символе. Поскольку СК являются линейными, то в качестве одной последовательности удобно взять нулевую, а в качестве второй – последовательность с одной единицей на первом месте. В этом случае определение d_f упрощается, так как можно воспользоваться выражением

d_f = Wt(h_i) (8)

где Wt(h_i)– вес отклика (импульсной реакции) кодера на единичное воздействие вида

.

Рассчитаем свободное кодовое расстояние, исходя из решетчатой диаграммы кода, выбирая путь наименьшего веса, начинающийся и заканчивающийся в состоянии 00 (и отличный от нуля). На рис. 4 этот путь обозначен пунктирной стрелкой. Вес этого пути и будет свободным расстоянием кода d_f = Wt(11 10 11) = 5.