Введение. Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего

Профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций

им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»

_____________________________________________________________________________

Методические указания к лабораторным работам:

«Исследование алгоритма сверточного кодированияв Matlab»

«Изучение алгоритмов избыточного кодирования в стандарте GSM и подготовка данных для проведения исследований»

«Исследование алгоритмов избыточного кодирования в стандарте GSM в Matlab»

Разработчик

Проф. Рыжков А.Е.

Санкт-Петербург

2011г

Оглавление

Введение. 3

Свёрточное кодирование. Идеи, основные соотношения, алгоритмы. 5

Мягкое или жесткое принятие решений. 5

Алгоритм сверточного декодирования Витерби. 10

Реализация декодера. 11

Мягкое декодирование по алгоритму Витерби. 12

Постановка задачи исследования с использованием технологии Matlab. 16

Экспериментальные результаты и их исследование. 18

Требования к отчету. 30

Список рекомендуемой литературы.. 31

Приложения. 32

Введение

Изначально роль цифровой связи в контексте изучения теории связи, проектирования каналов, оконечных устройств, модемов и сетей, используемых для передачи и приема цифровых сообщений, представляет собой охват совокупности результатов и методов, связанных с двойственными задачами:

- минимизацией числа символов, подлежащих передаче по каналу связи так, чтобы удовлетворить заданным требованиям к верности (качеству) знаковой, звуковой или визуальной информации;

- обеспечением правильного приема переданных по каналу символов несмотря на наличие различных помех.

В наши же дни, теория информации актуальна как никогда и принимает всё большее значение в современных разработках систем цифровой связи и хранения данных. Наилучшей демонстрацией этого является возникновение и быстрое внедрение турбокодов и блоковых кодов-произведений во многих спутниковых и беспроводных системах связи.

Наиболее популярной схемой кодирования является сверточная, поскольку почти во всех приложениях сверточные коды лучше блочных и прочих аналогов при одинаковой конструктивной сложности кодера и декодера. Эти коды нашли многочисленные применения для надежной передачи данных. Вот некоторые из них: беспроводная связь (IMT-2000, GSM, UMTS), цифровые наземные и спутниковые системы связи и (радио-ТВ) вещания, системы связи с дальним космосом и т.д.

К примеру, для каналов спутниковой связи схемы прямого исправления ошибок позволяют легко понизить на 5-6 дБ требуемое значение сигнал/шум для заданной достоверности передачи. Из этой эффективности кодирования непосредственно вытекает снижение эффективной изотропной излучаемой мощности спутника, что соответственно приводит к снижению веса и стоимости спутника.

Самым распространенным, на сегодняшний день, методом декодирования информации является алгоритм Витерби. Он применяется для решения таких эквивалентных по сложности задач, как восстановление последовательностей по критерию максимального правдоподобия (выравнивание канала) или прием сигналов в каналах с частичным (ограниченным по задержке) откликом. Сверточные коды в сочетании с каскадной конструкцией и скремблированием достигают эффективности, очень близкой к пределу Шеннона – максимальной скорости передачи информации канала с шумом, и являются совершенно незаменимыми в цифровой связи в целом.

Скажем, при использовании свёрточного кодирования в протоколе 802.11a/802.11b на физическом MAC-уровне для достижения равномерного распределения 0 и 1 после прохождения сигнала через скремблер количество передаваемых символов увеличивается в два раза и, следовательно,.можно добиться благоприятного приема на принимающем устройстве.

Метод пакетного сверточного кодирования опционально предусмотрен как альтернативный метод кодирования в протоколе 802.11b на скоростях передачи 5,5 и 11 Мбит/с. Кроме того, именно данный режим кодирования лег в основу протокола 802.11b+ — расширения протокола 802.11b. Собственно, протокола 802.11b+ как такового официально не существует, однако данное расширение поддержано многими производителями беспроводных устройств.

Прогресс в области цифровых технологий не может стоять на месте, и совершенно очевидно, что универсальный метод сверточного кодирования пригодится ученым в их дальнейших разработках и послужит основой для новейших стандартов связи.