Турбодекодер

Декодирование входного сигнала с использованием схемы параллельного конкатенированного декодирования

Библиотека:
Коммуникационный инструментарий/Обнаружение и исправление ошибок/Сверточный

Описание

Блок турбодекодера декодирует входной сигнал с использованием схемы параллельного конкатенированного декодирования. Схема итеративного декодирования использует декодер апостериорной вероятности (APP) в качестве составного декодера, перемежителя и обращенного перемежителя. Два составляющих декодера используют одинаковую решетчатую структуру и алгоритм декодирования. Дополнительные сведения см. в разделах Схема параллельного конкатенированного сверточного декодирования и Декодер APP.

Этот значок показывает блок со всеми включенными портами.

Turbo Decoder block with optional ports (IntrInd and InInd) enabled

Порты

Вход

развернуть все

`In` - Параллельное сцепленное кодовое слово
вектор столбца

Параллельное конкатенированное кодовое слово, указанное как вектор столбца длиной М, где М - длина параллельного конкатенированного кодового слова.

Типы данных: double | single

`IntrInd` - Индексы перемежителя
столбчатый вектор целых чисел

Индексы перемежителя, заданные как вектор столбца целых чисел. Вектор должен иметь длину L. Каждый элемент вектора должен быть целым числом в диапазоне [1, L] и должен быть уникальным. L - длина декодированного двоичного выходного сообщения, Out. Индексы перемежителя определяют отображение, используемое для перестановки входных битов в декодере.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра Source of interleaver indices значение Input port.

Типы данных: double

`InInd` - Входные индексы
столбчатый вектор целых чисел

Входные индексы для упорядочивания и прокалывания битов, используемые в полностью кодированных данных, определяемые как вектор-столбец целых чисел. Длина вектора InInd должна быть равна длине вектора входных данных In. Значения элементов в векторе должны быть относительно полностью закодированных данных для схемы кодирования, включая конечные биты для всех потоков.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра Source of input indices значение Input port.

Типы данных: double

Продукция

развернуть все

`Out` - Декодированное сообщение
двоичный вектор столбца

Декодированное сообщение, возвращаемое как вектор двоичного столбца длиной L, где L - длина декодированного двоичного выходного сообщения. Этот вывод наследует тип данных от In вход.

Параметры

развернуть все

`Trellis structure` - Решетчатое описание составного сверточного кода
`poly2trellis(4,[13 15],13)` (по умолчанию) | структура

Укажите решетку как структуру MATLAB ®, которая содержит описание решетки для составного сверточного кода скорости K ∕ N. K - количество входных битовых потоков, а N - количество выходных битовых потоков.

Примечание

K должен быть равен 1 для турбокодера. Дополнительные сведения см. в разделе Скорость кодирования.

Вы можете либо использовать poly2trellis создать решетчатую структуру или создать ее вручную. Дополнительные сведения об этой структуре см. в разделе Описание сверточного кода и istrellis функция.

Решетчатая структура содержит эти поля.

`numInputSymbols` - Количество символов, вводимых в кодер
^2K

Число символов, вводимых в кодер, указанное как целое число, равное ^2K, где K - количество входных битовых потоков.

Типы данных: double

`numOutputSymbols` - Количество символов, выводимых из кодера
^{2 Н}

Число символов, выводимых из кодера, указанное как целое число, равное ^2N, где N - количество выходных битовых потоков.

Типы данных: double

`numStates` - Количество состояний в кодере
мощность 2

Количество состояний в кодере, указанное как мощность 2.

Типы данных: double

`nextStates` - Следующие состояния
матрица целых чисел

Следующие состояния для всех комбинаций текущих состояний и текущих входов, заданных как матрица целых чисел. Размер матрицы должен быть numStates^-by-2K.

Типы данных: double

`outputs` - Выходы
матрица восьмеричных чисел

Выходы для всех комбинаций текущих состояний и токовых входов, заданных как матрица восьмеричных чисел. Размер матрицы должен быть numStates^-by-2K.

Типы данных: double

`Source of interleaver indices` - Источник индексов перемежителя
`Property` (по умолчанию) | `Input port`

Укажите источник индексов перемежителя как Property или Input port.

При установке для этого параметра значения Propertyблок использует параметр индексов перемежителя для указания индексов перемежителя.
При установке для этого параметра значения Input port, блок использует IntrInd входной порт для указания индексов перемежителя.

`Interleaver indices` - Индексы перемежителя
`(64:-1:1).'` (по умолчанию) | вектор столбца целых чисел

Укажите индексы перемежителя, которые определяют отображение, используемое для перестановки битов кодового слова, вводимых в декодер, в виде вектора столбцов целых чисел. Вектор должен иметь длину L. Каждый элемент вектора должен быть целым числом в диапазоне [1, L] и должен быть уникальным. L - длина декодированного двоичного выходного сообщения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Source of interleaver indices значение Property.

`Source of input indices` - Источник входных индексов
`Auto` | `Property` | `Input port`

Укажите источник входных индексов как Auto, Property, или Input port.

При установке для этого параметра значения Autoблок вычисляет входные индексы, которые предполагают, что второй систематический поток прокалывается, и все конечные биты включаются во вход.
При установке для этого параметра значения Propertyблок использует входные индексы, заданные для параметра Input indices.
При установке для этого параметра значения Input portблок использует входной порт InInd для указания входных индексов. Длина вектора и значения входных индексов и кодированного входного сигнала могут изменяться при каждом выполнении блока.

`Input indices` - Входные индексы
`getTurboIOIndices(64,2,3)` (по умолчанию) | вектор столбца целых чисел

Укажите входные индексы для упорядочения битов и прокалывания, используемые для полностью закодированных данных как вектор-столбец целых чисел. Длина вектора этого параметра должна быть равна длине вектора входных данных В.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Source of input indices значение Property.

`Decoding algorithm` - Алгоритм декодирования
`True APP` (по умолчанию) | `Max*` | `Max`

Укажите алгоритм декодирования, используемый составляющими декодерами APP для декодирования входного сигнала как True APP, Max*, Max. При установке для этого параметра значения True APP блок реализует истинное апостериорное декодирование вероятности. При установке для этого параметра значения Max* или Max блок использует аппроксимации для увеличения скорости вычислений. Дополнительные сведения см. в разделе Декодер APP.

`Number of scaling bits` - Количество разрядов масштабирования
`3` (по умолчанию) | целое число в диапазоне [0, 8]

Укажите количество битов, которое составляющие декодеры APP должны использовать для масштабирования входных данных, чтобы избежать потери точности при вычислениях в виде целого числа в диапазоне [0, 8]. Составляющие декодеры умножают входной сигнал на ^2k и делят предварительный выходной сигнал на один и тот же коэффициент. k - значение параметра Number of scaling bits. Дополнительные сведения см. в разделе Декодер APP.

Зависимости

Включите этот параметр, установите для параметра алгоритма декодирования значение Max*.

`Number of decoding iterations` - Количество итераций декодирования
`6` (по умолчанию) | положительное целое число

Укажите число итераций декодирования, используемых блоком как положительное целое число. Блок итерирует и предоставляет обновления логарифмических отношений правдоподобия (LLR) некодированных выходных битов. Выходной сигнал блока является выходным сигналом жесткого решения окончательного обновления LLR.

`Simulate using` - Тип выполняемого моделирования
`Interpreted execution` (по умолчанию) | `Code generation`

Тип выполняемого моделирования, указанный как Interpreted execution или Code generation.

Interpreted execution - Смоделировать модель с помощью интерпретатора MATLAB. Этот параметр требует меньше времени запуска, чем Code generation способ, но скорость последующего моделирования медленнее. В этом режиме можно отладить исходный код блока.
Code generation - Моделирование модели с использованием сгенерированного кода C. При первом запуске моделирования Simulink ® генерирует код C для блока. Код C используется повторно для последующего моделирования, если модель не изменится. Эта опция требует дополнительного времени запуска, но скорость последующего моделирования быстрее, чемInterpreted execution.

Примеры модели

Parallel Concatenated Convolutional Coding: Turbo Codes

Параллельное конкатенированное сверточное кодирование: турбокоды

Характеризует работу турбокодов по шумному каналу. На ней показана основная структура турбокодов в передатчике и приемнике. Мы выбрали спецификации долгосрочной эволюции (LTE) [4] для параметров составляющих компонентов.

Характеристики блока

Типы данных	`double` \| `single`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`yes`

Подробнее

развернуть все

Схема параллельного конкатенированного сверточного декодирования

Турбодекодер использует схему параллельного конкатенированного сверточного декодирования для декодирования кодированного входного сигнала. Схема параллельного конкатенированного декодирования использует итеративный декодер APP с двумя составляющими декодерами, перемежителем и обращенным перемежителем. На этом рисунке показана схема декодирования. Обычно входные данные декодера поступают с выхода демодулятора.

Два составляющих декодера используют одинаковую решетчатую структуру и алгоритм декодирования. Программно-входные программно-выходные декодеры APP (SISO 1 и SISO 2) выводят обновленную последовательность логарифмических вероятностей входных битов кодера, δ (u; O). Последовательность основана на принятой последовательности логарифмических вероятностей канальных (кодированных) битов, λ (c; I) и параметров кода.

Декодер итеративно обновляет эти возможности для фиксированного числа итераций декодирования и затем выводит биты решения. Перемежитель, используемый в декодере, идентичен перемежителю, используемому в кодере. Обращенный перемежитель выполняет обратную перестановку относительно перемежителя. Декодер не предполагает знания хвостовых битов и исключает эти биты из итераций.

Дополнительные сведения см. в разделе Скорость кодирования.

Декодер APP

Блок турбодекодера реализует алгоритм декодирования APP с мягким входом-мягким выходом согласно [1] и [2].

True APP опция параметра Алгоритм декодирования реализует декодирование APP по уравнениям 20-23 в разделе V [1]. Чтобы набрать скорость, Max* и Max значения аппроксимационных выражений параметра алгоритма декодирования, таких как $\underset{}{} log∑iexp (_{} ai$ ), другими величинами. Max в качестве аппроксимации используется max (_ai). Max* опция использует max (_ai) плюс поправочный член, заданный выражением $ln (1 + \exp_{(−} |_{} ai$ − 1 − ai |)).

Установка параметра алгоритма декодирования в значение Max* включает параметр Number of scaling bits этого блока. Этот параметр обозначает количество битов, на которое этот блок масштабирует данные, которые он обрабатывает (умножает входной сигнал на ^2k и делит предварительный выходной сигнал на один и тот же коэффициент, где k - значение числа битов масштабирования). Используйте этот параметр, чтобы избежать потери точности во время вычислений.

Скорость кодирования

В общем случае скорость кодирования составного сверточного кода представлена в виде скорости K ∕ N кода. K - количество входных битовых потоков. N - количество выходных битовых потоков.

Примечание

K должен быть равен 1 для использования блоков турбокодера и турбодекодера. Альтернативно, пример высокоскоростных сверточных кодов для турбокодирования выполняет турбокодирование для K больше 1 с использованием comm.ConvolutionalEncoder и comm.APPDecoder Системные объекты в MATLAB.

Декодер принимает входной сигнал вектора столбца M-элемента и возвращает вектор столбца L-элемента, содержащий декодированное двоичное выходное сообщение. L - длина блока перемежителя. M - длина параллельного конкатенированного кодового слова.

Для заданной входной решетки при установке для параметра Source of input indices значения Auto, M и L связаны L = (M - 2 × numTails) ∕ (2 × N - 1), где:

numTails = _log2 (trellis.numStates) × N
N = _log2 (trellis.numOutputSymbols). Для скорости 1 ∕ 2 решетка N = 2.

Дополнительные сведения о решетчатых структурах см. в разделе poly2trellis функция. Дополнительные сведения о компонентных декодерах см. в разделе Схема параллельного конкатенированного сверточного декодирования.

Ссылки

[1] Бенедетто, С., Г. Монторси, Д. Дивсалар и Ф. Поллара. «Модуль Soft-Input Soft-Output Maximum A Posterior (MAP) для декодирования параллельных и последовательных конкатенированных кодов». Доклад о ходе работы лаборатории реактивного движения TDA, 42-127 (ноябрь 1996 года).

[2] Витерби, A.J. «Интуитивное обоснование и упрощенная реализация декодера MAP для сверточных кодов». Журнал IEEE по отдельным областям в сообщениях № 16, № 2 (февраль 1998 года): 260-64. https://doi.org/10.1109/49.661114.

[3] Берру, К., А. Главье и П. Титимаджсима. «Около предела Шеннона - исправление ошибок при кодировании и декодировании: турбокоды». Материалы Международной конференции МТП 93-IEEE по коммуникациям, Женева, Швейцария, май 1993 года, 1064-70. https://doi.org/10.1109/icc.1993.397441.

[4] Шлегель, Кристиан и Лэнс Перес. Решетка и турбокодирование. Серия IEEE Press по цифровой и мобильной связи. Пискатауэй, Нью-Джерси; Хобокен, Нью-Джерси: IEEE Press; Wiley-Interscience, 2004.

[5] 3GPP TS 36.212. «Мультиплексирование и канальное кодирование». Проект партнерства 3-го поколения; техническая спецификация на сеть радиодоступа группы; Усовершенствованный универсальный наземный радиодоступа (E-UTRA). https://www.3gpp.org.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Представлен в R2011b

Документация

Турбодекодер

Описание

Порты

Вход

In - Параллельное сцепленное кодовое слово вектор столбца

IntrInd - Индексы перемежителя столбчатый вектор целых чисел

Зависимости

InInd - Входные индексы столбчатый вектор целых чисел

Зависимости

Продукция

Out - Декодированное сообщение двоичный вектор столбца

Параметры

Trellis structure - Решетчатое описание составного сверточного кода poly2trellis(4,[13 15],13) (по умолчанию) | структура

numInputSymbols - Количество символов, вводимых в кодер 2K

numOutputSymbols - Количество символов, выводимых из кодера 2 Н

numStates - Количество состояний в кодере мощность 2

nextStates - Следующие состояния матрица целых чисел

outputs - Выходы матрица восьмеричных чисел

Source of interleaver indices - Источник индексов перемежителя Property (по умолчанию) | Input port

Interleaver indices - Индексы перемежителя (64:-1:1).' (по умолчанию) | вектор столбца целых чисел

Зависимости

Source of input indices - Источник входных индексов Auto | Property | Input port

Input indices - Входные индексы getTurboIOIndices(64,2,3) (по умолчанию) | вектор столбца целых чисел

Зависимости

Decoding algorithm - Алгоритм декодирования True APP (по умолчанию) | Max* | Max

Number of scaling bits - Количество разрядов масштабирования 3 (по умолчанию) | целое число в диапазоне [0, 8]

Зависимости

Number of decoding iterations - Количество итераций декодирования 6 (по умолчанию) | положительное целое число

Simulate using - Тип выполняемого моделирования Interpreted execution (по умолчанию) | Code generation

Примеры модели

Параллельное конкатенированное сверточное кодирование: турбокоды

Характеристики блока

Подробнее

Схема параллельного конкатенированного сверточного декодирования

Декодер APP

Скорость кодирования

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Блоки

Функции

Объекты

Документация по инструментам связи

Поддержка

`In` - Параллельное сцепленное кодовое слово
вектор столбца

`IntrInd` - Индексы перемежителя
столбчатый вектор целых чисел

`InInd` - Входные индексы
столбчатый вектор целых чисел

`Out` - Декодированное сообщение
двоичный вектор столбца

`Trellis structure` - Решетчатое описание составного сверточного кода
`poly2trellis(4,[13 15],13)` (по умолчанию) | структура

`numInputSymbols` - Количество символов, вводимых в кодер
^2K

`numOutputSymbols` - Количество символов, выводимых из кодера
^{2 Н}

`numStates` - Количество состояний в кодере
мощность 2

`nextStates` - Следующие состояния
матрица целых чисел

`outputs` - Выходы
матрица восьмеричных чисел

`Source of interleaver indices` - Источник индексов перемежителя
`Property` (по умолчанию) | `Input port`

`Interleaver indices` - Индексы перемежителя
`(64:-1:1).'` (по умолчанию) | вектор столбца целых чисел

`Source of input indices` - Источник входных индексов
`Auto` | `Property` | `Input port`

`Input indices` - Входные индексы
`getTurboIOIndices(64,2,3)` (по умолчанию) | вектор столбца целых чисел

`Decoding algorithm` - Алгоритм декодирования
`True APP` (по умолчанию) | `Max*` | `Max`

`Number of scaling bits` - Количество разрядов масштабирования
`3` (по умолчанию) | целое число в диапазоне [0, 8]

`Number of decoding iterations` - Количество итераций декодирования
`6` (по умолчанию) | положительное целое число

`Simulate using` - Тип выполняемого моделирования
`Interpreted execution` (по умолчанию) | `Code generation`

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™