Turbo Decoder

Декодируйте входной сигнал с помощью параллельной конкатенированной схемы декодирования

Библиотека:
Communications Toolbox/Обнаружение и исправление ошибок/Сверточный

Описание

Блок Turbo Decoder декодирует входной сигнал с помощью параллельной конкатенированной схемы декодирования. Схема итерационного декодирования использует декодер апостериорной вероятности (APP) в качестве составляющего декодера, перемежителя и обратного перемежителя. Два составляющих декодера используют одну и ту же решетчатую структуру и алгоритм декодирования. Для получения дополнительной информации см. Parallel Concatenated Convolutional Decoding Scheme и APP Decoder.

Этот значок показывает блок с включенными всеми портами.

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

Порты

Вход

расширить все

`In` - Параллельное конкатенированное кодовое слово
Вектор-столбец

Параллельное конкатенированное кодовое слово, заданное как вектор-столбец длины M, где M - длина параллельного конкатенированного кодового слова.

Типы данных: double | single

`IntrInd` - Индексы перемежителя
вектор-столбец из целых чисел

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

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите параметр Source of interleaver indices равным Input port.

Типы данных: double

`InInd` - Входные индексы
вектор-столбец из целых чисел

Входные индексы для упорядоченное расположение и прокалывания, используемые на полностью закодированных данных, заданные как вектор-столбец из целых чисел. Длина вектора InInd должна равняться длине вектора In входных данных. Значения элемента в векторе должны быть относительно полностью закодированных данных для схемы кодирования, включая хвостовые биты для всех потоков.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите параметр Source of input indices равным Input port.

Типы данных: double

Выход

расширить все

`Out` - Декодированное сообщение
двоичные векторы-столбцы

Декодированное сообщение, возвращенное как двоичный вектор-столбец длины L, где L - длина декодированного двоичного выхода сообщения. Этот выход наследует свой тип данных от In вход.

Параметры

расширить все

`Trellis structure` - Описание треллиса составного сверточного кода
`poly2trellis(4,[13 15],13)` (по умолчанию) | структуру

Задайте шпалеру как MATLAB^® структура, которая содержит описание решетки для K скорости ∕ N составляющего сверточного кода. K - количество входа битовых потоков, а N - количество выхода битовых потоков.

Примечание

K турбокодера должно быть 1. Для получения дополнительной информации смотрите Скорость кодирования.

Вы можете либо использовать poly2trellis функция для создания структуры шпалеры или создания ее вручную. Для получения дополнительной информации об этой структуре, см. Trellis Описание сверточного кода и istrellis функция.

Структура шпалеры содержит эти поля.

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

Количество символов, вводимых в энкодер, задается в виде целого числа, равного 2^K, где K количество входа битовых потоков.

Типы данных: double

`numOutputSymbols` - Количество символов, выводимых из энкодера
2^N

Количество символов, выводимых из энкодера, задается в виде целого числа, равного 2^N, где N количество выхода битовых потоков.

Типы данных: double

`numStates` - Количество состояний в энкодере
степень 2

Количество состояний в энкодере, заданное как степень 2.

Типы данных: double

`nextStates` - Следующие состояния
матрица целых чисел

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

Типы данных: double

`outputs` - Выходы
матрица восьмеричных чисел

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

Типы данных: double

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

Укажите источник индексов перемежителя следующим Property или Input port.

Когда вы устанавливаете этот параметр Propertyблок использует параметр Interleaver indices, чтобы задать индексы перемежителя.
Когда вы устанавливаете этот параметр Input port, блок использует IntrInd входной порт для определения индексов перемежителя.

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

Задайте индексы перемежителя, которые определяют отображение, используемое для транспозиции бит кодового слова, входящих в декодер, в качестве вектора-столбца из целых чисел. Вектор должен иметь L длину. Каждый элемент вектора должен быть целым числом в области значений [1, L] и должен быть уникальным. L - длина декодированного двоичного выходного сообщения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметр Source of interleaver indices равным Property.

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

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

Когда вы устанавливаете этот параметр Autoблок вычисляет входные индексы, которые предполагают, что второй систематический поток проколот, и все хвостовые биты включены во вход.
Когда вы устанавливаете этот параметр Property, блок использует входные индексы, которые вы задаете для параметра Input indices.
Когда вы устанавливаете этот параметр Input portблок использует InInd входной порт, чтобы задать входные индексы. Длина вектора и значения для входных индексов и закодированного входного сигнала могут изменяться при каждом выполнении блока.

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

Задайте входные индексы для упорядоченное расположение и прокалывания, используемых на полностью закодированных данных в качестве вектора-столбца из целых чисел. Длина вектора этого параметра должна равняться длине вектора In входных данных.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметр Source of input indices равным Property.

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

Задайте алгоритм декодирования, который составляющие APP декодеры используют для декодирования входного сигнала как True APP, Max*, Max. Когда вы устанавливаете этот параметр True APP блок реализует истинное апостериорное вероятностное декодирование. Когда вы устанавливаете этот параметр Max* или Max блок использует приближения, чтобы увеличить скорость расчетов. Для получения дополнительной информации см. APP Decoder.

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

Укажите количество бит, которое составные декодеры APP должны использовать для масштабирования входных данных, чтобы избежать потери точности во время расчетов в качестве целого числа в область значений [0, 8]. Составляющие декодеры умножают вход на 2^k и разделите предварительный выход на один и тот же коэффициент. k - значение параметра Number of scaling bits. Для получения дополнительной информации см. APP Decoder.

Зависимости

Это включает этот параметр, установите параметр Decoding algorithm равным Max*.

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

Задайте количество итераций декодирования, которые блок использует в качестве положительного целого числа. Блок итератирует и обеспечивает обновления логарифмических коэффициентов логарифмической правдоподобности (LLR) незакодированных выходных бит. Выходы блока являются выходами окончательного обновления LLR.

`Simulate using` - Тип выполняемой симуляции
`Interpreted execution` (по умолчанию) | `Code generation`

Тип выполняемой симуляции, заданный как Interpreted execution или Code generation.

Interpreted execution - Симулируйте модель с помощью интерпретатора MATLAB. Эта опция требует меньше времени запуска, чем Code generation метод, но скорость последующих симуляций медленнее. В этом режиме можно отлаживать исходный код блока.
Code generation - Симулируйте модель при помощи сгенерированного кода C. Первый раз, когда вы запускаете симуляцию, Simulink^® генерирует код С для блока. Код С повторно используется для последующих симуляций, если модель не меняется. Эта опция требует дополнительного времени запуска, но скорость последующих симуляций быстрее Interpreted execution.

Примеры моделей

Parallel Concatenated Convolutional Coding: Turbo Codes

Параллельное конкатенированное сверточное кодирование: Turbo Кодов

Характеризует эффективность турбо- коды по шумному каналу. Он показывает базовую структуру турбо- кодов в передатчике и приемнике. Мы выбрали спецификации Long Term Evolution (LTE) [4] для параметров.

Характеристики блоков

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

Подробнее о

расширить все

Параллельная конкатенированная схема сверточного декодирования

Турбодекодер использует схему параллельного сверточного декодирования для декодирования кодированного входного сигнала. Схема параллельного конкатенированного декодирования использует итеративный декодер APP с двумя составляющими декодерами, перемежителем и перемежителем. Этот рисунок показывает схему декодирования. Обычно входные данные декодера поступают с выхода демодулятора.

Два составляющих декодера используют одну и ту же решетчатую структуру и алгоритм декодирования. Декодеры soft-input soft-output APP (SISO 1 и SISO 2) выводят обновленную последовательность логарифмическая правдоподобность входных бит энкодера,

Декодер итерационно обновляет эти вероятности для фиксированного количества итераций декодирования и затем выводит биты принятия решений. Перемежитель, используемый в декодере, идентичен перемежителю, используемому в энкодере. Обратный перемежитель выполняет обратное сочетание относительно перемежителя. Декодер не принимает знания хвостовых битов и исключает эти биты из итераций.

Для получения дополнительной информации смотрите Скорость кодирования.

Декодер APP

Блок Turbo Decoder реализует алгоритм декодирования APP входа soft-output согласно [1] и [2].

The True APP опция параметра Decoding algorithm реализует декодирование APP по уравнениям 20-23 в разделе V [1]. Чтобы увеличить скорость, Max* и Max значения параметра Decoding algorithm аппроксимируют такие выражения, как $\log \sum_{i} \exp (a_{i})$ другими количествами. The Max опция использует max (_ai) в качестве приближения. The Max* опция использует max (_ai) плюс коррекция термин, заданный выражением $\ln (1 + \exp (- | a_{i - 1} - a_{i} |))$ .

Установка параметра Decoding algorithm равной Max* включает параметр Number of scaling bits этого блока. Этот параметр обозначает количество бит, на которое этот блок масштабирует данные, которые он обрабатывает (умножает вход на 2^k и делит предварительный выход на тот же коэффициент, где k - значение Number of scaling bits). Используйте этот параметр, чтобы избежать потери точности во время расчетов.

Скорость кодирования

В целом, скорость кодирования составного сверточного кода представлена в виде скорости K ∕ N кода. K - количество входных битовых потоков. N - количество выхода битовых потоков.

Примечание

K использования блоков Turbo Encoder и Turbo Decoder должно быть 1. Альтернативно, пример сверточных кодов высокой скорости для турбокодирования выполняет турбокодирование для K, больше 1 с помощью comm.ConvolutionalEncoder и comm.APPDecoder Системные объекты в MATLAB.

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

Для заданной входной шпалеры, когда вы устанавливаете параметр Source of input indices равным Auto, M и L связаны L = (M - 2 × <reservedrangesplaceholder1>) ∕ (2 × <reservedrangesplaceholder0> - 1), где:

numTails = _log2 (trellis.numStates) × <reservedrangesplaceholder0>
N = _log2 (trellis.numOutputSymbols). Для скорости 1 ∕ 2 шпалеры, N = 2.

Для получения дополнительной информации о решетчатых структурах см. poly2trellis функция. Для получения дополнительной информации о составляющих декодерах, смотрите Параллельную Конкатенированную Схему Сверточного Декодирования.

Ссылки

[1] Бенедетто, С., Г. Монторси, Д. Дивсалар и Ф. Поллара. Модуль Soft-Input Soft-Output MAP для декодирования параллельных и последовательных конкатенированных кодов. Прогресс лаборатории реактивного движения TDA, 42-127 (ноябрь 1996 года).

[2] Viterbi, A.J. «Интуитивное обоснование и упрощенная реализация декодера MAP для сверточных кодов». IEEE Journal on Selected Areas in Communications 16, no. 2 (February 1998): 260-64. https://doi.org/10.1109/49.661114.

[3] Berrou, C., A. Glavieux, and P. Thitimajshima. Near Shannon Limit Error-Correcting Coding and Decoding: Turbo-Codes (неопр.) (недоступная ссылка). Материалы Международной конференции по коммуникациям ICC 93 - IEEE, Женева, Швейцария, май 1993, 1064-70 года. https://doi.org/10.1109/icc.1993.397441.

[4] Шлегель, Кристиан и Ланс Перес. Trellis и турбокодирование. Серия прессы IEEE по цифровой и мобильной связи. Piscataway, NJ; Hoboken, NJ: IEEE Press; Wiley-Interscience, 2004.

[5] 3GPP TS 36.212. «Мультиплексирование и канальное кодирование». 3rd Генерация Partnership Project; Группа технических спецификаций Radio Доступа Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA). https://www.3gpp.org.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Введенный в R2011b

Документация

Turbo Decoder

Описание

Порты

Вход

In - Параллельное конкатенированное кодовое слово Вектор-столбец

IntrInd - Индексы перемежителя вектор-столбец из целых чисел

Зависимости

InInd - Входные индексы вектор-столбец из целых чисел

Зависимости

Выход

Out - Декодированное сообщение двоичные векторы-столбцы

Параметры

Trellis structure - Описание треллиса составного сверточного кода poly2trellis(4,[13 15],13) (по умолчанию) | структуру

numInputSymbols - Количество символов, вводимых в энкодер 2K

numOutputSymbols - Количество символов, выводимых из энкодера 2N

numStates - Количество состояний в энкодере степень 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-столбец из 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-столбец из целых чисел

Зависимости

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

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

Зависимости

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

Simulate using - Тип выполняемой симуляции Interpreted execution (по умолчанию) | Code generation

Примеры моделей

Параллельное конкатенированное сверточное кодирование: Turbo Кодов

Характеристики блоков

Подробнее о

Параллельная конкатенированная схема сверточного декодирования

Декодер APP

Скорость кодирования

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Блоки

Функции

Объекты

Документация Communications Toolbox

Поддержка

`In` - Параллельное конкатенированное кодовое слово
Вектор-столбец

`IntrInd` - Индексы перемежителя
вектор-столбец из целых чисел

`InInd` - Входные индексы
вектор-столбец из целых чисел

`Out` - Декодированное сообщение
двоичные векторы-столбцы

`Trellis structure` - Описание треллиса составного сверточного кода
`poly2trellis(4,[13 15],13)` (по умолчанию) | структуру

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

`numOutputSymbols` - Количество символов, выводимых из энкодера
2^N

`numStates` - Количество состояний в энкодере
степень 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-столбец из целых чисел

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

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

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

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

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

`Simulate using` - Тип выполняемой симуляции
`Interpreted execution` (по умолчанию) | `Code generation`

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®