Turbo Encoder

Закодируйте двоичные данные с помощью параллельной конкатенированной схемы кодирования

Библиотека:
Communications Toolbox/Обнаружение и исправление ошибок/Сверточный

Описание

Блок Turbo Encoder кодирует двоичный входной сигнал с помощью схемы параллельного конкатенированного кодирования. Эта схема кодирования использует два одинаковых сверточных энкодеров и один внутренний перемежитель. Каждый составляющий энкодер независимо оконечен хвостовыми битами. Для получения дополнительной информации о составляющих кодерах смотрите Схему параллельного конкатенированного сверточного кодирования.

Этот значок показывает блок с включенными всеми портами.

Turbo Encoder block with optional ports (IntrInd and OutInd) enabled

Порты

Вход

расширить все

`In` - Входное сообщение
двоичные векторы-столбцы

Вход сообщение, заданное как двоичный вектор-столбец длины L, где L является длиной незакодированного входа сообщения.

Типы данных: double | int8 | fi(data,0,1)

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

Индексы перемежителя, заданные как вектор-столбец целых чисел. Вектор должен иметь длину L, где L - длина двоичного входного сообщения. Каждый элемент вектора должен быть целым числом в области значений [1, L] и должен быть уникальным. Индексы перемежителя определяют отображение, используемую для перестановки входа бит в энкодере.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, задайте значение свойства Source of interleaver indices Input port.

Типы данных: double

`OutInd` - Выходные индексы
вектор-столбец из целых чисел

Выходные индексы для упорядоченное расположение и прокалывания, используемые на полностью закодированных данных, заданные как вектор-столбец из целых чисел. Значения элемента в векторе должны быть относительно полностью закодированных данных для схемы кодирования, включая хвостовые биты для всех потоков.

Настраиваемый: Да

Зависимости

Чтобы включить этот порт, задайте значение свойства Source of output indices Input port.

Типы данных: double

Выход

расширить все

`Out` - Параллельное конкатенированное кодовое слово
двоичные векторы-столбцы

Параллельное конкатенированное кодовое слово, возвращаемое как двоичный вектор-столбец длины M, где M - количество бит в параллельном конкатенированном кодовом слове. Этот выход наследует свой тип данных от In вход.

Типы данных: double | int8 | fi(data,0,1)

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 как вектор-столбец из целых чисел. Вектор должен иметь длину L, где L - длина двоичного входного сообщения. Каждый элемент вектора должен быть целым числом в области значений [1, L] и должен быть уникальным. Индексы перемежителя определяют отображение, используемую для перестановки входа бит в энкодере.

Зависимости

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

`Source of output indices` - Источник выходных индексов
`Auto` | `Property` | `Input port`

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

Когда вы устанавливаете этот параметр Autoблок вычисляет выходные индексы, которые пунктируют второй систематический поток и включают все хвостовые биты.
Когда вы устанавливаете этот параметр Property, блок использует выходные индексы, которые вы задаете для параметра Output indices.
Когда вы устанавливаете этот параметр Input portблок использует OutInd входной порт, чтобы задать выходные индексы. Длина вектора и значения для выходных индексов и закодированного выходного сигнала могут изменяться при каждом выполнении блока.

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

Задайте выходные индексы для упорядоченное расположение и прокалывания, используемых на полностью закодированных данных в качестве вектора-столбца из целых чисел. Количество бит выхода от энкодера равно длине этого параметра. Максимальная длина не должна превышать полностью закодированную длину (L + mLen) × <reservedrangesplaceholder3> × 2), где L - длина вектора входа, mLen - длина памяти, и N число закодированных потоков учредительного кодера.

Зависимости

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

`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	`Boolean` \| `double` \| `фиксированную точку^[a]` \| `integer` \| `single`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`yes`
^[a] только ufix (1).

Подробнее о

расширить все

Схема параллельного конкатенированного сверточного кодирования

Турбо- энкодер использует параллельную конкатенированную схему сверточного кодирования, чтобы кодировать двоичный входной сигнал. Схема кодирования использует два составляющих энкодеров и один внутренний перемежитель, как показано на этом рисунке. Каждый составляющий энкодер завершается независимо хвостовыми битами.

Параметр Source of output indices задает источник для индексов выходов, используемых для прокалывания и повторения символов.

Когда вы устанавливаете параметр Source of output indices равным Autoблок вычисляет выходные индексы. В этом случае у учредительных энкодеров есть уровень 1 код ∕ <reservedrangesplaceholder6>, и количество выхода бит от турбо энкодера - <reservedrangesplaceholder5> × (2 × <reservedrangesplaceholder4> - 1) + (2 × <reservedrangesplaceholder3>). L - длина входного вектора, а numTails задается log2 (TrellisStructure.numStates) × <reservedrangesplaceholder0>. Хвостовые биты из-за окончания добавляются в конце после закодированных входных бит.
Схема кодирования использует два одинаковых составляющих энкодера и один внутренний перемежитель. Каждый составляющий энкодер завершается независимо хвостовыми битами. Выход турбо- энкодер состоит из систематических (X) и четности (Z) бита потоков первого энкодера и только из четности (Z^’) битовые потоки второго энкодера. Хвостовые биты добавляются в конце для всех потоков.
Когда вы устанавливаете параметр Source of output indices равным Input port или Property, вы задаете выходные индексы с OutInd входным портом или параметром Output indices, соответственно. В этом случае объект запусков с использованием заданных вами индексов выхода. Индексы выхода заданы относительно полностью закодированного выхода для всех потоков.
Выход турбо- энкодер состоит из систематических (X и X^’) и четность (Z и Z^’) битовые потоки первого и второго составляющих энкодеров. Количество выходных бит равняется длине векторов выходных индексов, которые вы предоставляете.

Для получения дополнительной информации смотрите Скорость кодирования и Хвостовые биты.

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.

Энкодер принимает входной сигнал вектора L-element и возвращает выходной сигнал вектора M-element. Эффективная скорость кода турбокодера L ∕ M. L - длина двоичного входного сообщения, а M - количество бит, выводимых в параллельном конкатенированном кодовом слове.

Когда вы устанавливаете параметр Source of output indices равным Auto, систематические биты от второго энкодера (X^’, показанные на рисунке, найденном в схеме параллельного сверточного кодирования), не выводятся в параллельное конкатенированное кодовое слово. Для данной решетки, M и L связаны M = <reservedrangesplaceholder3> × (2 × <reservedrangesplaceholder2> - 1) + 2 × <reservedrangesplaceholder1>, где numTails - количество бит хвоста. Для получения дополнительной информации см. Раздел «Хвостовые биты».
Когда вы задаете, Source of output indices параметр равен Input port или Property, M равен длине вектора индексов выхода, заданной портом OutInd входа или параметром Output indices, соответственно.

Хвостовые биты

Турбо- энкодер обрабатывает каждый вход независимо. Для каждого входного сообщения дополнительные биты используются, чтобы установить состояния энкодера в состояние «все нули». Каждый составляющий энкодер завершается независимо хвостовыми битами. Турбо- энкодер выход состоит из переплетенных систематических потоков и потоков четности, причем конечные биты мультиплексированы в конец закодированных потоков данных.

Количество хвостовых бит, numTails, выводимых каждым составляющим энкодером, зависит от значений в структуре решетки, используемой каждым кодером.

numTails = <reservedrangesplaceholder1> 2 (trellis.numStates) × <reservedrangesplaceholder0>
N = <reservedrangesplaceholder1> 2 (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 кодерах смотрите Схему параллельного конкатенированного сверточного кодирования.

Схема энкодера для примера Turbo Кода скорости 1/3

Этот рисунок показывает строение энкодера для решетки, заданную значением по умолчанию параметра Trellis structure poly2trellis(4,[13 15],13).

Для входа длины вектора 64 битов выход блока энкодера составляет 204 бита. Первые 192 бита соответствуют трем 64-битным потокам (систематические (X) и битовые потоки четности (Z) от первого энкодера и четности (Z^’) битовый поток второго энкодера), перемежающийся по X, Z и Z^’. Последние 12 битов соответствуют конечным битам из двух энкодеров, когда переключатели находятся в нижнем положении, соответствующем штриховым линиям. Первая группа из шести битов (три систематических бита и три бита четности) являются выходными конечными битами от первого составляющего энкодера. Вторая группа из шести битов (три систематических бита и три бита четности) являются выходными конечными битами от второго составляющего энкодера.

Из-за хвостовых бит выход кода энкодера чуть меньше 1/3.

Ссылки

[1] 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.

[2] 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).

[3] 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.

[4] 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.

Документация

Turbo Encoder

Описание

Порты

Вход

In - Входное сообщение двоичные векторы-столбцы

IntrInd - Индексы перемежителя вектор-столбец из целых чисел

Зависимости

OutInd - Выходные индексы вектор-столбец из целых чисел

Зависимости

Выход

Out - Параллельное конкатенированное кодовое слово 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 output indices - Источник выходных индексов Auto | Property | Input port

Output indices - Выходные индексы getTurboIOIndices(64,2,3) (по умолчанию) | вектор-столбец из целых чисел

Зависимости

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

Примеры моделей

Параллельное конкатенированное сверточное кодирование: Turbo Кодов

Характеристики блоков

Подробнее о

Схема параллельного конкатенированного сверточного кодирования

Скорость кодирования

Хвостовые биты

Схема энкодера для примера Turbo Кода скорости 1/3

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` - Входное сообщение
двоичные векторы-столбцы

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

`OutInd` - Выходные индексы
вектор-столбец из целых чисел

`Out` - Параллельное конкатенированное кодовое слово
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 output indices` - Источник выходных индексов
`Auto` | `Property` | `Input port`

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

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

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