Кодирование с хвостовым кусочком

Кодирование с последующим укусом гарантирует, что начальное состояние энкодера совпадает с конечным состоянием (и что это значение состояния не обязательно должно быть полностью нулевым состоянием). Для 1/n скорости Feedforward энкодера это достигается путем инициализации m элементы памяти энкодера с последней m информационные биты блока данных длины L, и игнорируя выход. Все L затем биты вводятся в энкодер и полученное L*n выходные биты используются в качестве кодового слова.

Это моделируется Tail-biting Convolutional Encoder подсистема в следующей модели, commtailbiting.slx:

Для длины блока 100 бит подсистема энкодера выводит 200 биты для передающего кодера со скоростью 1/2 с 6 элементами памяти. The Display блок в подсистеме указывает, что начальное и конечное состояния идентичны для каждого блока обработанных данных.

Блоки Convolutional Encoder используют настройку «Усеченный (сброс каждой системы координат)» для параметра Operation mode, чтобы указать блочную обработку.

Для получения информации о том, как добиться кодирования хвостового укуса, см. раздел «Настройка кодирования с использованием энкодеров обратной связи» [2].

Кодирование с нулевым хвостом

Для сравнения, метод обрыв нулевого хвоста добавляет m нули к блоку данных, чтобы убедиться, что энкодер feedforward начинается и заканчивается в нулевом состоянии для каждого блока. Это приводит к потере скорости из-за дополнительных хвостовых бит (то есть неинформационных бит), которые передаются.

Ссылаясь на следующую модель, commterminatedcnv.slx,

заметим, что при той же длине блока, что и 100 битов, выход энкодера теперь включает в себя биты с нулевым концом, что приводит к фактической скорости кода 100/212, которая меньше скорости, достигнутой кодером с конечным битингом.

The Convolutional Encoder блок использует настройку «Terminate trellis путем добавления бит» для параметра Operation mode для этого случая, которая также работает и для энкодеров обратной связи.

Декодирование хвостовых битов

Декодер с максимальным правдоподобием включает в себя определение наилучшего пути в шпалере под ограничением, что он начинается и заканчивается в том же состоянии. Способ реализовать это - запустить M параллельные алгоритмы Viterbi, где M - количество состояний в шпалере и выбор декодированных бит на основе алгоритма Viterbi, который дает лучшую метрику. Однако это делает декодирование M в разы сложнее, чем для кодирования с нулевым хвостом.

Этот пример использует неоптимальную схему ad-hoc по [3], которая намного проще, чем максимальный подход правдоподобия и, тем не менее, работает сопоставимо. Схема основана на предпосылке, что штифт для укуса хвоста может считаться круглым, когда он начинается и заканчивается в том же состоянии. Это позволяет продолжить алгоритм Viterbi после конца блока путем циклического повторения принятого кодового слова. В результате модель повторяет полученное кодовое слово от демодулятора и запускает этот набор данных через декодер Viterbi, выполняя отслеживание из наилучшего состояния в конце повторенного набора данных. Только фрагмент декодированных бит из середины выбирают в качестве декодированных бит сообщения.

Параметр Operation mode для блока Viterbi Decoder устанавливается в «Усечение» для случая укуса хвоста, в то время как он устанавливается в «Завершено» для случая с нулевым хвостом.

Эффективность BER

Пример сравнивает эффективность Bit-error-rate двух способов завершения для декодирования с жестким решением в канале AWGN в области значений значений Eb/No. Обратите внимание, что две модели установлены так, что они могут быть моделированы в области значений значений Eb/No с помощью BERTool.

Как показано на рисунке, схема декодирования с несовпадающим укусом выполняет сравнительно близкую к нижней ограниченной эффективности сверточного кода с нулевым хвостом для выбранных параметров.

Дальнейшие исследования

После загрузки модели инициализируют набор переменных, которые управляют симуляцией. Они включают длину блока, Eb/No и максимальное количество моделируемых ошибок и бит. Рекомендуется играть со значениями этих переменных, чтобы увидеть их эффекты на эффективность ссылки.

Обратите внимание, что эффективность схемы декодирования ad-hoc чувствительна к используемой длине блока. Кроме того, эффективность кода зависит от длины декодирования traceback, используемой для алгоритма Viterbi.

Избранная библиография