RU2563058C1 - Adaptive noiseless coding method - Google Patents
Adaptive noiseless coding method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2563058C1 RU2563058C1 RU2014118158/08A RU2014118158A RU2563058C1 RU 2563058 C1 RU2563058 C1 RU 2563058C1 RU 2014118158/08 A RU2014118158/08 A RU 2014118158/08A RU 2014118158 A RU2014118158 A RU 2014118158A RU 2563058 C1 RU2563058 C1 RU 2563058C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- error
- correcting code
- code
- parameters
- correcting
- Prior art date
Links
Landscapes
- Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области техники связи и может быть использовано для адаптивного помехоустойчивого кодирования сообщений в каналах связи, качество которых изменяется со временем.The invention relates to the field of communication technology and can be used for adaptive noise-resistant coding of messages in communication channels, the quality of which varies with time.
Для передачи данных в стационарных каналах связи, характеристики которых относительно медленно меняются со временем, применяют помехоустойчивые коды с постоянными параметрами. Однако реальные каналы связи, особенно радиоканалы, изменяют свое качество со временем. Существующие радиоканалы ДКМВ и MB на предельной дальности в силу своей физической природы (многолучевое распространение радиоволн, замирания, затенение) являются нестационарными, что приводит к снижению устойчивости и надежности радиосвязи при использовании кодов с постоянными параметрами. Для повышения надежности передачи целесообразно применение адаптивных помехоустойчивых кодов с переменными параметрами. При адаптивном кодировании параметры помехоустойчивого кода автоматически и целенаправленно изменяют при изменении качества канала связи. В отличие от помехоустойчивого кодирования с постоянными параметрами адаптивное помехоустойчивое кодирование обеспечивает требуемую вероятность доведения сообщения при минимальной избыточности кода.To transmit data in stationary communication channels, the characteristics of which change relatively slowly over time, error-correcting codes with constant parameters are used. However, real communication channels, especially radio channels, change their quality over time. The existing radio channels DKMV and MB at the maximum range due to their physical nature (multipath propagation of radio waves, fading, shadowing) are unsteady, which leads to a decrease in the stability and reliability of radio communications when using codes with constant parameters. To increase the reliability of transmission, it is advisable to use adaptive noise-resistant codes with variable parameters. With adaptive coding, the parameters of the error-correcting code are automatically and purposefully changed when the quality of the communication channel changes. Unlike error-correcting coding with constant parameters, adaptive error-correcting coding provides the required probability of message delivery with minimal code redundancy.
Одним из способов повышения вероятности доведения сообщений является квитирование и повторение непринятых сообщений. Однако в каналах низкого качества сообщения искажаются и необходимо часто повторять непринятые сообщения. Поэтому квитирование и повторение непринятых сообщений неэффективно при ухудшении качества канала связи. Наилучшая устойчивость и надежность передачи сообщений достигается при совмещении методов адаптивного помехоустойчивого кодирования и квитирования с повторением непринятых сообщений. Помехоустойчивое кодирование позволяет достигнуть качества канала, при котором квитирование с повторением непринятых сообщений становится наиболее эффективным. Предлагаемый способ адаптивного помехоустойчивого кодирования обеспечивает наибольшую скорость передачи сообщений в нестационарных каналах связи с квитированием и повторением непринятых сообщений.One way to increase the likelihood of message delivery is to acknowledge and repeat missed messages. However, in poor quality channels, messages are garbled and you need to repeat missed messages often. Therefore, acknowledgment and repetition of missed messages is ineffective in case of deterioration of the quality of the communication channel. The best stability and reliability of message transmission is achieved by combining the methods of adaptive noise-resistant coding and acknowledgment with the repetition of unaccepted messages. Noise-resistant coding allows achieving channel quality in which acknowledgment with the repetition of missed messages becomes the most effective. The proposed method of adaptive error-correcting coding provides the highest message rate in non-stationary communication channels with acknowledgment and repetition of unaccepted messages.
Известен способ адаптивного помехоустойчивого кодирования, при котором по каналу связи на приемную сторону передают пилот-сигнал. На приемной стороне по результатам приема пилот-сигнала контролируют качество канала связи. В зависимости от контроля качества канала связи выбирают параметры помехоустойчивого кода, обеспечивающие заданную вероятность доведения сообщения. Затем параметры помехоустойчивого кода по каналу обратной связи доводят до передающей стороны. На передающей стороне сообщение кодируют помехоустойчивым кодом с выбранными параметрами. Далее сообщение, защищенное помехоустойчивым кодом, передают в канал связи. На приемной стороне помехоустойчивый код декодируют с обнаружением и исправлением ошибок в зависимости от корректирующей способности выбранного кода (Габе И.Р., Лебедев Ю.М., Опаринский П.П., Семенович Д.И. Использование адаптивных блоковых корректирующих кодов в информационных каналах с помехами. Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОВР, вып. 14, 1990, стр. 25).A known method of adaptive error-correcting coding, in which a pilot signal is transmitted to the receiving side via a communication channel. At the receiving side, according to the results of receiving the pilot signal, the quality of the communication channel is monitored. Depending on the quality control of the communication channel, the parameters of the error-correcting code are selected that provide a given probability of bringing the message. Then the parameters of the error-correcting code through the feedback channel is brought to the transmitting side. On the transmitting side, the message is encoded with an error-correcting code with selected parameters. Next, a message protected by an error-correcting code is transmitted to the communication channel. On the receiving side, the error-correcting code is decoded with the detection and correction of errors depending on the correcting ability of the selected code (Gabe I.R., Lebedev Yu.M., Oparinsky P.P., Semenovich DI. Use of adaptive block correction codes in information channels with interference, Radio electronics issues, Ser. OVR, issue 14, 1990, p. 25).
Недостаток известного способа заключается в снижении скорости передачи информации и в снижении помехоустойчивости, так как для оценки качества канала используют пилот-сигнал, представляющий собой специальный служебный сигнал, что увеличивает количество передаваемых по каналу связи символов без увеличения корректирующей способности кода. Кроме того, в способе для повышения помехоустойчивости не используют квитирование и повторение непринятых сообщений.The disadvantage of this method is to reduce the speed of information transfer and to reduce noise immunity, since a pilot signal is used to evaluate channel quality, which is a special service signal, which increases the number of characters transmitted over the communication channel without increasing the corrective ability of the code. In addition, the method for improving noise immunity does not use acknowledgment and repetition of missed messages.
Известен также способ адаптивного помехоустойчивого кодирования, при котором на передающей стороне исходную информацию кодируют помехоустойчивым кодом с переменными параметрами. Далее помехоустойчивый код передают в канал связи. На приемной стороне помехоустойчивый код декодируют с обнаружением и исправлением ошибок в зависимости от корректирующей способности выбранного кода. По результатам декодирования помехоустойчивого кода подсчитывают частоту ошибок в канале связи и оценивают качество канала связи, а затем выбирают новые параметры помехоустойчивого кода, обеспечивающие заданную вероятность правильного приема помехоустойчивого кода, и далее эти параметры помехоустойчивого кода по каналу обратной связи сообщают на передающую сторону (Патент РФ №2276837 МПК7 H04L 1/20. Кухарев А.Д., Квашенников В.В., Зимихин Д.А., Манкевич Д.М. Способ передачи информации с использованием адаптивного помехоустойчивого кодирования. Опубл. 20.05.2006).Also known is a method of adaptive error-correcting coding, in which on the transmitting side the source information is encoded by a noise-resistant code with variable parameters. Next, the error-correcting code is transmitted to the communication channel. At the receiving side, the error-correcting code is decoded with error detection and correction depending on the correcting ability of the selected code. According to the results of decoding the error-correcting code, the error frequency in the communication channel is calculated and the quality of the communication channel is estimated, and then new parameters of the error-correcting code are selected that provide a given probability of correct reception of the error-correcting code, and then these parameters of the error-correcting code are reported to the transmitting side via the feedback channel (RF Patent No. 2276837 MPK7 H04L 1/20. Kukharev AD, Kvashennikov VV, Zimikhin DA, Mankevich DM Method for transmitting information using adaptive noise-resistant coding Publish. May 20, 2006).
Недостаток способа заключается в снижении помехоустойчивости и скорости передачи сообщений из-за того, что при выборе новых параметров помехоустойчивых кодов не учитывается возможность повышения вероятности доведения сообщения за счет квитирования и повторения непринятых сообщений.The disadvantage of this method is to reduce the noise immunity and transmission speed of messages due to the fact that when choosing new parameters of error-correcting codes, the possibility of increasing the likelihood of bringing a message by acknowledging and repeating missed messages is not taken into account.
Наиболее близким к предлагаемому способу (прототип) является способ адаптивного помехоустойчивого кодирования, при котором на передающей стороне исходную информацию кодируют помехоустойчивым кодом с переменными параметрами, далее помехоустойчивый код передают по каналу связи, на приемной стороне помехоустойчивый код декодируют с обнаружением и исправлением ошибок в зависимости от корректирующей способности выбранного кода, далее в первом контуре адаптивного управления по результатам декодирования помехоустойчивого кода подсчитывают частоту ошибок в канале связи и оценивают качество канала связи, а затем определяют первое приближение величины избыточности помехоустойчивого кода, обеспечивающее заданную вероятность правильного приема помехоустойчивого кода, и далее эти параметры помехоустойчивого кода сообщают на передающую сторону. Затем во втором контуре адаптивного управления по результатам декодирования помехоустойчивого кода с новыми параметрами определяют отклонение частоты правильного приема кода от заданной вероятности правильного приема помехоустойчивого кода и рассчитывают второе приближение избыточности помехоустойчивого кода, и далее эти параметры помехоустойчивого кода передают на передающую сторону, где формируют помехоустойчивый код с новыми параметрами. (Патент РФ №2375824 МПК H04L 1/20. Квашенников В.В., Кухарев А.Д. Способ адаптивного помехоустойчивого кодирования. Опубл. 10.12.2009).Closest to the proposed method (prototype) is the adaptive error-correcting coding method, in which the source information is encoded with an error-correcting code with variable parameters, then the error-correcting code is transmitted over the communication channel, and the noise-resistant code is decoded on the receiving side with error detection and correction depending on the correcting ability of the selected code, then in the first adaptive control loop according to the results of decoding the error-correcting code They determine the error frequency in the communication channel and evaluate the quality of the communication channel, and then determine the first approximation of the redundancy of the noise-resistant code, which provides a given probability of the correct reception of the noise-resistant code, and then these parameters of the noise-resistant code are reported to the transmitting side. Then, in the second adaptive control loop, according to the results of decoding the error-correcting code with new parameters, the deviation of the frequency of the correct reception of the code from the given probability of the correct reception of the error-correcting code is determined and the second approximation of the redundancy of the error-correcting code is calculated, and then these parameters of the error-correcting code are transmitted to the transmitting side where the error-correcting code is generated with new options. (RF patent №2375824 IPC H04L 1/20. Kvashennikov VV, Kukharev AD Method for adaptive noise-resistant coding. Publ. 10.12.2009).
Однако и этот способ имеет недостатки, заключающиеся в снижении помехоустойчивости и скорости передачи из-за того, что правильный прием сообщения обеспечивается за счет обнаружения и коррекции ошибок помехоустойчивым кодом, и не учитывается возможность исправления ошибок за счет квитирования и повторения непринятых сообщений.However, this method also has drawbacks in reducing the noise immunity and transmission speed due to the fact that the correct reception of the message is ensured by the detection and correction of errors by the error-correcting code, and the possibility of correcting errors by acknowledging and repeating missed messages is not taken into account.
Цель изобретения - повышение помехоустойчивости передачи сообщений и скорости их передачи за счет того, что при выборе параметров адаптивного помехоустойчивого кода помимо качества канала связи учитывают возможность квитирования и повторения непринятых сообщений.The purpose of the invention is to increase the noise immunity of the transmission of messages and the speed of their transmission due to the fact that when choosing the parameters of the adaptive error-correcting code, in addition to the quality of the communication channel, the possibility of acknowledging and repeating missed messages is also taken into account.
Для достижения цели предложен способ адаптивного помехоустойчивого кодирования, при котором на передающей стороне исходную информацию кодируют помехоустойчивым кодом с переменными параметрами, далее помехоустойчивый код передают по каналу связи, на приемной стороне помехоустойчивый код декодируют с обнаружением и исправлением ошибок в зависимости от корректирующей способности выбранного помехоустойчивого кода, далее в первом контуре адаптивного управления параметрами помехоустойчивого кода по результатам декодирования помехоустойчивого кода подсчитывают частоту ошибок в канале связи и оценивают качество канала связи, а затем определяют первое приближение величины параметров помехоустойчивого кода, обеспечивающее заданную вероятность правильного приема помехоустойчивого кода, и далее параметры помехоустойчивого кода сообщают на передающую сторону. Затем во втором контуре адаптивного управления параметрами помехоустойчивого кода по результатам декодирования помехоустойчивого кода с новыми параметрами определяют отклонение частоты правильного приема помехоустойчивого кода от заданной вероятности правильного приема помехоустойчивого кода и рассчитывают второе приближение параметров помехоустойчивого кода, и далее эти параметры помехоустойчивого кода доводят до передающей стороны, где формируют помехоустойчивый код с новыми параметрами. Новым является то, что на приемной стороне в первом контуре адаптивного управления после подсчета частоты ошибок в канале связи сначала оценивают число ошибок, которое должен обнаруживать и исправлять помехоустойчивый код в канале с квитированием и повторением непринятых сообщений для обеспечения максимальной скорости передачи в канале связи, затем по числу обнаруживаемых и корректируемых ошибок определяют избыточность помехоустойчивого кода и, наконец, рассчитывают параметры помехоустойчивого кода. Во втором контуре адаптивного управления в зависимости от отклонения частоты правильного приема помехоустойчивого кода от заданной вероятности правильного приема помехоустойчивого кода параметры помехоустойчивого кода оценивают с учетом получения максимальной скорости передачи в канале связи с квитированием и повторением непринятых сообщений. При этом число ошибок, которое должен обнаруживать и исправлять помехоустойчивый код в канале с квитированием и повторением непринятых сообщений, определяют из условия минимальной суммарной избыточности помехоустойчивого кода и избыточности из-за повторения передачи помехоустойчивого кода при неполучении квитанции о приеме кода. Частоту ошибок в канале связи оценивают по результатам декодирования помехоустойчивого кода с учетом стертых и трансформированных помехоустойчивых кодов. Частоту ошибок в канале связи оценивают по результатам декодирования помехоустойчивого кода в скользящем окне приема с весовыми коэффициентами, учитывающими предисторию приема помехоустойчивых кодов. Качество канала связи оценивают по модели канала связи, основной характеристикой которой является средняя вероятность ошибки на бит.To achieve the goal, a adaptive error-correcting coding method is proposed, in which the source information is encoded by an error-correcting code with variable parameters, then the error-correcting code is transmitted via a communication channel, and the error-correcting code is decoded on the receiving side with error detection and correction depending on the correcting ability of the selected error-correcting code , further in the first loop of adaptive control of the parameters of the error-correcting code according to the results of decoding interference tainable count code error rate in the communication channel and estimate the communication quality of the channel, and then determine the first approximation the magnitude of error-correcting code parameter provides a predetermined probability of correct reception error-correcting code and error-correcting code more parameters reported to the transmitting side. Then, in the second loop of adaptive control of the parameters of the error-correcting code, the decoding of the error-correcting code from the given probability of the correct reception of the error-correcting code is determined from the decoding results of the error-correcting code with new parameters, and the second approximation of the parameters of the error-correcting code is calculated, and then these parameters of the error-correcting code are brought to the transmitting side, where they form an error-correcting code with new parameters. What is new is that on the receiving side in the first adaptive control loop, after counting the error frequency in the communication channel, the number of errors that the error-correcting code in the channel must detect and correct with acknowledgment and repetition of unaccepted messages is first estimated to ensure maximum transmission speed in the communication channel, then the number of detected and correctable errors determines the redundancy of the error-correcting code and, finally, calculate the parameters of the error-correcting code. In the second adaptive control loop, depending on the deviation of the frequency of the correct reception of the error-correcting code from the given probability of the correct reception of the error-correcting code, the parameters of the error-correcting code are estimated taking into account the maximum transmission speed in the communication channel with acknowledgment and repetition of unaccepted messages. In this case, the number of errors that the error-correcting code in the channel must detect and correct with acknowledgment and repetition of unaccepted messages is determined from the condition of the minimum total redundancy of the error-correcting code and redundancy due to the repetition of the transmission of the error-correcting code when the receipt of the code is not received. The error rate in the communication channel is estimated from the results of decoding the error-correcting code, taking into account erased and transformed error-correcting codes. The error rate in the communication channel is estimated from the results of decoding the error-correcting code in a sliding reception window with weighting coefficients, taking into account the reception history of error-correcting codes. The quality of the communication channel is estimated by the model of the communication channel, the main characteristic of which is the average probability of error per bit.
Предлагаемый способ адаптивного помехоустойчивого кодирования реализуется следующим образом.The proposed method of adaptive noise-resistant coding is implemented as follows.
На передающей стороне формируют помехоустойчивый код, например каскадный помехоустойчивый код, внешним кодом которого является код Рида - Соломона, а внутренним - двоичный код Боуза-Чоудхури-оквинхема (БЧХ-коды). Для этого на передающей стороне исходное сообщение, объемом K m-ичных (m>1) символов, вначале кодируют m-ичным помехоустойчивым кодом Рида-Соломона. Код Рида-Соломона является внешним кодом или кодом первой ступени помехоустойчивого каскадного кода.An error-correcting code is generated on the transmitting side, for example, a cascade error-correcting code, the external code of which is the Reed-Solomon code, and the internal code is the Bose-Chowdhury-Oquenham binary code (BCH codes). To do this, on the transmitting side, the original message, with a volume of K m-ary (m> 1) characters, is first encoded with an m-ary noise-resistant Reed-Solomon code. The Reed-Solomon code is the external code or the code of the first stage of the noise-resistant cascading code.
В результате кодирования информации получают код Рида-Соломона (N, K), информационная длина которого равна K, а блоковая - N символов.As a result of encoding information, a Reed-Solomon code (N, K) is obtained, the information length of which is K, and the block length is N characters.
Далее информацию кодируют двоичным кодом БЧХ. Код БЧХ является внутренним кодом или кодом второй ступени помехоустойчивого каскадного кода. Код БЧХ имеет параметры: n - блоковая длина кода, к - информационная длина кода.Further, the information is encoded with a binary BCH code. The BCH code is an internal code or a second-stage code of a noise-free cascading code. The BCH code has parameters: n is the block length of the code, k is the information length of the code.
Исходной информацией каждого кода БЧХ являются символы кода Рида-Соломона, рассматриваемые как последовательность двоичных символов. В результате кодирования кодом БЧХ будет получено N двоичных кодов БЧХ (n, k), которые далее с выхода передающей стороны передают в канал связи.The source information for each BCH code is the Reed-Solomon code characters, considered as a sequence of binary characters. As a result of encoding with the BCH code, N binary BCH codes (n, k) will be obtained, which are then transmitted to the communication channel from the output of the transmitting side.
Каскадный помехоустойчивый код является кодом с переменными параметрами. Наиболее просто могут изменяться параметры внешнего кода помехоустойчивого каскадного кода или кода Рида - Соломона: информационная К и блоковая N длины кода. Эти параметры определяют избыточность каскадного кода, а значит, его корректирующую способность и помехоустойчивость.The cascading error-correcting code is a code with variable parameters. The parameters of the external code of the noise-tolerant cascade code or the Reed-Solomon code can most easily be changed: information K and block N code lengths. These parameters determine the redundancy of the cascade code, which means its corrective ability and noise immunity.
Символы каскадного кода, преобразованные в сигналы, поступают в канал связи. В канале связи под воздействием помех передаваемые сигналы искажаются. Это может привести к тому, что каскадный код будет принят с ошибками.The symbols of the cascade code, converted into signals, enter the communication channel. In the communication channel under the influence of interference, the transmitted signals are distorted. This can cause cascading code to be received with errors.
На приемной стороне осуществляют декодирование каскадного кода. Каскадный код, поступающий на вход приемника, содержит N кодов БЧХ. Декодирование каскадного кода начинают с декодирования кодов БЧХ с обнаружением и исправлением ошибок. В результате декодирования кода БЧХ получают символы кода Рида-Соломона. Если количество принятых символов кода Рида-Соломона достаточно для его декодирования, осуществляют декодирование с исправлением ошибок и стираний.At the receiving side, cascading code is decoded. The cascade code received at the input of the receiver contains N BCH codes. Decoding a cascade code begins with decoding the BCH codes with error detection and correction. As a result of decoding the BCH code, Reed-Solomon code symbols are obtained. If the number of received characters of the Reed-Solomon code is sufficient for its decoding, decoding is carried out with error correction and erasure.
Для управления параметрами помехоустойчивого кода используют схему двухконтурного адаптивного управления. Сначала в первом контуре адаптивного управления по результатам декодирования помехоустойчивого кода подсчитывают частоту ошибок в канале связи и оценивают качество канала связи. При декодировании кода БЧХ можно подсчитать число ошибок t0, которое было исправлено в помехоустойчивом коде, если число ошибок находится в пределах корректирующей способности кода. Можно подсчитать число S стертых кодов БЧХ и примерно оценить число ошибок в стертых кодах БЧХTo control the parameters of the error-correcting code, a dual-circuit adaptive control circuit is used. First, in the first adaptive control loop, according to the results of decoding the error-correcting code, the error frequency in the communication channel is calculated and the quality of the communication channel is estimated. When decoding the BCH code, it is possible to calculate the number of errors t 0 , which was corrected in the error-correcting code, if the number of errors is within the corrective capacity of the code. You can calculate the number S of erased BCH codes and roughly estimate the number of errors in erased BCH codes
где d - минимальное кодовое расстояние кода БЧХ.where d is the minimum code distance of the BCH code.
По числу стертых кодов БЧХ приближенно подсчитывают число трансформированных кодов БЧХ и оценивают число ошибок в этих кодах БЧХThe number of transformed BCH codes is approximately calculated from the number of erased BCH codes and the number of errors in these BCH codes is estimated
где коэффициент β(i) приближенно оценивают по "объему сфер"where the coefficient β (i) is approximately estimated by the "volume of spheres"
Таким образом, общее число ошибок по результатам декодирования кода БЧХ выразится в видеThus, the total number of errors according to the decoding results of the BCH code is expressed as
Затем вычисляют частоту ошибок в канале связиThen calculate the frequency of errors in the communication channel
Частота ошибок является эффективной несмещенной оценкой коэффициента ошибок, который определяет качество канала связи.The error rate is an effective unbiased estimate of the error rate, which determines the quality of the communication channel.
Далее определяют первое приближение величины параметров помехоустойчивого кода, обеспечивающее заданную вероятность правильного приема помехоустойчивого кода. Вероятность правильного приема кода определяется по формулеNext, a first approximation of the magnitude of the parameters of the error-correcting code is determined, which provides a given probability of the correct reception of the error-correcting code. The probability of correct code reception is determined by the formula
С учетом квитирования и повторения непринятых сообщений заданная вероятность правильного приема кода запишется в видеGiven the acknowledgment and repetition of missed messages, the specified probability of the correct reception of the code is written in the form
Выразить из зависимостей (6), (7) в явном виде число корректируемых ошибок t для обеспечения заданной вероятности правильного приема помехоустойчивого кода при условии квитирования и повторения непринятых сообщений не представляется возможным, однако требуемое число ошибок t можно найти численным путем из уравнений (6) и (7).It is not possible to express explicitly the number of correctable errors t from dependences (6) and (7) in order to ensure a given probability of correct reception of an error-correcting code under the condition of acknowledgment and repetition of missed messages, however, the required number of errors t can be found numerically from equations (6) and (7).
После получения требуемого числа ошибок t определяют первое приближение величины параметров помехоустойчивого кода, обеспечивающее заданную вероятность правильного приема помехоустойчивого кода. Для кода БЧХ избыточность связана с числом корректируемых ошибок соотношениемAfter obtaining the required number of errors t, the first approximation of the value of the parameters of the error-correcting code is determined, which provides a given probability of the correct reception of the error-correcting code. For the BCH code, redundancy is related to the number of correctable errors by the ratio
Величина информационной длины кода k задается объемом сообщения, поэтому из уравнения (8) можно получить блоковую длину кода n.The value of the information length of the code k is determined by the volume of the message; therefore, from equation (8), one can obtain the block length of the code n.
Параметры кода БЧХ (n, k) доводят до передающей стороны, и следующий помехоустойчивый код формируется с новыми параметрами.The BCH code parameters (n, k) are brought to the transmitting side, and the next error-correcting code is generated with new parameters.
Затем во втором контуре адаптивного управления параметрами помехоустойчивого кода по результатам декодирования помехоустойчивого кода с новыми параметрами определяют отклонение частоты правильного приема помехоустойчивого кода от заданной вероятности правильного приема помехоустойчивого кода и рассчитывают второе приближение параметров помехоустойчивого кода с учетом квитирования и повторения непринятых сообщений. Формулы (6), (7) справедливы для модели канала связи с независимыми ошибками. Реальный канал связи может отличаться от принятой модели канала, качество которого описывается только коэффициентом ошибок, поэтому возможны погрешности определения параметров кода и требуется дополнительная итеративная коррекция новых параметров кода. Частоту правильного приема помехоустойчивого кода по результатам декодирования кода оценивают выражениемThen, in the second loop of adaptive control of the error-correcting code parameters, based on the results of decoding the error-correcting code with new parameters, the deviation of the frequency of the correct reception of the error-correcting code from the given probability of the correct reception of the error-correcting code is determined and the second approximation of the parameters of the error-correcting code is calculated taking into account acknowledgment and repetition of unaccepted messages. Formulas (6), (7) are valid for the model of the communication channel with independent errors. The actual communication channel may differ from the adopted channel model, the quality of which is described only by the error coefficient, therefore, errors in determining the code parameters are possible and additional iterative correction of new code parameters is required. The frequency of correct reception of the error-correcting code according to the results of decoding the code is estimated by the expression
где l - число правильно принятых кодов, а m - общее число переданных помехоустойчивых кодов.where l is the number of correctly received codes, and m is the total number of transmitted error-correcting codes.
Поправки для блоковой длины кода определяют по формулеCorrections for the block code length are determined by the formula
где int(x) - целая часть числа х.where int (x) is the integer part of x.
Если частота правильного приема кода Pnn1 больше заданной вероятности правильного приема кода Pnnз, то число корректируемых ошибок уменьшают, а значит, уменьшают блоковую длину кода, в противном случае блоковую длину кода увеличивают. Коэффициент α, определяющий скорость изменения блоковой длины кода при отклонении частоты правильного приема кода от заданной вероятности правильного приема кода, целесообразно задавать величиной избыточности кода, необходимой для исправления одиночной ошибкиIf the frequency of the correct reception of the code P nn1 is greater than the given probability of the correct reception of the code P nnз , then the number of corrected errors is reduced, which means that the block length of the code is reduced, otherwise the block length of the code is increased. The coefficient α, which determines the rate of change of the block length of the code when the frequency of the correct reception of the code deviates from the given probability of the correct reception of the code, it is advisable to set the amount of code redundancy necessary to correct a single error
Сумма избыточности помехоустойчивого кода и избыточности из-за повторения передачи помехоустойчивого кода при неполучении квитанции о приеме кода составляет величинуThe sum of the redundancy of the error-correcting code and the redundancy due to the repetition of the transmission of the error-correcting code when the receipt of the code is not received is
Поскольку выбирается минимально необходимое число корректируемых ошибок для обеспечения заданной вероятности правильного приема кода с учетом квитирования и повторения непринятых сообщений, то согласно уравнению (8) величина n-k будет также минимально необходимой, а значит, согласно уравнению (12) минимальной будет величина суммарной избыточности помехоустойчивого кода и избыточности из-за повторения передачи помехоустойчивого кода при неполучении квитанции о приеме кода.Since the minimum required number of correctable errors is selected to ensure a given probability of correct code reception, taking into account acknowledgment and repetition of missed messages, according to Eq. (8), nk will also be the minimum necessary, and therefore, according to Eq. (12), the total redundancy of the error-correcting code will be minimal and redundancy due to the repetition of the transmission of the error-correcting code if the receipt of the code is not received.
Частоту ошибок в канале связи оценивают по результатам декодирования помехоустойчивого кода с учетом стертых и трансформированных помехоустойчивых кодов, что следует из уравнений (4), (5).The error frequency in the communication channel is estimated from the results of decoding the error-correcting code, taking into account the erased and transformed noise-resistant codes, which follows from equations (4), (5).
Качество нестационарного канала связи изменяется со временем, при этом частота ошибок, вычисленная по последним принятым помехоустойчивым кодам, больше соответствует качеству канала связи в настоящий момент времени. Поэтому частоту ошибок в канале связи оценивают по результатам декодирования помехоустойчивого кода в скользящем окне приема с весовыми коэффициентами α1, α2, …, αf, учитывающими предисторию приема помехоустойчивых кодовThe quality of the non-stationary communication channel changes with time, while the error rate calculated from the latest received error-correcting codes is more consistent with the quality of the communication channel at the moment. Therefore, the error rate in the communication channel is estimated from the results of decoding an error-correcting code in a sliding reception window with weight coefficients α 1 , α 2 , ..., α f taking into account the reception history of error-correcting codes
где P1, P2, …, Pf - частоты ошибок в канале связи по результатам декодирования помехоустойчивых кодов в предыдущие моменты времени.where P 1 , P 2 , ..., P f are the error frequencies in the communication channel according to the results of decoding error-correcting codes at previous times.
Качество канала связи оценивают по модели канала связи, в которой основной характеристикой качества канала связи является коэффициент ошибок или средняя вероятность ошибки на бит. Передача квитанции о приеме помехоустойчивого кода осуществляется при правильном декодировании помехоустойчивого кода или при необнаруженной ошибке, а при обнаружении неисправимой комбинации ошибок или необнаружении помехоустойчивого кода квитанция о приеме помехоустойчивого кода не передается. Вероятность правильного приема помехоустойчивого каскадного кода оценивают по результатам декодирования помехоустойчивого каскадного кода в скользящем окне приема, что позволяет учитывать более актуальную информацию о качестве канала связи.The quality of the communication channel is estimated by the model of the communication channel, in which the main characteristic of the quality of the communication channel is the error rate or the average probability of error per bit. The receipt of the reception of the error-correcting code is transmitted when the error-correcting code is correctly decoded or if an error is not detected, and if an irreparable combination of errors is detected or the error-correcting code is not detected, the receipt of the error-correcting code is not transmitted. The probability of correct reception of the noise-tolerant cascade code is estimated by decoding the noise-immunity cascade code in a sliding reception window, which allows taking into account more relevant information about the quality of the communication channel.
В первом контуре адаптивного управления параметрами кода используется априорная информация о модели канала связи, а во втором контуре адаптивного управления выполняется дополнительная коррекция параметров кода по результатам декодирования помехоустойчивого кода. За счет оценки качества канала связи по результатам декодирования кода, определения необходимых параметров кода и последующей коррекции параметров помехоустойчивого кода в зависимости от величины отклонения вероятности правильного приема кода от заданной величины обеспечивается высокая достоверность оценки избыточности кода в условиях неопределенности в описании модели ошибок используемого канала связи. Совмещение помехоустойчивого кодирования и квитирования с повторением непринятых сообщений повышает скорость передачи сообщений и помехоустойчивость. Для оценки качества канала связи используют результаты декодирования помехоустойчивого каскадного кода, это упрощает программную или аппаратную реализацию предлагаемого способа.In the first loop of adaptive control of the code parameters, a priori information about the model of the communication channel is used, and in the second loop of adaptive control, additional correction of the code parameters is performed based on the results of decoding the error-correcting code. By evaluating the quality of the communication channel based on the results of decoding the code, determining the necessary code parameters and then correcting the parameters of the error-correcting code depending on the deviation of the probability of the correct reception of the code from the given value, high reliability of the code redundancy assessment under conditions of uncertainty in the description of the error model of the used communication channel is ensured. The combination of error-correcting coding and acknowledgment with the repetition of missed messages increases the speed of message transmission and noise immunity. To assess the quality of the communication channel, the results of decoding the error-correcting cascade code are used; this simplifies the software or hardware implementation of the proposed method.
Достигаемым техническим результатом способа адаптивного помехоустойчивого кодирования является увеличение скорости передачи и помехоустойчивости передаваемых сообщений.Achievable technical result of the adaptive error-correcting coding method is to increase the transmission speed and noise immunity of transmitted messages.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014118158/08A RU2563058C1 (en) | 2014-05-05 | 2014-05-05 | Adaptive noiseless coding method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014118158/08A RU2563058C1 (en) | 2014-05-05 | 2014-05-05 | Adaptive noiseless coding method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2563058C1 true RU2563058C1 (en) | 2015-09-20 |
Family
ID=54147656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014118158/08A RU2563058C1 (en) | 2014-05-05 | 2014-05-05 | Adaptive noiseless coding method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2563058C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2621971C1 (en) * | 2016-03-14 | 2017-06-08 | Акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method of multi-block message communication in multi-unit data communication complexes |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6044485A (en) * | 1997-01-03 | 2000-03-28 | Ericsson Inc. | Transmitter method and transmission system using adaptive coding based on channel characteristics |
| RU2251814C1 (en) * | 2003-08-18 | 2005-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method for transmitting information with use of adaptive interference-resistant encoding |
| RU2276837C1 (en) * | 2004-11-22 | 2006-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method for transferring information using adaptive interference-resistive encoding |
| RU2299515C1 (en) * | 2005-09-19 | 2007-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Data transfer process using adaptive noise-immune coding |
| EP2117152A1 (en) * | 2008-05-05 | 2009-11-11 | Industrial Technology Research Institute | System and apparatus for providing an adaptive control mechanism for wireless communications |
| RU2375824C2 (en) * | 2007-06-13 | 2009-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method of adaptive noiseless coding |
| EP2141876A2 (en) * | 2008-07-01 | 2010-01-06 | Fujitsu Ltd. | Adaptive transmission method and system for wireless communication system |
| RU2428800C2 (en) * | 2009-10-12 | 2011-09-10 | Открытое акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method of adaptive interleaving of information in communication channels with grouping of errors |
-
2014
- 2014-05-05 RU RU2014118158/08A patent/RU2563058C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6044485A (en) * | 1997-01-03 | 2000-03-28 | Ericsson Inc. | Transmitter method and transmission system using adaptive coding based on channel characteristics |
| RU2251814C1 (en) * | 2003-08-18 | 2005-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method for transmitting information with use of adaptive interference-resistant encoding |
| RU2276837C1 (en) * | 2004-11-22 | 2006-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method for transferring information using adaptive interference-resistive encoding |
| RU2299515C1 (en) * | 2005-09-19 | 2007-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Data transfer process using adaptive noise-immune coding |
| RU2375824C2 (en) * | 2007-06-13 | 2009-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method of adaptive noiseless coding |
| EP2117152A1 (en) * | 2008-05-05 | 2009-11-11 | Industrial Technology Research Institute | System and apparatus for providing an adaptive control mechanism for wireless communications |
| EP2141876A2 (en) * | 2008-07-01 | 2010-01-06 | Fujitsu Ltd. | Adaptive transmission method and system for wireless communication system |
| RU2428800C2 (en) * | 2009-10-12 | 2011-09-10 | Открытое акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method of adaptive interleaving of information in communication channels with grouping of errors |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2621971C1 (en) * | 2016-03-14 | 2017-06-08 | Акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method of multi-block message communication in multi-unit data communication complexes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2265960C2 (en) | Method for transferring information with use of adaptive alternation | |
| US6947492B2 (en) | Encoding and decoding ultra-wideband information | |
| US20040168114A1 (en) | Soft information scaling for iterative decoding | |
| JP5262894B2 (en) | Decoding error detection method and decoding apparatus in wireless communication system | |
| ES2282323T3 (en) | METHOD FOR ESTIMATING ERROR RATES IN RECEPTORS USING ITERATIVE DECODING. | |
| EP1010305A1 (en) | Method and apparatus for determining the rate of received data in a variable rate communication system | |
| EP2868022B1 (en) | A method and apparatus for retransmission processing in a communication receiver | |
| US20090177954A1 (en) | Code error detecting device, wireless system and code error detecting method | |
| KR20110096684A (en) | Wireless network for communicating using feedback of side information and communicaion method of using network coding in the wireless network | |
| JPH09298526A (en) | Method and device fro controlling error in data communication | |
| CN102349255A (en) | Methods and devices for providing unequal error protection code design from probabilistically fixed composition codes | |
| RU2375824C2 (en) | Method of adaptive noiseless coding | |
| RU2563058C1 (en) | Adaptive noiseless coding method | |
| RU2295196C1 (en) | Communication channel quality control method | |
| US6883130B2 (en) | Enhanced and adaptive error detection in digital communications | |
| US6848065B1 (en) | Bit error rate estimation | |
| RU2295198C1 (en) | Code cyclic synchronization method | |
| US20220231771A1 (en) | Device and method for estimating communication quality | |
| RU2546070C1 (en) | Method for soft-decision decoding of noise-immune code | |
| RU2331987C1 (en) | Method of adaptive equalisation of messages transfer parameters | |
| RU2581770C1 (en) | Method of controlling quality of communication channel | |
| RU2276837C1 (en) | Method for transferring information using adaptive interference-resistive encoding | |
| RU2251814C1 (en) | Method for transmitting information with use of adaptive interference-resistant encoding | |
| RU2321180C1 (en) | Method for transmitting information using adaptive interference-resistant encoding | |
| RU2664409C1 (en) | Code frame synchronization method with soft solutions |