RU2202153C2 - Способ и устройство для оценки качества услуг на каналах передачи в цифровой системе передачи - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу и устройству для оценки качества услуг на каналах передачи в цифровой системе передачи. Технический результат заключается в оценке качества услуг канала передачи без необходимости дополнительных затрат. Способ, при котором для кодирования каналов со стороны передатчика в турбокодере осуществляют турбокодирование, а со стороны приемника в турбодекодере осуществляют турбодекодирование с выходными сигналами с мягким решением, при этом качество услуг определяют по мгновенным значениям дисперсии выходных сигналов с мягким решением на турбодекодере. 2 с. и 12 з. п.ф-лы, 11 ил.

Description

Изобретение относится к способу и устройству для оценки качества услуг на каналах передачи в цифровой системе передачи, при котором для кодирования каналов со стороны передачи в турбокодере осуществляют турбокодирование, а со стороны приема в турбодекодере осуществляют турбодекодирование с выходными сигналами с мягким решением.

В публикации Р. Jung "Comparison of Turbo-Code Decoders Applied to Short Frame Transmission Systems", IEEE Journal on Selected Areas in Communications", т. 14 (1996 г.), с. 530-537 исследуется применение турбокодов для цифровых систем передачи, причем исследуются как кодеры, так и декодеры для турбокодов на данном маршруте. Декодирование турбокодов основано на применении декодеров с мягким вводом и мягим выводом, которые могут быть реализованы либо с применением MAP (Maximum a-posteriori - максимум апостериорных)-устройств оценки символов или МАР-устройств оценки последовательностей, например устройства оценки с априорным алгоритмом Витерби с мягким выводом (APRI-SOVA). В этой публикации описано четыре различных декодирующих устройства и их способность обработки определенных коэффициентов ошибок. Кроме того, исследуется эффективность этих декодеров в различных случаях применения. Установлено, что турбокоды и их итеративное декодирование являются эффективной мерой против ошибок в пакетах.

В публикации D. Divlasar и F. Pollara, "Turbo Codes for BSC Applications", ICC'95, Seattle, Washington, 18-22 июня 1995 г. предложены турбокоды для коррекции ошибок почти до так называемого предела Шеннона. Для этого должны использоваться относительно простые составляющие коды и большие перемежители. В этой публикации турбокоды создают в кодере с помощью множественных кодов и декодируют их в подходящем декодере. Турбокоды введены в 1993 г. Берру и др. (см. С. Berrou, A. Glavieux, P. Thitimayshima "Near Shannon limit area correction coding: Turbo codes", Proc. 1993, IEE International conference on communications, с. 1064-1070). Этим методом можно достичь, с одной стороны, очень хорошей коррекции ошибок.

Из публикации Catherine Douillard et al. "Iterative Correction of Intersymbol Interference: Turbo-Equalization", ETT European Transactions on Telecommunications, Vol. 6, No. 5, сентябрь-октябрь 1995 г. известна так называемая турбокоррекция, с помощью которой должны быть устранены отрицательные эффекты межсимвольной интерференции в цифровых системах передачи, защищенных сверточными кодами. Приемник принимает два последовательных решения с мягким выводом, осуществляемых символьным детектором и канальным декодером посредством итеративного процесса. При каждой итерации используется "примесная" информация из детектора и декодера для следующей итерации, например турбокодирования. Показано, что с помощью турбокоррекции можно устранить эффекты межсимвольной интерференции у каналов с многолучевым распространением.

В публикации М. Nasshan et al. "New Results on the application of antenna diversity and turbo-codes in a JD-CDMA mobile radio system", 5^th IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC '94) and ICCC Regional Meeting on Wireless Computer Net works (WCN), The Hague, The Netherlands, сентябрь 1994 г., т. 2, с. 524-528, говорится о том, что в системе мобильной связи JD-CDMA (joint detection-code division multiple access) с помощью долговременного усреднения дисперсии выходных сигналов (σ $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{LLR}}$ ) турбодекодера с мягким решением можно достичь оценки поведения системы (system performance).

Будущие системы передачи, например Европейская система UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) требуют поддержки множества сосуществующих базовых услуг со скоростью передачи базовых данных до 2 Мбит/с гибким образом, причем желателен наилучший спектральный кпд В ACTS (Advanced Communications Technologies ans Services) проекте AC090 FRAMES (Future Radio Wideband Multiple Access Systems) была разработана MA(Multiple Access)-схема, которая называется FRAMES Multiple Access (FMA) и отвечает требованиям системы UMTS. В качестве системы передачи третьего поколения, которая включает в себя широкий диапазон областей применения, базовых услуг и различных конфигураций, FMA должна отвечать современным и будущим разработкам стандартов на радиоинтерфейс системы UMTS. FMA включает в себя два режима работы, а именно WB-TDMA (Wideband Time Division Multiple Access) с растяжкой или без нее и совместимостью со стандартом GSM (Global System for Mobile Communications) и WB-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Хотя здесь, в основном, рассматривается система по схеме FMA, могут быть включены также и другие системы передачи по принципу коллективного доступа, например FDMA (Frequency Division Multiple Access) или MC-CDMA (Multi-carrier-CDMA) или комбинации упомянутых систем передачи.

В отношении высокой эффективности турбокодов желательно использовать их в цифровых системах передачи. Разнообразные требования, например у FMA, требуют, однако, при использовании подобных турбокодов обращать внимание на то, чтобы передача данных не нагружалась слишком сильно за счет передачи кодов с исправлением ошибок.

В основе изобретения лежит задача оценки качества услуг канала передачи без необходимости дополнительных затрат.

Согласно изобретению для этого упомянутый выше способ отличается тем, что качество услуг определяют по мгновенным значениям дисперсии выходных сигналов с мягким решением на турбодекодере.

Под термином "качество услуг" здесь понимается следующее. Для различных услуг действуют определенные QoS-критерии (QoS = Quality of Service = качество услуги), и определения QoS-критериев для различных базовых услуг были разработаны в рамках системы FRAMES. Важной составной частью QoS-критерия является скорость R передачи базовых данных. QoS-критерий включает в себя также максимально допустимый коэффициент Р_b ^G ошибок или коэффициент P₁ ^G потерь в пакетах в комбинации с максимальной вероятностью P_out ^G отказа. В случае услуг по коммутации линий связи вероятность Рr{P_b>Р_b ^G} того, что мгновенный коэффициент Р_b ошибок в битах превысит Р_b ^G, не должна быть больше P_out ^G, т.е.

Рr{Р_b>P_b ^G}<P_out ^G.

При передаче речевых сигналов Р_b ^G равно 10^-3, а P_out ^G равно 0,05. В случае пакетных услуг справедливо следующее условие для мгновенного коэффициента P₁ потерь в пакетах:
Рr{P₁>Р₁ ^G}<Р_out ^G.

Кроме критериев в отношении Рr существуют дополнительные условия в рамках QoS-критерия. Здесь рассматриваются, однако, главным образом QoS-параметры Р_b ^G, P₁ ^G и P_out ^G, которые непосредственно связаны с выбором кода с исправлением ошибок (ЕСС). У ЕСС метод коллективного доступа, модуляция и параметры пакетов, в основном, определяют коэффициент R_c кодирования. Другими словами, коэффициент R_c кодирования имеет непосредственную связь с вопросом, выполнен ли QoS-критерий для определенной услуги или нет.

Очевидно, что определение качества услуг в связи с QoS-критериями важно, причем это определение возможно способом, согласно изобретению, без необходимости дополнительных затрат, поскольку дисперсию можно установить со стороны приема без дополнительной информации.

У способа, при котором со стороны приема используют устройство оценки символов или последовательностей с мягким вводом и мягким выводом предпочтительно, если качество услуги определяют по дисперсии σ² выходных сигналов турбодекодера с мягким решением, причем предпочтительным образом по дисперсии σ² коэффициент ошибок в битах вычисляют как степень качества услуги.

У способа, при котором со стороны приема используют МАР-устройство оценки символов или МАР-устройство оценки последовательностей, предпочтительно, если качество услуги определяют по дисперсии σ $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{LLR}}$ выходных сигналов турбодекодера с мягким решением.

У способа, при котором со стороны приема используют алгоритм Витерби для оценки последовательностей, предпочтительно, если качество услуги определяют по дисперсии σ $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{VIT}}$ выходных сигналов турбодекодера с мягким решением.

Поскольку способ, согласно изобретению, применим как в МАР-устройствах оценки, так и при оценке посредством алгоритма Витерби, практически не существует ограничения в отношении наиболее важных способов оценки последовательностей и символов. Это справедливо, хотя в нижеследующем описании этот вывод подтверждается только в связи с МАР-устройством оценки символов.

Далее, у способа, согласно изобретению, предпочтительно, если в качестве турбокода используют RCPTC-код (Rate Compatibel Punctured Turbo Code). Как следует из подробного описания, подобный код является особенно гибким и пригодным для целей изобретения. RCPTC-код обеспечивает переход от фиксированного ЕСС к гибким ЕСС-стратегиям, причем последние согласованы с изменяющимися по времени требованиями, так что возможны гибкое управление канальным уровнем и контроль доступа к среде.

Устройство для оценки качества услуг на каналах передачи в цифровой системе передачи, содержащее турбокодер со стороны передачи и турбодекодер со стороны приема, который выдает выходные сигналы с мягким решением, для осуществления описанного выше способа отличается тем, что оно содержит вычислительное устройствo, которое вычисляет качество услуги по мгновенным значениям дисперсии выходных сигналов турбодекодера с мягким решением.

Предпочтительное выполнение устройства согласно изобретению отличается тем, что турбокодер содержит два параллельно включенных RSC-кодера, перемежитель, предвключенный одному из RSC-кодеров, и перфорирующе-мультиплексное устройство, к которому от RSC-кодеров подают систематические последовательности и закодированные последовательности, и что турбодекодер содержит два RSC-декодера, обращенный перемежитель турбокода между выходом первого RSC-деко-дера и входом второго RSC-декодера, а также обращенный перемежитель турбокода между выходом второго RSC-декодера и входом первого RSC-декодера. Это расположение турбокодера и турбодекодера представляет собой простое и в большинстве случаев применения достаточное решение для этих обоих компонентов, причем образованный RCPTC-код отвечает всем требованиям.

Предпочтительное выполнение устройства согласно изобретению отличается тем, что перфорирующе-мультиплексное устройство осуществляет перфорирование так называемым методом перфорирования Берру, при котором перфорируют только несистематическую информацию. Этот метод перфорирования предпочтителен при небольших значениях отношения сигнал/шум.

Другое предпочтительное выполнение устройства согласно изобретению отличается тем, что перфорирующе-мультиплексное устройство осуществляет перфорирование так называемым методом UKL-перфорирования, при котором перфорируют как систематическую, так и несистематическую информацию. Этот метод перфорирования предпочтителен при повышенных значениях отношения сигнал/шум и потому при коэффициенте ошибок в битах <10^-4.

Наконец, предпочтительное выполнение устройства согласно изобретению отличается тем, что число итераций декодирования в турбодекодере оптимизируют с учетом связанной с этим задержкой по времени и улучшения результата декодирования.

Согласно одному предпочтительному выполнению способа согласно изобретению для перфорирования применяют так называемый метод перфорирования Берру, при котором перфорируют только несистематическую информацию.

Согласно другому предпочтительному выполнению способа согласно изобретению для перфорирования применяют так называемый метод UKL-перфорирования, при котором перфорируют как систематическую, так и несистематическую информацию.

Согласно другому предпочтительному выполнению способа согласно изобретению число итераций декодирования оптимизируют с учетом связанной с этим задержкой по времени и улучшения результата декодирования.

Оба названных метода перфорирования и оптимизация числа итераций декодирования служат предпочтительным образом для того, чтобы можно было с большей надежностью осуществить оценку качества услуг на каналах передачи.

Примеры выполнения изобретения описаны с помощью прилагаемых чертежей, на которых изображают:
- фиг.1: блок-схему турбокодера;
- фиг.2: блок-схему RSC-турбокодера, используемого в турбокодере по фиг. 1;
- фиг.3: блок-схему турбодекодера;
- фиг. 4: график эффективности RCPTC-кода на канале с аддитивным белым гауссовым шумом в зависимости от числа итераций при турбодекодировании;
- фиг. 5: график эффективности RCPTC-кода на рэлеевском канале при различном числе итераций при турбодекодировании;
- фиг. 6: график эффективности RCPTC-кода на канале с аддитивным белым гауссовым шумом в зависимости от различного коэффициента кодирования;
- фиг.7: график эффективности RCPTC-кода на рэлеевском канале в зависимости от различного коэффициента кодирования;
- фиг. 8: график эффективности RCPTC-кода на канале с аддитивным белым гауссовым шумом в зависимости от различного коэффициента кодирования;
- фиг. 9: график эффективности RCPTC-кода на рэлеевском канале при различном коэффициенте кодирования;
- фиг.10: график отношения между коэффициентом ошибок в битах BER и дисперсией σ $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{LLR}}$ на выходе второго декодера;
- фиг. 11: график дисперсии σ $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{LLR}}$ в зависимости от отношения сигнал/шум при ошибочно и правильно декодированных пакетах.

В отношении экономичного использования технических средств ЕСС-схема должна быть как можно более универсальной в применении, тогда как ЕСС-конфигурация должна обеспечивать высокую гибкость за счет управления пограммными средствами. Используемый здесь RCPTC-код обеспечивает это, поскольку он имеет требуемую гибкость. RCPTC-код может быть образован с помощью показанного на фиг.1 турбокодера 2. Турбокодер 2 содержит N_e=2 параллельно включенных двоичных, рекурсивных систематических сверточных кодера 4, 6 (RSC) с малой длиной кодового ограничения, например 3-5, с использованием перемежителя 8 турбокода. Входную последовательность u подают к кодеру 4 (RSC, код 1) и через перемежитель 8 турбокода к кодеру 6 (RSC, код 2), а также к перфорирующе-мультиплексному устройству 10. Перфорирующе-мультиплексное устройство получает дополнительный вход С1 от кодера 4 и дополнительный вход С2 от кодера 6. Выходом перфорирующе-мультиплексного устройства 10 является выходная последовательность b.

У турбокодера 2 минимальный коэффициент R_c/min кодирования равен 1(N_e+1)= 1/3. Минимальный коэффициент R_c/min кодирования можно дополнительно уменьшить за счет использования дополнительных RSC-кодеров.

Двоичную входную последовательность u, имеющую конечную продолжительность, вводят в кодер 4, и она дает на его выходе избыточную последовательность C₁ с той же конечной продолжительностью, что и u. Последовательность u_I, представляющую собой последовательность u после перемежения, вводят в кодер 6. Кодирование в кодере 6 дает избыточную последовательность C₂. Избыточные последовательности C₁, C₂ и последовательность u перфорируют и мультиплексируют для образования выходной последовательности b. Турбокодер является систематическим кодером, причем u является базой, содержащейся в b систематической информации.

RSC-кодер, который может быть использован для кодеров 4,6, изображен на фиг. 2 на примере кодера 4. На входе кодера 4 последовательность u имеется в качестве систематической информации. Последовательность u попадает через суммирующий элемент 12 к звену 14 задержки и к дополнительному суммирующему элементу 16. Выходные сигналы звена 14 задержки попадают ко второму звену 18 задержки и к суммирующему элементу 12. Выходные сигналы второго звена 18 задержки попадают к суммирующим элементам 12, 16. Выходом суммирующего элемента является тогда избыточная последовательность С₁.

При выборе кодера играет роль стоимость оборудования, которая должна быть как можно ниже. По этой причине оба RSC-кодера для использования в рамках системы FRAMES идентичны и имеют длину кодового ограничения 3. Хотя эти RSC-кодеры имеют только четыре состояния, они показывают хорошую эффективность при низких значениях отношения Е_b/N_o сигнал/шум. Поэтому эффективность RCPTC-кода с этими кодерами является предпочтительной при малых отношениях сигнал/шум.

Выходная последовательность b турбокодера 2 попадает по каналу передачи и через демодулятор к турбодекодеру 22 (фиг.3), содержащему RSC-декодеры 24 и 26. Между выходом декодера 24 и входом декодера 26 включен перемежитель 28 турбокода. Между выходом декодера 26 и входом декодера 24 включен перемежитель 30 турбокода. Декодеры 24 и 26 являются декодерами с мягким вводом и мягким выводом.

Демодулятор (не показан) создает значения Х_n оценки систематической информации u_n, содержащейся в u, а также значения y_1,n, y_2,n оценки переданных избыточных битов, образованных кодерами 4 и 6. Оба декодера 24, 26 нуждаются в информации о состоянии канала (CSI = Channel State Information), состоящей из мгновенной амплитуды сигнала и разброса шума. Каждый из декодеров 24, 26 обрабатывает систематическую информацию, избыточность и априорную информацию L_e1,n, L_e2,n, обрабатывая CSI, в результате чего образуется "примесная" информация L_e2,n, L_e1,n, используемая затем в качестве априорного знания в следующем декодере. Декодирование является итеративным, и результат декодирования улучшается с каждой итерацией. Степень улучшения постепенно уменьшается, однако, со следующей итерацией. После определенного числа итераций выходной сигнал турбодекодера 22 подают в детектор (не показан), как обычно в подобных системах передачи.

Для согласования использования RCPTC-кода с существующими требованиями к услугам можно было бы подумать о согласовании RSC-кодеров, что, однако, привело бы к нежелательному увеличению стоимости оборудования. Согласование величины перемежителей с особыми услугами само по себе известно и при использовании RCPTC-кода представляет собой проблему из-за его гибкости.

Кроме того, число итераций при декодировании можно регулировать в соответствии с QoS-критерием с учетом всей комплекности кодирования. Со стороны приема имеются две возможности использования этой особенности турбокода. Для заданного QoS-критерия число итераций можно увеличить по мере возрастания отношения Е_b/N_o сигнал/шум. Это особенно предпочтительно у каналов с замиранием, например каналов передачи. С другой стороны, число итераций можно также варьировать с изменяющимся по времени QoS-критерием. Возможность регулирования числа итераций декодирования имеется только при использовании турбокода, в частности RCPTC-кода.

Другая возможность повышения эффективности системы с RCPTC-кодом состоит в том, чтобы установить перфорирование, так что может быть образован RCPTC-код с варьируемым коэффициентом кодирования R_c,min ≤R_c ≤R_c,max, за счет чего свойства кодирования могут быть изменены при неизменных перемежителях турбокода и RSC-кодерах.

Для перфорирования в распоряжении имеются, в принципе, последовательности u, C₁, C₂. Если две из этих последовательностей полностью подавляются перфорированием, то предполагается максимальный коэффициент кодирования R_c,max= 1. В этом случае свойства кодирования зависят от того, какие из последовательностей перфорируются. Если, например, полностью перфорируются избыточные последовательности C₁,C₂, причем только последовательность u пропускается без изменения, то ЕСС отсутствует, и выигрыш от временного разнесения недостижим у приемников, имеющих каналы с замиранием. В этом случае турбодекодер становится обычным детектором пороговых значений.

Если одна из избыточных последовательностей C₁ или С₂ полностью подавляется перфорированием, причем только вторая избыточная последовательность может пройти вместе с последовательностью u, то турбокодер становится обычным RSC-кодером. Турбодекодер становится обычным RSC-декодером, реализованным для осуществления половины итерации. Априорное знание, основанное на "примесной" информации, в этом случае отсутствует. Коэффициент R_c кодирования может варьироваться между 1/2 и 1 в зависимости от QoS-критерия. Поскольку действительно N_e=2, RSC-кодеры могут базироваться на двух разных кодах, а QoS-критерий и комплексность кодирования могут варьироваться путем подавления определенной избыточной последовательности C₁ или С₂ без изменения коэффициента R_C кодирования.

Описанные выше возможности препятствуют, однако, режиму турбокода, имеющимуся в распоряжении только тогда, когда передаются биты обеих последовательностей и справедливо u_n # u_1,n, причем u_n и u_1,n содержатся соответственно в u и u₁. В этом случае справедливо:
R_c,min ≤R_c< 1.

Минимальный коэффициент кодирования R_c,min=1/(N_e+1) реализуется тогда, когда не производится перфорирование. В этом случае можно реализовать либо обычное RSC-декодирование, либо турбодекодирование в зависимости от QoS-критерия и состояния канала передачи, причем оба фактора варьируются по времени.

В реальном режиме турбокода возможны следующие варианты. Последовательность u не перфорируют, избыточные последовательности C₁ и С₂ перфорируют частично. В этом случае возможен режим в качестве RSC-кода или в качестве турбокода, число итераций декодирования можно регулировать, а коэффициент кодирования может лежать между 1/3 и 1. Этот вид перфорирования называется перфорирование Берру.

Альтернативная возможность состоит в том, что последовательность u и избыточные последовательности C₁ и С₂ перфорируют частично. В этом случае возможен режим не с RSC-кодом, а с турбокодом. Число итераций декодирования можно регулировать, а коэффициент кодирования может лежать между 1/3 и 1. Этот вид перфорирования называется UKL-перфорирование (UKL = University Kaiserslautern). Наконец, можно рассмотреть еще один случай, когда перфорирование не происходит. В этом случае возможен режим с RSC-кодом и с турбокодом. Число итераций декодирования можно регулировать, а коэффициент кодирования составляет 1/3.

Предпочтительный признак RCPTC-кода состоит в возможности адаптивного изменения коэффициента R_c кодирования, причем при автоматическом запросе на повторение может передаваться требуемая информация без необходимости передачи всего закодированного пакета. Передачи дополнительной части информации, компенсирующей разность в коэффициенте кодирования, недостаточно.

После описания возможностей адаптации процесса кодирования в случае использования RCPTC-кода следует описать последствия возможностей адаптации для эффективности системы при использовании RCPTC-кода вместо моделирования.

Фиг. 4 показывает эффективность RCPTC-кода с помощью графика, на котором коэффициент ошибок в битах BER изображен в зависимости от отношения Е_b/N_o сигнал/шум при передаче речевого сигнала по каналу с аддитивным белым гауссовым шумом. Размер пакета составлял 150 бит, а коэффициент кодирования - около 1/3. Скорость передачи базовых данных при передаче речевого сигнала составляла 8 кбит/с. Незакодированная передача обозначена сплошной линией. Параметром этого моделирования является число итераций декодирования, варьируемое между 1 и 5. После первой итерации декодирования минимальное отношение сигнал/шум, необходимое для достижения коэффициента ошибок в битах <10^-3, равно приблизительно 3,5 дБ. После второй итерации декодирования требуется примерно на 1,3 дБ меньше. Следующая итерация декодирования обеспечивает выигрыш менее 0,1 дБ. После пяти итераций минимальное отношение сигнал/шум, необходимое для достижения коэффициента ошибок в битах <10^-3, равно приблизительно 1,8 дБ. Следовательно, очевидно, что эффективность снижается с увеличением числа итераций. Для сравнения, обычный NSC-код с длиной кодового ограничения 9 требует примерно 1,9 дБ для достижения коэффициента ошибок в битах <10^-3. RCPTC-код является поэтому более эффективным, чем обычные коды даже при таких малых размерах пакетов, как 150 бит.

Фиг. 5 показывает эффективность RCPTC-кода с помощью графика, на котором коэффициент ошибок в битах BER изображен в зависимости от отношения Е_b/N_o сигнал/шум для узкополосных интегральных сетей цифровой связи при скорости передачи базовых данных 144 кбит/с, размере пакета 672 бит, коэффициенте кодирования около 1/4 и полностью подвергнутом перемежению канале с рэлеевским замиранием. Параметром моделирования также является число итераций декодирования. После четырех итераций декодирования коэффициент ошибок в битах <10^-3 требует минимального отношения сигнал/шум 3,8 дБ. После десяти итераций декодирования требуется всего лишь около 3,4 дБ. Обычный NSC-код с подобной комплексностью декодирования, как четыре итерации декодирования, имеет длину кодового ограничения 8 и требует повышенного на 1,1 дБ отношения сигнал/шум.

Фиг. 6-9 показывают графики эффективности при использовании RCPTC-кода, причем коэффициент ошибок в битах BER и коэффициент ошибок в циклах изображены в зависимости от отношения Е_b/N_о сигнал/шум. Фиг.6 показывает коэффициент ошибок в битах в зависимости от отношения сигнал/шум при размере пакета 672 бит, десяти итерациях декодирования и канале с аддитивным белым гауссовым шумом. Фиг. 7 показывает коэффициент ошибок в битах в зависимости от отношения сигнал/шум при размере пакета 672 бит, десяти итерациях декодирования и полностью подвергнутом перемежению канале с рэлеевским замиранием. Фиг. 8 показывает коэффициент ошибок в циклах FER в зависимости от отношения сигнал/шум при размере пакета 672 бит, десяти итерациях декодирования и канале с аддитивным белым гауссовым шумом. Фиг.9 показывает коэффициент ошибок в циклах в зависимости от отношения сигнал/шум при размере пакета 672 бит, десяти итерациях декодирования и полностью подвергнутом перемежению канале с рэлеевским замиранием. На графиках фиг.6-9 применены два различных метода перфорирования, а именно перфорирование Берру и UKL-перфорирование, описанные выше. Видно, что перфорирование Берру имеет более высокую эффективность при меньших значениях отношения сигнал/шум, в то время как UKL-перфорирование предпочтительно при высоком отношении сигнал/шум и поэтому при коэффициентах ошибок в битах <10^-4. Точки пересечений движутся в направлении более низких коэффициентов ошибок в битах при возрастающих коэффициентах кодирования.

На фиг.10 коэффициент ошибок в битах показан в зависимости от дисперсии значений логарифмического отношения правдоподобия на выходе второго декодера, причем предполагается RCPTC-код, размер пакета 672 бит, десять итераций декодирования и канал с аддитивным белым гауссовым шумом. Из этой фигуры видно, что коэффициент кодирования не оказывает никакого влияния на отношение между коэффициентом ошибок в битах и дисперсией σ $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{LLR}}$ , поскольку обе эти величины имеют схожую зависимость от отношения Е_b/N_o сигнал/шум. Если σ $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{LLR}}$ известно, то можно поэтому легко осуществить оценку коэффициента ошибок в битах, результат которого может служить основой какой-либо операции, например адаптации числа итераций декодирования или коэффициента декодирования, для улучшения качества передачи или, в случае автоматического запроса на повторение, для затребования новой передачи ошибочно закодированного пакета.

Наконец, фиг.11 показывает дисперсию σ $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{LLR}}$ значений логарифмического отношения правдоподобия LLR на выходе второго декодера в зависимости от отношения Е_b/N_o сигнал/шум при использовании RCPTC-кода с размером пакета 600 бит, коэффициенте кодирования около 5/9, десяти итерациях декодирования и канале с аддитивным белым гауссовым шумом. RCPTC-код был рассчитан на базовую услугу со скоростью передачи 64 бит/с. Из фиг.11 видно, что подобное рассуждение, как и в связи с фиг.10, является верным и для зависимости дисперсии σ $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{LLR}}$ от возникновения ошибок в пакетах. При ошибочно декодированных пакетах σ $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{LLR}}$ всегда больше, чем в случае правильно декодированных пакетов. Если поэтому отношение Е_b/N_o сигнал/шум и σ $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{LLR}}$ известны для только что проверенного пакета, то переменная мягкого решения, связанная с вероятностью ошибки в пакете, может быть легко получена и использована для целей управления.

Хотя настоящее описание относится, главным образом, к применению изобретения в области цифровой мобильной радиосвязи, изобретение не ограничено ею, а может применяться, в целом, с названными преимуществами в цифровых системах передачи, например в системах, связанных с оказанием услуг, оптических системах передачи (инфракрасные и лазерные системы передачи), системах спутниковой связи, системах передачи в глубоком космосе, радиорелейных системах передачи и радиотрансляционных системах передачи (цифровое радио или телевидение).

Claims (14)

1. Способ оценки качества услуг на каналах передачи в цифровой системе передачи, при котором для кодирования каналов со стороны передатчика в турбокодере осуществляют турбокодирование, а со стороны приемника в турбодекодере осуществляют турбодекодирование с выходными сигналами с мягким решением, отличающийся тем, что качество услуг определяют по мгновенным значениям дисперсии выходных сигналов с мягким решением на турбодекодере.

2. Способ по п.1, причем со стороны приема используют устройство оценки символов или последовательностей с мягким вводом и мягким выводом, отличающийся тем, что качество услуги определяют по разбросам σ² выходных сигналов турбодекодера с мягким решением.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что по разбросам σ² вычисляют коэффициент ошибок в битах как меру качества услуги.

4. Способ по п. 2, причем со стороны приема используют МАР-устройство оценки последовательностей, отличающийся тем, что качество услуги определяют по разбросам σ $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{LLR}}$ выходных сигналов турбодекодера с мягким решением.

5. Способ по п.2, причем со стороны приема используют алгоритм Витерби для оценки последовательностей, отличающийся тем, что качество услуги определяют по разбросам σ $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{VIT}}$ выходных сигналов турбодекодера с мягким решением.

6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что для перфорирования применяют так называемый метод перфорирования Берру, при котором перфорируют только несистематическую информацию.

7. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что для перфорирования применяют так называемый метод UKL-перфорирования, при котором перфорируют как систематическую, так и несистематическую информацию.

8. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что число итераций декодирования оптимизируют с учетом связанной с этим временной задержки улучшения результата декодирования.

9. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что в качестве турбокода используют RCPTC-код.

10. Устройство для оценки качества услуг на каналах передачи в цифровой форме передачи, содержащее турбокодер со стороны передачи и турбодекодер со стороны приема, который выдает выходные сигналы с мягким решением, для осуществления способа по одному из пп.1-9, отличающееся тем, что оно содержит вычислительное устройство, которое вычисляет качество услуги по мгновенным значениям дисперсии выходных сигналов турбодекодера (22) с мягким решением.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что турбокодер (2) содержит два параллельно включенных RSC-кодера (4, 6), перемежитель (8), подключенный перед одним из RSC-кодеров (6), и перфорирующе-мультиплексное устройство (10), к которому от RSC-кодеров (4, 6) подают систематические последовательности и закодированные последовательности, при этом турбодекодер (22) содержит два RSC-декодера (24, 26), обращенный перемежитель (28) турбокода между выходом первого RSC-декодера (24) и входом второго RSC-декодера (26), а также обращенный перемежитель (30) турбокода между выходом второго RSC-декодера (26) и входом первого RSC-декодера (24).

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что перфорирующе-мультиплексное устройство (10) осуществляет перфорирование так называемым методом перфорирования Берру, при котором перфорируют только несистематическую информацию.

13. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что перфорирующе-мультиплексное устройство (10) осуществляет перфорирование так называемым методом UKL-перфорирования, при котором перфорируют как систематическую, так и несистематическую информацию.

14. Устройство по п.10, отличающееся тем, что число итераций декодирования в турбодекодере оптимизируют с учетом связанной с этим задержки по времени при улучшении результата декодирования.

Images