RU2331987C1 - Method of adaptive equalisation of messages transfer parameters - Google Patents
Method of adaptive equalisation of messages transfer parameters Download PDFInfo
- Publication number
- RU2331987C1 RU2331987C1 RU2006140196/09A RU2006140196A RU2331987C1 RU 2331987 C1 RU2331987 C1 RU 2331987C1 RU 2006140196/09 A RU2006140196/09 A RU 2006140196/09A RU 2006140196 A RU2006140196 A RU 2006140196A RU 2331987 C1 RU2331987 C1 RU 2331987C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- code
- error
- errors
- correcting
- communication channel
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области техники связи и может быть использовано для передачи дискретной информации, защищенной помехоустойчивым кодом, в нестационарных каналах связи низкого качества.The invention relates to the field of communication technology and can be used to transmit discrete information protected by a noise-free code in non-stationary communication channels of poor quality.
Большинство реальных каналов связи, например радиоканалов, являются нестационарными каналами, состояние которых изменяется со временем. Требуемая вероятность доставки сообщений в таких каналах обеспечивается за счет адаптивной коррекции параметров передачи в зависимости от качества канала. В современных системах связи для передачи информации в нестационарных каналах низкого качества, например в коротковолновых радиолиниях, используют методы многопараметрической адаптации. Адаптация в процессе ведения связи обеспечивается перестройкой на оптимальные рабочие частоты, изменением мощности излучения, скорости манипуляции в канале связи, переключением используемых антенн, оптимальным выбором избыточности и, следовательно, корректирующей способности помехоустойчивого кода и другими способами. В предлагаемом способе для обеспечения требуемой вероятности доставки сообщения используется совместная адаптивная коррекция двух параметров передачи: скорости манипуляции в канале связи и избыточности помехоустойчивого кода.Most real communication channels, such as radio channels, are non-stationary channels, the state of which changes over time. The required probability of message delivery in such channels is ensured by adaptive correction of transmission parameters depending on the quality of the channel. In modern communication systems, multiparameter adaptation methods are used to transmit information in non-stationary channels of low quality, for example, in short-wave radio links. Adaptation in the process of communication is provided by tuning to the optimal operating frequencies, changing the radiation power, the manipulation speed in the communication channel, switching the antennas used, the optimal choice of redundancy and, therefore, the correcting ability of the error-correcting code and in other ways. In the proposed method, to ensure the required probability of message delivery, a joint adaptive correction of two transmission parameters is used: the manipulation speed in the communication channel and the redundancy of the error-correcting code.
Предлагаемое изобретение может применяться для передачи сообщений, защищенных помехоустойчивым кодом, в частности помехоустойчивым каскадным кодом. Достоверная передача сообщений возможна лишь при скорости передачи информации, не превышающей пропускной способности канала связи. Поэтому для эффективного применения корректирующих помехоустойчивых кодов необходим определенный уровень качества канала связи, который может быть достигнут за счет изменения скорости манипуляции в зависимости от состояния нестационарного канала связи.The present invention can be used to transmit messages protected by an error-correcting code, in particular an error-resistant cascading code. Reliable messaging is possible only at a data transfer rate not exceeding the bandwidth of the communication channel. Therefore, for the effective use of corrective error-correcting codes, a certain level of quality of the communication channel is necessary, which can be achieved by changing the manipulation speed depending on the state of the non-stationary communication channel.
Скорость манипуляции в канале связи может выбираться из заранее определенного для каналообразующей аппаратуры ряда значений скоростей, например для коротковолнового канала значения скоростей манипуляции могут принимать величины 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9800 бит/с. Длительность элементарной посылки, а значит, и ее энергия с переходом на более высокую скорость манипуляции уменьшается вдвое, что может привести к существенному ухудшению качества приема сообщений. В этом случае за счет плавного изменения корректирующей способности кода можно обеспечить необходимую вероятность доведения сообщения. При изменении скорости манипуляции происходит скачкообразное изменение качества приема сообщений и, следовательно, пропускной способности канала связи. За счет изменения избыточности кода происходит плавное изменение пропускной способности канала связи, но при этом изменение качества приема ограничено диапазоном возможных значений параметров помехоустойчивого кода. Только совместное изменение скорости манипуляции и избыточности помехоустойчивого кода обеспечивает плавное изменение пропускной способности канала связи в широком диапазоне ее значений.The manipulation speed in the communication channel can be selected from a number of speed values predefined for the channel-forming equipment, for example, for a short-wave channel, the values of the manipulation speeds can take the values 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9800 bit / s. The duration of the elementary premise, and hence its energy, with the transition to a higher manipulation speed is halved, which can lead to a significant deterioration in the quality of message reception. In this case, due to the smooth change in the correcting ability of the code, it is possible to provide the necessary probability of bringing the message. When the manipulation speed is changed, an abrupt change in the quality of message reception and, consequently, the throughput of the communication channel occurs. Due to the change in code redundancy, a smooth change in the bandwidth of the communication channel occurs, but the change in the reception quality is limited by the range of possible values of the error-correcting code parameters. Only a joint change in the speed of manipulation and redundancy of the error-correcting code provides a smooth change in the bandwidth of the communication channel in a wide range of its values.
Известен способ адаптивной коррекции параметров передачи сообщений, заключающийся в том, что передача сообщения начинается с максимально возможной скорости манипуляции. При приеме переданного сообщения скорость манипуляции сохраняется, а при отсутствии приема переданного сообщения передатчик переключается на меньшую скорость. Если при меньшей скорости приемник принимает сообщение, то выбранная скорость манипуляции сохраняется. Если же при повторной передаче сообщения с меньшей скоростью манипуляции сообщение не принимается, то устанавливается еще более низкая скорость манипуляции. Снижение скорости манипуляции выполняется до тех пор, пока сообщение не будет принято [Филимонов Ю.Ф. Анализ вариантов реализации режима работы АПД, адаптивного к помеховой обстановке в канале связи. Труды V Российской научно-технической конференции, Калуга. Часть 1, изд-во ЦНТИ, 2006].A known method of adaptive correction of the parameters of the transmission of messages, which consists in the fact that the transmission of a message begins with the highest possible speed of manipulation. When a transmitted message is received, the manipulation speed is maintained, and if there is no reception of the transmitted message, the transmitter switches to a lower speed. If at a lower speed the receiver receives a message, then the selected manipulation speed is saved. If, however, when a message is retransmitted with a lower manipulation speed, the message is not received, then an even lower manipulation speed is set. A decrease in the speed of manipulation is performed until the message is received [Filimonov Yu.F. Analysis of options for the implementation of the operation mode of the ADF, adaptive to interference conditions in the communication channel. Proceedings of the V Russian Scientific and Technical Conference, Kaluga. Part 1, publishing house TSNTI, 2006].
Недостатком этого способа является снижение пропускной способности каналов связи больше, чем это необходимо для доведения сообщения с заданной вероятностью из-за того, что возможные значения скоростей манипуляции выбираются из заранее установленного для каналообразующей аппаратуры ряда скоростей, которые могут значительно отличаться между собой и, поэтому, невозможно плавно изменять скорость манипуляции в канале связи для обеспечения заданной вероятности доведения сообщения.The disadvantage of this method is to reduce the bandwidth of the communication channels more than necessary to bring the message with a given probability due to the fact that the possible values of the manipulation speeds are selected from a number of speeds that are previously set for the channel-forming equipment, which can significantly differ from each other and, therefore, it is impossible to smoothly change the speed of manipulation in the communication channel to ensure a given probability of bringing the message.
Известен также способ передачи сообщений, в соответствии с которым на передающей стороне осуществляют непрерывный контроль за состоянием канала связи (например, за уровнем естественных шумов или искусственной помехи и т.д.). Результаты контроля качества канала связи используются для выбора наилучших помехоустойчивых кодов, при этом используются две схемы кодирования: первая из них осуществляет кодирование информации с помощью циклического помехоустойчивого кода с обнаружением ошибок, а вторая - с помощью кода с исправлением ошибок. Далее выбранный помехоустойчивый код передают в канал связи. На приемной стороне помехоустойчивый код декодируется с обнаружением или исправлением ошибок в зависимости от используемого кода (Пат. US №6044485, МПК7 G06F 11/10, опубл. 2000).There is also a known method of transmitting messages, according to which the transmitting side continuously monitors the state of the communication channel (for example, the level of natural noise or artificial interference, etc.). The results of the quality control of the communication channel are used to select the best error-correcting codes, and two coding schemes are used: the first one encodes information using a cyclic error-resistant code with error detection, and the second - using the error correction code. Next, the selected error-correcting code is transmitted to the communication channel. On the receiving side, the error-correcting code is decoded with the detection or correction of errors depending on the code used (US Pat. US No. 6044485, IPC 7 G06F 11/10, publ. 2000).
Недостатком этого способа также является снижение пропускной способности каналов связи, обусловленное неоптимальным выбором помехоустойчивого кода, поскольку решение о выборе помехоустойчивого кода и алгоритма его декодирования принимается на передающей стороне канала связи, а качество канала связи на передающей стороне может отличаться от качества канала на приемной стороне (особенно в каналах связи большой протяженности).The disadvantage of this method is the decrease in the bandwidth of communication channels due to the non-optimal choice of a noise-resistant code, since the decision to choose a noise-resistant code and its decoding algorithm is made on the transmitting side of the communication channel, and the quality of the communication channel on the transmitting side may differ from the quality of the channel on the receiving side ( especially in long-distance communication channels).
Наиболее близким к предлагаемому способу (прототипом) является способ адаптивной коррекции параметров передачи сообщений, заключающийся в том, что на передающей стороне канала связи исходное сообщение сначала кодируют помехоустойчивым кодом, который затем с определенной скоростью передают в канал связи. На приемной стороне помехоустойчивый код декодируют и по результатам декодирования оценивают качество канала связи, а затем принимают решение об изменении параметров помехоустойчивого кода [Патент РФ №2276837, МПК7 Н04L 1/20. Кухарев А.Д., Квашенников В.В., Зимихин Д.А., Манкевич Д.М. Способ передачи информации с использованием адаптивного помехоустойчивого кодирования. Приор. 22.11.2004, опубл. 20.05.2006].Closest to the proposed method (prototype) is a method for adaptively adjusting the parameters of message transmission, which consists in the fact that on the transmitting side of the communication channel, the original message is first encoded with an error-correcting code, which is then transmitted to the communication channel at a certain speed. On the receiving side, the error-correcting code is decoded and the quality of the communication channel is evaluated by decoding results, and then a decision is made on changing the parameters of the error-correcting code [RF Patent No. 2276837, IPC 7 H04L 1/20. Kukharev A.D., Kvashennikov V.V., Zimikhin D.A., Mankevich D.M. A method of transmitting information using adaptive noise-resistant coding. Prior. 11/22/2004, publ. 05/20/2006].
Недостаток известного способа заключается в снижении пропускной способности каналов связи, особенно нестационарных каналов низкого качества, из-за того, что изменение параметров помехоустойчивого кода выполняется в определенном диапазоне значений, обусловленном структурой кода, и может быть недостаточно для получения заданной вероятности доведения сообщения. В этом случае для доведения сообщения используется повторение передачи сообщения, что приводит к увеличению времени передачи сообщения, то есть снижению пропускной способности канала связи.The disadvantage of this method is to reduce the bandwidth of communication channels, especially non-stationary channels of low quality, due to the fact that the change of the error-correcting code is performed in a certain range of values, due to the structure of the code, and may not be enough to obtain a given probability of message delivery. In this case, a message repetition is used to bring the message, which leads to an increase in the transmission time of the message, that is, a decrease in the throughput of the communication channel.
Цель изобретения - увеличение пропускной способности канала связи за счет того, что в зависимости от оценивания качества канала принимается оптимальное решение об изменении либо скорости передачи сообщения, либо избыточности помехоустойчивого кода, которая обеспечивает заданную вероятность доведения сообщения.The purpose of the invention is to increase the throughput of the communication channel due to the fact that depending on the channel quality assessment, an optimal decision is made to change either the message transmission rate or the redundancy of the error-correcting code, which provides a given probability of message delivery.
Для достижения цели предложен способ адаптивной коррекции параметров передачи сообщений, заключающийся в том, что на передающей стороне канала связи исходное сообщение сначала кодируют помехоустойчивым кодом, который затем с определенной скоростью передают в канал связи. На приемной стороне помехоустойчивый код декодируют и по результатам декодирования оценивают качество канала связи, а затем принимают решение об изменении параметров помехоустойчивого кода. Новым является то, что на приемной стороне канала связи при декодировании помехоустойчивого кода определяют суммарное количество ошибок в помехоустойчивых кодах в скользящем окне приема длины m помехоустойчивых кодов и при превышении величины этого суммарного количества ошибок первого порогового значения скорость манипуляции в канале связи уменьшают, при величине суммарного количества ошибок меньше первого порогового значения, но больше второго порогового значения - скорость манипуляции в канале связи оставляют без изменения, но изменяют избыточность помехоустойчивого кода, при величине суммарного количества ошибок меньше второго порогового значения, скорость манипуляции в канале связи увеличивают. При этом исходное сообщение кодируют помехоустойчивым каскадным кодом и при декодировании помехоустойчивого кода вычисляют суммарное количество ошибок во внутренних кодах помехоустойчивого каскадного кода с учетом стираний и трансформаций внутренних кодов помехоустойчивого каскадного кода. Причем первое и второе пороговые значения выбирают из условия обеспечения заданной вероятности доведения сообщений.To achieve the goal, a method for adaptively adjusting the transmission parameters of messages is proposed, which consists in the fact that on the transmitting side of the communication channel, the original message is first encoded with an error-correcting code, which is then transmitted to the communication channel at a certain speed. At the receiving side, the error-correcting code is decoded and the quality of the communication channel is evaluated by decoding results, and then a decision is made on changing the parameters of the error-correcting code. What is new is that, on the receiving side of the communication channel, when decoding the error-correcting code, the total number of errors in error-correcting codes is determined in a sliding window for receiving the length m of error-correcting codes, and if the total number of errors of the first threshold value is exceeded, the manipulation speed in the communication channel is reduced when the total the number of errors is less than the first threshold value, but more than the second threshold value - the manipulation speed in the communication channel is left unchanged, but from enyayut redundancy error-correcting code, while the value of the total number of errors is less than the second threshold value, the speed of manipulation in the communication channel is increased. In this case, the original message is encoded with an error-correcting cascade code, and when decoding the error-correcting code, the total number of errors in the internal codes of the error-correcting cascade code is calculated taking into account erasures and transformations of the internal codes of the error-correcting cascade code. Moreover, the first and second threshold values are selected from the condition of ensuring a given probability of message delivery.
Предлагаемый способ адаптивной коррекции параметров передачи сообщений реализуется следующим образом.The proposed method for adaptive correction of message transmission parameters is implemented as follows.
На передающей стороне формируют помехоустойчивый каскадный код, например каскадный код, внешним кодом которого является код Рида-Соломона, а внутренним - двоичный код Боуза-Чоудхури-Хоквинхема (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 interference-resistant cascade code is formed on the transmitting side, for example, a cascade code, the external code of which is the Reed-Solomon code, and the internal code is the Bose-Chowdhury-Hockvinham 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 кодовое слово кода Рида-Соломона (N, K), информационная длина которого равна К, а блоковая - N символов.As a result of encoding information, a code word of the 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 постоянные параметры: n - блоковая длина кода, k - 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 constant parameters: n is the block length of the code, k is the information length of the code.
Исходной информацией для каждого слова двоичного кода БЧХ являются символы кода Рида-Соломона, рассматриваемые как последовательность двоичных символов. В результате кодирования кодом БЧХ будет N двоичных слов кода БЧХ (n, k).The source information for each word of the BCH binary code is the Reed-Solomon code characters, considered as a sequence of binary characters. As a result of encoding, the BCH code will contain N binary words of the BCH code (n, k).
Таким образом, на выходе передающей части будут получены N слов кода БЧХ, которые далее с определенной скоростью манипуляции передают в канал связи.Thus, at the output of the transmitting part, N words of the BCH code will be received, which are then transmitted to the communication channel with a certain manipulation speed.
В канале связи возможно искажение передаваемого сигнала. Это может привести к тому, что каскадный код будет принят с ошибками.The communication channel may distort the transmitted signal. 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 слов внутреннего кода каскадного кода. Декодирование каскадного кода начинают с декодирования слов внутреннего кода каскадного кода с обнаружением и исправлением ошибок. Предположим, что код гарантированно исправляет t1 и менее ошибок в кодовом слове, а t2 ошибок обнаруживает (t2>t1), тогда справедливо неравенствоAt the receiving side, cascading code is decoded. The cascade code received at the input of the receiver contains N words of the internal code of the cascade code. The decoding of the cascade code begins with the decoding of the words of the internal code of the cascade code with the detection and correction of errors. Suppose that the code is guaranteed to correct t 1 or less errors in the codeword, and t 2 detects errors (t 2 > t 1 ), then the inequality
где d - минимальное кодовое расстояние кода.where d is the minimum code distance of the code.
При декодировании внутреннего кода каскадного кода можно точно определить количество ошибок в коде, если оно не превосходит корректирующей способности этого кода t1. При количестве ошибок во внутреннем коде, большем t1, но меньшем t2, будут происходить стирания кодовых слов. При количестве ошибок во внутреннем коде, большем t2, будут происходить стирания и трансформации кодовых слов.When decoding the internal code of the cascade code, it is possible to accurately determine the number of errors in the code if it does not exceed the correcting ability of this code t 1 . When the number of errors in the internal code is greater than t 1 but less than t 2 , code words will be erased. When the number of errors in the internal code is greater than t 2 , the erasure and transformation of code words will occur.
Количество s стертых слов внутреннего кода можно точно определить по результатам декодирования кода. Количество r трансформированных кодовых слов и число ошибок в стертых и трансформированных кодовых словах можно оценить по приближенным формулам.The number s of erased words of the internal code can be precisely determined by the results of decoding the code. The number r of transformed codewords and the number of errors in the erased and transformed codewords can be estimated using approximate formulas.
Отношение числа r трансформированных кодовых слов к числу стертых s кодовых слов внутреннего кода приближенно оценивают коэффициентом трансформаций β по "объему сфер".The ratio of the number r of transformed codewords to the number of erased s code words of the inner code is approximately estimated by the transformation coefficient β by the "volume of spheres".
При исправлении i ошибок в кодовом слове количество двоичных комбинаций, которые могут приводить к трансформации, будет равноWhen correcting i errors in the codeword, the number of binary combinations that can lead to transformation will be equal to
Общее число двоичных комбинаций, которые могут приводить к стиранию принятых слов, будет равноThe total number of binary combinations that can lead to erasure of the accepted words will be equal
отсюда получим уравнениеfrom here we get the equation
Тогда число трансформаций примерно будет равноThen the number of transformations will be approximately equal
Суммарное количество ошибок в m внутренних кодах каскадного кода приближенно можно оценить величинойThe total number of errors in m internal codes of the cascade code can be approximately estimated as
где 
В результате декодирования слов внутреннего кода каскадного кода получают символы внешнего кода каскадного кода. Если количество принятых символов внешнего кода каскадного кода достаточно для декодирования внешнего кода, осуществляют декодирование внешнего кода каскадного кода с исправлением ошибок и стираний.As a result of decoding the words of the internal code of the cascade code, characters of the external code of the cascade code are obtained. If the number of received symbols of the cascade code external code is sufficient to decode the external code, the cascade code external code is decoded with error and erasure correction.
При этом суммарное количество ошибок T, подсчитанное в скользящем окне приема длины m помехоустойчивых кодов по формуле (4), сравнивают с пороговыми значениями и принимают решение об изменении либо скорости манипуляции в канале связи, либо избыточности помехоустойчивого кода.In this case, the total number of errors T, calculated in a sliding window for receiving the length m of error-correcting codes by formula (4), is compared with threshold values and a decision is made to change either the manipulation speed in the communication channel or the redundancy of the error-correcting code.
Если суммарное количество ошибок Т больше первого порогового значения Т1, то качество канала настолько низкое, что помехоустойчивый код при своей максимальной избыточности не обеспечивает требуемой вероятности доведения сообщения, и в этом случае уменьшают скорость манипуляции в канале связи.If the total number of errors T is greater than the first threshold value T 1 , then the channel quality is so low that the error-correcting code at its maximum redundancy does not provide the required probability of message delivery, and in this case, the manipulation speed in the communication channel is reduced.
В том случае, если суммарное количество ошибок Т меньше первого порогового значения t1, но больше второго порогового значения T2, заданную вероятность доведения сообщения можно обеспечить за счет изменения избыточности помехоустойчивого кода. Плавное изменение избыточности кода выполняется путем изменения блоковой либо информационной длины кода через единицу до получения заданной вероятности доведения сообщения.In the event that the total number of errors T is less than the first threshold value t 1 , but greater than the second threshold value T 2 , the specified probability of bringing the message can be achieved by changing the redundancy of the error-correcting code. A smooth change in code redundancy is performed by changing the block or information length of the code through the unit to obtain the specified probability of bringing the message.
При суммарном количестве ошибок меньше второго порогового значения Т2 качество канала высокое и можно увеличить скорость манипуляциии в канале связи.When the total number of errors is less than the second threshold value T 2, the channel quality is high and the manipulation speed in the communication channel can be increased.
Немаловажным для реализации предлагаемого способа является рациональный выбор величин первого и второго пороговых значений T1 и T2.Important for the implementation of the proposed method is a rational choice of the values of the first and second threshold values of T 1 and T 2 .
Эти величины могут быть получены по результатам работы в реальном канале связи либо расчетным путем, если известна модель ошибок реального канала связи.These values can be obtained by working in a real communication channel or by calculation, if the error model of a real communication channel is known.
Первое пороговое значение T1 соответствует количеству ошибок, которое при наибольшей возможной избыточности кода позволяет принимать сообщения с заданной вероятностью доведения. При дальнейшем увеличении суммарного количества ошибок обеспечить заданную вероятность доведения сообщения можно только за счет уменьшения скорости передачи сообщения. Наибольшая возможная избыточность кода определяется структурой кода. Например, для каскадного помехоустойчивого кода наиболее просто, с точки зрения технической реализации, изменять избыточность внешнего кода Рида-Соломона. Пределы изменения блоковой и информационной длины для этого кода определяются размерностью поля Галуа, над которым задан помехоустойчивый код. Для кода, определенного над полем Галуа GF(2m), блоковая длина кода N может находиться в диапазоне величинThe first threshold value T 1 corresponds to the number of errors, which, with the greatest possible redundancy of the code, allows receiving messages with a given probability of completion. With a further increase in the total number of errors, it is possible to ensure a given probability of bringing a message only by reducing the transmission speed of the message. The greatest possible code redundancy is determined by the code structure. For example, for a cascading error-correcting code, it is most simple, from the point of view of technical implementation, to change the redundancy of the external Reed-Solomon code. The limits of change in the block and information lengths for this code are determined by the dimension of the Galois field, over which the noise-tolerant code is specified. For a code defined above the Galois field GF (2 m ), the block length of code N can be in the range of values
где К - информационная длина кода.where K is the informational length of the code.
Значит, наибольшая возможная избыточность кода ограничена величиной 2m-1. На практике наибольшая избыточность может быть меньше указанной величины, что обусловлено возможностями технической реализации. Для получения первого порогового значения T1 следует для различного числа ошибок Т рассчитать вероятности приема сообщения при максимальной избыточности кода. Количество ошибок, при котором обеспечивается заданная вероятность доведения сообщения, при максимальной избыточности кода и будет искомым первым пороговым значением T1.Therefore, the largest possible code redundancy is limited to 2 m -1. In practice, the greatest redundancy may be less than the specified value, which is due to the possibilities of technical implementation. To obtain the first threshold value T 1 for a different number of errors T it is necessary to calculate the probability of receiving a message at the maximum redundancy of the code. The number of errors at which the given probability of bringing the message is provided, with the maximum redundancy of the code, will be the desired first threshold value T 1 .
Второе пороговое значение T2 соответствует количеству ошибок, которое при минимально возможной избыточности кода позволяет принимать сообщения с вероятностью доведения не менее заданной величины. Минимальная избыточность кода равна 1. Поэтому, если при этой избыточности кода вероятность доведения сообщения сохраняет значение выше заданной величины, то целесообразно увеличить скорость передачи сообщений. Таким образом, для получения второго порогового значения T2 следует для различного количества ошибок рассчитать вероятность приема сообщения при минимальной избыточности кода. В качестве второго порогового значения T2 выбирается количество ошибок, которое обеспечивает заданную вероятность доведения сообщения при минимальной избыточности кода.The second threshold value T 2 corresponds to the number of errors, which, with the minimum possible code redundancy, allows receiving messages with the probability of bringing at least a given value. The minimum redundancy of the code is 1. Therefore, if with this redundancy of the code the probability of bringing the message remains above a predetermined value, then it is advisable to increase the transmission speed of messages. Thus, to obtain a second threshold value of T 2 , for a different number of errors, it is necessary to calculate the probability of receiving a message with minimal code redundancy. As the second threshold value T 2 , the number of errors is selected that provides a given probability of message delivery with minimal code redundancy.
Следовательно, для выбора первого и второго пороговых значений T1 и T2 необходимо получить вероятности правильного приема каскадного кода для различного числа ошибок в канале связи, то есть средней вероятности ошибки на бит в канале. Для этого сначала рассчитываются вероятности правильного приема, трансформации и стирания слов внутреннего кода каскадного кода.Therefore, to select the first and second threshold values T 1 and T 2, it is necessary to obtain the probabilities of the correct reception of the cascade code for a different number of errors in the communication channel, that is, the average probability of an error per bit in the channel. To do this, the probabilities of the correct reception, transformation, and erasure of words of the internal code of the cascading code are calculated first.
Для канала с независимыми ошибками вероятность правильного приема pi символов кода при исправлении i ошибок равнаFor a channel with independent errors, the probability of correct reception of p i code symbols when correcting i errors is equal to
где n - блоковая длина внутреннего кода, р - средняя вероятность ошибок на бит в канале.where n is the block length of the internal code, p is the average probability of errors per bit in the channel.
Для канала с независимыми ошибками вероятность трансформации при исправлении i ошибок qi рассчитывается на основе весовой структуры кода по формулеFor a channel with independent errors, the probability of transformation when correcting i errors q i is calculated based on the weight structure of the code by the formula
где A(w) - количество слов в коде веса w,where A (w) is the number of words in the code of weight w,
d - минимальное кодовое расстояние внутреннего кода.d is the minimum code distance of the internal code.
Суммарная вероятность правильного приема кода запишется в видеThe total probability of the correct reception of the code is written in the form
где t - количество ошибок, исправляемых внутренним кодом БЧХ.where t is the number of errors corrected by the internal BCH code.
Аналогично суммарная вероятность трансформации равнаSimilarly, the total probability of transformation is
Вероятность правильного приема, трансформации и стирания кода образуют полную группу событий, и вероятность стирания вычисляется по формулеThe probability of correct reception, transformation and erasure of the code form a complete group of events, and the probability of erasure is calculated by the formula
Формула, связывающая вероятность правильного приема каскадного кода с вероятностями правильного приема, стирания и трансформации слов внутреннего кода помехоустойчивого каскадного кода, записывается в видеThe formula connecting the probability of the correct reception of the cascade code with the probabilities of the correct reception, erasure, and transformation of the words of the internal code of the error-correcting cascade code is written as
где число ошибок t, исправляемых внешним кодом помехоустойчивого каскадного кода, выражается формулойwhere the number of errors t corrected by the external code of the error-correcting cascade code is expressed by the formula
где INT(r) - ближайшее целое, не превосходящее r, N и К - блоковая и информационная длины внешнего кода.where INT (r) is the nearest integer not exceeding r, N and K are the block and information lengths of the external code.
В качестве примера в таблице представлены рассчитанные по приведенным выше формулам вероятности правильного приема каскадного кода, внутренним кодом которого является двоичный код БЧХ (31, 16) с исправлением тройных ошибок, а внешним - код Рида-Соломона (N, 16), определенный над полем Галуа GF(28). Во второй и третьей колонке таблицы приведены вероятности правильного приема каскадного кода для минимальной R=1 и максимальной R=16 избыточности кода (R=N-K).As an example, the table shows the probabilities calculated using the above formulas for the correct reception of a cascade code, the internal code of which is the binary BCH code (31, 16) with triple error correction, and the external code is the Reed-Solomon code (N, 16) defined above the field Galois GF (2 8 ). The second and third column of the table shows the probabilities of the correct reception of the cascading code for the minimum R = 1 and maximum R = 16 code redundancy (R = NK).
Из таблицы следует, что при минимальной избыточности кода R=1, заданная вероятность доведения не менее 0.99 обеспечивается при средней вероятности ошибки на бит в канале связи, равной 0.02, а при максимальной избыточности R=16 - при средней вероятности ошибки на бит в канале связи, равной 0.08. Поэтому при длине скользящего окна, равной 1000 бит, первое пороговое значение T1=0.02·1000=20, а второе - T2=0.08·1000=80.From the table it follows that with a minimum code redundancy R = 1, a specified probability of bringing at least 0.99 is ensured with an average probability of an error per bit in a communication channel equal to 0.02, and with a maximum redundancy R = 16 - with an average probability of an error per bit in a communication channel equal to 0.08. Therefore, with a sliding window length of 1000 bits, the first threshold value is T 1 = 0.02 · 1000 = 20, and the second is T 2 = 0.08 · 1000 = 80.
В предлагаемом изобретении за счет совместного изменения скорости передачи сообщений и избыточности помехоустойчивого кода увеличивается пропускная способность канала связи и, следовательно, сокращается время передачи сообщения по сравнению с известным способом. Причем решение об изменении параметров передачи принимается на основании оценивания качества канала связи на приемной стороне по результатам декодирования помехоустойчивого кода в рабочем режиме и не требует передачи специальных проверочных сообщений для тестирования канала, что также сокращает время доведения сообщения в канале связи.In the present invention, due to a joint change in the message transmission rate and the redundancy of the error-correcting code, the communication channel capacity is increased and, therefore, the message transmission time is reduced in comparison with the known method. Moreover, the decision to change the transmission parameters is made on the basis of evaluating the quality of the communication channel at the receiving side according to the results of decoding the error-correcting code in the operating mode and does not require the transmission of special verification messages for channel testing, which also reduces the time of message delivery in the communication channel.
Оценивание качества канала связи на основании результатов декодирования внутреннего кода помехоустойчивого каскадного кода осуществляется в процессе декодирования кода. При этом используется информация о количестве ошибок в словах помехоустойчивого кода и количестве стертых слов помехоустойчивого кода, которую получают при декодировании кода. Для принятия решения об изменении избыточности кода или скорости манипуляции в канале связи требуется небольшое число дополнительных операций или оборудования, что незначительно усложняет программную или аппаратную реализацию предлагаемого способа.Evaluation of the quality of the communication channel based on the results of decoding the internal code of the noise-resistant cascading code is carried out in the process of decoding the code. This uses information about the number of errors in the words of the error-correcting code and the number of erased words of the error-correcting code, which is obtained by decoding the code. To make a decision about changing the code redundancy or manipulation speed in the communication channel, a small number of additional operations or equipment is required, which slightly complicates the software or hardware implementation of the proposed method.
Достигаемым техническим результатом способа адаптивной коррекции параметров передачи сообщений является увеличение пропускной способности канала связи.Achievable technical result of the method of adaptive correction of message transmission parameters is to increase the throughput of the communication channel.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006140196/09A RU2331987C1 (en) | 2006-11-14 | 2006-11-14 | Method of adaptive equalisation of messages transfer parameters |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006140196/09A RU2331987C1 (en) | 2006-11-14 | 2006-11-14 | Method of adaptive equalisation of messages transfer parameters |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006140196A RU2006140196A (en) | 2008-05-20 |
| RU2331987C1 true RU2331987C1 (en) | 2008-08-20 |
Family
ID=39748164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006140196/09A RU2331987C1 (en) | 2006-11-14 | 2006-11-14 | Method of adaptive equalisation of messages transfer parameters |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2331987C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130007562A1 (en) * | 2011-07-01 | 2013-01-03 | Apple Inc. | Controller Interface Providing Improved Data Reliability |
| RU2681704C1 (en) * | 2018-04-09 | 2019-03-12 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Block code encoding and decoding method |
-
2006
- 2006-11-14 RU RU2006140196/09A patent/RU2331987C1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130007562A1 (en) * | 2011-07-01 | 2013-01-03 | Apple Inc. | Controller Interface Providing Improved Data Reliability |
| US8713404B2 (en) * | 2011-07-01 | 2014-04-29 | Apple Inc. | Controller interface providing improved data reliability |
| RU2681704C1 (en) * | 2018-04-09 | 2019-03-12 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Block code encoding and decoding method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006140196A (en) | 2008-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100636650B1 (en) | Decoding device and decoding method | |
| Hunter et al. | Cooperation diversity through coding | |
| US6904555B2 (en) | Decoding apparatus and decoding method, and data receiving apparatus and data receiving method | |
| EP1154576A2 (en) | Error detection scheme for ARQ systems | |
| US20100235709A1 (en) | Systems and methods for providing unequal error protection code design from probabilistically fixed composition codes | |
| JPH09298526A (en) | Method and device fro controlling error in data communication | |
| US20040199848A1 (en) | Error correction decoding apparatus and error correction decoding method | |
| CN116032422A (en) | Data transmission method and device | |
| EP1175013A1 (en) | Method and apparatus for concatenated punctured encoding and decoding of a communications signal | |
| RU2375824C2 (en) | Method of adaptive noiseless coding | |
| Chaki et al. | A novel design of CRC-concatenated polar codes | |
| US8028222B2 (en) | Apparatus and method for improving turbo code performance in a communication system | |
| US6665832B1 (en) | Slotted mode decoder state metric initialization | |
| RU2331987C1 (en) | Method of adaptive equalisation of messages transfer parameters | |
| KR20030016720A (en) | Apparatus for adaptively setting the maximum number of iterative decoding operation and method thereof, and LDPC decoding apparatus and method thereof | |
| US6883130B2 (en) | Enhanced and adaptive error detection in digital communications | |
| RU2295196C1 (en) | Communication channel quality control method | |
| RU2276837C1 (en) | Method for transferring information using adaptive interference-resistive encoding | |
| RU2251814C1 (en) | Method for transmitting information with use of adaptive interference-resistant encoding | |
| RU2295198C1 (en) | Code cyclic synchronization method | |
| RU2563058C1 (en) | Adaptive noiseless coding method | |
| RU2299515C1 (en) | Data transfer process using adaptive noise-immune coding | |
| RU2321180C1 (en) | Method for transmitting information using adaptive interference-resistant encoding | |
| Hamdan et al. | Analysis and performance evaluation of convolutional codes over binary symmetric channel using MATLAB | |
| Perotti et al. | Accumulative iterative codes based on feedback |