Los códigos convolucionales concatenados en serie ( SCCC ) son una clase de códigos de corrección de errores directos (FEC) muy adecuados para la decodificación turbo (iterativa). [1] [2] Los datos que se transmitirán a través de un canal ruidoso se pueden codificar primero utilizando un SCCC. Tras la recepción, la codificación se puede utilizar para eliminar cualquier error introducido durante la transmisión. La decodificación se realiza mediante decodificación repetida y [des] entrelazado de los símbolos recibidos.
Los SCCC generalmente incluyen un código interno , un código externo y un intercalador de enlace. Una característica distintiva de las SCCC es el uso de un código convolucional recursivo como código interno. El código interno recursivo proporciona la 'ganancia del intercalador' para el SCCC, que es la fuente del excelente rendimiento de estos códigos.
El análisis de SCCC se generó en parte por el descubrimiento anterior de códigos turbo en 1993. Este análisis de SCCC tuvo lugar en la década de 1990 en una serie de publicaciones del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL). La investigación ofreció SCCC como una forma de códigos concatenados en serie tipo turbo que 1) eran decodificables iterativamente ('turbo') con una complejidad razonable , y 2) ofrecían un rendimiento de corrección de errores comparable con los códigos turbo.
Las formas anteriores de códigos concatenados en serie normalmente no usaban códigos internos recursivos. Además, los códigos constitutivos utilizados en formas anteriores de códigos concatenados en serie eran generalmente demasiado complejos para una decodificación razonable de entrada y salida suave ( SISO ). La decodificación SISO se considera esencial para la decodificación turbo.
Los códigos convolucionales concatenados en serie no han tenido un uso comercial generalizado, aunque se propusieron para estándares de comunicaciones como DVB-S2 . No obstante, el análisis de los SCCC ha proporcionado información sobre el rendimiento y los límites de todos los tipos de códigos decodificables iterativos, incluidos los códigos turbo y los códigos LDPC . [ cita requerida ]
La patente estadounidense 6.023.783 cubre algunas formas de SCCC. La patente expiró el 15 de mayo de 2016. [3]
Historia
Los códigos convolucionales concatenados en serie se analizaron primero con miras a la decodificación turbo en "Concatenación en serie de códigos intercalados: análisis de rendimiento, diseño y decodificación iterativa" por S. Benedetto, D. Divsalar, G. Montorsi y F. Pollara. [4] Este análisis arrojó un conjunto de observaciones para diseñar códigos concatenados en serie turbo decodificables de alto rendimiento que se asemejaban a los códigos turbo . Una de estas observaciones fue que "el uso de un codificador interno convolucional recursivo siempre produce una ganancia de intercalador". [ aclaración necesaria ] Esto contrasta con el uso de códigos de bloque o códigos convolucionales no recursivos, que no proporcionan una ganancia de intercalador comparable.
Se realizó un análisis adicional de los SCCC en "Teoremas de codificación para códigos 'tipo turbo'" por D. Divsalar, Hui Jin y Robert J. McEliece. [5] Este documento analizó los códigos de repetición acumulada (RA) que son la concatenación en serie de un código convolucional recursivo interno de dos estados (también llamado un 'acumulador' o código de verificación de paridad) con un código de repetición simple como código externo, con ambos códigos enlazados por un intercalador. El rendimiento de los códigos RA es bastante bueno considerando la simplicidad de los códigos constituyentes en sí.
Los códigos SCCC se analizaron adicionalmente en "Modulación codificada en serie Turbo Trellis con código interno Rate-1". [6] En este documento, los SCCC se diseñaron para su uso con esquemas de modulación de orden superior. Se presentaron códigos de excelente desempeño con códigos convolucionales constituyentes internos y externos de solo dos o cuatro estados.
Codificador de ejemplo
La figura 1 es un ejemplo de SCCC.
El codificador de ejemplo se compone de un código convolucional externo de 16 estados y un código convolucional interno de 2 estados vinculado por un intercalador. La tasa de código natural de la configuración mostrada es 1/4, sin embargo, los códigos internos y / o externos pueden perforarse para lograr tasas de código más altas según sea necesario. Por ejemplo, se puede lograr una tasa de código total de 1/2 pinchando el código convolucional externo a la tasa 3/4 y el código convolucional interno a la tasa 2/3.
Es preferible un código convolucional interno recursivo para la decodificación turbo del SCCC. El código interno puede perforarse a una velocidad de hasta 1/1 con un rendimiento razonable.
Decodificador de ejemplo
Un ejemplo de un decodificador SCCC iterativo.
El decodificador SCCC incluye dos decodificadores soft-in-soft-out (SISO) y un intercalador. Aunque se muestran como unidades separadas, los dos decodificadores SISO pueden compartir todo o parte de sus circuitos. La decodificación SISO puede realizarse en serie o en paralelo, o alguna combinación de los mismos. La decodificación SISO se realiza típicamente usando decodificadores Máximo a posteriori (MAP) usando el algoritmo BCJR .
Actuación
Los SCCC proporcionan un rendimiento comparable al de otros códigos decodificables iterativamente, incluidos los códigos turbo y los códigos LDPC . Se destacan por tener un rendimiento ligeramente peor en entornos de SNR más bajos (es decir, una peor región de cascada), pero un rendimiento ligeramente mejor en entornos de SNR más altos (es decir, un piso de error más bajo).
Ver también
Referencias
- ↑ Minoli, Daniel (18 de diciembre de 2008). Ingeniería de sistemas satelitales en un entorno IPv6 . Prensa CRC. págs. 152–. ISBN 9781420078695. Consultado el 4 de junio de 2014 .
- ^ Ryan, William; Lin, Shu (17 de septiembre de 2009). Códigos de canal: clásico y moderno . Prensa de la Universidad de Cambridge. págs. 320–. ISBN 9781139483018. Consultado el 4 de junio de 2014 .
- ^ "Patente US6023783 - Códigos concatenados híbridos y decodificación iterativa - Patentes de Google" . Google.com . Consultado el 4 de junio de 2014 .
- ^ http://www.systems.caltech.edu/EE/Courses/EE127/EE127C/handout/serial.pdf
- ^ "Allerton98.tex" (PDF) . Consultado el 4 de junio de 2014 .
- ^ http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/18647/1/99-2030.pdf