Читать онлайн «Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы. Справочник»

В. В. Золотарёв Г. В. Овечиин ПОМЕХОУСТОЙЧИВОЕ КОДИРОВАНИЕ Методы и алгоритмы. Справочник Введение Динамичный переход нашей технологической цивилизации на цифровые системы обработки и передачи информации создает много проблем при проектировании современных систем информатики и телекоммуникаций. Одной из важнейших задач, которые при этом необходимо решать во всех подобных системах, является обеспечение высокой достоверности передачи данных. Совершенно очевидно, что только при безусловно правильно переданных цифровых данных, поступивших на дальнейшую обработку, имеет смысл развивать весьма капиталоемкие технологии информатизации мирового сообщества. К наиболее эффективным методам обеспечения высокого качества цифровой передачи в условиях высокого уровня шума канала относятся уже весьма мощные в настоящее время алгоритмы декодирования корректирующих кодов, в разработке которых теория помехоустойчивого кодирования, несомненно, имеет очень значительные успехи. За 50 лет своего интенсивного развития в технику связи были успешно внедрены пороговые декодеры, алгоритм Витерби, коды Рида-Соломона, каскадные схемы кодирования, а также разработки последнего времени: алгоритмы для турбо кодов и многопороговые декодеры (МПД). Однако требования к алгоритмам исправления ошибок в каналах с шумами, в частности, спутниковых каналах, непрерывно растут, и главная проблема - декодирование с эффективностью, близкой к оптимальной по энергетике канала, но при максимально простой реализации, еще до недавнего времени была весьма далека от своего успешного решения. В предлагаемом вниманию читателей справочнике рассмотрены конкретные схемы, реализующие возможности различных алгоритмов декодирования. За последнее десятилетие в технике помехоустойчивого кодирования произошли очередные революционные изменения, еще более значительные, чем в те далекие уже времена, когда были созданы первые аппаратные версии алгоритма Витерби и каскадные схемы с использованием этого алгоритма и декодеров для кодов Рида-Соломона. Те достижения в технологии микроэлектроники, которые еще 20 лет назад казались если и возможными, то в очень отдаленном бу- дущем, сейчас обеспечивают возможность создания весьма мощных алгоритмов коррекции ошибок. К ним можно отнести турбо коды и другие близкие к ним структуры с алгоритмами их декодирования. Другим еще более эффективным подходом к решению проблемы декодирования являются многопороговые декодеры (МПД), которые много лет успешно развиваются российскими специалистами. В справочнике эти методы представлены особенно широко как для блоковых, так и для сверточных кодов, в том числе и недвоичных. Подчеркнем, что в настоящее время алгоритмы типа МПД могут декодировать длинные коды почти так же, как и оптимальные переборные алгоритмы. Однако сами МПД сохраняют при этом линейную сложность реализации. При одинаковой эффективности МПД выполняет примерно в 100 раз меньшее число операций, чем соответствующие турбо декодеры.