5.2. Приемник с повышенной контрастностью оценок надежности

Важной особенностью мягких декодеров является двухэтапная обработка данных, поступающих на вход приемника, когда на первом этапе решающее устройство принимает жесткое решение, сопровождаемое ИДС, а на втором этапе декодер сортирует символы для реализации того или иного метода мягкого декодирования. В целях повышения скорости сортировки целесообразно иметь хорошо различимые   значения ИДС.  

На рис. 5.2 приведена структурная схема декодера с повышенной контрастностью значений ИДС. Такой декодер содержит блок приема 1, выход которого подключен к входам блока стираний 2, анализатора сигналов 3 и дополнительного анализатора сигналов 4. Выходы перечисленных блоков соответственно подключены к вычитающему входу, первому и второму входу сумматора 5, выход которого через  накопитель 6, подключён к входу блока восстановления стираний 7. Первый выход блока 7  подключен к управляющему входу накопителя 6, а второй выход к одному из входов блока исправления стираний 8, другой вход которого подключен к другому выходу входу блока приёма 1.

Рис. 5.2. Структурная схема декодера с повышенной контрастностью ИДС

Декодер работает следующим образом. Блок приёма 1 регистрирует поступающие сигналы кодовой последовательности и предаёт их в двоичной форме в блок исправления стираний 8. Кроме того, в блоке приёма 1 по интервалу неопределенности  вырабатывается сигнал стирания поступающий в виде логической единицы одновременно в блок стираний 2, анализатор сигналов 3 и дополнительный анализатор сигналов 4.

Блок стираний 2 представляет собой регистр сдвига. В этом регистре стертые позиции фиксируется в виде единиц. В противном случае  при хорошем состоянии канала связи в регистре фиксируются нули. Регистр рассчитан на хранение  символов (нечетное число), при этом средний символ в регистре имеет номер . В общем случае  и его максимальное значение ограничивается размером зоны анализа в дополнительном анализаторе сигналов 4. На выходе блока стираний 2 находится импульс кодовой последовательности с номером i+k-1. С очередным тактом значение этого импульса с выхода блока стираний 2 поступает на вычитающий вход сумматора 5.

Анализатор сигналов 3 вырабатывает оценку надежности для символа кодовой последовательности с номером i. Для этого начиная с символа i отсчитываются jв<k символов в сторону возрастания текущих номеров и одновременно jу<k символов в сторону их убывания образуя, таким образом, скользящие окна анализа двоичной последовательности. Оценка надежности символа с номером i, при k=3 и jв=jу=2, по аналогии с (5.3) определяется соотношением:

,

где  – число стираний, попавших в зону анализа   и   .

Оценка Fi при k=3 обладает следующими свойствами: во-первых, (положительный фактор), наиболее низкие оценки фиксируют середины произвольных пачек стираний; во-вторых, (отрицательный фактор) стирания разделенные хорошими сигналами имеют одинаковые оценки надежности с этими сигналами. Например:

 

Выход блока 1	…	0	0	0	0	1	0	1	1	1	1	0	1	0	1	0	…
Выход блока 3	…	6	6	6	5	4	4	3	2	2	3	4	4	4	4	5	…

 

(здесь и далее многоточие означает хорошее состояние канала связи).

Выход анализатора сигналов 3 подключен к первому входу сумматора 5. Дополнительный анализатор сигналов 4 тоже вырабатывает оценку надежности для символа кодовой последовательности с номером i,  но ширина скользящих окон в этом блоке на единицу больше.  Начиная с символа i в блоке отсчитываются  символов в сторону возрастания текущих номеров и  символов в сторону их убывания, таким образом образуются более широкие скользящие окна анализа двоичной последовательности. Оценка надежности символа с номером i, при        , определяется соотношением: 

.

Оценка  обладает следующими свойствами: во-первых, в пачке стираний менее 2k–1 символов оценки надежности не отличаются друг от друга (отрицательный фактор); во-вторых, чередование стираний и хороших символов достаточно четко дифференцируются с надежностями (положительный фактор).

Например, для приведенной ранее последовательности:

 

Выход блока 1	…	0	0	0	0	1	0	1	1	1	1	0	1	0	1	0	…
Выход блока 4	…	8	8	7	7	5	5	3	3	3	3	5	4	6	5	7	…

 

В декодере выход дополнительного анализатора сигналов подключен ко второму входу сумматора 5. Значение k выбирается, исходя из свойств канала связи.

Сумматор 5 предназначен для синхронизации оценок надежности по тактам и выработки общей оценки надежности для i--го символа.

Общая оценка вырабатывается за счет сложения оценок, поступающих на первый и второй вход сумматора 5 и уменьшения этой оценки на единицу, если данный такт сопровождался стиранием. Суммарная оценка не изменяется, если стирание в такте отсутствует.

Например, для приведенной ранее последовательности:

 

Выход блока 1	…	0	0	0	0	1	0	1	1	1	1	0	1	0	1	0	…
Выход блока 2	…	0	0	0	0	1	0	1	1	1	1	0	1	0	1	0	…
Выход блока 3	…	6	6	6	5	4	4	3	2	2	3	4	4	4	4	5	…
Выход блока 4	…	8	8	7	7	5	5	3	3	3	3	5	4	6	5	7	…
Итоговая оценка	…	14	14	13	12	8	9	5	4	4	5	9	7	10	8	12	…

 

Повышение уровня различия оценок (повышение их контрастности) способствует более четкому выделению наиболее ненадежных символов и выделению центра пачек ошибок, улучшая характеристики декодера при работе в реальном масштабе времени.

Накопитель 6 накапливает оценки надежности на одну кодовую комбинацию, а блок восстановления стираний 7 определяет возможность физического восстановления комбинации избыточного кода при конкретной конфигурации стираний. Работая в метрике Хэмминга, блок выбирает  символов кодовой комбинации с наименьшими оценками надежности.

 По результатам выбора осуществляется анализ возможности однозначного исправления таких символов. Если результат анализа положительный, то соответствующие символы в блоке исправления стираний 8 стираются и кодовая комбинация восстанавливается за счет регулярных методов. В случае отрицательного исхода анализа изменяется конфигурация стираний за счет исключения из  ранее выбранных символов символа с наибольшей оценкой надежности, хранящихся в накопителе 6. Увеличение контрастности оценок надежности в такой ситуации исключает условие неопределенности, когда из  оценки с наибольшими показателями могут использоваться не одна, а несколько оценок, имеющих одинаковые значения.