ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2020. № 5
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
English page
DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.5.4
УДК 621.391.01
АЛГОРИТМЫ ИТЕРАТИВНОГО ПРИЕМА БЛОКОВЫХ ТУРБО-КОДОВ НА ОСНОВЕ НИЗКОПЛОТНОСТНЫХ КОДОВ КОНЕЧНОЙ ЕВКЛИДОВОЙ ГЕОМЕТРИИ
Л. Е. Назаров, З. Т. Назарова
Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, 141190, Московская область, г. Фрязино, пл. академика Введенского, д.1
Статья поступила в редакцию 21 апреля 2020 г.
Аннотация. Приведены результаты исследований двух наиболее эффективных алгоритмов итеративного посимвольного приема корректирующих (помехоустойчивых) блоковых турбо-кодов, формируемых с использованием составляющих блоковых кодов. В качестве составляющих кодов рассмотрены помехоустойчивые блоковые низкоплотностные коды конечной Евклидовой геометрии с циклической структурой, что определяет низкую сложность формирования алгоритмов формирования кодовых слов и алгоритмов приема. Показано, что при приеме этих турбо-кодов можно применить алгоритмы итеративного приема, разработанные для общего класса низкоплотностных кодов, в частности, алгоритм BP и его модификация MIN_SUM_BP. Даны результаты моделирования этих алгоритмов итеративного приема для ряда рассматриваемых турбо-кодов для канала с аддитивным белым гауссовским шумом и для Релеевского канала с замиранием сигналов.
Ключевые слова: помехоустойчивые низкоплотностные коды, блоковые турбо-коды, Евклидовая геометрия.
Abstract. The focus of this paper is directed towards the investigation of the characteristics of symbol-by-symbol iterative decoding algorithms for error-correcting block turbo-codes which enable communication at relatively low received signal/noise and provide high power efficiency. Specific feature of investigated turbo-codes is construction with usage of low-density parity-check codes (LDPC) and these turbo-codes are in the class of LDPC too. According to this fact the considered turbo-codes have symbol-by-symbol decoding algorithms developed for total class LDPC codes, namely BP (belief propagation) and modification (MIN_SUM_BP). The BP decoding algorithm is iterative and for implementation the signal/noise is required, for implementation of MIN_SUM_BP decoding algorithm the signal/noise is not required. The resulted characteristics of turbo-codes constructed with usage of LDPC based on Euclidean geometry (namely, duration of code words, information volume, code rate, error performances) are presented in this paper. These component LDPC codes are cyclic and have encoding and decoding algorithms with low complexity implementation. The computer simulations for encoding and iterative decoding algorithms for the number of turbo-codes with different code rate and information volumes are performed. The results of computer simulations have shown that MIN_SUM_BP decoding algorithm is more effective than BP decoding algorithm for AWGN channel concerning error-performances. For Relay channel these decoding algorithms are equivalent concerning error-performances.
Key words: block product codes, Euclidean low-density parity-check codes, iterative decoding.
Литература
1. Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. М.: Мир, 1976.
2. Li J., Lin S., Abdel-Chaffar K., Ryan W.E., Costello D.J. Jr. LDPC Code Designs, Constructions, and Unification. Cambridge. University Press. United Kingdom, 2017.
3. Johnson S.J. Iterative Error Correction: Turbo, Low-Density Parity-Check and Repeat-Accumulate Codes. Cambridge: Univ. Press, 2010.
4. Зюко А.Г., Фалько А.И., Панфилов И.П., Банкет В.Л., Иващенко П.В. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации. М.: Радио и связь, 1985.
5. Pyndiah R.M. Near-optimum decoding of product-codes: block turbo-codes. // IEEE Transactions on Communications. 1998. Vol.46. No.8. P.1003-1010.
6. Назаров Л.Е., Головкин И.В. Реализация алгоритмов итеративного приема блоковых турбо-кодов. // Цифровая обработка сигналов. 2009. № 2. С. 2-6.
7. Назаров Л.Е., Шишкин П.В. Исследование вероятностных характеристик блоковых турбо-кодов на основе низкоплотностных кодов конечных геометрий. // Журнал радиоэлектроники. 2018 №5. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/may18/1/text.pdf. DOI: 10.30898/1684-1719.2018.5.1
8. Kumar1 Ch. Ravi, K. Padmaraju K. Hard Decision Decoding Performance Improved Using Turbo Product Codes. // International Journal of Engineering &Technology. 2018. Vol.7. P. 228-231.
9. Назаров Л.Е., Шишкин П.В. Характеристики помехоустойчивых блоковых турбокодов на основе низкоплотностных кодов. // Информационные технологии. 2018. Т.24. №6. С. 427-432.
10. Liu Z., Pados D.A. The decoding algorithms for finite-geometry LDPC codes. // IEEE Transactions on Communications. 2005. Vol. 53. No.3. P.415-421.
11. MacKay D.J.C., Neal R.M. Near Shannon limit performance of low density parity check codes. // Electronics Letters. 1997. Vol.33. P.457-458.
12. Назаров Л.Е., Щеглов М.А. Характеристики полных и укороченных помехоустойчивых низкоплотностных кодов на основе конечных геометрий. // Успехи современной радиоэлектроники. 2017. №6. С.23-30.
13. Дунин-Барковский И.В., Смирнов Н.В. Теория вероятностей и математическая статистика в технике. М.: Гостехтеориздат, 1955.
Для цитирования:
Назаров Л. Е., Назарова З.Т. Алгоритмы итеративного приема блоковых турбо-кодов на основе низкоплотностных кодов конечной евклидовой геометрии. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. №5. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/may20/4/text.pdf. DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.5.4