Конспект лекций по курсу: «Основы построения Земных станций и бортовых ретрансляторов». Часть 2: "Модуляция, кодирование и декодирование", страница 12

На рис. 2.23 приведены графики зависимостей вероятности ошибок в двоичном коде от величины E_b/N₀ при двухпозиционной фазовой манипуляции при блочном и сверточном способах кодирования.

Рис. 2. 23. Улучшение вероятности ошибок в двоичном коде, обеспечиваемое при блочном и сверточном способах кодирования по сравнению с двухпозиционной фазовой манипуляцией.

2.7. Блочное кодирование сигнала.

Способ кодирования с предупреждением ошибок, рассмотренный в разделе 2.6, основан на двоичном методе передачи, когда двоичные чипы передают по линии связи и каждый из них кодируют отдельно. Улучшение показателей достигается за счет введением дополнительных чипов или за сет увеличения избыточности в передаваемом сигнале. Другой способ улучшения вероятности ошибок в двоичном коде связан с использованием более высоких уровней при передаче данных с помощью кодов более высокой разрядности (выше, чем бинарная разрядность).

Данный способ получил название блочное кодирование сигнала. Он позволяет формировать блоки битов (двоичные слова), для одновременной передачи в виде отдельного сигнала. Формат такого кодирования представлен на рис. 2. 24.

Рис. 2. 24. Модель блочного кодирования сигнала.

Ортогональное блочное кодирование

Обычная процедура блочного кодирования использует фазовые когерентные ортогональные сигналы для представления слова. К-битные слова кодируют в М=2^к ортогональных последовательностей чипов с двухпозиционной фазовой манипуляцией, которые затем передают в виде отдельного сигнала так, чтобы представить слово (см. рис. 2.25а).

Рис. 2. 25. Кодирование сигнала ортогональными последовательностями при двухпозиционной фазовой манипуляции. а) Пример кодирования при к=2. b) Блочный декодер сигнала. c) Альтернативная модель декодера.

Декодер выполняет декодирование полной последовательности чипов. Единственное решение, касающееся полного объема информации, заключенной в чипе, делают по окончании слова. Декодер должен иметь способность обрабатывать 2^к последовательностей, которые могут содержаться в слове. Для этого декодер должен содержать банк из 2^к фазовых когерентных корреляционных значений, который позволяет находить одну из возможных последовательностей данных в чипе (см. рис. 2.25b). Коррелятор вырабатывает максимальный отклик на своем выходе и по окончании интервала корреляции переданные слова декодируют. На практике данная совокупность параллельно включенных корреляторов выполнена в виде единого коррелятора чипов, который обрабатывает каждый принимаемый чип и после этого данные поступают в банк суммирования и запоминания, как показано на рис. 2.25c. Вследствие того, что корреляция принимаемого сигнала, содержащего последовательность чипов с двухпозиционной фазовой манипуляцией идентична сумме индивидуальных корреляций каждого чипа, данная процедура суммирования и запоминания будет генерировать совокупность 2^к параллельных корреляционных значений.

Преимущество ортогонального кодирования сигнала заключается в ортогональности сигналов, которая уменьшает возможность появления верного сигнала с высоким уровнем корреляции на выходе неверного коррелятора.

В терминах эквивалентной энергии бита энергия декодируемого слова равна

E_w=kE_b,                                                                                              (2.7.1)

где к – размер слова. Результирующие вероятности ошибок в двоичном коде для ортогонального кодирования слова приведены в Таблице 2.4 и представлены на рис. 2. 26.

Рис. 2. 26. Зависимость фазовой когерентной ортогональной вероятности ошибки в двоичном коде от E_b/N₀ для различной длины блока k (E_b =E_w/k).

Таблица 2.4. Величины вероятностей ошибок в словах для блочного кодирования сигнала (M=2^k , k=размер блока)

Формат блочного кодирования	Вероятность ошибки в слове (PWE)
М Ортогональных фазовых когерентных сигналов
MPSK
MFSK
MASK
M-CPFSK
Вероятность ошибки в двоичном разряде
М Ортогональных фазовых когерентных сигналов
MPSK
MFSK
MASK
M-CPFSK