И.А. Кирьянов1, К.В. Лушенков2, М.В. Непомнящих3, П.А. Пашов4

1,2 ПАО «НПО «Алмаз» (Москва, Россия)

3,4 4 ГЦМП МО РФ (г. Знаменск, Россия)

1 cucutnog@bk.ru; 2 konstlush@gmail.com; 3 24NVS1@rambler.ru; 4 pasha_pashov966@mail.ru

Постановка проблемы. При помехоустойчивом кодировании цифровой информации к ней добавляются дополнительные биты, не несущие полезной нагрузки, но также передающиеся в эфир и позволяющие на приёмной стороне обнаружить и исправить ошибки. В данной работе рассматривается блоковое турбокодирование информации. Процедура кодирования таких кодов сопряжена с перемножением информационной последовательность на порождающую матрицу фиксированного размера. В результате матричного перемножения на выходе кодера получается информационная последовательность и дополнительные биты. Для осуществления матричного перемножения длина информационной последовательности должна соответствовать порождающей матрице, на которую она перемножается. Для этого информационную последовательность выравнивают до нужного размера добавлением «0»-бит перед процедурой кодирования. Положение таких «0»-бит на выходе кодера известно. В эфир такие биты не передаются.

В современной технике приняты универсальные схемы дополнения информационной последовательности «0»-битами для выравнивания перед кодированием, дающие прогнозируемые характеристики кода на широком ансамбле длин кодируемых сообщений. Однако, если длина информационной последовательности фиксирована и не меняется на протяжении всего жизненного цикла цифровой линии связи, можно подобрать альтернативную схему выравнивания, обеспечивающую энергетический выигрыш по сравнению с известными решениями.

Цель. Рассмотреть схемы выравнивания «0»-битами для конкретной длины информационной последовательности и оценить энергетический выигрыш каждой из них.

Результаты. Рассмотрен один из классов турбокодов, а именно: блоковые турбокоды произведения. Исследована процедура кодирования информационных последовательностей произвольной длины. Предложены различные схемы выравнивания информационной последовательности «0»-битами. Приведено строгое математическое описание и обоснование схем, выбранных на основе инженерного опыта. Для оценки эффективности рассматриваемых схем разработана имитационная модель линии связи, в которой учитывается необходимый объем выборки, требуемый для оценки результатов с необходимой точностью. Проведено исследование, результаты которого подтверждают эффективность схем выравнивания информационной последовательности, приближенных к псевдослучайному характеру, по сравнению с регулярными конструкциями.

Практическая значимость. Предложенные схемы для конкретной длины информационной последовательности могут быть масштабированы на любые длины и конструкции блоковых турбокодов.

Кирьянов И.А., Лушенков К.В., Непомнящих М.В., Пашов П.А. Блоковое турбокодирование информации произвольной длины // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 6. С. 126−134. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202506-12

1. Moon T.K. Error correction coding. Mathematical Methods and Algorithms. Wiley-Interscience. 2005. 800 p.
2. Кирьянов И.А. Декодирование кодов с малой плотностью проверок на четность: Авторф. дисс. … канд. техн. наук. М. 2015.
3. Архипкин А.В. Разработка алгоритмов кодирования и декодирования для телекоммуникационных систем радиосвязи с ортогональными поднесущими: Авторф. дисс. … канд. техн. наук. М. 2008.
4. Кларк Дж., Кейн Д. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи. М.: Радио и связь. 391 с.
5. Овечкин Г.В. Применение Min-sum алгоритма для декодирования блоковых самоортагональных кодов // Межвуз. сб. науч. трудов «Математическое и программное обеспечение вычислительных систем». М.: Горячая линия – Телеком. 2010. С. 99–105.
6. Назаров Л.Е., Шишкин П.В. Характеристики помехоустойчивых укороченных блоковых турбо-кодов итеративного приема информации // Информационные технологии. 2018. Т. 10. № 2. С. 323-328.
7. Pyndtah R.M. Near-Optimum decoding of product codes block turbo codes // IEEE transactions on communication. 1998. V. 46. № 8. Р. 1003-1010.
8. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб. для вузов. Изд. 3-е, перераб. и доп. М: Высшая школа. 2001. 343 с.
9. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение: Пер. с англ. Изд. 2-е, испр. М.: ИД «Вильямс». 2003. 1104 с.
10. Морелос-Сарагоса Р. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. М.: Техносфера. 2005. 320 с.