2.6.7. Периодические перемежители
Периодические перемежители могут быть блочными и сверточными. Блочное (В,Ы)-устройство перемежения представлено на рис. 2.21 (В=10, N=10). Кодовые символы записываются по строкам матрицы, состоящей из N строк и В столбцов.
Перестановка заключается в том, что при передаче по каналу символы считываются из матрицы по столбцам. На приемной стороне радиоканала осуществляется обратная операция: символы записываются по столбцам, а считываются по строкам.Величина В должна превышать длину вероятных пакетов ошибок. Параметр N должен быть равен длине кодового слова блочного кода или превышать длину кодового ограничения сверточного кода.
Отметим наиболее важные свойства блочного способа перемежения:
любой пакет ошибок длиной меньше В переходит на выходе устройства деперемежения в одиночные ошибки, каждые две из которых разделены не менее чем N символами;
любой пакет ошибок длиной г В (г > 1) переходит в пакеты ошибок длиной, не большей г символов, каждые два из которых разделены не менее чем N символами;
периодическая последовательность одиночных ошибок, разделенных В символами, переходит в один пакет ошибок длиной N на выходе устройства деперемежения;
суммарная задержка перемежения и деперемежения составляет 2-N-B символов и каждое из устройств требует наличие памяти на NB символов.
Вход
АО А1 А2 A3 А4 А5 Л6 А7 А8 А9 ВО В1 В2 ВЗ В4 В5 В6 В7 В8 В9 СО С1 С2 СЗ С4 С5 С6 С7 С8 С9 DO D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 ЕО Е1 Е2 ЕЗ Е4 Е5 Е6 Е7 Е8 Е9 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 > GO G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 НО HI Н2 НЗ Н4 Н5 Н6 Н7 Н8 Н9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 J0 Л J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8 J9 1 1 1 1 1
Выход 1 1 I 1
Рис. 2.21
Работу сверточного перемежителя рассмотрим на примере устройства, используемого в системе цифрового телевидения стандарта DVB, имеющего параметры (12,204) [56].
Это устройство перемежения содержит В=12 ветвей, циклически подключаемых ко входу данных с помощью коммутатора (см. рис. 2.22). Каждая ветвь представляет собой память из M-j ячеек емкостью 1 символ (емкостью 1 байт), где M=N/B (в данном случае М=17, длина цикла с защитой от ошибок N=204, В - глубина перемежения, j=0,В-1 - индекс ветви). На входе и выходе памяти используются синхронные коммутаторы.Для обеспечения синхронизации первый символ всегда подается в ветвь с индексом 0, соответствующую нулевой задержке. Устройство деперемежения отличается от устройства перемежения обратной индексацией ветвей, т.е. j=0 отвечает наибольшей задержке. Синхронизация устройства деперемежения обеспечивается путем подачи первого символа в ветвь с индексом ноль.
Отметим особенности сверточных устройств перемежения:
- минимальное расстояние между любыми двумя символами, расстояние между которыми на входе устройства менее чем N символов, на выходе равно В;
- любой пакет из Ь<В ошибок в канале переводится устройством деперемежения в одиночные ошибки, разделенные не менее чем N символами;
периодическая последовательность одиночных ошибок, находящихся на расстоянии N+1 символов друг от друга, переводится устройством деперемежения в пакет длиной В;
общая задержка равна N-(B-l) символов, и требуемая емкость памяти в каждом из устройств перемежения и деперемежения составляет N-(B-l)/2 символов.
11
Параметры В и N выбираются также, как и для блочного устройства. Параметр В должен быть больше длины пакета ошибок. Параметр N должен быть больше длины блока при блочных кодах и больше длины кодового ограничения при сверточных кодах. При таком выборе характеристики блочных и сверточных (B,N)-ycTpoftcTB перемежения очень близки.
Достоинство применения сверточных устройств перемежения состоит в том, что задержка и емкость памяти при этом вдвое меньше,
чем в случае применения блочных устройств перемежения и деперемежения.
Недостатком сверточных устройств перемежения является необходимость очистки регистров памяти при работе с блоками информации конечной длины (следовательно, увеличивается избыточность кода).
При использовании каскадной пары (сверточный код плюс код Рида-Соломона) целесообразно применять сверточное или блочное устройство перемежения, работающее с символами той же длины, что и символы блочного кода. В результате правильного перемежения длинные пакеты ошибок будут распределены по нескольким словам кода Рида-Соломона в виде пакетов ошибок меньшей длины и, следовательно, будут исправлены.
В системах стандарта DVB используются сверточные устройства перемежения. При передаче непрерывного цифрового телевизионного сигнала в данных системах необходимость в очистке регистров памяти отсутствует, следовательно, недостаток сверточных устройств перемежения не проявляется. Но в случае, применения систем стандарта DVB для работы с блоками информации конечной длины избыточность кода возрастает за счет символов, используемых для очистки регистров памяти.
Рассмотрим схему перемежения, которая использует свойства кода Рида-Соломона, позволяет минимизировать задержку на передающей стороне и избавиться от дополнительной избыточности. Обычно, устройства перемежения-восстановления в каскадных кодах устанавливаются между внутренним и внешним кодеками, т.е. между кодеком сверточного кода и кодеком кода Рида-Соломона. Используя блочное (B,N) устройство перемежения и работая с информационными блоками, длина которых после кодирования кодом Рида-Соломона кратна B-N, получим схему, для которой не требуется очистка регистров леремежителя, а следовательно избыточность, обусловленная наличием перемежителя равна нулю. Но при этом у блочного (B,N) устройства перемежения задержка будет вдвое больше, чем у сверточного. На рис. 2.23 приведена схема кодера кода Рида-
Соломона с блочным устройством перемежения (B,N) (N - равно длине кодового слова кода PC), которая обеспечивает отсутствие задержки на передающей стороне [57, 58]. На приемной стороне используется обычное блочное (B,N) устройство восстановления после перемежения. В итоге, общая задержка, обусловленная использованием устройств перемежения, будет равна B-N и сравнима с задержкой сверточиого устройства перемежения.
Рис. 2.23
Рассмотренная схема кодера PC с блочным устройством перемежения (B,N) эквивалентна набору из В кодеров PC, обрабатывающих циклически побайтно входную информационную последовательность.