Оптимизация процессов кодирования/декодирования турбокодов для построения систем мобильной связи поколения 5G

Автор(и)

  • Сергій Васильович Зайцев Национальный университет «Черниговская политехника», Ukraine https://orcid.org/0000-0001-6643-917X
  • Наталя Василівна Сокоринська Национальный университет «Черниговская политехника», Ukraine
  • Владислав Михайлович Василенко Институт телекоммуникаций и глобального информационного пространства НАН Украины, Ukraine https://orcid.org/0000-0001-8156-1894
  • Олександр Миколайович Трофимчук Институт телекоммуникаций и глобального информационного пространства НАН Украины, Ukraine
  • Юлія Миколаївна Ткач Национальный университет «Черниговская политехника», Ukraine https://orcid.org/0000-0002-8565-0525

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347021080045

Ключові слова:

турбо код, неопределенность, оптимизация, моделирование

Анотація

В статье рассмотрены вопросы повышения эффективности функционирования систем мобильной связи последующих поколений за счет использования адаптивного помехоустойчивого кодирования. Предложен метод оптимизации работы кодера и декодера турбокода за счет использования адаптивного выбора размера диаграмм состояний с использованием нового показателя неопределенности декодирования. Реализация метода позволяет обеспечить заданные показатели достоверности информации без снижения пропускной способности трактов систем и сетей мобильной связи поколения 5G.

Посилання

C. Berrou, A. Glavieux, P. Thitimajshima, “Near Shannon limit error-correcting coding and decoding: Turbo-codes. 1,” in Proceedings of ICC ’93 - IEEE International Conference on Communications, 1993, vol. 2, pp. 1064–1070, doi: https://doi.org/10.1109/ICC.1993.397441.

E. Dahlman, S. Parkvall, J. Sköld, 4G LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband. Oxford: Academic Press, 2011, doi: https://doi.org/10.1016/C2010-0-66332-2.

A. A. Murach, “Elliptic pseudodifferential operators in the improved scale of spaces on a closed manifold,” Ukr. Math. J., vol. 59, no. 6, pp. 874–893, 2007, doi: https://doi.org/10.1007/s11253-007-0056-6.

V. A. Mikhailets, A. A. Murach, “Elliptic boundary-value problem in a two-sided improved scale of spaces,” Ukr. Math. J., vol. 60, no. 4, pp. 574–597, 2008, doi: https://doi.org/10.1007/s11253-008-0074-z.

K. V. Koutsouvelis, C. E. Dimakis, “A low complexity algorithm for generating turbo code s-random interleavers,” Wirel. Pers. Commun., vol. 46, no. 3, pp. 365–370, 2008, doi: https://doi.org/10.1007/s11277-007-9439-0.

H. R. Sadjadpour, N. J. A. Sloane, M. Salehi, G. Nebe, “Interleaver design for turbo codes,” IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 19, no. 5, pp. 831–837, 2001, doi: https://doi.org/10.1109/49.924867.

S. Dolinar, D. Divsalar, “Weight distributions for turbo codes using random and nonrandom permutations,” 1995. uri: https://ipnpr.jpl.nasa.gov/progress_report/42-122/122B.pdf.

С. В. Зайцев, В. В. Казимир, “Метод адаптивного декодирования при передаче информации в условиях воздействия преднамеренных помех,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 58, no. 5, pp. 30–40, 2015, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347015050039.

Y. Jiang, H. Kim, H. Asnani, S. Kannan, S. Oh, P. Viswanath, “Turbo Autoencoder: Deep learning based channel codes for point to point communication channels,” in Advances in Neural Information Processing Systems 32 (NeurIPS 2019), 2019, pp. 2754–2764.

С. В. Зайцев, В. В. Казимир, В. М. Василенко, А. В. Яриловец, “Адаптивный выбор параметров S-случайного перемежителя в беспроводных системах передачи данных с турбокодированием,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 61, no. 1, pp. 22–32, 2018, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347018010028.

S. Kojima, K. Maruta, C.-J. Ahn, “Adaptive modulation and coding using neural network based SNR estimation,” IEEE Access, vol. 7, pp. 183545–183553, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2946973.

R. Mahalakshmi, P. V. Bhuvaneshwari, C. Tharini, V. Bhaskar, “A novel algorithm to design rate-adaptive irregular LDPC codes,” Wirel. Pers. Commun., vol. 113, no. 1, pp. 453–468, 2020, doi: https://doi.org/10.1007/s11277-020-07223-3.

B. Zhang, L. B. Milstein, P. Cosman, “Energy optimization for hybrid ARQ with turbo coding: rate adaptation and allocation,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 69, no. 10, pp. 11338–11352, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TVT.2020.3009681.

C. Berrou, Ed., Codes and Turbo Codes. Paris: Springer Paris, 2010, doi: https://doi.org/10.1007/978-2-8178-0039-4.

B. Vucetic, J. Yuan, Turbo Codes. Boston, MA: Springer US, 2000, doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4615-4469-2.

Структурная схема модифицированного кодера ТК

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-10-15 — Оновлено 2021-10-15

Як цитувати

Зайцев, С. В., Сокоринська, Н. В., Василенко, В. М., Трофимчук, О. М., & Ткач, Ю. М. (2021). Оптимизация процессов кодирования/декодирования турбокодов для построения систем мобильной связи поколения 5G. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 64(8), 502–513. https://doi.org/10.20535/S0021347021080045

Номер

Том 64 № 8 (2021)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.