Table of Contents
קודים נמוכים של חנינה (LDPC) הפכו לאבן הפינה של מערכות התקשורת הדיגיטליות המודרניות, המאפשרים העברת נתונים אמינה ליד גבול שאנון.הקודם שהוצגה על ידי רוברט גלגר ב- 1963 שלו ולאחר מכן התגלה מחדש בשנות ה-90, הקודים האלה הם כעת חלק בלתי נפרד מתקני תיקון של מערכת הפעלה מחדש של 2, Wi-Fi (EE 802.11nac/ax), 5GR, ו-R, כלומר, כלומר, את דרישות קוד פתוח, כדי להתאים את רמת הגמישות, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, שני שיטות טיפול יעילה לתקני קוד פתוח, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, שני שיטות טיפול סטנדרטי לתקני אבטחה של רמת יעילות של רמת הדיוק של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה.
עקרונות קודים של LDPC
(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
למה לתקן את שערי הקוד?
ערוצי תקשורת משתנים עם הזמן עקב הקידוד, ההתערבות והרעש.קצב קוד אחד לא יכול לשרת בצורה אופטימלית את כל התנאים: בתנאים טובים, שיעור גבוה ממקסם נתונים באמצעות חישוב; בתנאים עניים, שיעור נמוך מבטיח קבלה אמינה. קידוד הסתגלות ומודולציה (ACM) מערכות ולכן צריך קודים לא תואמים.
טכניקת הטיהור
ריצוף הוא שיטה ל-FLT:0 [increaseFLT] 1 שיעור הקוד היעיל על ידי הסרת סלקטיבית (לא לשדר) כמה ביטים של קוד לאחר קידוד בדרך כלל, קוד אם רב-השורה נוצר לראשונה באמצעות LDPC ממטריקס; אז תת-קבוצה של פיסות השוויון (או לפעמים סיביות שיטתיות) הוא נזרק לפני השידור, מודע לשיטות המקוריות, תוך כדי ריצוף של ריצוף של סלקציה, וניסיונות קצרים ומעטים, החלים, החלים, תוך כדי טיפת סלקטיביים, ומעטים, תוך כדי טיפת טיפת טיפת טיפת טיפת טיפת טיפת ⁇ .
(ב) אם יש לו ארכה (ב) , [17] , [17] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
חישוב תבניות ושיקולי עיצוב
הביצועים של קוד LDPC ⁇ ⁇ תלוי במידה רבה על אילו ביטים הם ⁇ . ⁇ אקראי יכול לקלקל ביצועים כי זה עשוי לשבור את המבנה של הקוד, במיוחד עבור אורך בלוק קצר.
- (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (FLT:0) puncing מבוסס משקל מבוסס puncing:FLT:1 עדיפויות של צמתים משתנים עם משקל עמודה נמוך יותר (קשרים ידידותיים לבדוק נקודות) כי הם תורמים פחות כדי decoding. pncing les במשקל גבוה נוטה לגרום לירידה בביצועים חמורים יותר.
- Recovery-aware puncing:FLT [1] עיצוב התבנית כך שניתן לשחזר את הצמתים המסוימים במהירות – באופן חד-משמעי על ידי כך שכל צומת מאויר מחובר לפחות אחד לבדוק את הצומת שכנפיו האחרים מועברים (כלומר, "מוכיחים ללא השגחה").
מושג חשוב אחד הוא ה- LLR:0 srecovery treetureFLT:1; לאחר מספר מסוים של קידודים מרתיעים, LLR של צומת משתנה מלוטש עשוי להפוך לא אפס בגלל מידע אקסטקטי מבדיקת קודים.העץ ההחלמה עמוק יותר, כך יש צורך יותר במשפחות בעלות ערך מוסף, "רמות טהורות" לעתים קרובות לקוד כפול של קוד סטנדרטי של קוד סטנדרטי של קודים, כדי להשיג סטנדרטים סטנדרטיים של ביצועים סטנדרטיים של קודים.
השפעה על המורכבות
ריצוף אינו מגביר את המורכבות הניתוק של ההצתה כי אותו מספר של משתנים ובדיקת נקודות נוכחות בגרף הטנר.עם זאת, מספר ההסרות הנדרשות להתכנסות עשוי להגדיל בשל המחיקה הראשונית.בנוסף, הפעוט חייב לדעת את התבנית הטיהורית כדי להתאים את Ls באופן כללי, טיהור הוא שיטת מסובכת נמוכה כדי להשיג שיעורי פשטות גבוהה יותר.
טכניקת הקיצור
קיצור משמש ל-FLT:0 (decreaseFreaLT:1 ), שיעור הקוד היעיל, מה שהופך את הקוד חזק יותר.בקיצור, חלק מפיסות המידע מוגדרות לערך ידוע (בדרך כלל אפס) לפני ⁇ , ופיסות אלה אינן מועברות.רק הפרטים הנותרים וכל פיסות ההטבות נשלחות.
(ב) , עיין ב[[המאה ה-20]] ב[[1924]] וב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]
יישום וביצוע
קוצר הוא פשוט בפועל: הקוד פשוט קובע את עמדות המידע הנבחרות לאפס (או כל ערך ידוע) ולאחר מכן קודים כרגיל. at thecoder, LLRs עבור אלה נקודות משתנה מוגדרות ל + ⁇ (עבור אפס ידוע במשימת שלב בינארי) או גודל שווה ערך גדול.
יתרון מפתח של קוצר הוא כי זה לא דורש שינוי של מטריקס בוד parity או אלגוריתם decoding.מבנה הקוד נשאר שלם, אבל שיעור הקוד הוא למעשה מופחת.בניגוד puncing, אשר מציג מחיקה כי חייב להיות נפתר, קיצור מוסיף מידע מושלם. כתוצאה מכך, שיפורים הם בדרך כלל חלק יותר מאשר אלה שהושג על ידי הורדת קצב באמצעות שיטות אחרות (כמו קוד נמוך ישירות).
מפיצים ואינטראקציה עם ריצוף
קצרת וטיהור הם לעתים קרובות משולבים כדי להשיג הסתגלות בקצב עדין.לדוגמה, מערכת עשויה להשתמש קוד אם עם שיעור 1/2, ולאחר מכן ליישם puncing כדי להעלות את השיעור לכיוון 2 או 3/4, ובמקביל ליישם את קיצור של השיעור לכיוון 1/3 או 1/4. גישה כפולה זו מאפשרת קוד בודד לכסות מגוון רחב של שערי עם זאת, שילוב חייב להיות מתוכנן בקפידה: גם אם הם קצר יותר מדיום ביצועים, אבל בדרך כלל לא ניתן לקצר את קצב זה (פחות).
תרחיש אחד משותף שבו שתי הטכניקות משמש הוא incremental Redundancy (IR) בקשה אוטומטית היברידית חוזרת (HARQ) בתחילה, מילת קודר גבוהה נשלחת.אם decoding נכשל, עוד פיסות הסתברות (אשר היו בעבר punctured) מועברים ברנסנסרים הבאים - זו למעשה תוכנית IR המבוססת על puding קצר יכול להיות מועסק כדי להפחית את הקוד המקורי מדי.
השוואה של ריצוף וקיצור
| Aspect | Puncturing | Shortening |
|---|---|---|
| Effect on code rate | Increases rate (less redundancy) | Decreases rate (more redundancy) |
| Bits removed/not transmitted | Parity (or systematic) bits are omitted | Information bits are set to known value and omitted |
| State at decoder | Punctured bits are erasures (LLR=0) | Shortened bits have perfect LLR (large magnitude) |
| Performance trade-off | Higher rate → less error correction; may need more iterations | Lower rate → stronger error correction; increased overhead |
| Complexity | Same decoder graph; increased iterations possible | Same decoder graph; no extra iterations needed |
| Design challenge | Puncturing pattern must be optimized to avoid error floor | Minimal design effort; works well for small shortening amounts |
| Common use | Adaptive rate increase, ARQ, rate-compatible families | Fine rate reduction, code shortening for specific block sizes |
יישומים ב-Moderts
(הדגשה) וקיצורה של ה-RC פרוסים בסטנדרטים תקשורתיים עיקריים.ב-FLT:0DVB-S2FLT:1 והסיומת שלו DVB-S2X, LDPC של שיעור 1/4 ל-9/10 תומכים.אלה נגזרים ממערך משותף של קודים של האם באמצעות puncing וקיצור של תבניות ספציפיות להשגת כל מטרה, הבטחת ביצועי תגמול נמוך ביותר ל-Fact1.
ב-FLT:0. [Wi-Fi 802.11n/ac/avexFLT:1, קודים LDPC הם אופציונליים אך מיושמים באופן נרחב.הסטנדרט מגדיר מערך של שערי קוד (1/2, 3/4, 5/6) עבור כל אורך בלוק.שיעורים אלה מושגים על ידי החל מקוד האם 1/2 ו-puncing כדי להשיג שיעורים גבוהים יותר, או על ידי קיצור של ביצועים נמוכים יותר (למרות ש-2.1 אינץ ') של שימוש זה פחות נפוץ ב-ידי תקן זה אינו מסכים עם הערכה של תקן של 80 דונם).
משימות חלל עמוק, כגון אלה של נאס"א באמצעות תקן CCSDS, גם להסתמך על קודים LDPC עם טיהור וקיצור עבור טלמטרי וקישורי פיקוד.היכולת להתאים את שיעור הקוד מבלי לשנות את מקוד החומרה הוא בלתי נסבל עבור משימות לטווח ארוך שבו תנאי ערוצים הם בלתי צפויים.
ביצועים ואופטימיזציה
בעת תכנון מערכת לא מתאימה באמצעות puncturing וקיצור, מהנדסים להעריך מעט שגיאות (ER) וקצב שגיאות מסגרת (FER) כפונקציות של יחס אות-ל-לא-רעש (SNR) המטרה היא לגשת למגבלת שאנון עבור כל שיעור יעיל. Puncturing בדרך כלל מציג עונש קטן בהשוואה לקוד אימה ייעודי של אותו שיעור, אבל העונש יכול להיות מצמצם באמצעות דפוס קבוע, לעתים קרובות, כי זהה קוד נמוך מאוד, זהה.
מדד חשוב נוסף הוא רצפת FLT:0 Terror FOVALT:1 (אזור ב SNR גבוה שבו שיעור השגיאה שטוח יותר עקב מלכודות או מחזורים קטנים בגרף הטנר. Puncturing יכול להעלות את רצפת השגיאה אם תוכנן כראוי, במיוחד עבור קודים LDPC עם מחסומים מתונים.
החוקרים הציעו אלגוריתמים רבים לתבניות טיהור משותף, כולל אבולוציה של צפיפות, העברת מידע חיצונית (EXIT) ואלגוריתמים גנטיים.לדוגמה, העבודה של Ha, Kim, ו- McLaughlin (FLT:0) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
מסקנה
ריצוף וקיצור הם כלים חיוניים כדי להתאים את שיעור הקוד של קודים LDPC מבלי לדרוש קודים שונים ופעמי קוד ברורים רבים. phaturing מגביר את השיעור האפקטיבי על ידי הפחתה של ביטים, להפוך אותם למחיקה בתנאי קוד פתוח, תוך קיצור אופטימיזציה של מערכת תקשורת אינטנסיבית של פורמטים אלקטרוניים מופעלים על ידי תיקון מידע על ערכים ידועים ולא להעביר אותם שיטות משמרות של תפקודים של 5D2 מאובטחים.