Канальное кодирование Общая структура канального кодирования

Для защиты от ошибок в каналах радио­связи систем стандарта TETRA использу­ется помехоустойчивое канальное коди­рование сигнала, которое осуществляется путем введения в состав передаваемого сигнала достаточно большого объема до­полнительной (избыточной) информации.

В стандарте TETRA канальное кодирова­ние реализуется в виде 4-х процедур:

• блочного кодирования (block-encoding);

• сверточного кодирования (convolutiona! encoding);

• перемежения (interleaving);

• скремблирования (scrambling).

При блочном кодировании входная информация разбивается на блоки по k символов, которые преобразуются по оп­ределенному закону в п-символьные блоки, где n>k. Блочное кодирование предназначено, в основном, для обнару­жения одиночных и групповых ошибок в канале связи, и в определенных случаях их исправления.

Рис. 3. Общая схема канального кодирования в стандарте TETRA

При сверточном кодировании каждый символ входной информационной последовательности, состоящий из k бит, преобразуется в п-битовый символ выходной последовательности, причем n>k. Сверточное кодирование является мощным средством борьбы с одиночными ошибками, хотя и не обеспечивает их обнаружения.

При перемежении производится изменение порядка следования символов информационной последовательности таким образом, что стоявшие рядом символы, оказываются разделенными несколькими другими. Перемежение обеспечивает преобразование групповых ошибок в канале связи в одиночные.

Скремблирование состоит в преобразовании входной информационной последовательности в выходную путем ее побитного сложения по модулю 2 со специально формируемой шифроваль­ной последовательностью. Скремблирование используется для определенной защиты передавае­мой информации, а также для аутентификации абонентов.

Структура канального кодирования, представленная на рис. 3, является общей для всех ти­пов логических каналов, хотя параметры каждой из процедур канального кодирования для раз­личных логических каналов, как правило, отличаются. Поэтому в дальнейшем будут приведены общие алгоритмы преобразований по каждой из процедур, а затем указаны параметры этих пре­образований для каждого типа логического канала.

Стандарт TETRA описывает процесс канального кодирования как последовательное преобра­зование данных на 4-х уровнях, при этом входные данные обозначаются, как биты типа 1 в блоках типа 1, данные после блочного кодирования - биты типа 2 в блоках типа 2 и т.д. После блочного кодирования к битам, закодированным блочным кодом, добавляются т.н. «хвостовые» биты.

Для дальнейшего описания процедур канального кодирования введем следующие обозначения:

• х - Порядковый номер типа бит и блоков, х = 1, 2, 3, 4, 5;

• Кх - число битов, переносимых одним блоком типа х;

• k - номер бита, k = 1, 2, ..., Кх;

• b_x(k) - бит типа х с номером k в блоке типа х.

Блочное кодирование

Блочный кодер обозначается (К2, К1), где К1 - число символов в блоке входной последовательности, а К2 - число символов в блоке выходной последовательности. Отношение R=K1/K2 носит наименование скорости кодирования (coding rate) и характеризует меру избыточности, вносимую кодером.

При блочном кодировании в стандарте TETRA используется двоичный систематический кодер, т.е. кодер, у которого каждый символ входной и выходной последовательности соответствует одному биту, а в состав блока выходной информации полностью включается блок входной информации, который дополняется р-битовым кодом циклического контроля избыточности (CRC - Cyclic Redundancy Check). Таким образом, К1 битов типа 1 преобразуются в К2 бит типа 2, где К2 = К1 + р.