6.5 Решетчатое кодирование (Trellis code modulation – tcm)

Решетчатое кодирование применяется в системах, где улучшения качества связи с помощью обыкновенного кодирования невозможно добиться из-за ограничений по полосе пропускания (телефонные каналы). Принцип решетчатого кодирования сочетает в себе присвоение сигналов битам (модуляция) по критерию лучших или худших пространственных характеристик (кодирование). В этом случае наиболее уязвимым для помех входным сигналам присваиваются модулирующие сигналы, имеющие лучшие пространственные характеристики, а наименее уязвимым – худшие с точки зрения пространственных характеристик модулирующие сигналы. Работу решетчатого кодера можно представить в виде диаграммы состояний сверточного кодера, в котором переходы в решетке помечаются модулирующими сигналами.

Пространство сигналов расширяется путем добавления к информационным битам вспомогательных, которые образуются благодаря сверточному кодированию части информационных бит. Если, к примеру, информационные биты разбиты на группы по 4 бита ( всего возможно 16 различных комбинаций), то добавление пятого треллис-бита приведет к расширению числа возможных комбинаций информационных бит, равному 32. Но при этом часть комбинаций, имеющих наихудшие пространственные характеристики в смысле вероятности ошибки объявляются запрещенными. Расширенная таким образом группа подвергается многопозиционной амплитудно-фазовой модуляции. На принимающей стороне осуществляется декодирование принятого сигнала по алгоритму Витерби. Если принимаемые последовательности являются разрешенными, то считается, что передача происходит без ошибок и треллис бит просто удаляется. Если среди принимаемых последовательностей встречаются запрещенные, то при помощи алгоритма декодирования декодер Витерби находит наиболее подходящую разрешенную последовательность, исправляя таким образом ошибки передачи.

Смысл решетчатого кодирования – ценой сравнительно небольшой избыточности повысить помехоустойчивость передачи. Использование треллис кодирования позволяет, главным образом, защитить от перепутывания именно соседние в сигнальном пространстве точки, которые кК раз более всего подвержены возможности «перепутаться» под действием помех.

Лекция 7

7.1 Компромиссы при использовании модуляции и кодирования

Два основных ресурса связи – это переданная мощность и ширина полосы пропускания. В различных системах связи один из этих ресурсов дороже другого и, следовательно, большую часть систем можно классифицировать как системы ограниченной мощности или ограниченной полосы пропускания. В системах ограниченной мощности для экономии энергии за счет полосы пропускания можно применять схемы кодирования, эффективно использующие мощность, тогда как в системах ограниченной полосы можно использовать методы эффективной ( с точки зрения используемого спектра) модуляции для экономии полосы частот за счет увеличения расхода энергии. В обоих случаях для экономии энергии или повышения достоверности передачи можно применять кодирование с коррекцией ошибок ( канальное кодирование). Для повышения надежности передачи в каналах с ограниченной полосой пропускания без увеличения ширины полосы пропускания часто используется решетчатое кодирование ( trellis-code-modulation – TCM).