2.6.4 Память путей и синхронизация

Требования к памяти декодера, работающего согласно алгоритму Витерби, растут с увеличением длины кодового ограничения как степенная функция. Для кода со сте­пенью кодирования 1/n после каждого шага декодирования декодер держит в памяти набор из 2^К-1 путей.

Рисунок 2.16. Операция сложения, сравнения и выбора при декодировании по алгоритму Витерби

С высокой степенью вероятности можно утверждать, что при значительном превы­шении существующей на данный момент глубины декодирования эти пути не будут взаимно непересекающимися . Все 2^К-1 пути ведут к полной ветви, которая в конце концов разветвляется на разные состояния. Поэтому, если декодер сохраняет историю 2^К-1 путей, самые первые биты на всех путях будут одинаковы. Следова­тельно, простой декодер имеет фиксированный объем истории путей и выдает самые ранние биты произвольного пути каждый раз, когда продвигается на один уровень вглубь решетки. Требуемый объем сохраняемых путей будет равен следующему :

Здесь h — длина истории пути информационного бита на состояние. При уточне­нии, которое проводится для минимизации h, вместо самых ранних битов произ­вольных путей на выходе декодера используются самые ранние биты наиболее ве­роятных путей. Было показано [6], что значения h, равного 4 или 5 длинам ко­дового ограничения, достаточно, чтобы характеристики декодера были близки к оптимальным. Необходимый объем памяти и является основным ограничением при разработке декодеров, работающих согласно алгоритму Витерби. В серийно выпускаемых декодерах длина кодового ограничения равна величине порядка К = 10. Попытка повысить эффективность кодирования за счет увеличения длины кодового ограничения вызывает экспоненциальный рост требований к памяти (и сложности).

Синхронизация кодовых слов ветвей — это процесс определения начала слова ветви в принятой последовательности. Такую синхронизацию можно осуществить, не при­бавляя новую информацию к потоку передаваемых символов, поскольку можно ви­деть, что, пока принятые данные не синхронизированы, у них непомерно высокая частота появления ошибок. Следовательно, синхронизацию можно осуществить про­сто: нужно проводить сопутствующее наблюдение за уровнем частоты появления ошибок, т.е. нас должна интересовать частота, при которой увеличиваются метрики состояний, или частота, при которой сливаются выжившие пути на решетке. Пара­метр, за которым следят, сравнивается с пороговым значением, после чего соответст­вующим образом осуществляется синхронизация.

3 Разработка программного обеспечения системы кодирования сверточным кодом

3.1 Описание программы

Разрабатываемая программа представляет собой реализацию метода сверточного кодирования. Основные требования, предъявляемые к программе, сводятся к следующим:

1. Наглядность и понятность интерфейса, т.к. разрабатываемое ПО ориентировано на обычного пользователя ЭВМ;

2. Надёжность, т.е. полнота, точность, достоверность и своевременность получаемой результирующей информации.

Т.о. основной упор при разработке ПО был сделан на проектирование наглядного интерфейса, а, следовательно, все основные функции программы привязаны к элементам формы.

В качестве среды разработки было выбрано выпущенное компанией Borland средство быстрой разработки приложений, позволяющее создавать приложения на языке object pascal – Delphi 6. Обоснование такого выбора приведено в последующем пункте.

В ходе создания данного дипломного проекта был написан кодер и декодер. Описание алгоритмов их функционирования приведено ниже.