Способ и устройство для измерения текущего отношения сигнал/шум при декодировании ldpc-кодов (варианты)

Способ и устройство для измерения текущего отношения сигнал/шум при декодировании ldpc-кодов (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к области систем приема и обработки сигналов и предназначено для оценки текущего значения отношения сигнал/шум на входе приемного устройства.

Уровень техники

Задача оценки текущего значения отношения сигнал/шум в радиоканале актуальна для радиосистем связи и поэтому давно является предметом инженерных разработок.

Известны способы и устройства оценки текущего значения отношения сигнал/шум, описанные, например, в патентах США: 6,028,894; 6,480,315; 6,717,976; 6,760,370; 7,190,741; 7,414,581; 7,484,136; 7,577,100; 7,729,663; 7,362,801; 7,773,681; 8,194,558; 8,279,914; в заявках на выдачу патента США (US Patent Application Publication): 2010/0054319; 2011/0188561; 2011/0307767; 2012/0131415 и др.

Аналогичные технические решения представлены в патентах РФ 2,332,676; 2,354,981; 2,434,325; 2,446,448; в заявке на выдачу патента РФ 2006129316 и др.

В заявке на патент США 2011/0188561 рассматриваются способ и устройство для оценки отношения сигнал/шум, включающие демодулятор, декодер корректирующих кодов и блок оценки отношения сигнал/шум.

Оценка текущего значения отношения сигнал/шум основывается на измерении уровня сигнала и уровня шума, которые выполняются на основе обработки принимаемой смеси сигнала и шума.

Однако использование данного технического решения при малых отношениях сигнал/шум является затруднительным.

В патенте США 6,760,370 описан способ оценки отношения сигнал/шум, который эффективно работает при малых отношениях сигнал/шум.

Данный способ также базируется на обработке входной смеси сигнала и шума.

Способ и устройство для оценки отношения сигнал/шум, мощности шума и мощности сигнала, описанные в патенте США 7,773,681 и заявке на патент США 2010/0054319, формируют данные оценки на основе обработки принимаемой смеси сигнала и шума.

Способ определения отношения сигнал/шум для сигналов с КАМ-модуляцией представлен в патенте США 7,363,801 и основывается на анализе статистических характеристик комплексной огибающей принимаемого сигнала.

В устройстве для измерения отношения сигнал/шум по патенту США 6,028,894, включающем блок усреднения и блок вычисления отношения сигнал/шум, измерения осуществляются на основе обработки сигнала с выхода квадратурного смесителя.

Способ измерения отношения сигнал/шум, описанный в патенте США 8,194,558, предполагает осуществление оценки отношения сигнал/шум на основе обработки принимаемого сигнала.

При этом имеющийся декодер корректирующих кодов участия в оценке отношения сигнал/шум не принимает.

В патенте РФ 2,354,981 описан способ измерения малых отношений сигнал/шум и устройство для его осуществления.

Данное техническое решение включает узкополосную фильтрацию принимаемого сигнала, переключение фазы высокочастотной составляющей этого сигнала, выделение внеполосных составляющих и определение их мощности относительно общей мощности сигнала.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению являются способ и устройство для оценки отношения сигнал/шум при декодировании сверточных кодов, которые описаны в патентах РФ 2,434,325 и РФ 2,446,448, и включают декодер Витерби, блоки оценки текущих параметров декодирования и блок оценки отношения сигнал/шум.

Недостатком данных технических решения является их применимость для оценки отношения сигнал/шум только при декодировании сверточных кодов.

Целью заявляемого решения является устранение недостатков известных технических решений.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью заявленного технического решения является получение оценки текущего отношения сигнал/шум на входе приемного устройства в процессе декодирования LDPC (Low Density Parity Check) кодов, т.е. кодов с низкой плотностью проверки на четность, которые также называются кодами Галлагера.

Данные коды в настоящее время получают все большее распространение, поскольку наряду с турбокодами позволяют вплотную приблизиться к границе Шеннона.

Областью применения данного технического решения являются цифровые системы радиосвязи, системы передачи дифференциальных поправок и альманахов в радионавигации и т.д.

Технический результат, получаемый от использования данного изобретения, заключается в повышении помехоустойчивости систем передачи информации за счет использования оценки текущего отношения сигнал/шум при демодуляции и декодировании.

Предлагаемые способы и устройства основываются на существующей зависимости закона распределения и среднего числа итераций, закона распределения и среднего веса синдрома при декодировании кодового слова от отношения сигнал/шум на входе приемника (демодулятора).

Одной из особенностей предлагаемого технического решения является возможность определения малых значений отношения сигнал/шум.

Заявленная цель достигается посредством использования и статистической обработки числа итераций и/или веса синдрома, получаемых из LDPC-декодера при декодировании каждого кодового слова.

Известные способы оценки текущего отношения сигнал/шум характеризуются тем, что с выхода демодулятора получают входное кодовое слово с «жесткими» или «мягкими» решениями; осуществляют декодирование входного кодового слова в декодере; формируют выходное декодированное кодовое слово; при наличии на входе декодера следующего входного кодового слова - осуществляют его прием и обработку, а при отсутствии - завершают декодирование.

В первом варианте предложенного способа измерения текущего отношения сигнал/шум при декодировании LDPC-кодов осуществляют:

- для заданного типа LDPC-декодера предварительно экспериментально или теоретически определяют зависимость среднего числа итераций при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум;

- при декодировании каждого входного кодового слова фиксируют количество итераций, осуществленных в процессе декодирования;

- осуществляют усреднение полученных значений количества итераций на заданном интервале времени;

- на основе данного усредненного значения количества итераций и полученной заранее зависимости среднего числа итераций при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум находят оценку текущего отношения сигнал/шум.

Во втором варианте предложенного способа измерения текущего отношения сигнал/шум при декодировании LDPC-кодов осуществляют:

- для заданного типа LDPC-декодера предварительно экспериментально или теоретически для заданного числа итераций декодирования определяют зависимость среднего веса синдрома при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум;

- при декодировании каждого входного кодового слова для заданного числа итераций декодирования фиксируют вес синдрома;

- осуществляют усреднение полученных значений веса синдрома на заданном интервале времени;

- на основе данного усредненного значения веса синдрома и полученной заранее зависимости среднего веса синдрома при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум находят оценку текущего отношения сигнал/шум.

В третьем варианте предложенного способа измерения текущего отношения сигнал/шум при декодировании LDPC-кодов осуществляют:

- для заданного типа LDPC-декодера предварительно экспериментально или теоретически определяют зависимость среднего числа итераций при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум, а также для заданного числа итераций декодирования зависимость среднего веса синдрома при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум;

- при декодировании каждого входного кодового слова фиксируют количество итераций, осуществленных в процессе декодирования, и для заданного числа итераций -вес синдрома;

- осуществляют усреднение полученных значений количества итераций и веса синдрома на заданном интервале времени;

- на основе данных усредненных значений количества итераций и веса синдрома с использованием полученных заранее зависимостей среднего числа итераций при декодировании входного кодового слова и веса синдрома при заданном числе итераций от отношения сигнал/шум находят оценки текущего отношения сигнал/шум в каждом измерительном канале;

- используя оценки отношения сигнал/шум в каждом измерительном канале, формируют итоговую оценку текущего отношения сигнал/шум, например, путем весового суммирования и нормировки.

В четвертом варианте предложенного способа измерения текущего отношения сигнал/шум при декодировании LDPC-кодов осуществляют:

- для заданного типа LDPC-декодера предварительно экспериментально или теоретически определяют зависимость закона распределения числа итераций при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум;

- при декодировании каждого входного кодового слова фиксируют количество итераций, осуществленных в процессе декодирования;

- осуществляют построение гистограммы распределения количества итераций на заданном интервале времени;

- на основе сравнения данной гистограммы распределения количества итераций и полученных ранее зависимостей закона распределения числа итераций при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум находят оценку текущего отношения сигнал/шум.

В пятом варианте предложенного способа измерения текущего отношения сигнал/шум при декодировании LDPC-кодов осуществляют:

- для заданного типа LDPC-декодера предварительно экспериментально или теоретически для заданного числа итераций декодирования определяют зависимость закона распределения веса синдрома при декодировании входных кодовых слов от отношения сигнал/шум;

- при декодировании каждого входного кодового слова для заданного числа итераций декодирования фиксируют вес синдрома;

- осуществляют построение гистограммы распределения веса синдрома на заданном интервале времени;

- на основе сравнения данной гистограммы распределения веса синдрома и полученных ранее зависимостей закона распределения веса синдрома для заданного числа итераций при декодировании входных кодовых слов от отношения сигнал/шум находят оценку текущего отношения сигнал/шум.

В шестом варианте предложенного способа измерения текущего отношения сигнал/шум при декодировании LDPC-кодов осуществляют:

- для заданного типа LDPC-декодера предварительно экспериментально или теоретически определяют зависимость закона распределения числа итераций при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум, а также для заданного числа итераций зависимость закона распределения веса синдрома при декодировании входных кодовых слов от отношения сигнал/шум;

- при декодировании каждого входного кодового слова фиксируют количество итераций, осуществленных в процессе декодирования, и для заданного числа итераций - вес синдрома;

- осуществляют построение гистограммы распределения количества итераций на заданном интервале времени;

- на основе сравнения данной гистограммы распределения количества итераций и полученных ранее зависимостей закона распределения числа итераций при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум находят оценку текущего отношения сигнал/шум;

- для заданного числа итераций осуществляют построение гистограммы распределения веса синдрома на заданном интервале времени;

- на основе сравнения данной гистограммы распределения веса синдрома и полученных ранее зависимостей закона распределения веса синдрома при декодировании входных кодовых слов от отношения сигнал/шум находят оценку текущего отношения сигнал/шум;

- используя оценки отношения сигнал/шум в каждом измерительном канале, формируют итоговую оценку текущего отношения сигнал/шум, например, путем весового суммирования и нормировки.

Известные измерители текущего отношения сигнал/шум включают в себя декодер (1), вход которого является входом устройства, а первый выход - первым выходом устройства, блок оценки отношения сигнал/шум (4), выход которого является вторым выходом устройства.

В первом варианте устройства для измерения текущего отношения сигнал/шум используется LDPC-декодер, а также: блок синхронизации (2), вход которого соединен с входом устройства, а выходы используются для синхронизации работы элементов устройства, счетчик (3), вход которого соединен со вторым выходом LDPC-декодера, а выход - с входом блока оценки отношения сигнал/шум (4).

Вариантом реализации данного устройства является случай, когда блок оценки отношения сигнал/шум (4) выполнен в виде последовательно соединенных фильтра низких частот (41) и нелинейного элемента (42), амплитудная характеристика которого является обратной зависимостью среднего числа итераций при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум, полученной для данного типа LDPC-декодера.

При этом блок оценки отношения сигнал/шум (4) выполнен в виде последовательно соединенных блока гистограмм (43), блока корреляции (44) и блока нахождения аргумента максимума (45), при этом вход блока гистограмм (43) является входом блока оценки отношения сигнал/шум (4), а выход блока нахождения аргумента максимума (45) является выходом блока оценки отношения сигнал/шум (4).

При этом блок нахождения аргумента максимума (45) выполнен в виде последовательно соединенных блока аппроксимации (451) и блока расчета абсциссы максимума (452), при этом входы блока аппроксимации (451) являются входами, а выход блока расчета абсциссы максимума (452) - выходом блока нахождения аргумента максимума (45).

Во втором варианте устройства для измерения текущего отношения сигнал/шум используется LDPC-декодер, а также блок синхронизации (2), вход которого соединен с входом устройства, а выходы используются для синхронизации работы элементов устройства, блок вычисления веса синдрома (5), при этом вход блока вычисления веса синдрома (5) соединен с третьим выходом LDPC-декодера, а выходы блока вычисления веса синдрома (5) соединены с соответствующими входами блока оценки отношения сигнал/шум (6), выход которого является вторым выходом устройства.

При этом блок вычисления веса синдрома (5) выполнен в виде последовательно соединенных сумматора (51), коммутатора (52), блока элементов памяти (53) и блока ключей (54), при этом вход сумматора (51) является входом, а выходы блока ключей (54) - выходами блока вычисления веса синдрома (5).

Блок оценки отношения сигнал/шум (6) может быть выполнен в виде последовательно соединенных набора фильтров низких частот (61), набора нелинейных элементов (62), первого сумматора (63) и делителя (66), а также последовательно соединенных набора ограничителей (64) и второго сумматора (65), при этом входы набора ограничителей (64) соединены с соответствующими выходами набора нелинейных элементов (62), а выход второго сумматора (65) подключен ко второму входу делителя (66), входы набора фильтров низких частот (61) являются входами, а выход делителя (66) - выходом блок оценки отношения сигнал/шум (6), а амплитудная характеристика каждого из нелинейных элементов (62) является обратной зависимостью среднего веса синдрома при декодировании входного кодового слова для заданного числа итераций декодирования от отношения сигнал/шум, полученной для данного типа LDPC-декодера.

Кроме того, блок оценки отношения сигнал/шум (6) может быть выполнен в виде последовательно соединенных набора блоков гистограмм (611), набора блоков корреляции (612) и набора блоков нахождения аргумента максимума (613), первого сумматора (63) и делителя (66), а также последовательно соединенных набора ограничителей (641) и второго сумматора (65), при этом входы набора ограничителей (641) соединены с соответствующими выходами набора блоков нахождения аргумента максимума (613), а выход второго сумматора (65) подключен ко второму входу делителя (66), при этом входы набора блоков гистограмм (611) являются входами, а выход делителя (66) - выходом блока оценки отношения сигнал/шум (6).

Каждый блок нахождения аргумента максимума (613) может быть выполнен в виде последовательно соединенных блока аппроксимации (451) и блока расчета абсциссы максимума (452), при этом входы блока аппроксимации (451) являются входами, а выход блока расчета абсциссы максимума (452) - выходом каждого блока нахождения аргумента максимума (613).

Следующий вариант реализации устройства для измерения текущего отношения сигнал/шум характеризуется тем, что используется LDPC-декодер, блок синхронизации (2), вход которого соединен с входом устройства, а выходы используются для синхронизации работы элементов устройства, счетчик (3), вход которого соединен со вторым выходом LDPC-декодера, а выход - с входом первого блока оценки отношения сигнал/шум (4), последовательно соединенные блок вычисления веса синдрома (5), вход которого соединен с третьим выходом LDPC-декодера, и второй блок оценки отношения сигнал/шум (6), а также последовательно соединенные весовой сумматор (7) и блок нормировки (8), при этом первый вход весового сумматора (7) соединен с выходом первого блока оценки отношения сигнал/шум (4), а второй вход соединен с выходом второго блока оценки отношения сигнал/шум (6), выход блока нормировки является выходом устройства.

При этом блок оценки отношения сигнал/шум (4) может быть выполнен в виде последовательно соединенных фильтра низких частот (41) и нелинейного элемента (42), амплитудная характеристика которого является обратной зависимостью среднего числа итераций при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум, полученной для данного типа LDPC-декодера.

Дополнительно блок оценки отношения сигнал/шум (4) может быть выполнен в виде последовательно соединенных блока гистограмм (43), блока корреляции (44) и блока нахождения аргумента максимума (45), при этом вход блока гистограмм (43) является входом блока оценки отношения сигнал/шум (4), а выход блока нахождения аргумента максимума (45) является выходом блока оценки отношения сигнал/шум (4).

При этом блок нахождения аргумента максимума (45) может быть выполнен в виде последовательно соединенных блока аппроксимации (451) и блока расчета абсциссы максимума (452), при этом входы блока аппроксимации (451) являются входами, а выход блока расчета абсциссы максимума (452) - выходом блока нахождения аргумента максимума (45).

Блок вычисления веса синдрома (5) может быть выполнен в виде последовательно соединенных сумматора (51), коммутатора (52), блока элементов памяти (53) и блока ключей (54), при этом вход сумматора (51) является входом, а выходы блока ключей (54) - выходами блока вычисления веса синдрома (5).

Блок оценки отношения сигнал/шум (6) может быть выполнен в виде последовательно соединенных набора фильтров низких частот (61), набора нелинейных элементов (62), первого сумматора (63) и делителя (66), а также последовательно соединенных набора ограничителей (64) и второго сумматора (65), при этом входы набора ограничителей (64) соединены с соответствующими выходами набора нелинейных элементов (62), а выход второго сумматора (65) подключен ко второму входу делителя (66), входы набора фильтров низких частот (61) являются входами, а выход делителя (66) - выходом блок оценки отношения сигнал/шум (6), а амплитудная характеристика каждого из нелинейных элементов (62) является обратной зависимости среднего веса синдрома при декодировании входного кодового слова для заданного числа итераций декодирования от отношения сигнал/шум, полученной для данного типа LDPC-декодера.

Дополнительно блок оценки отношения сигнал/шум (6) может быть выполнен в виде последовательно соединенных набора блоков гистограмм (611), набора блоков корреляции (612) и набора блоков нахождения аргумента максимума (613), первого сумматора (63) и делителя (66), а также последовательно соединенных набора ограничителей (641) и второго сумматора (65), при этом входы набора ограничителей (641) соединены с соответствующими выходами набора блоков нахождения аргумента максимума (613), а выход второго сумматора (65) подключен ко второму входу делителя (66), при этом входы набора блоков гистограмм (611) являются входами, а выход делителя (66) - выходом блока оценки отношения сигнал/шум (6).

При этом каждый блок нахождения аргумента максимума (613) выполнен в виде последовательно соединенных блока аппроксимации (451) и блока расчета абсциссы максимума (452), при этом входы блока аппроксимации (451) являются входами, а выход блока расчета абсциссы максимума (452) - выходом блока нахождения аргумента максимума (613).

ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 содержит пример функциональной взаимосвязи среднего числа итераций при декодировании кодового слова и отношения сигнал/шум.

На Фиг.2 приведен пример функциональной взаимосвязи среднего веса синдрома и отношения сигнал/шум.

На Фиг.3 приведены примеры законов распределения числа итераций для различных отношений сигнал/шум.

На Фиг.4 приведены примеры законов распределения веса синдрома для различных отношений сигнал/шум.

На Фиг.5 приведена структурная схема первого варианта реализации заявленного устройства.

На Фиг.6 приведена структурная схема второго варианта реализации заявленного устройства.

На Фиг.7 приведена структурная схема третьего варианта реализации заявленного устройства.

На Фиг.8 приведена структурная схема первого варианта реализации 1-го блока оценки отношения сигнал/шум (4).

На Фиг.9 приведена структурная схема второго варианта реализации 1-го блока оценки отношения сигнал/шум (4).

Фиг.10 содержит вариант реализации блока нахождения аргумента максимума (45).

На Фиг.11 изображена структурная схема блока вычисления веса синдрома (5).

На Фиг.12 изображена структурная схема первого варианта реализации 2-го блока оценки отношения сигнал/шум (6).

На Фиг.13 изображена структурная схема второго варианта реализации 2-го блока оценки отношения сигнал/шум (6).

Фиг.14 содержит эпюры сигналов, поясняющие принцип работы устройства измерения отношения сигнал/шум.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Первый вариант реализации способа измерения текущего отношения сигнал/шум при декодировании LDPC-кодов включает следующие операции:

- для заданного типа LDPC-декодера предварительно экспериментально или теоретически определяют зависимость среднего числа итераций при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум (пример такой зависимости, полученной методом имитационного моделирования, приведен на Фиг.1.);

- с выхода демодулятора получают входное кодовое слово с «жесткими» или «мягкими» решениями;

- осуществляют декодирование входного кодового слова в LDPC-декодере;

- формируют выходное декодированное кодовое слово, которое поступает на первый выход LDPC-декодера;

- при декодировании каждого входного кодового слова фиксируют количество итераций, осуществленных в процессе декодирования;

- осуществляют усреднение полученных значений количества итераций на заданном интервале времени;

- на основе данного усредненного значения количества итераций и полученной заранее зависимости среднего числа итераций при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум находят оценку текущего отношения сигнал/шум;

- при наличии на входе декодера следующего входного кодового слова - осуществляют его прием и обработку, а при отсутствии - завершают декодирование.

Второй вариант реализации способа измерения текущего отношения сигнал/шум при декодировании LDPC-кодов включает следующие операции:

- для заданного типа LDPC-декодера предварительно экспериментально или теоретически для заданного числа итераций определяют зависимость среднего веса синдрома при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум (пример такой зависимости, полученной методом имитационного моделирования, приведен на Фиг.2.);

- с выхода демодулятора получают входное кодовое слово с «жесткими» или «мягкими» решениями;

- осуществляют декодирование входного кодового слова в LDPC-декодере;

- формируют выходное декодированное кодовое слово на выходе 1 декодера,

- при декодировании каждого входного кодового слова для заданного числа итераций фиксируют вес синдрома;

- для каждого заданного числа итераций осуществляют усреднение полученных значений веса синдрома на заданном интервале времени;

- на основе данного усредненного значения веса синдрома и полученной заранее зависимости среднего веса синдрома при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум находят оценку текущего отношения сигнал/шум;

- при наличии на входе декодера следующего входного кодового слова - осуществляют его прием и обработку, а при отсутствии - завершают декодирование.

Третий вариант реализации способа измерения текущего отношения сигнал/шум при декодировании LDPC-кодов включает следующие операции:

- для заданного типа LDPC-декодера предварительно экспериментально или теоретически определяют зависимость среднего числа итераций при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум, а также для заданного числа итераций определяют зависимость среднего веса синдрома при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум;

- с выхода демодулятора получают входное кодовое слово с «жесткими» или «мягкими» решениями;

- осуществляют декодирование входного кодового слова в LDPC-декодере;

- формируют выходное декодированное кодовое слово;

- при декодировании каждого входного кодового слова для заданного числа итераций фиксируют количество итераций, осуществленных в процессе декодирования, и вес синдрома;

- для каждого заданного числа итераций осуществляют усреднение полученных значений количества итераций и веса синдрома на заданном интервале времени;

- на основе данных усредненных значений количества итераций и веса синдрома с использованием полученных заранее зависимостей среднего числа итераций при декодировании входного кодового слова и среднего веса синдрома для заданного числа итераций от отношения сигнал/шум находят оценки текущего отношения сигнал/шум в каждом измерительном канале;

- используя оценки отношения сигнал/шум в каждом измерительном канале, формируют итоговую оценку текущего отношения сигнал/шум, например, путем весового суммирования и нормировки;

- при наличии на входе декодера следующего входного кодового слова - осуществляют его прием и обработку, а при отсутствии - завершают декодирование.

Четвертый вариант реализации способа измерения текущего отношения сигнал/шум при декодировании LDPC-кодов включает следующие операции:

- для заданного типа LDPC-декодера предварительно экспериментально или теоретически определяют зависимость закона распределения числа итераций при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум (примеры данных законов распределения (гистограмм) приведены для различных отношений сигнал/шум на Фиг.3.);

- при декодировании каждого входного кодового слова фиксируют количество итераций, осуществленных в процессе декодирования;

- осуществляют построение гистограммы распределения количества итераций на заданном интервале времени;

- на основе сравнения данной гистограммы распределения количества итераций и полученных ранее зависимостей закона распределения числа итераций при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум находят оценку текущего отношения сигнал/шум.

Пятый вариант реализации способа измерения текущего отношения сигнал/шум при декодировании LDPC-кодов включает следующие операции:

- для заданного типа LDPC-декодера предварительно экспериментально или теоретически для заданного числа итераций декодирования определяют зависимость закона распределения веса синдрома при декодировании входных кодовых слов от отношения сигнал/шум (примеры данных законов распределения (гистограмм) приведены для различных отношений сигнал/шум на Фиг.4.);

- при декодировании каждого входного кодового слова для заданного числа итераций декодирования фиксируют вес синдрома;

- для каждого заданного значения числа итераций на заданном интервале времени осуществляют построение гистограммы распределения веса синдрома;

- на основе сравнения данной гистограммы распределения веса синдрома и полученных ранее зависимостей закона распределения веса синдрома для заданного числа итераций при декодировании входных кодовых слов от отношения сигнал/шум находят оценку текущего отношения сигнал/шум.

Шестой вариант реализации способа измерения текущего отношения сигнал/шум при декодировании LDPC-кодов включает следующие операции:

- для заданного типа LDPC-декодера предварительно экспериментально или теоретически определяют зависимость закона распределения числа итераций при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум, а также для заданного числа итераций - зависимость закона распределения веса синдрома при декодировании входных кодовых слов от отношения сигнал/шум (см. Фиг.3 и Фиг.4);

- при декодировании каждого входного кодового слова фиксируют количество итераций, осуществленных в процессе декодирования, и для заданного числа итераций -вес синдрома;

- осуществляют построение гистограммы распределения количества итераций на заданном интервале времени;

- на основе сравнения данной гистограммы распределения количества итераций и полученных ранее зависимостей закона распределения числа итераций при декодировании входного кодового слова от отношения сигнал/шум находят оценку текущего отношения сигнал/шум;

- для каждого заданного числа итераций осуществляют построение гистограммы распределения веса синдрома на заданном интервале времени;

- для каждого заданного числа итераций на основе сравнения данной гистограммы распределения веса синдрома и полученных ранее зависимостей закона распределения веса синдрома при декодировании входных кодовых слов от отношения сигнал/шум находят оценку текущего отношения сигнал/шум;

- используя оценки отношения сигнал/шум в каждом измерительном канале, формируют итоговую оценку текущего отношения сигнал/шум, например, путем весового суммирования и нормировки.

Первый вариант реализации устройства измерения текущего отношения сигнал/шум при декодировании LDPC-кодов приведен на Фиг.5.

Эпюры сигналов, поясняющие функционирование устройства приведены на Фиг.14 и отмечены соответствующими буквами.

На вход LDPC-декодера (1) с выхода демодулятора поступают входные кодовые слова с «жесткими» или «мягкими» решениями, условно отображаемые сигналами (а) на Фиг.14.

Блок синхронизации (2) на основе сигналов от демодулятора формирует сигналы символьной и словной синхронизации (b), которые используются для управления работой других блоков устройства.

LDPC-декодер (1) осуществляет декодирование кодовых слов и результат декодирования выдается на выход 1 LDPC-декодера.

На втором выходе декодера при выполнении каждой итерации формируется импульсный сигнал (с).

Далее этот сигнал поступает на вход счетчика (3), который подсчитывает количество итераций выполненных декодером (d) при декодировании каждого принимаемого кодового слова (b) и формирует выходной сигнал (е).

Данные о количестве выполненных итераций поступают на блок оценки отношения сигнал/шум (4), который формирует текущую оценку отношения сигнал/шум.

Данный блок может быть реализован, например, в виде последовательно соединенных фильтра низких частот (ФНЧ) (41) и нелинейного элемента (42) (Фиг.8).

ФНЧ (41) осуществляет текущее усреднение числа итераций на заданном интервале времени.

Нелинейный элемент (42), имеющий амплитудную характеристику, аналогичную приведенной на Фиг.1, осуществляет пересчет среднего числа итераций в текущее отношение сигнал/шум.

Дополнительно, блок оценки отношения сигнал/шум (4) может быть выполнен в виде последовательно соединенных блока гистограмм (43), блока корреляции (44) и блока нахождения аргумента максимума (45) (Фиг.9).

При этом блок гистограмм (43) на основе обработки данных о числе выполненных итераций для каждого кодового слова осуществляет нахождение гистограммы распределения количества выполненных итераций.

В блоке корреляции (44) осуществляется вычисление коэффициента корреляции полученной гистограммы с эталонными гистограммами, предварительно рассчитанными для дискретных отношений сигнал/шум.

Полученные для каждого из дискретных значений отношения сигнал/шум коэффициенты корреляции подаются на блок нахождения аргумента максимума (45), который по полученным значениям определяет оценку текущего отношения сигнал/шум.

Это значение может быть определено по критерию максимального значения коэффициента корреляции или на основе аппроксимации полученных коэффициентов корреляции в блоке аппроксимации 451 (Фиг.10) и расчета отношения сигнал/шум, соответствующего максимуму аппроксимирующей кривой, в блоке расчета абсциссы максимума (452).

Второй вариант реализации устройства измерения текущего отношения сигнал/шум при декодировании LDPC-кодов приведен на Фиг.6.

Эпюры сигналов, поясняющие функционирование устройства приведены на Фиг.14 и отмечены соответствующими буквами.

На вход LDPC-декодера (1) с выхода демодулятора поступают входные кодовые слова с «жесткими» или «мягкими» решениями, условно отображаемые сигналами (а) на Фиг.14.

Блок синхронизации (2) на основе сигналов от демодулятора формирует сигналы символьной и словной синхронизации (b), которые используются для управления работой других блоков устройства.

LDPC-декодер (1) осуществляет декодирование кодовых слов и результат декодирования выдается на выход 1 LDPC-декодера.

На третьем выходе LDPC декодера (1) при выполнении каждой итерации формируется синдром (f).

Далее этот сигнал поступает на вход блока вычисления веса синдрома (5), который подсчитывает количество единиц в синдроме для заданного количества итераций и формирует выходные сигналы (h, i, k).

Данные сигналы поступают на блок оценки отношения сигнал/шум (6).

Блок вычисления веса синдрома (5) может быть выполнен (Фиг.11) в виде последовательно соединенных сумматора (51), коммутатора (52), блока элементов памяти (53) и блока ключей (54).

При этом после поступления на вход синдрома в сумматоре (51) осуществляется определение его веса, который затем для каждой итерации записывается в свой элемент памяти блока (53).

После выполнения нужного числа итераций содержание элементов памяти передается на выход блока вычисления веса синдрома с помощью блока ключей (54).

Управление коммутатором (52) и блоком ключей осуществляется с помощью сигналов, формируемых блоком синхронизации (2).

Блок оценки отношения сигнал/шум 6 может быть выполнен в виде (Фиг.12) последовательно соединенных набора фильтров низких частот (61), набора нелинейных элементов (62), первого сумматора (63) и делителя (66), а также последовательно соединенных набора ограничителей (64) и второго сумматора (65).

При этом на вход блока оценки отношения сигнал/шум (6) поступают значения веса синдрома для каждой итерации, которые сглаживаются в соответствующих фильтрах низких частот (ФНЧ) (61) и затем пересчитываются в оценку отношения сигнал шум в нелинейных элементах (НЭ) (62).

Далее полученные оценки усредняются, для чего суммируются в сумматоре (63) и нормируются в делителе (66).

На второй вход делителя (66) поступает число, соответствующее количеству ненулевых оценок отношения сигнал/шум, которое вычисляется с помощью ограничителей (64) и второго сумматора (65).

На выходе каждого ограничителя формируется единичный сигнал, если входной сигнал больше ноля, и нулевой сигнал, если на входе сигнал равен нулю.

Амплитудные характеристики нелинейных элементов (62) соответствуют, например, зависимостям, приведенным на Фиг.2, соответственно для каждого заданного числа итераций декодирования.

Дополнительно, блок оценки отношения сигнал/шум (6) может быть выполнен в виде последовательно соединенных набора блоков гистограмм (611), набора блоков корреляции (612) и набора блоков нахождения аргумента максимума (613), первого сумматора (63) и делителя (66), а также последовательно соединенных набора ограничителей (641) и второго сумматора (65) (Фиг.13).

При этом блок гистограмм (611) на основе обработки данных о величине синдрома для заданного числа итераций при декодировании каждого кодового слова осуществляет нахождение гистограммы распределения веса синдрома для дан