csatorna kódolás
1. Általános szerkezete a csatorna kódolás
Ahhoz, hogy ellen hibák a Radio TETRA szabvány használt rendszerek csatornák zajmentes csatorna kódolás a jel, amely végzik bevezetésével a továbbított jel egy kellően nagy mennyiségű további (redundáns) információt. A TETRA szabvány csatornakódolás valósul formájában 4 kezelések:
- blokk kódolás (blokk-kódolás);
- Konvolúciós kódolás (konvolúciós kódolás);
- interleaving (interleaving);
- rejtjelező (scrambling).
Amikor blokk kódolás bemeneti információs blokkokra osztjuk k szimbólumok, amelyek átalakítják egy bizonyos törvény az n-karakter blokkokat, ahol n> k [14]. Blokk-kódolás célja elsősorban kimutatására egyszeri és többszöri hibák a kommunikációs csatorna, és bizonyos esetekben, kijavítani.
A konvolúciós kódolás, minden karakter a bemeneti információs szekvenciát, tagjai k bit alakítjuk n bites szimbólum a kimeneti szekvencia, ahol n> k. Konvolúciós kódolást egy hatékony eszköz ellen egyetlen hiba, bár nem biztosítja azok felderítése.
Amikor összeszövést hajtunk végre megváltoztatása érdekében a szimbólumok az információ szekvenciáját, hogy stoyashie következő szimbólumok vannak elválasztva több mások. A interleaving átalakítását csoport hibákat a kommunikációs csatorna az egységes.
Rejtjelező áll átállítása a bemeneti információkat szekvencia kimeneti keresztül bitenkénti túlmenően modulo 2 egy speciálisan kialakított titkosítási szekvenciát. Rejtjelező védelmére használják bizonyos információkat kell továbbítani, valamint a felhasználók hitelesítéséhez.
A szerkezet a csatorna kódolás, ábrán látható. 8.1 közös minden logikai csatorna típusok, bár a paraméterek minden egyes csatorna kódolási eljárások különböző logikai csatornákat, jellemzően különböző. Ezért a teljes átalakulás algoritmusok kap továbbiakban az egyes eljárások, majd állítsa be a paramétereket ilyen átalakítást az egyes logikai csatorna típusát.
TETRA szabvány leírja, hogyan csatornakódolás például szekvenciális konverziós adatok 4 szinten, míg a bemeneti adatokat nevezzük bit 1-es típusú blokk 1-es típusú, az adatok után a blokk-kódolt - bitek Type 2 blokk típusú 2, stb után blokk kódolás .. a bit kódolt blokk-kód hozzá t. n. „Farok” bit.
Ábra. 8.1. Az általános rendszer a csatorna kódolás a TETRA szabvány.
a következő jelöléseket vezetjük további leírására a csatornakódolás eljárások:
- X - típusa és bites blokk sorszámát, X = 1,2,3,4,5;
- Kx - a bitek száma egyike által hordozott egység típusát x;
- k - bites szám, k = 1,2. kx;
- bx (k) -, X-bit típusú számos típusú k X blokk.
2. blokk kódolás
Blokk jeladó jelöljük (K2, K1), ahol K1 - a szimbólumok számát a blokkban a bemeneti szekvencia, és a K2 - a karakterek száma kimeneti szekvenciájában blokk. Az arány R = K1 / K2 a neve egy kódolási sebesség (kódolási sebesség), és jellemzi a mértéke redundancia által bevezetett jeladó.
Amikor blokk kódolás TETRA szabvány használ bináris szisztematikus jeladó t. E. A kódoló, ahol az egyes szimbólumok a bemeneti és kimeneti szekvencia megfelel egy kicsit, mint a kimenő adatok blokk teljes egészében tartalmazza egység bemeneti adatok, amelyeket kiegészített p bites kódot CRC (CRC - ciklikus redundancia-ellenőrzés). Így, K1 típusú 1 bitet alakítjuk bitek K2 típusú 2, ahol K2 = K1 + p.
CRC-kódok szerint kell kiszámítani szabály
F (X) = X n-K1 M (X) mod g (x),
G (X) - alakítás polinom, amely különbözik a különböző logikai csatornákat;
N-K1 - száma paritásbitek generált.
F (X) polinom a polinom foka (n-K1-1) együtthatók F (0), F (1). f (n-K1-1), m. f.
Ezután K2 bit 2. típusú van formájában:
b2 (k) = b1 (k) a k = 1,2. K1
b2 (k) = f (k-K1-1) k = K1 + 1, K1 + 2. n.
A generátor polinom hang forgalmi csatorna a következő:
A többi csatorna:
G (X) = 1 + x 5 + X 12 + X16.
Az egyik a logikai csatornák - csatorna-hozzáférési cél AACH - használt blokk kódolás alapján Reed-Muller-kódot. Reed-Muller-kódokat egy osztálya lineáris kódok egy egyszerű leírása és dekódoló által végzett egyszerű szavazási. [15]
A generátor mátrixa Reed-Muller R-edik rendű 2 m hossz definíciója az a gyűjtemény blokkok
ahol G0 - vektor dimenziójának n = 2 m. amely az összes közül; Gp - (m x 2 m) - tartalmazó mátrix összes oszlop, mint egy bináris m-szekvenciát; Gp mátrix sorai a nyert sorok mátrix G1 minden lehetséges termék a p sorok G1 [15].
A blokk-kódolás, csatorna AACH TETRA szabvány 14-bites bemeneti információ szekvenciát kell alakítani 30 bites kimeneti egység összhangban egyenlet
ahol G - generációs mátrixban formájában
ahol az I14 - az identitás mátrix mérete 14x14 és GRM - generáló mátrix Reed-Muller dimenzió 16h14.
Ez azt jelenti, hogy amikor a blokk kódolási AACH első 14 bit megfelelnek bit kimeneti szekvenciájában a bemeneti információs egység, és az azt követő 16 bit alkalmazásával vannak kialakítva a Reed-Muller-kódot.
3. konvolúciós kódolás
Konvolúciós kódolás konvertálási K2 típusú 2 bemeneti bitek nyert blokk kódolás a K3 bites kimeneti szekvencia, ahol a K3> K2. Mindegyik bit a kimeneti szekvencia kapunk összegzése modulo 2 több, egymást követő bitek, a bemeneti szekvencia.
Konvolúciós kódolók tipikusan kijelölt n, k, K, ahol n - a bitek száma egy szimbólum a kimeneti szekvencia, vannak, amelyek egy ciklusban a kódoló (megfelelő számú 2-modulusú összegző a kódoló áramkört); k - bitek száma egy szimbólum a bemeneti sorozat érkezett a jeladó bemenet egy órajel ciklus; K - .. Korlátozások hossza (korlátozási hossz), azaz, a számérték megfelelő a hossza a léptetőregiszter, amely részt vesz a kialakulását egyetlen kimeneti szimbólum. (Szimbólumok állhat egy vagy több bit.) Az arány R = k / n, mint egy blokk kódoló nevezzük kódolási sebesség.
Azonban, mivel a TETRA szabvány konvolúciós kódolás közvetlenül kiegészítve szúrja a kapott információt, megváltoztatja a bitek számát a kimeneti szekvencia, azt jelenti, az arány a bitek száma a bemeneti sorozat, hogy a bitek száma a kimeneti szekvencia (K2 / K3) alatt kódolási sebesség.
Tekintettel arra, hogy a hangerő blokkok, valamint zavarvédettséget követelmények és információk átviteli sebesség a különböző logikai csatornákat eltérnek egymástól, konvolúciós kódok ezek logikai csatornák is változhat. Konvolúciós kódolás a TETRA szabvány két eljárások:
- Coding „anya” kód fix áron (csatorna TCH / S hangüzenetek felel meg 1/3 az összes többi csatorna - 1/4);
- szúrja (elvékonyodása, átszúrás) a kapott DNS-szekvencia r. e. kihagyva egyes kódolt szimbólumok annak érdekében, hogy a bit elhelyezés szerinti szerkezet egy keret struktúrát. Változó szúrja algoritmusok lehetővé teszi, változó arányú konvolúciós kódolást különböző logikai csatornákat.
Coding szülő kód
Amikor kódoló kód által használt szülő konvolúciós kódoló (n, 1,5), ahol n - a beszéd forgalmi csatorna (TCH / S) egyenlő 3, és az összes többi csatorna - 4.
Bármelyik anya kódgenerátor polinomok felírható
ahol gi, J = 0 vagy 1, J = 0,1,2,3,4.
Ez azt jelenti, hogy a kódolt biteket meghatározása a
ahol az összeg vesszük modulo 2, és b2 (k-j) = 0 k≤j.
Generálása anya polinom kódot formában vannak jelen:
- A hang csatorna forgalom:
G1 (D) = 1 + D + D 2 + D 2 + D 3 + D 4
G2 (D) = 1 + D + D 3 + D 4
G3 (D) = 1 + D 2 + D 4
Illusztrációként, ábra. 8.2 ábra a konvolúciós kódoló minden logikai csatorna TETRA szabvány nem hangalapú forgalmi csatorna.
Kivágó anya kód
Perforáló anya kódot által termelt választó bitek K3 NK2 bitek V (k), nyert konvolúciós kódolás. Selection, t. E. meghatározása a kimeneti bitsorozat,
végezzük T. n. perforáló együtthatók P (1), P (2). P (t), számának meghatározására kiválasztott biteket a szegmensben a bemeneti szekvencia hosszát a (t érték megfelel a számú kiválasztható bitek egy adott intervallum), összhangban szabályozás értéket számító k
k = Periódus · ((i-1) div t) + P (i - t (i-1) div t)),
ahol div az osztás eredménye.
Ábra. 8.2. Rendszer konvolúciós kódoló TETRA logikai csatornák.
Értékek Időszak, I, T, és fajlagos értékei P (1), P (2). P (t) vannak definiálva az egyes logikai csatorna típus külön-külön. A legtöbb a csatornák i = j, de néhány közülük az i értéke számítható nehezebb, például, a TCH / 4,8 csatorna
i = j + (j-1) 65. ágazat.
Időszak a legtöbb logikai csatornák 8, a csatornák a beszéd forgalmat értékeket vehet a 12. és 24. A t paraméter lehet feltételezni az értékeket 3, 6, 9, 17.
Amikor feltéve interlace konverziós K3 bites bemeneti sorozat eredő konvolúciós kódolást, a K4 bites kimeneti szekvenciát, és a K3 = K4, t. E. Nem interleaving bevezeti redundanciát a jelet, de csak termel egy permutációja bit az információs blokk.
Interleaving felhasználni, hogy a csoport a fellépő hibák a kommunikációs csatorna jelenléte miatt mély jel gyengült a többszörös környezetben, egyetlen, ami könnyebb kezelni segítségével blokk és konvolúciós kódolás [14].
A TETRA szabvány használt 2 típusú interleaving: és interleaving blokk N blokkok.
Blokk-összefésülő egység jelöli (K, J), ahol K a bitek száma a bemeneti információs blokkot, és J - a bitek száma, hogy a szállító által a bemeneti egység a szomszédos bitek. A blokk besorolást blokkillesztés kimeneti bitek a bemeneti bit szekvencia, azaz a. E.
termeli a következő szabály:
blokk-összefésülő egység működése rendszer leírható mint egy koherens átlapolt rögzítési bemeneti információ-szekvenciát egy mátrixba, ahol a string hossza megfelel a J (az oszlopok száma (K div J + 1)), majd kiolvassuk a rögzített információ oszlopokkal.
Blokk besorolást különböző konverziós alkalmazott paraméterek SCH / HD-csatornák, SCH / HU, SCH / F, BNCH, STCH, BSCH és TCH / S.
Az átrendezés blokkok N
Interleaving alkalmazzák az N blokkok a logikai adat csatornákat TCH / 2,4 és TCH / 4,8, az információ, amelyet továbbított hosszúságú blokkok 432 bit.
Ebben a rendszerben, a beillesztés blokk permutációs bit egészíti r. N. átlós rendezést. Jellegzetessége, hogy egyidejűleg végezzük több egymást követő blokkokat, t. E. Lehet egy permutációja bitet egyben a másikra. A blokkok száma bevont interleaving, (N), lehet egyenlő 1, 4 vagy 8 (n = 1 - egy degenerált eset, amelyben a összeszövést hajtunk végre belül egy blokk). Ebben az esetben a kialakított összeszövő M + N-1 blokk 432 bitre, ahol M - .. Egy egész szám, azaz, az eljárást összeszövő blokk N növelheti a teljes száma adatblokkok.
Így interleaving blokkok N számú bemeneti információs átalakítást két lépésben végezzük: 1. lépés - átlós összeszövést nőtt a blokkok száma, 2. lépés - blokk összeszövést minden egyes vett blokkok.
Kezdetben M B3 blokk (1), B3 (2). B3 (M), részt vesz az átalakulás, keresztül átlós összesoroió alakítjuk M + N-1 blokk B3 '(1), B3' (2). B3 „(M + N-1). Jelöli a k-adik bites blokk B3 '(m), mint a B3' (m, k), ahol k = 1,2. 432 és m = 1,2. M + N-1, akkor
b3 „(m, k) = 0 a területen kívül, ahol a
j = (k-1) div (432 / N) és i = (k-1) mod (432 / N).
Gyakorlatilag ez azt jelenti képződését M + N-1 blokk, amelyek mindegyike 1 / M-darab egymást követő blokkok M (ha M = 2 fél egységnyi, ahol M = 3 -. 1/3 egység, stb ) .. Az első és az utolsó blokk, amelyek száma megfelel a növekedés a teljes blokkok száma rendelkezésre álló bitek vannak kitöltve nullák (ha M = 2 nullák töltjük a második felében az első és az első felében az utolsó blokk, az M = 3 nullák töltve az első két harmada az első blokk, az első harmadában a második blokk , az első a harmadik az utolsó előtti egység és az első kétharmadában az utolsó blokk). Meg kell jegyezni, hogy a korábban az egyes n bites permutált blokk összeszerelésével első blokk bitek indexek 1, 1 + M, 1 + 2M. majd 2, 2 + M, 2, és t + 2M. d.
A második szakaszban, blokk interleaving bitek kapott minden egyes blokk a szabály alapján
ahol i = 1 + ((103 · k) mod 432), és a k = 1,2. 432.
Rejtjelező konvertálási K4 bitet a bemeneti információs egység, szolgáltatott a beillesztő K5 bites kimeneti blokk révén bitenkénti túlmenően modulo 2 a titkosítási szekvenciával.
Inicializálása A 32-bites shift regiszter visszajelzést, kialakítására használunk a titkosítási szekvencia által végzett kiterjedt képzési szekvencia c1, c2. C30, a 5.2 fejezetben leírtakkal, és a két további bit egyenlő 1.
Jellemzők a csatorna kódoló a különböző logikai csatornákat
Csatorna kódolás az egyes logikai csatorna a különbségek kapcsolatos jelenlétének vagy hiányának külön-külön kódolás eljárások fajok blokk-kódolást és beillesztést, és a csatorna kódolási paramétereket minden eljárásban. Ábra. 8.3 és 8.4 ábra a szerkezet a csatorna kódolás az összes logikai csatorna kivételével csatorna TCH / S hangforgalom.
Ábra. 8.3. A szerkezet a csatorna kódoló TCH7,2 logikai csatornák; SCH / HD; SCH / HU; SCH / F; BNCH; STCH.
Ábra. 8.4. A szerkezet a csatorna kódoló AACH logikai csatornán; BSCH; TCH4,8; TCH2,4.
Feature beszéd forgalmi csatorna kódolás osztani az elsődleges információs blokk 137 bit kimenet a beszédkódoló be 3 osztály szerint érzékenység hibákat a kommunikációs csatornát. (Bit 1. osztályú a legkevésbé érzékeny és kódolt kellően gyenge, 3. osztályú bitek rendkívül érzékenyek az interferenciára, és ennélfogva a legerősebb hibajavító kódolás.)
Időkereten belül, általában két hang keretek, amelyek mindegyike egy dimenziója 137 bit a kimenete a beszéd codec (lásd. 7. §). Miután csatorna kódoló információt kimenete a beszéd codec (2137 bit) átalakítjuk egy információs keret hossza 432 bit.
1. osztály tartalmazza 51 az egyes beszédkeret (2 51) 2-es fokozatú - 56 bit (2 56), 3. osztály - 30 bites (2 56). A legérzékenyebb 3. osztály a következőket tartalmazza:
- 12 bit tartalmazó 4 MSB 3 8-bites lineáris predikciós együtthatók;
- 6 bitet tartalmazó 6 MSB 8 bites értékek az első hangmagasság-periódus (4) beszéd képkocka szegmens;
- 12 bit tartalmazó 3 MSB 4 6-bites nyereség hányados minden egyes beszédkeret szegmensek.
- Kódolás külön történik az egyes osztályok:
- bit 1. osztályú vannak kitéve csak a interleaving és a kódolási;
- a bit a 2. osztályú előállított konvolúciós kódolás, interleaving és kódolási;
- bit a harmadik osztályba vannak kitéve minden típusú csatorna kódolás: blokk és a konvolúciós kódolást, besorolást, valamint a titkosítást.
Meg kell jegyezni, hogy a beillesztés és keveredés végzik a teljes blokk 432 bit, ami tartalmazza bit az összes érzékenység osztályok.
A szerkezet a csatorna kódolás hangforgalom ábrán szemléltetjük. 8.5.
Ábra. 8.5. A szerkezet a csatorna kódoló hangforgalom.