TURBOKOODAUS.

Esitys aiheesta: "TURBOKOODAUS."— Esityksen transkriptio:

1 TURBOKOODAUS

2 Turbokoodaus Vuonna 1993 keksityt (Berrou et al.) turbokoodit eivät löytyneet systemaattisen koodausteorian soveltamisen seurauksena pyrkimyksenä päästä mahdollisimman lähelle Shannonin rajaa, vaan ne löytyivät heuristisesti! Löytö yllätti täysin koodausteoreetikot. Verrattaessa turbokoodien suorituskykyä perinteisten konvoluutiokoodien suorituskykyyn, voidaan todeta, että suurilla lohkonpituuksien arvoilla vaaditaan johonkin virhesuhdearvoon pääsemiseksi pienempi SNR-arvo, eli turbokoodauksen suorituskyky on parempi. Koostuu lomittelijasta ja parista rekursiivisia systemaattisia konvoluutiokoodereita (RSCC).

3 Turbokoodaus Erona edellä tarkasteltuihin konvoluutiokoodereihin on, että RSCC-kooderin kiikkupiirien lähdöstä on takaisinkytkentä kooderin tuloon (vrt. turbomoottori). Tavallinen konvoluutiokooderi on kuin äärellisen impulssivasteen FIR-suodatin ja RSCC on kuin äärettömän impulssivasteen IIR-suodatin.

4 Turbokoodaus RSCC on systemaattinen, koska lähdössä on puhdas muista informaatiobiteistä riippumaton databitti xi sellaisenaan. Kooderit ovat tyypillisesti identtisiä. Yksi tulobitti xi tuottaa kolmikon (xip1ip2i). Koska kooderi on löydetty heuristisesti, siltä puuttuu vankka algebrallinen rakenne (vrt. matemaattisesti selkeät lohkokoodit). Informaatiobitti kiertää takaisinkytketyn IIR-periaatteen mukaisesti monta kertaa kooderin läpi, mitä ominaisuutta voidaan käyttää dekoodauksessa hyväksi. Koodeilla päästään hyvin lähelle Shannonin rajaa (parhaimmillaan noin 0,7 dB päähän).

5 Turbokoodaus

6 Turbokoodaus

7 Turbodekoodaus (S) Dekoodausalgoritmi on tehokas ja se perustuu MAP (maximum a prosteriori) –ilmaisuperiaatteeseen. Dekoodauksen hyvyys algoritmin iteratiivisuudessa, sillä sama bittijono kulkee takaisinkytkennästä johtuen useamman kerran saman dekooderin läpi pienentäen joka iteraatiokierroksella virhesuhdetta (turboperiaate bittien korjaamiseksi). Suorituskyvyn ja dekoodausajan (ts. lomittelijan koon & viipeen) välillä esiintyy kaupankäyntimahdollisuus, mikä mahdollistaa sovellusspesifiset algoritmit. Dekooderit voidaan räätälöidä erilaisiin Quality-of-Service (QoS) -tilanteisiin käyttäen hyväksi em. kaupankäyntimahdollisuutta. Esimerkiksi datansiirto vaatii pientä PE-arvoa, mutta dekoodausviive ei ole ongelma (hich latency time). Puheensiirrossa voidaan sietää huonompaa siirron laatua (suuri PE), mutta dekoodausviive ei saa reaaliaikaisuusvaatimuksen vuoksi olla pitkä (low latency time).

8 Turbodekoodaus (S)

9 Turbodekoodaus (S) Nähdään, että suuri lomittelusyvyys parantaa suorituskykyä. Esimerkiksi ½-koodilla ja lomittimen lohkonpituudella N = 216 ja 18 iteraatiolla/bitti saavutetaan PE = 10–5 Eb/N0-arvolla 0,6 dB.

10 MIMO- JA SPACE-TIME-KOODAUS –TEKNIIKKA (S)

11 Multi-input & Multi-output (MIMO -tekniikka) (S)
Reduntanttiset signaalit eri siirtoteitä (paikkadiversiteetti) ja sen hyväksi käyttö koodausta soveltaen. Toteutetaan useilla antenneilla yhdistettynä sopivasti trellis- tai lohkokoodaukseen. Käytetään myös nimitystä space-time koodaus (STC). Saadaan sekä diversiteetti- että koodausvahvistus. Määritelty mm. uusimmissa IEEE WLAN & WiMax & WiFi –standardeissa.

12 Multi-input & Multi-output (MIMO -tekniikka) (S)
Tiedonsiirron kapasiteettia voidaan kasvattaa ilman lisätaajuuskaistaa. Monesta antennista johtuva parantunut paikannustarkkuus, eli voidaan toteuttaa paikkasidonnaisia palveluja. Synkronointi ja kanavanestimointi muodostuu vaativammaksi.

13 SDMA –TEKNIIKKA (S)

14 Space-Division Multiple-Access (SDMA) (S)
Vaiheistettuihin antenniryhmiin (phase-array antennas) perustuvia älykkäitä antenneja (smart antennas) käyttäen voidaan avaruutta jakaa solun käyttäjille, jotka toimivat samalla keskitaajuudella: osoitetaan kapealla antennikeilalla haluttua vastaanottajaa ja seurataan sitä algoritmilla.

15 Space-Division Multiple-Access (SDMA) (S)

16 Space-Division Multiple-Access (SDMA) (S)