رموز الالتفاف المتسلسلة

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

تُعدّ رموز التشفير التلافيفية المتسلسلة ( SCCC ) فئةً من رموز تصحيح الأخطاء الأمامية (FEC) ذات ملاءمة عالية لفك التشفير التوربيني (التكراري). [ 1 ] [ 2 ] يمكن أولاً تشفير البيانات المراد إرسالها عبر قناة مشوّشة باستخدام رمز SCCC. عند الاستقبال، يُستخدم التشفير لإزالة أي أخطاء حدثت أثناء الإرسال. يتم فك التشفير من خلال فك التشفير المتكرر ودمج/فك دمج الرموز المستلمة.

تتضمن رموز SCCC عادةً رمزًا داخليًا ، ورمزًا خارجيًا ، ووحدة ربط متداخلة. ومن السمات المميزة لرموز SCCC استخدام رمز التفافي تكراري كرمز داخلي. يوفر هذا الرمز الداخلي التكراري "كسب الربط المتداخل" لرمز SCCC، وهو ما يُفسر الأداء الممتاز لهذه الرموز.

نشأ تحليل رموز SCCC جزئيًا من اكتشاف رموز التوربو في عام 1993. وقد أُجري هذا التحليل لرموز SCCC في تسعينيات القرن الماضي ضمن سلسلة من المنشورات الصادرة عن مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا . وقدّم البحث رموز SCCC كشكل من أشكال الرموز التسلسلية المتسلسلة الشبيهة برموز التوربو، والتي تتميز بما يلي: 1) إمكانية فك تشفيرها بشكل تكراري (بشكل توربو) بتعقيد معقول ، و2) أداء تصحيح أخطاء يُضاهي أداء رموز التوربو.

لم تستخدم الأشكال السابقة من الرموز المتسلسلة المتسلسلة عادةً رموزًا داخلية متكررة. إضافةً إلى ذلك، كانت الرموز المكونة المستخدمة في هذه الأشكال معقدة للغاية بحيث لا تسمح بفك تشفيرها بطريقة SISO (الفك البرمجي للإدخال والإخراج ). ويُعتبر فك تشفير SISO ضروريًا لفك تشفير التوربو.

لم تجد رموز التشفير التلافيفية المتسلسلة استخدامًا تجاريًا واسع النطاق، على الرغم من اقتراحها لمعايير الاتصالات مثل DVB-S2 . ومع ذلك، فقد قدم تحليل هذه الرموز رؤى ثاقبة حول أداء وحدود جميع أنواع رموز التشفير التكرارية القابلة للفك، بما في ذلك رموز التوربو ورموز LDPC .

تغطي براءة الاختراع الأمريكية رقم 6,023,783 بعض أشكال SCCCs. انتهت صلاحية براءة الاختراع في 15 مايو 2016. [ 3 ]

تاريخ

تم تحليل رموز الالتفاف المتسلسلة لأول مرة بهدف فك التشفير التوربيني في بحث بعنوان "التسلسل المتسلسل للرموز المتداخلة: تحليل الأداء والتصميم وفك التشفير التكراري" من تأليف س. بينيديتو، د. ديفسالار، ج. مونتورس، و ف. بولارا. [ 4 ] وقد أسفر هذا التحليل عن مجموعة من الملاحظات لتصميم رموز متسلسلة عالية الأداء وقابلة لفك التشفير التوربيني، تشبه رموز التوربو . ومن بين هذه الملاحظات أن "استخدام مُشفِّر داخلي التفافي تكراري يُحقق دائمًا مكسبًا في المُتداخل". وهذا على عكس استخدام رموز الكتل أو رموز الالتفاف غير التكرارية، التي لا تُوفر مكسبًا مُماثلًا في المُتداخل.

أُجري تحليل إضافي لرموز SCCC في بحث بعنوان "نظريات الترميز لرموز شبيهة برموز Turbo" من تأليف د. ديفسالار، وهوي جين، وروبرت ج. ماكليس. [ 5 ] تناول هذا البحث رموز التكرار والتجميع (RA)، وهي عبارة عن دمج متسلسل لرمز التفافي تكراري داخلي ثنائي الحالة (يُسمى أيضًا "المُجمِّع" أو رمز التحقق من التكافؤ) مع رمز تكرار بسيط كرمز خارجي، حيث يرتبط الرمزان بواسطة مُشَكِّل وسيط. يُعد أداء رموز RA جيدًا جدًا بالنظر إلى بساطة الرموز المُكوِّنة لها.

تم تحليل رموز SCCC بشكلٍ مُفصّل في بحث " تعديل الترميز الشبكي التوربيني التسلسلي مع رمز داخلي بمعدل 1". [ 6 ] في هذا البحث، صُممت رموز SCCC للاستخدام مع أنظمة التعديل ذات الرتبة الأعلى. وقُدّمت رموز ذات أداء ممتاز، تتكون من رموز التفافية داخلية وخارجية ذات حالتين أو أربع حالات فقط.

مثال على المشفر

الشكل 1 هو مثال على SCCC.

الشكل 1. مُشفِّر SCCC

يتكون المشفر الموضح في المثال من رمز التفافي خارجي ذي 16 حالة ورمز التفافي داخلي ذي حالتين، متصلين بواسطة مُشَبِّط. معدل الترميز الطبيعي لهذا التكوين هو 1/4، ومع ذلك، يمكن تعديل الرموز الداخلية و/أو الخارجية لتحقيق معدلات ترميز أعلى حسب الحاجة. على سبيل المثال، يمكن تحقيق معدل ترميز إجمالي قدره 1/2 عن طريق تعديل الرمز الالتفافي الخارجي ليصبح معدله 3/4 والرمز الالتفافي الداخلي ليصبح معدله 2/3.

يُفضّل استخدام رمز الالتفاف الداخلي المتكرر لفك تشفير SCCC بسرعة فائقة. ويمكن اختراق الرمز الداخلي بمعدل يصل إلى 1/1 مع أداء مقبول.

مثال على فك التشفير

مثال على مُفكِّك ترميز SCCC التكراري.

الشكل 2. جهاز فك تشفير SCCC

يتضمن مُفكِّك شفرة SCCC مُفكِّكين من نوع SISO (مدخلات ومخرجات برمجية) ووحدة تداخل. على الرغم من عرضهما كوحدات منفصلة، ​​إلا أن مُفكِّكي شفرة SISO قد يتشاركان في كل أو جزء من دوائرهما الإلكترونية. يمكن إجراء فك تشفير SISO بشكل تسلسلي أو متوازي، أو مزيج منهما. عادةً ما يتم فك تشفير SISO باستخدام مُفكِّكات MAP (الاحتمال اللاحق الأقصى ) باستخدام خوارزمية BCJR .

أداء

تُقدّم رموز SCCC أداءً يُضاهي أداء الرموز الأخرى القابلة للفك التكراري، بما في ذلك رموز Turbo ورموز LDPC . ويُلاحظ أن أداءها يكون أقل جودةً في بيئات ذات نسبة إشارة إلى ضوضاء منخفضة (أي في منطقة الشلال)، ولكنه يكون أفضل قليلاً في بيئات ذات نسبة إشارة إلى ضوضاء عالية (أي في منطقة الخطأ الأدنى ).

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ مينولي، دانيال (2008). "5 تقنيات لتصحيح الأخطاء §5.1.4 رموز توربو" . هندسة أنظمة الأقمار الصناعية في بيئة IPv6 . مطبعة CRC. ص  152 وما بعدها. ISBN 9781420078695تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 يونيو 2014 .
  2. ↑ رايان، ويليام؛ لين، شو (2009). "7.3 رموز الالتفاف المتسلسلة" . رموز القنوات: الكلاسيكية والحديثة . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 320 وما بعدها. ISBN  9781139483018تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 يونيو 2014 .
  3. ↑ براءة اختراع أمريكية منتهية الصلاحية رقم 6023783 ، داريوش ديفسالار وفابريزيو بولارا، "الرموز المتسلسلة الهجينة وفك التشفير التكراري"، صدرت في 8 فبراير 2000 
  4. ↑ بينيديتو، س.؛ ديفسالار، د.؛ مونتورس، ج.؛ بولارا، ف. (15 أغسطس 1996). "التسلسل التسلسلي للرموز المتداخلة: تحليل الأداء، والتصميم، وفك التشفير التكراري" (ملف PDF) . تقرير التقدم TDA رقم 42-126. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 13 أغسطس 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 أبريل 2014 .
  5. ↑ ديفسالار، داريوش؛ جين، هوي؛ ماكليس، روبرت ج. (1998). "نظريات الترميز للرموز "الشبه توربينية"" (ملف PDF) . مختبر الدفع النفاث، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا . تم الاسترجاع في 4 يونيو 2014 .
  6. ↑ ديفسالار، د.؛ دولينار، س.؛ بولارا، إ. (2000). "تعديل ترميز الشبكة التوربينية التسلسلية بمعدل ترميز داخلي 1" (ملف PDF) . مؤتمر جلوبكوم 2000 - IEEE. المؤتمر العالمي للاتصالات . doi : 10.1109/GLOCOM.2000.891245 . ISBN 0-7803-6451-1تمت أرشفة النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 29-05-2010.