Кодирование канала и источника в

7-ая Открытая конференция
«Современные проблемы дистанционного
зондирования Земли из космоса»
Кодирование
канала и источника
в перспективных системах ДЗЗ
* ** * * *
Институт космических
исследований РАН
В.В.Золотарёв
Р.Р.Назиров
Использование
кодирования источника
при передаче информации
многократно уменьшает
объёмы передаваемых
данных без существенного
снижения их ценности
• Почти без потерь сжимаются в 1,5-3 раза
•
абсолютное большинство типичных
двухбайтовых изображений, передаваемых
в системах ДЗЗ
В ряде случаев можно сжимать отдельные
классы изображений до 5 и более раз
Кодирование канала и
источника в системах ДЗЗ
2
Применение
помехоустойчивого
кодирования также
обязательно, потому что:
• 1. Может быть получен большой
энергетический выигрыш кодирования!
• При этом:
• 2. Повышается дальность связи.
• 3. Увеличивается достоверность передачи
•
•
•
цифровых данных.
4. Значительно уменьшаются размеры антенн.
5. Уменьшается число переприёмов данных.
6. Обеспечивается работа системы связи при
существенно более высоких
уровнях
шума.
Кодирование канала
и
источника в системах ДЗЗ
3
Свёрточный многопороговый декодер
для кода с R=1/2, d=5 и 3 итерациями
û
vˆ
0
1
2
3
4
5
6
0
1
2
3
4
5
6
0
1
2
3
4
5
6
0
1
2
3
4
5
6
0
1
2
3
4
5
6
0
1
2
3
4
5
6
6
5
4
3
2
1
0
6
5
4
3
2
1
0
6
5
4
3
2
1
0
T1
T2
T3
Рис. 1. Многопороговый декодер сверточного СОК с R=1/2, d=5 и nA=14
Кодирование канала и
источника в системах ДЗЗ
4
Минимальная вычислительная
нагрузка в программном МПД
(число операций на бит)
N=C1*d+C2*I
где Ci - маленькие целые числа
-это примерно в 100 раз(!!!) проще,
чем у декодеров турбо и других кодов.
-При аппаратной реализации:
до нескольких декодированных битов
на каждом такте работы устройства:
==> до 1000 раз быстрее по сравнению
с другими аналогами
Кодирование канала и
источника в системах ДЗЗ
5
Чипсет МПД декодера
на ПЛИС Xilinx
Кодирование канала и
источника в системах ДЗЗ
6
Чипсет МПД декодера
на ПЛИС ALTERA, 2007 год
Кодирование канала и
источника в системах ДЗЗ
7
Новый высокоскоростной МПД декодер
для каналов до 2 Гб/с на ПЛИС ALTERA
Разработка 2008 года запатентована
Кодирование канала и
источника в системах ДЗЗ
8
Кодирование канала и
источника в системах ДЗЗ
9
МПД для недвоичных кодов-1
Кодирование канала и
источника в системах ДЗЗ
10
МПД для недвоичных кодов-2
Характеристики QМПД и кодов РС при R=19/20
Вероятность ошибки
декодера на символ Ps(e)
1,E+00
1,E-01
RS256
Ps
1,E-02
1,E-03
RS4096
1,E-04
1,E-05
R=7/8 n256
RS1024
M80Kb2
1,E-06
M80Kb1
1,E-07
1,E-08
0,025
0,023
0,021
0,019
0,017
0,015
0,013
Вероятность ошибки в канале ps
Кодирование канала и
источника в системах ДЗЗ
0,011
0,009
11
Что будем использовать?
-Наиболее простые и эффективные методы !!!
Рост эффективности кодирования
- ЭВК - история достижений
10
9
8
ЭВК, дБ
7
Турбо
6
5
4
3
ПД
ЭВК
КК: АВ+РС
АВ
МПД
КК:
турбо,
МПД,
?????
2
1
0
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
Годы
Кодирование канала и
источника в системах ДЗЗ
12
Добро пожаловать! Гости сайта ИКИ РАН
www.mtdbest.iki.rssi.ru в марте 2008 г.
Более 300 блоков данных
USA
Сеть
???
Более 20000 посетителей веб-сайта ИКИ
из 50 стран переписали в 2008 году
12 Гбайтов данных об МПД алгоритмах
Кодирование канала и
источника в системах ДЗЗ
13
Справочник
«Помехоустойчивое
кодирование.
Методы и алгоритмы»
под редакцией
члена-корреспондента РАН
Ю.Б.Зубарева
Авторы: В.В.Золотарёв, Г.В.Овечкин
Издательство
«Горячая линия - Телеком», 2004г.
Кодирование канала и
источника в системах ДЗЗ
14
В.В.Золотарёв
Теория и алгоритмы
многопорогового
декодирования
Под редакцией
члена-корреспондента РАН Ю.Б.Зубарева
Издательства
«Радио и связь»,
«Горячая линия - Телеком»
2006г.
Кодирование канала и
источника в системах ДЗЗ
15
1. Мы
Выводы
открыли итеративные
алгоритмы ~40 лет назад.
МПД
2. Сложность программных версий МПД - на
сегодня абсолютный минимум вычислений!
Разница с турбо кодами по числу операций
~ 100 раз!
3. Аппаратные МПД быстрее турбо кодов ~ 1000 раз!
4. Решения МПД быстро стремятся к решениям
оптимального декодера (ОД)
5. МПД - лидер среди всех алгоритмов по
критериям “сложность-эффективность”.
6. Мы навсегда опередили другие алгоритмы!
ПРЕДЛАГАЕМ РАБОТАТЬ ВМЕСТЕ!
Кодирование канала и
источника в системах ДЗЗ
16
ИКИ РАН
т.+7-(495)-333-45-45
E-mail: zolotasd@yandex.ru
моб.: +7-916-518-86-28
www.mtdbest.iki.rssi.ru
18.11.2009 г.
Кодирование канала и
источника в системах ДЗЗ
17