Los códigos convolucionales concatenados en serie ( SCCC ) son una clase de códigos de corrección de errores directos (FEC) muy adecuados para la decodificación turbo (iterativa). [1] [2] Los datos que se transmitirán a través de un canal ruidoso pueden codificarse primero utilizando un SCCC. Tras la recepción, la codificación se puede utilizar para eliminar cualquier error introducido durante la transmisión. La decodificación se realiza mediante decodificación repetida y [des]entrelazado de los símbolos recibidos.
Los SCCC suelen incluir un código interno , un código externo y un entrelazador de enlace. Una característica distintiva de los SCCC es el uso de un código convolucional recursivo como código interno. El código interno recursivo proporciona la "ganancia del entrelazador" para el SCCC, que es la fuente del excelente rendimiento de estos códigos.
El análisis de los SCCC fue generado en parte por el descubrimiento anterior de códigos turbo en 1993. Este análisis de los SCCC tuvo lugar en la década de 1990 en una serie de publicaciones del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA. La investigación ofreció SCCC como una forma de códigos concatenados en serie tipo turbo que 1) eran decodificables iterativamente ("turbo") con una complejidad razonable y 2) proporcionaban un rendimiento de corrección de errores comparable al de los códigos turbo.
Las formas anteriores de códigos concatenados en serie normalmente no utilizaban códigos internos recursivos. Además, los códigos constituyentes utilizados en formas anteriores de códigos concatenados en serie eran generalmente demasiado complejos para una decodificación de entrada y salida ( SISO ) razonable. La decodificación SISO se considera esencial para la decodificación turbo.
Los códigos convolucionales concatenados en serie no han encontrado un uso comercial generalizado, aunque fueron propuestos para estándares de comunicaciones como DVB-S2 . No obstante, el análisis de los SCCC ha proporcionado información sobre el rendimiento y los límites de todo tipo de códigos iterativos decodificables, incluidos los códigos turbo y los códigos LDPC . [ cita necesaria ]
La patente estadounidense 6.023.783 cubre algunas formas de SCCC. La patente expiró el 15 de mayo de 2016. [3]
Los códigos convolucionales concatenados en serie se analizaron por primera vez con miras a la decodificación turbo en "Concatenación en serie de códigos entrelazados: análisis de rendimiento, diseño y decodificación iterativa" por S. Benedetto, D. Divsalar, G. Montorsi y F. Pollara. [4] Este análisis arrojó un conjunto de observaciones para diseñar códigos concatenados en serie turbo decodificables de alto rendimiento que se parecían a códigos turbo . Una de estas observaciones fue que "el uso de un codificador interno convolucional recursivo siempre produce una ganancia del entrelazador". [ se necesita aclaración ] Esto contrasta con el uso de códigos de bloque o códigos convolucionales no recursivos, que no proporcionan una ganancia de entrelazador comparable.
D. Divsalar, Hui Jin y Robert J. McEliece realizaron un análisis adicional de los SCCC en "Coding Theorems for 'Turbo-Like' Codes". [5] Este artículo analizó códigos de repetición-acumulación (RA), que son la concatenación en serie de un código convolucional recursivo interno de dos estados (también llamado 'acumulador' o código de verificación de paridad) con un código de repetición simple como código externo. con ambos códigos unidos por un entrelazador. El rendimiento de los códigos RA es bastante bueno considerando la simplicidad de los propios códigos constituyentes.
Los códigos SCCC se analizaron más a fondo en "Modulación codificada Serial Turbo Trellis con código interno Rate-1". [6] En este artículo, los SCCC se diseñaron para su uso con esquemas de modulación de orden superior. Se presentaron códigos de excelente rendimiento con códigos convolucionales de constituyentes internos y externos de sólo dos o cuatro estados.
La figura 1 es un ejemplo de un SCCC.
El codificador de ejemplo está compuesto por un código convolucional externo de 16 estados y un código convolucional interno de 2 estados vinculados por un entrelazador. La tasa de código natural de la configuración mostrada es 1/4; sin embargo, los códigos internos y/o externos pueden perforarse para lograr tasas de código más altas según sea necesario. Por ejemplo, se puede lograr una tasa de código general de 1/2 perforando el código convolucional externo para calificar 3/4 y el código convolucional interno para calificar 2/3.
Es preferible un código convolucional interno recursivo para la decodificación turbo del SCCC. El código interno puede perforarse a una tasa de hasta 1/1 con un rendimiento razonable.
Un ejemplo de un decodificador SCCC iterativo.
El decodificador SCCC incluye dos decodificadores de entrada y salida suaves (SISO) y un entrelazador. Si bien se muestran como unidades separadas, los dos decodificadores SISO pueden compartir todo o parte de sus circuitos. La decodificación SISO se puede realizar en serie o en paralelo, o alguna combinación de ambas. La decodificación SISO generalmente se realiza utilizando decodificadores Máximo a posteriori (MAP) que utilizan el algoritmo BCJR .
Los SCCC proporcionan un rendimiento comparable al de otros códigos decodificables iterativamente, incluidos los códigos turbo y los códigos LDPC . Se caracterizan por tener un rendimiento ligeramente peor en entornos de SNR más baja (es decir, peor región de cascada), pero un rendimiento ligeramente mejor en entornos de SNR más alta (es decir, un nivel de error más bajo).