Korekce chyb v modemu MU-2-R na 434 MHz

Reed-Solomonův kód

Tento kód vyvinuli v roce 1960 Irving S. Reed a Gustave Solomon. Je to typ kódu BCH založený na Galoisových (konečných) polích. Používá se v kompaktních discích (CD), při pozemním digitálním televizním vysílání, satelitních komunikacích a v dalších aplikacích. V době jeho vzniku byl schopen odhalit pouze jednu chybu, avšak dnešními metodami, např. Berlekampovým nebo Euclidovským dekódováním lze opravit i vícenásobné chyby. Protože se každé kódové slovo zpracovává jednotlivě, je tento způsob zvláště vhodný v případě souvislých datových chyb (burst errors), jaké se vyskytují např. v mobilní radiotelekomunikaci.

Obr. 1 Radiový modul MU-2

Korekce chyb v MU-2-R

Obr. 2 Aplikace modulu MU-2

Na obr. 1 a 2 je radiový modul MU-2 firmy Circuit Design. Má rozhraní UART, takže k CPU může být připojen jednoduše přes RS-232. MU-2-R používá zkrácenou čtyřúrovňovou Reed-Solomonovu korekci chyb RS(40,32;4), a má rovněž režim, který, v kombinaci s prokladem (interleaving), zvyšuje účinnost obnovy dat na 25 % (10 % bez prokladu).

Obr. 3 Bez korekce chyb

Kopie obrazovky osciloskopu na obr. 3 znázorňuje vliv vícecestného šíření signálu (multipath effect) na pohybující se modem MU-2 v režimu bez korekce chyb. Zobrazené signály jsou (shora): přijatý analogový signál, úroveň RSSI při příjmu a výstup přijatých dat na UART. Na grafu RSSI ukazuje kurzor pozici odpovídající –130 dBm. Transmitter vysílá data opakovaně v pravidelných intervalech, takže přijatá data by měla vystupovat rovněž pravidelně. V tomto příkladu, uprostřed obrazovky na obr. 3 a 4, je výpadek přijímaných dat asi 3,1 ms. Během této doby nejsou výstupní data opravena.

Obr. 4 Výřez z obr. 3

Na obr. 5 je obrazovka znázorňující vliv efektů multipath na modul v režimu s korekcí chyb. V tomto přikladu, uprostřed obrazovky na obr. 5 a 6, je výpadek asi 5,25 ms přijímaných dat, avšak v celé této době jsou výstupní data řádně opravena. To dokumentuje efektivitu korekce chyb.

Obr. 5 S korekcí chyb

Tyto příklady ukazují opravu chyb typu burst error. Společně s náhodně se vyskytujícími jednotlivými chybami je zisk kódování přibližně 3 dB v režimu bez prokladu a 5 dB s prokladem.

Obr. 6 Výřez z obr. 5

Překlad Jiří Poš, MICRORISC s. r. o.