Универсальное устройство помехоустойчивого кодирования, адаптивное к изменению условий функционирования радиосистемы передачи информации

• Автор: Семин, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 197 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОГО КОДИРОВАНИЯ

1.1 ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

1.2 ОБОСНОВА11ИЕ СТРУКТУРЫ УНИВЕРСАЛЫ ЮГО КОДИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

1.2.1 Анализ известных схем ПК

1.2.2 Обоснование структуры универсального помехозащищенного кодирующего

устройства

1.2.3 Обоснование алгоритма защиты передаваемой информации

1.2.4 Результаты имитационного моделирования универсального алгоритма

помехозащищенного кодирования
1.2.5 Формирование новых типов помехоустойчивых кодов с использованием
универсального помехозащищенного кодирующего устройства
1.3 Анализ свойств помехоустойчивых кодов при действии различного вида помех
1.3.1 Схема проведения имитационного моделирования
1.3.2 Формирование случайной последовательности
1.3.3 Алгоритм модуляции радиосигнала
1.3.4 Алгоритм демодуляции радиосигнала
1.3.5 Математические модели физических каналов
1.3.6 Результаты имитационного моделирования
1.4 Алгоритм адаптации ПК для канала передачи данных с изменяющимися
параметрами
1.4.1 Особенности адаптации системы помехоустойчивого кодировать
1.4.2 Постановка задачи адаптации системы помехоустойчивого кодирования
1.4.3 Обоснование алгоритма адаптации системы помехоустойчивого кодирования
1.4.4 Имитационное моделирование алгоритма адаптагщи ПК
1.5 Выводы
2 АНАЛИЗ РЕАЛИЗАЦИИ УНИВЕРСАЛЬНОГО АЛГОРИТМА ДЕКОДИРОВАНИЯ ПК
2.1 Вводные замечания
2.2 Анализ возможности использования различных алгоритмов декодирования ПК
2.2.1 Постановка задачи декодирования линейных ПК
2.2.2 Анализ эффективности и возможности реализации списочного алгоритма
декодирования
2.2.3 Анализ эффективности и возможности реализации алгоритмов декодирования с
использованием решетки кодов
2.2.4 Алгоритм на базе упорядочивания статистики

2.2.5 Алгоритм декодирования на базе минимальных кодовых слов
2.3 Сравнение алгоритмов декодирования ПК по вычислительным затратам и
ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ
2.4 Исследование алгоритма декодирования по максимуму апостериор! юй
ВЕРОЯТНОСТИ
2.5 Модификация списочного алгоритма декодироваз шя на базе синдромов
2.6 Выводы
3 ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕДУРЫ СИНТЕЗА ПК ПО ЗАДАННЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ КАЧЕСТВА
3.1 Вводные замечания Equation Section (Next)
3.2 Анализ исходных данных, необходимых для обоснования алгоритма
ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДИРОВА11ИЯ
3.3 Обоснование показателей качества помехоустойчивых кодов
3.3.1 Параметры ПК, используемые для обоснования показателей качества
3.3.2 Показатели качества, характеризующие длину кодового слова для блоковых ПК и
кодовую скорость
3.3.3 Показатель качества, характеризующий исправляющую способность ПК..
3.3.4 Показатели качества, характеризующие вычислительную сложность
помехоустойчивого кодека
3.3.5 Показатель качества, характеризующий скрытность ПК
3.4 Разработка процедуры проектирования системы помехоустойчивого
кодирования по заданным показателям качества
3.5 Имитационное моделирование предложенной процедуры проектирования системы помехоустойчивого кодирования при изменении условий функционирования
3.6 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ В. КОПИЯ АКТА О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время широкое распространение получили наземные и спутниковые радиосистемы передачи информации (РСПИ), обеспечивающие устойчивость к действию различных помех при помощи помехоустойчивых кодов (ПК). Во многом это связано с появлением быстродействующей элементной базы, позволившей существенно уменьшить размеры приемо-передающих модулей, а также повысить помехоустойчивость систем за счет усложнения процедур формирования и обработки сигналов.
Возможность повышения помехоустойчивости цифровых РСПИ за счет использования ПК доказана в работах отечественных ученых: В.Д. Гоппы,
Э.Л. Блоха, В.В. Зяблова, А.Е. Крука, В.В. Золотарева [1...5], и зарубежных: К. Шеннона, Э. Хэмминга, И. Рида, Э. Соломона, P.C. Боуза, Д.К. Рэй-Чоудхори, А. Хоквенгема, Р. Галагера, Р. Блейхута, Т. Касами и др. [6... 16].
В реальных условиях в радиоканалах могут действовать импульсные, узкополосные, структурные и другие типы помех [17, 18]. При этом характеристики радиоканала динамически изменяются с течением времени, что приводит к недостаточно эффективному использованию пропускной способности системы в случае, если параметры РСПИ выбираются однократно, без возможности их адаптации к условиям функционирования. Однако вопросы анализа устойчивости алгоритмов кодирования и декодирования при действии различного рода помех, а также защищенности от несанкционированного доступа в настоящее время недостаточно проработаны.
По этой причине при построении многофункциональных адаптивных РСПИ возникает проблема разработки универсальных модулей, позволяющих обеспечить быструю перестройку при изменении условий функционирования, в частности кодовой скорости, длины кодового слова и т.п. В связи с этим целесообразно построение универсальных кодирующего и декоди-
Блок управления
Блок управления обеспечивает настройку и управление элементами универсального кодирующего устройства с целью формирования на выходе кодовых слов заданного ПК. Рассмотрим возможные режимы работы универсального кодирующего устройства в интересах формирования блоковых, сверточных, а также составных ПК.
В таблице 1.4 приведены основные настройки, необходимые для формирования блоковых и сверточных ПК с заданными параметрами.
Как показано на рисунках 1.6 и 1.7, при формировании составных ПК информационный поток кодируется несколько раз различными кодами. Для формирования составных кодов в рамках универсального кодирующего устройства информационный поток несколько раз пропускается через блок кодирования при помощи входного и выходного преобразователя последовательности. При этом на каждом проходе блок управления изменяет множество коэффициентов блока кодирования {Лу/,Ву,} в соответствии с текущим
ПК. Тип составного кода определяется алгоритмом работы входного и выходного преобразователей последовательности.
Таблица 1.4 - Параметры универсального кодирующего устройства для формирования циклического кода
Тип ПК Блок кодирования Преобразователь последовательности
Систематический блоковый циклический код КкАк) с образующим g(x) И проверочным /г(х) многочленами Число входов/выходов - 1 Тип функций кодера -линейные Способ кодирования -систематический Значения констант / = 0 ,ппк-кпк, В} = 0, ] = пяк-кт + ,р, Ад =1,Ау =0, / = 1 ,р Входной: Входная разрядность данных ПЫпех = ПЫп- Выходная разрядность данных 11 =1 b out ex Размер таблицы считывания Ксех ~ КЛ in • Способ считывания данных из буферов: - подготовка потока к блоковому кодированию.