Информационная система оценки применимости схем помехоустойчивого алгебраического кодирования на основе математической модели источника квазипериодических случайных ошибок

• Автор: Могилевская, Надежда Сергеевна
• Шифр специальности: 05.13.01, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 205 с. : ил.

Введение
Глава 1. Проблема принятия решения о применимости помехоустойчивых кодеков в цифровых каналах связи и способ ее решения

1.1. Необходимость противодействия помехам в каналах связи

1.2. Формулировка задачи согласования помехоустойчивого кодека и канала связи

1.3. Имитационное моделирование каналов связи как способ решения задачи согласования кодека и канала.
1.3.1. О подходах к математическому моделированию компонент цифровых каналов передачи данных

1.3.2. Некоторые качественные представления о реальном цифровом канале.

1.3.3. Описание цифровых каналов математическими моделями.

1.3.4. Источник потока ошибок.

1.3.5. Алфавит состояний канала.

1.3.6. Понятие пакетов ошибок и промежутков между пакетами.

1.3.7. Способы статистического описания дискретных двоичных последовательностей.
1.4. Обзор и анализ программных средств имитационного моделирования цифровых помехоустойчивых каналов передачи данных
1.4.1. Узконаправленные программные комплексы.
1.4.2. Универсальные и специализированные пакеты программ
1.5. Выводы.
Глава 2. Разработка новых математических моделей источников
ошибок цифровых каналов.
2.1. Основные понятия из теории случайных процессов, необходимые для построения математических моделей источников ошибок.
2.2. Обзор и анализ известных математических моделей источников ошибок
2.3. Разработка математического аппарата для построения моделей источников ошибок.
2.3.1. Построение дискретной аппроксимации функции плотности вероятности, заданной на конечном отрезке.
2.3.2. Формулировка и решение задачи масштабного переноса функции плотности вероятности.
2.3.3. Конструкция квазипериодического процесса с рэталонным случайным процессом и распределением длин квазипериодов Т.
2.4. Разработка иерархии новых математических моделей источников ошибок на основе квазипериодических процессов.
2.4.1. Математическая модель источника периодических случайных ошибок Рмодель.
2.4.2. Математическая модель источника квазипериодических случайных ошибок Рмодель.
2.4.3. Математическая модель источника квазипериодических случайных ошибок для канала с многобуквенным алфавитом состояний СРпмодель.
2.4.4. Возможности параметрической трансформации СРпмодели
2.5. Выводы.
Глава 3. Конструкция информационной системы оценки применимости схем алгебраического помехоустойчивого кодирования.
3.1. Уточнение понятия информационной системы оценки
применимости схем алгебраического помехоустойчивого кодирования.
3.2. Разработка имитационной модели цифрового помехоустойчивого
канала передачи данных
3.2.1. Блок математической модели цифрового помехоустойчивого канала связи
3.2.2. Блок моделирования источника ошибок цифрового помехоустойчивого канала связи
3.2.3. Блок управления имитационной моделью цифрового помехоустойчивого канала связи
3.2.4. Блок обработки результатов имитационных экспериментов
3.3. Техническое задание на разработку программного комплекса 2.
3.4. О вопросах программной реализации информационной системы оценки применимости схем алгебраического помехоустойчивого кодирования.
3.4.1. Проектирование программной конфигурации пакета 2.
3.4.2. Реализация каркасношинной конфигурации пакета 2.
3.4.3. Выбор среды проектирования информационной системы 2.
3.5. Функциональные возможности комплекса 2.0.
3.6. Выводы
Глава 4. Практическое применение информационной системы оценки
применимости схем помехоустойчивого алгебраического кодирования
4.1. Формализация задач по сбору и обработке информации, необходимой для оценки корректирующих способностей помехоустойчивых кодеков.
4.2. Методика использования программного комплекса 2.0 для исследования корректирующих свойств помехоустойчивых алгебраических кодеков и каскадов, а также для исследования вопросов применимости конкретных кодеков и каскадов в каналах связи.
4.2.1. Общие указания по методике использования информационной системы 2.
4.2.2. Схема исследования корректирующих свойств помехоустойчивых кодеков
4.2.3. Схема решения задачи согласования кодека и канала
4.3. Валидация модели и некоторые результаты, полученные с использованием комплекса 2.0.
4.3.1. Исследование корректирующих способностей некоторых кодов из семейства кодов РидаСоломона с детерминированными алгоритмами декодирования и сравнительный анализ результатов и расчетных оценок.
4.3.2. Сравнительный анализ экспериментальных данных для кодов РидаСоломона с детерминированным и вероятностным алгоритмами декодирования
4.3.3. Сравнительный анализ результатов имитационных экспериментов с двоичными сверточными кодами и результатов их исследования в высокоскоростных системах связи.
4.3.4. Сравнительный анализ результатов имитационных экспериментов с использованием кодов РидаМаллера в случае детерминированного и вероятностного декодеров
4.4. Выводы.
Заключение.
Библиографический список.
Приложение А.
Приложение Б.
Введение
Общая характеристика работы
Актуальность


В главе подробно описаны два ее частных случая модель источника периодических случайных ошибок модель и модель источника квазипсриодических случайных ошибок модель. Для известных моделей источников ошибок приведены параметры модели, при которых они совпадают. Третья глава посвящена рассмотрению вопросов создания информационной системы оценки применимости схем алгебраического помехоустойчивого кодирования в цифровых каналах связи с различными типами ошибок и рассмотрению вопросов проектирования и реализации программного комплекса 2. Основой комплекса является динамическая стохастическая дискретная имитационная модель цифрового помехоустойчивого канала передачи данных. Канал связи моделируется двоичным симметричным идеально синхронизированным и без стираний. Отметим, что имитационная модель канала построена в соответствии с общей классической схемой имитационных моделей. Предложена открытая конфигурация программных комплексов, позволяющая настраивать программу на выполнение определенной задачи и позволяющая также расширять библиотеки кодеков и перемежителей без участия разработчика базового программного продукта и без повторной компиляции программного комплекса. На основе структурной схемы информационной системы и на основе предложенной открытой конфигурации реализован комплекс 2. В четвертой главе проведена валидация выходных данных программного комплекса 2. Представлена методика применения построенной информационной системы для получения оценок корректирующих свойств помехоустойчивых алгебраических кодеков и каскадов, а также для получения оценок применимости конкретных кодеков и каскадов в каналах связи, то есть оценок согласования кодека и канала. РидаСоломона с детерминированными алгоритмами декодирования Питерсона и Муттера, сверточных кодеков со скоростями , , , и алгоритмом декодирования Витерби, кодеков на основе кодов РидаМаллера с детерминированным и вероятностным алгоритмами декодирования подтверждены границы их применимости в каналах связи с различными типами ошибок. Получены границы применимости кодека с вероятностным алгоритмом декодирования В. М. Сидельникова кода РидаСоломона при числе ошибок большем половины кодового расстояния по отношению к ошибкам различной структуры, длительности и интенсивности. Потоки ошибок в описанных имитационных экспериментах генерировались с использованием математической модели с различными параметрами. В заключении сформулированы выводы диссертации. В приложении приводятся акты о реализации результатов диссертационной работы и основная часть исходных текстов созданного в рамках выполнения диссертации программного комплекса 2. ГЛАВА 1. Приведем некоторые сведения из общей теории связи, демонстрирующие необходимость защиты передаваемых по каналам связи сигналов, от воздействия помех. Система связи. Системой передачи информации системой связи называют совокупность передатчиков, приемников и каналов, обеспечивающих обмен сообщениями между пунктами связи. Обобщенная схема такой системы в случае двух пунктов связи приведена на рис. Отметим, что и сообщения, и сигналы являются функциями времени, а под передатчиком понимается устройство, преобразующее сообщение источника А0 в сигналы Б0, наиболее соответствующие характеристикам данного канала. Для любой физической среды, используемой для передачи информации, существенно, что передаваемый сигнал подвержен случайным искажениям, поэтому Б1 на выходе из канала связи преобразуется в Б0, который представляется собой смесь полезного сигнала и шума. Приемник производит обработку сигналов Б 0 на выходе канала с целью восстановления переданных сообщений. Так как на сигнал, проходящий по каналу связи, воздействуют шумы, то, в действительности, полученное на выходе приемника сообщение А1 может отличаться от исходного сообщения А1. Канал в узком смысле это физическая среда, используемая для передачи данных от передатчика к приемнику в виде физических сигналов. Блок, обозначенный на рисунке Шум, обозначает множество нежелательных воздействий на сигнал, которые ослабляют или изменяют его.