Разработка и исследование алгоритмов помехоустойчивого кодирования на основе многопороговых декодеров для телекоммуникационных систем

• Автор: Дмитриева, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 05.13.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 132 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1. ПРИМЕНЕНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДИРОВАНИЯ В СИСТЕМАХ СВЯЗИ. ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ДЕКОДИРОВАНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫХ КОДОВ.

1.1. Основные принципы помехоустойчивого кодирования.

1.1.1. Структурная схема системы передачи цифровой информации

1.1.2. Модели канала передачи данных.

1.1.3. Основные характеристики методов коррекции ошибок

1.2. Классификация помехоустойчивых кодов и алгоритмов

их декодирования.

1.2.1. Методы кодирования и декодирования некаскадных кодов

1.2.1.1. Блоковые коды и алгоритмы их декодирования.

1.2.1.2. Сверточные коды и алгоритмы их декодирования.

1.2.2. Каскадные коды и алгоритмы их декодирования.
1.3. Сравнение сложности реализации эффективных методов декодирования помехоустойчивых кодов.
1.4. Выводы
2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДИРОВАНИЯ, ПОВЫШАЮЩИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МНОГОПОРОГОВОГО ДЕКОДЕРА.
2.1. Многопороговый алгоритм декодирования.
2.2. Разработка многоуровневого алгоритма декодирования на основе МПД
2.2.1. Теоретические предпосылки модификации МПД.
2.2.2. Разработка многоуровневой модификации многопорогового декодера
2.2.3. Устройство многоуровневого многопорогового декодера.
2.2.4. Экспериментальные характеристики многоуровневого многопорогового декодера.
2.2.5. Исследование влияния параметров на работу многоуровневого МИД
2.3. Разработка алгоритма повышения эффективности работы многопорогового декодера за счет предварительной оценки ошибочности проверок.
2.3.1. Алгоритм МПД с предварительной оценкой ошибочности проверок.
2.3.2. Результаты эффективности алгоритма многопорогового декодирования с предварительной оценкой ошибочности проверок
2.3.3. Модификация алгоритма предварительной оценки проверок
в многопороговом декодере
2.4. Выводы
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ МПД В КАНАЛЕ С НЕРАВНОМЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКОЙ
3.1. Работа многопорогового декодера в канале с НЭК
3.1.1. Задача перераспределения энергии в канале с неравномерной энергетикой
3.1.2. Эффективность работы МПД в канале с НЭК.
3.1.3. Методика улучшения работы МПД в НЭКканале
3.2. Работа МПД в канале с НЭК при использовании фазовой модуляции
3.2.1. Расчет перераспределения энергии между информационными
и проверочными символами для канала с неравномерной энергетикой при использовании ансамбля сигналов ФМ4.
3.2.2. Эффективность работы МПД в НЭКканале при использовании ФМ4.
3.3. Доказательство основной теоремы многопорогового декодера для случая каскадирования МИД с кодом контроля четности
3.4. Выводы.
4. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА МОДЕЛИРОВАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИТМОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МНОГОПОРОГОВЫХ АЛГОРИТМОВ КОРРЕКЦИИ ОШИБОК.
4.1. Структура программных средств моделирования многопороговых алгоритмов декодирования помехоустойчивых кодов
4.2. Пример получения характеристик многопорогового декодера
с использованием разработанных программных средств
4.3. Обеспечение точности и достоверности результатов моделирования.
4.4. Моделирование канала передачи данных
4.4.1. Модель канала с АБГШ при использовании ФМ2.
4.4.2. Модель канала с АБГШ при использовании ФМ4.
4.5. Моделирование аддитивного белого гауссовского шума
4.6. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ А. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ПАТЕНТ НА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ
Введение
Актуальность


Целью диссертационной работы является разработка и исследование алгоритмов помехоустойчивого кодирования на основе многопорогового декодера, которые повысят эффективность его работы при максимально возможном сохранении простоты реализации. Также впервые проведено исследование работы МПД в каналах с неравномерной энергетикой для различных сигнальных конструкций, предложена методика повышения эффективности МПД в таких каналах. Кроме того, впервые строго доказано, что при использовании известной каскадной схемы из МПД и кода с контролем четности каждое изменение декодируемых символов позволяет перейти к более правдоподобному слову всего каскадного кода в целом. Ранее это свойство подразумевалось на интуитивном уровне. МПД для случая применения многопорогового декодера в каскадной схеме с кодом контроля четности. Практическая ценность работы состоит в следующем. Разработанный многоуровневый многопороговый алгоритм позволяет приблизить область эффективной работы МПД к пропускной способности канала более чем на 0,4 0,5 дБ. Предложенные алгоритмы многопорогового декодирования с предварительной оценкой ошибочности проверок позволяют получить дополнительный энергетический выигрыш от кодирования примерно равный 0,3 0,5 дБ. Разработанная методика улучшения эффективности МПД в каналах с неравномерной энергетикой при использовании различных систем сигналов позволяет приблизить область эффективной работы МПД к пропускной способности канала на 0,3 1 дБ. Внедрение результатов работы. Министерства связи Федеральном государственном унитарном предприятии Научноисследовательский институт радио ФГУП НИИР, также для этого кода начата процедура стандартизации, а разработанные программные средства моделирования работы многопорогового алгоритма декодирования и его модификаций используются в учебном процессе Рязанского государственного радиотехнического университета, что подтверждается актами о внедрении. Апробация работы. Результаты работы докладывались на следующих конференциях и семинарах. Межвузовская научнотехническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов Новые информационные технологии в учебном процессе и производстве. Рязань. Современные информационные технологии в образовании. Рязань. Всероссийский научнопрактический семинар Сети и системы связи. Рязань. Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций. Рязань. Рязанского государственного радиотехнического университета. Рязань. Рязанского государственного радиотехнического университета. Рязань. Цифровая обработка сигналов и се применение. Москва. Публикации. По теме диссертации опубликовано работ, из них в соавторстве. В их числе 3 статьи в журналах, рецензируемых ВАК, 3 статьи в межвузовских сборниках научных трудов, тезисов докладов на международных и всероссийских конференциях, 1 патент на полезную модель, зарегистрированный в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам. Структура н объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и двух приложений. Содержит 2 страницы, 4 таблицы, рисунков. Библиографический список состоит из наименований. Применение помехоустойчивого кодирования в системах связи. При передаче цифровых данных по каналам с шумами всегда существует вероятность того, что часть принятого сообщения будет содержать ошибки. Одним из наиболее широко распространенных способов решить эт проблему, снизив уровень частоты ошибок до приемлемого, является использование помехоустойчивого кодирования. Рассмотрим основные принципы кодирования с исправлением ошибок. Основной задачей помехоустойчивого кодирования является решение проблемы обеспечения высокой достоверности передаваемых данных за счет применения устройств кодированиядекодирования в составе системы передачи цифровой информации, структурная схема которой представлена на рисунке 1. Данная схема широко используется в теории помехоустойчивого кодирования, поскольку она охватывает большинство ситуаций, которые встречаются на практике. Рисунок 1.