автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Методы адаптивной коррекции параметров помехоустойчивого кода и их применение в перспективных системах радиосвязи

□03492340

На правах рукописи

Квашенников Владислав Валентинович

МЕТОДЫ АДАПТИВНОЙ КОРРЕКЦИИ ПАРАМЕТРОВ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДА И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ПЕРСПЕКТИВНЫХ СИСТЕМАХ РАДИОСВЯЗИ

Специальность:

05.12.13 «Системы, сети и устройства телекоммуникаций»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Владимир-2010

2 5 лев 20;*]

003492340

Работа выполнена во ФГУП «Калужский НИИ телемеханически устройств»

Научный консультант. Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Цимбал Владимир Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Полушин Петр Алексеевич

Ведущая организация: ФГУП НПО «Импульс», г. С. Петербург

Защита состоится « 28 » апреля 2010 года в 14 час .00 мин. на заседали диссертационного совета Д 212.025.04 при Владимирском государственно университете по адресу: 600000, Владимир, Горького, 87, ФРЭМТ, ауд.301(3)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Владимирско! государственного университета.

Автореферат разослан « »_2010 года

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.025.04

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Присяжнюк Сергей Прокофьевич

доктор технических наук, профессор Шиманов Сергей Николаевич

д.т.н., профессор

А.Г. Самойлов

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Эффективность автоматизированных систем управления (АСУ) объектами в значительной мере определяется качеством цифровой обработки информации в комплексах и системах связи. Повышение качества цифровой обработки информации сопряжено с постоянным усложнением реализуемых алгоритмов, использованием методов, учитывающих динамику функционирования АСУ и систем связи в целом. Объемы циркулирующей информации постоянно возрастают, что обусловлено ростом сложности и числа решаемых задач. Повсеместное развитие АСУ и появление новых пользователей в сетях связи приводит к необходимости увеличения канальных ресурсов. Однако, возрастание количества каналов и их пропускной способности повышает затраты на их создание и эксплуатацию. Увеличить скорость передачи информации при заданной помехоустойчивости или помехоустойчивость при постоянной скорости передачи в перспективных системах радиосвязи возможно за счет применения новых технологий помехоустойчивого кодирования, важным направлением которого является адаптивное кодирование. Помехоустойчивое кодирование отличается от других методов тем, что полностью реализуется на элементах цифровой техники: микроконтроллерах, программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС), микросхемах различной степени интеграции с жесткой логикой. Это делает кодовые методы повышения помехоустойчивости менее энергоемкими, менее габаритными и более дешевыми, чем другие.

Основу системы управления и связи составляют системы МВ-ДМВ радиосвязи, спутниковая, тропосферная, а также ДКМВ радиосвязь. При этом наиболее заметную роль играет дальняя ДКМВ радиосвязь, что обусловлено ее мобильностью, способностью при отсутствии развитой инфраструктуры передавать информацию на большие расстояния. При катастрофическом изменении среды распространения ДКМВ радиосвязь нарушается не в большей мере, чем другие виды связи, а восстанавливается гораздо быстрее. Наиболее существенные недостатки радиосвязи - относительно высокий уровень помех, ограниченность полосы пропускания, возникновение взаимных помех из-за высокой плотности радиостанций, работающих в одном диапазоне.

Обеспечение радиосвязи в таких условиях возможно при совершенствовании технических средств и методов автоматизации и адаптации к изменяющимся характеристикам каналов связи. На средства радиосвязи возлагается задача надежного доведения сообщений и команд управления в установленное время с заданной верностью в сложной помеховой обстановке доступными средствами. Однако, в настоящее время системы радиосвязи и управления не имеют в своем составе средств, в полном объеме реализующих развитые адаптивные режимы работы.

При выборе помехоустойчивого кода необходимо согласовывать его параметры с источником сообщения, каналом связи и требованиями, предъявляемыми к доведению сообщения. При использовании каналов связи, качество которых не известно или может изменяться, сложно заранее выбрать

параметры кода. Тогда помехоустойчивый код выбирают, исходя из некоторо. «наихудшего» или «среднего» состояния канала связи. Недостаток таког подхода - уменьшение скорости передачи информации вследствии излишн большой избыточности кода. Качество каналов связи может существенн ухудшаться при воздействии дестабилизирующих факторов, обусловленны изменением условий распространения сигнала или дальности передачи дл мобильных узлов связи. Это может приводить к потере связи при использовани кодов, параметры которых не рассчитаны на значительное ухудшение качеств канала и остаются постоянными. Особенно заметно этот недостаток проявляете при интенсивном информационном обмене в условиях нестационарного канал низкого качества.

Проблемой является нарушение связи из-за недостаточно помехоустойчивости системы при ухудшении качества канала связи. Одним \ путей решения данной проблемы является использование адаптивног кодирования - автоматической и целенаправленной коррекции параметров koî по мере изменения качества канала. Адаптивное кодирование повышае помехоустойчивость или скорость передачи за счет перераспределен!! избыточности кода между состояниями канала, что позволяет восстановить свя: в случае ее потери. Параметры кода изменяют вслед за изменением состоят канала, а для стационарного канала выполняют настройку параметров кода пере началом эксплуатации или при смене условий эксплуатации.

История развития основных научных направлений и школ в облает адаптивного кодирования охватывает более полувека, с тех пор как возникла стала развиваться современная теория помехоустойчивого кодировани Решению проблем адаптивного кодирования посвящено большое чис.г публикаций отечественных и зарубежных специалистов в области теори кодирования и связи. Среди них особого внимания заслуживают монографии труды научных школ JI. Ф. Бородина, Э. J1. Блоха, В. В. Зяблова, В. Я. Турина, ] И. Коржика, Б. Я. Советова, Э. М. Габидулина, В. Б. Афанасьева, Е. JI. Белоусов В. В. Зеленевского, Г. Д. Форни, У. Питерсона, Э. Р. Берлекэмпа, Р. Блейхута многих других ученых.

Созданные ими работы весьма разнородны по содержанию и используемы методам. Тем не менее, несмотря на большое число исследований в облает помехоустойчивого кодирования, затрагивающих проблему адаптации кода условиям применения, остается еще большое число нерешенных пробле: Известные подходы используют итеративные методы коррекции параметров koj по результатам доведения сообщений, а более эффективная двухконтурная схе» коррекции параметров кода в зависимости от качества канала связи практичеа не применяется. Недостаточно исследованы способы определения качест канала связи по результатам декодирования кода и реализация помехоустойчив! кодов с переменными параметрами с преемлемыми для пракгическ] приложений быстродействием и сложностью кодирования, декодирования цикловой синхронизации.

Необходимость развития научно-теоретической базы разработки

применения методов адаптивной коррекции параметров кода, обеспечивающих повышение скорости и помехоустойчивости в наиболее сложных в помеховом отношении радиоканалах систем связи ДКМВ-МВ определяет актуальность диссертационной работы.

Процедура выбора помехоустойчивого кода, соответствующего каналу связи, содержит в себе внутреннее противоречие. С одной стороны, на стадии проектирования системы связи выбор кода выполняют, исходя из предполагаемых характеристик каналов, с другой стороны, на стадии эксплуатации характеристики реальных каналов связи могут отличаться от тех характеристик, которые были приняты при проектировании системы связи. Это может приводить к погрешностям выбранных параметров кода, а значит, к снижению помехоустойчивости связи или к уменьшению скорости передачи сообщений.

Разрешение данного противоречия заключается в адаптивной коррекции параметров кода, обеспечивающей вероятность доведения сообщения в канале, равную заданной величине при минимальной избыточности помехоустойчивого кода.

Целью настоящей работы являются исследования проблем разработки и применения методов адаптивной коррекции параметров помехоустойчивого кода для повышения скорости и помехоустойчивости передачи сообщений в перспективных системах радиосвязи.

Объектом исследования являются технические решения кодирования, декодирования и цикловой синхронизации помехоустойчивого кода с переменными параметрами.

Предметом исследований являются методы, способы и алгоритмы адаптивной коррекции параметров помехоустойчивого кода в системах радиосвязи.

Научной проблемой является разработка программно-математического и методического аппарата адаптивной коррекции параметров кода и его применений в условиях нестационарных каналов связи низкого качества на стадии разработки и эксплуатации перспективных систем радиосвязи.

В ходе исследований были получены следующие научные результаты, представляемые к защите:

1. Методика двухконтурной адаптивной коррекции параметров кода в зависимости от качества канала связи и отклонения вероятности доведения сообщения от заданной величины.

2. Способ определения качества канала связи по результатам декодировании помехоустойчивого кода с учетом достоверности статистики ошибок канала.

3. Быстрый табличный алгоритм кодирования и декодирования двоичных блоковых и сверточных кодов.

4. Ускоренный алгоритм кодирования и декодирования кода Рида-Соломона с использованием полиномиальных преобразований.

5. Метод адаптивной кодовой цикловой синхронизации.

Научная новизна полученных в диссертационной работе результатов заключается в том, что:

1. Впервые предложена методика двухконтурной адаптивной коррекции кода, включающая выбор начальных параметров кода с использованием функции решений, вычисленной на стадии проектирования системы и дополнительной итеративной коррекции параметров кода на стадии эксплуатации.

2. Предложен метод каскадной адаптивной коррекции кода в условиях неопределенности в описании канала связи, основанный на коррекции функции решений на этапе эксплуатации по отклонению вероятности доведения сообщения от заданной величины.

3. Впервые предложен способ определения качества канала связи по результатам декодирования помехоустойчивого кода с учетом оценивания достоверности статистики ошибок.

4. Предложена модель составного нестационарного канала на основе условной интегральной блоковой статистики неискаженных интервалов и алгоритм генерации потока ошибок этого канала связи.

5. Получены соотношения для расчета вероятности приема каскадного кода при декодировании по наиболее вероятным символам с исправлением ошибок внешним кодом.

6. Предложен быстрый алгоритм табличного кодирования и декодирования линейных двоичных блоковых и сверточных кодов.

7. Получен алгоритм кодирования и вычисления синдрома кода Рида-Соломона над полем ОР(2"), использующий быстрые полиномиальные преобразования, сложность которого соизмерима со сложностью лучших известных алгоритмов.

8. Предложен метод адаптивной кодовой цикловой синхронизации по внутренним кодам помехоустойчивого каскадного кода.

9. Предложен способ и техническое решение быстрой дешифрации синхронизирующей последовательности с использованием табличных преобразований.

Достоверность полученных научных, результатов, выводов и рекомендаций обусловлена корректной математической постановкой задачи, принятых допущений и ограничений, подтверждена использованием апробированного математического аппарата теории вероятностей и математической статистики, теории оптимизации, теории информации и помехоустойчивого кодирования, математическими выкладками и расчетами, сравнением результатов теоретических расчетов и вычислительных экспериментов.

Теоретическая значимость научных результатов заключается в принципиальном вкладе автора в развитие методов адаптивного кодирования, совокупность которых направлена на повышение помехоустойчивости и скорости передачи сообщений по нестационарным каналам низкого качества. В работе осуществлено научное и теоретическое обобщение подходов к разработке

способов и технических решений кодирования, декодирования и цикловой синхронизации помехоустойчивых кодов с переменными параметрами. Разработанные способы и технические решения повышают помехоустойчивость и скорость передачи информации и соответствуют современному мировому уровню.

Практическая значимость результатов диссертационных исследований заключается в промышленной применимости полученных результатов, их связи с НИОКР, проводимыми по заказам различных ведомств РФ, а также внедрением результатов исследований в ряд уже принятых к эксплуатации или вновь разрабатываемых комплексов телекодовой связи «Прима-БМ», «Перевал», «Батискаф», «Бризань», в том числе для оснащения объектов МО и МЧС РФ. Предложенные методы и технические решения повышают помехоустойчивость или скорость передачи информации на 20-50% в зависимости от характеристик используемых каналов связи. Применение результатов возможно для широкого класса помехоустойчивых кодов: каскадных кодов, гибридных кодов и турбокодов, каскадных кодов с сигнально-кодовыми конструкциями при разработке конкретных методов, способов и технических решений адаптивного кодирования. Результаты работы могут быть использованы в вузах при изучении соответствующих учебных дисциплин.

Апробация.

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на следующих научно - технических конференциях:

1. II, III, IV, V, VI, VII, VIII Российские научно-технические конференции «Новые информационные технологии в системах связи и управлении» (Калуга, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009 гг.).

2. XXV, XXVI, XXVII Межведомственные научно - технические конференции «Проблемы обеспечения эффективности функционирования сложных технических систем» (Серпухов, 2007,2008,2009 гг.).

3. VIII, IX, X Международные научно - технические конференции «Кибернетика и высокие технологии XXI века» (Воронеж, 2007, 2008, 2009 гг.).

Публикации.

Основные научные результаты отражены в 40 публикациях:

13 статьях в научно-технических журналах из перечня, рекомендованного ВАК для защиты докторских диссертаций;

27 патентах и авторских свидетельствах на изобретения и полезные модели, из которых 12 внедрено в изделиях, созданных по заказам различных ведомств РФ: МО, МЧС и др., 2 патента отмечены медалями и грамотами международной выставки изобретений в г. Женеве;

По направлению исследований издана 1 монография и 1 учебно-методическое пособие, выполнено 2 проекта РФФИ: 05-07-08029 офи-п и 08-0713511 офи-ц.

Реализация.

Результаты работы используются:

1. В аппаратуре телекодовой связи «Прима-БМ», «Перевал-5», «Батискаф-Н», «Бризань», разработанной ФГУП «Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств» (акт о реализации ФГУП «КНИИТМУ» от 24.12.2009 г.)

2. В войсковой части 08310 при создании комплекса «Бенефис» и формировании ТТЗ на ОКР «Бризань» (акт о реализации в/ч 08310 от 25.12.2009 г.).

3. В учебном процессе Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана, Калужский филиал при изучении дисциплин «Теория телекоммуникационных систем» и «Проектирование телекоммуникационных систем» (акт о реализации МГТУ им. Н. Э. Баумана, КФ от 28.12.2009 г.).

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из основной части и приложения. Основная часть содержит введение, шесть разделов, заключение и список цитируемой литературы (167 наименований). Объем основной части составляет 290 страниц машинописного текста, иллюстрируется 24 таблицами и 35 рисунками.

В приложении приведены тексты программ, реализующие алгоритмы адаптивного кодирования и таблица, содержащая результаты экспериментов и расчетов.

II. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, определены объект, предмет и цель исследования, изложены научные результаты, представляемые к защите, дана оценка новизны, достоверности и практической ценности результатов, приведены структура и содержание работы, данные по ее апробации, практическому применению и реализации.

В первом разделе описаны особенности реализации методов адаптивного кодирования в перспективных системах радиосвязи. Основной областью применения адаптивного кодирования являются наиболее сложные в помеховом отношении нестационарные каналы низкого качества. При существенном ухудшении качества канала связи доведение сообщений возможно за счет адаптивной коррекции параметров кода. Однако, реализация адаптивного кодирования требует внимания к возможностям реальной аппаратуры.

В настоящее время в эксплуатации находятся несколько комплексов аппаратуры связи: «Зорька», «Батискаф», в перспективе «Бенефис» и вновь создаваемая «Бризань». Для помехоустойчивой передачи сообщений используется каскадный код (КК), внешним кодом которого является код Рида-Соломона (РС), определенный над полем Галуа ОР(28), а внутренним - двоичный код Боуза-Чоудхури-Хоквингема (БЧХ) (31,16). Каскадная конструкция кода, эффективная кодовая цикловая синхронизация, декодирование внутреннего кода

с исправлением ошибок, декодирование внешнего кода по наиболее вероятным символам с исправлением ошибок и стираний обеспечивают вероятность правильного приема сообщения не хуже 0.98 на канале с коэффициентом ошибок 0.05 и различном группировании ошибок. КК обеспечивает высокую вероятность доведения сообщений как в каналах с независимыми, так и с группирующимися ошибками при относительно небольшой сложности реализации. В зависимости от качества канала предусмотрено изменение корректирующей способности кода РС.

Адаптивное кодирование реализуют программно-аппаратным путем, причем основные алгоритмы реализуют программно на микроконтроллерах, а критичные по быстродействию блоки осуществляют аппаратно на ПЛИС. Сложные функциональные зависимости, лежащие в основе используемых алгоритмов, вычисляют заранее на стадии разработки, а затем, в виде комбинационной схемы либо в виде таблицы преобразований, хранящейся в памяти, применяют на стадии эксплуатации. Такая реализация алгоритмов обработки информации не требует привлечения больших вычислительных ресурсов и обеспечивает высокое быстродействие, что немаловажно при использовании кодов с переменными параметрами. Для повышения быстродействия применяют также быстрые преобразования и распараллеливание операций.

Критерии, используемые при выборе кода и его параметров можно разделить на две группы. Первая группа включает в себя критерии, которые остаются неизменными при работе в канале связи. Их учитывают на стадии проектирования системы. Другие критерии меняются и влияют на характеристики системы кодирования при ее эксплуатации.

При выборе кодовой конструкции необходимо ее согласование с источником сообщения, каналом связи и вероятностно-временными требованиями по доведению сообщений.

Параметры кода определяются:

- характеристиками используемых каналов связи;

- объемом передаваемых сообщений;

- видом модуляции;

- требованиями к помехоустойчивости и достоверности принятого сообщения;

- необходимостью минимизации избыточности кода с целью сокращения времени передачи сообщения;

- сложностью аппаратной и программной реализации и быстродействием;

- допустимой временной задержкой в передаче и приеме сообщения;

- цикловой синхронизацией помехоустойчивого кода.

Выбор кодов осуществляют в классе перспективных кодовых конструкций: КК, гибридные КК, турбокоды, КК на основе сигнально-кодовых конструкций (СКК) и другие. На стадии проектирования выбор кода сводится к задаче многокритериальной условной оптимизации целевой функции доведения сообщения в заданное время с заданной верностью. Адаптивная коррекция

параметров кода может повышать вероятность доведения сообщения, даже когда остальные ресурсы, заложенные при проектировании в аппаратуру, уже исчерпаны.

На стадии эксплуатации применяют двухконгурную коррекцию параметров кода, схема которой представлена на рис. 1. Сигналы двух контуров адаптивного управления изображены на схеме жирными стрелками. На приемной стороне оценивают качество канала связи в режиме передачи рабочей информации по результатам декодирования кода с учетом признаков достоверностей посылок.

Рис.1 Схема двухконтурного адаптивного управления

Затем, используя функцию решений, которая определяет зависимость между параметрами кода и характеристиками канала связи, вычисляют параметры кода. Это первый контур адаптивного управления. Вычисленные таким образом параметры кода задают начальные значения итеративной процедуры коррекции параметров кода на стадии'эксплуатации. Дополнительная итеративная коррекция параметров кода требуется, поскольку реальный канал может отличаться от модели канала, используемой при расчете функции решений на стадии проектирования. Дополнительная коррекция параметров кода образует второй контур адаптивного управления. Далее полученные параметры кода доводят до передающей стороны и устанавливают в кодирующем устройстве.

Вероятность правильного приема кода Рт зависит от параметров кода N и состояния канала связи Н :Р„„ =Рпп(Н,Щ. Параметры кода N выбирают таким образом, чтобы вероятность правильного приема кода Р„„ была как можно ближе к заданной вероятности Рт] при минимальной избыточности кода. Прямая задача заключается в определении вероятности правильного приема кода Рт при

заданных параметрах кода N и характеристиках канала связи Н и обычно имеет решение в виде явно заданной зависимости Р„„ = Рт,{Н,Щ. Если бы из

этой зависимости можно было выразить параметры кода N, то обратная задача -определение необходимых параметров кода в зависимости от заданной вероятности правильного приема кода Рппз и характеристик канала связи Н, была бы решена: N=ЩРпт,Н). Однако, выразить параметры кода, ввиду сложности явных формул Р„„ = Р,т{Н, не представляется возможным.

Поэтому, функцию решений М = М(РШ13,Н) определяют численно путем построения поверхности постоянного уровня для неявно заданной функции. Последняя задача сводится к целочисленной многомерной условной оптимизации целевой функции, составленной по методу наименьших квадратов.

Задача определения параметров кода представляется в виде:

Задано:

Н - характеристики канала связи;

Рт - вероятность правильного приема кода;

Ртз - заданная вероятность правильного приема кода.

Найти N - Ы(Р„,„, Н) - параметры кода;

рАй,н]=рт,,

или

тт{у = (Р„Р,н]-рп»,)2}, (1)

N

при ограничениях на вектор параметров кода ^ е (Л^.Л^), обусловленных выбранной кодовой конструкцией и с учетом коррекции других параметров передачи.

Во втором разделе описаны способы оценивания качества канала связи в условиях неполной информации о распределении ошибок. Для доведения сообщений с заданной вероятностью в нестационарном канале связи необходим постоянный контроль (мониторинг) его качества. Контроль качества канала проводится в рабочем режиме без снижения скорости передачи в канале. Такое оценивание состояния канала связи возможно по результатам декодирования кода и анализа первичных и вторичных статистических признаков посылок. Однако, ни статистические признаки, ни результаты декодирования кода не дают полной информации о распределении ошибок канала. Поэтому, предложены интегрированные оценки качества канала по результатам декодирования помехоустойчивого кода с учетом мягких весов посылок (массы), сформированных на основе первичных и вторичных статистических признаков (дроблений и краевых искажений). Качество канала связи определяется характеристиками канала Я, влияющими на вероятность доведения сообщения. Характеристики канала получают при оценивании распределения ошибок по

результатам декодирования кода с использованием признаков достоверности

Н : min {у = £fo(Z)(/>r (Z, Ю ~ &))?}, (2)

2

где q(Z) - достоверность последовательности ошибок Z ,

PT{Z,H) - теоретическое распределение последовательности ошибок модели канала,

P3(Z) - экспериментальное распределение ошибок.

Оптимизация целевой функции (2) при большом числе слагаемых в вычислительном плане представляет собой сложную задачу. Характеристики канала используют для оценивания параметров кода, поэтому часть слагаемых в (2) можно объединить и учитывать только те слагаемые, которые влияют на декодирование кода. Тогда целевая функция (2) перепишется в виде

y=q(t<tu)(PT(i<tJl)-P3(t<tu)f +фи <t<tc)(PT{tu <t<tc,H)-P3(tu <t<tc)f + +Фо ^ ^ыШо &ои <1и,,Н)-Рэ('о /'■ ¿Of + , (3)

+Фо >1»,/Г, >tJ(PT(t0 >'ои 'к >t*,H)-PJk >'ои 'к >L)f

где P(t<tu) - вероятность t„ и менее ошибок в блоке символов, 1„ -корректирующая способность кода;

P(tu <t<tc) - вероятность более t„, но менее или равно ошибок в блоке символов, tc - обнаруживающая способность кода;

P(t0 < t0u /f, < itu) и P(t0 > tau //,>?,„)- условные вероятности приема смежных блоков.

Для канала с независимыми ошибками целевая функция запишется у-ЪРэМЫР&пЖ. р(1-р)" " +ä0 ¿с* р*(1-р)" ~J-P3Q)f , (4)

fcO /аг+1

где ß(i) - коэффициент трансформаций, показывающий какую долю ошибок по отношению к ошибкам, которые приводят к стиранию, составляют трансформации слов кода с исправлением /' ошибок.

При минимизации (4) вычисляют коэффициент ошибок р, который однозначно определяет качество биномиального канала.

Коэффициент ошибок можно также оценить, подсчитав количество ошибок, исправленных при декодировании кода. К сожалению, определить точно количество (частоту) ошибок при декодировании кода в каналах низкого качества не представляется возможным, поскольку сложно оценить количество ошибок в словах кода, которые были стерты или приняты с необнаруженной ошибкой (трансформацией). В этом случае количество ошибок оценивают приближенно

+ 0, (5)

/=о

где 10 - количество ошибок, которые были исправлены в словах кода, Я ~ количество стертых слов кода, ¿-минимальное кодовое расстояние кода.

В третьем разделе описана методика адаптивной коррекции параметров кода на стадии проектирования и эксплуатации (рис. 2). После оценки качества канала связи принимают решение о параметрах помехоустойчивого кода, обеспечивающих вероятность правильного приема сообщения не менее некоторого значения, достаточно близкого к 1 (0.99).

Для получения функции решений N = И(Рт„Н) сначала решают прямую задачу - вычисляют вероятность правильного приема кода (вероятность ошибки) для заданных характеристик канала связи и параметров кода.

Вероятность ошибки в канале с аддитивным гауссовским белым шумом (АГБШ) при декодировании СКК по максимуму правдоподобия запишем в виде

ро^ е л-е

Nо

(6)

где - интеграл вероятности,

Еь ///„ - отношение сигнал/шум, Я = к1 п- скорость кода, А„ - спектр кода.

Вероятность трансформации кода (приема кода с необнаруженной ошибкой) в канале с независимыми ошибками при декодировании внутреннего кода КК в пределах минимального кодового расстояния

/=0 «■=</ у=0 V Р) где ' = , ШТ() - целая часть числа;

№-1 + 21'

р

(7)

с{ - минимальное кодовое расстояние внутреннего кода.

Вероятность ошибки внешнего кода Рида-Соломона КК при декодировании с исправлением ошибок и стираний в пределах минимального кодового расстояния оценивают:

Р0Ш{М, Н) = , (8)

1=0 7=0

Рис.2 Методика двухконтурной адаптивной коррекции параметров кода на стадии проектирования и эксплуатации

где / = ---J - число ошибок, исправляемых внешним кодом;

N и К- блоковая и информационная длины внешнего кода КК;

Р„ ,РС ,Рт - вероятности правильного приема, стирания и трансформации слов

внутреннего кода КК.

Вероятность ошибки КК при декодировании внешнего кода по наиболее вероятным символам кода с исправлением ошибок оценивают в виде

У-1 К+К2-\1ГЩК211) ОТЛ:ЛГ2/2К

/>(К2) = 1-£1 £ £ )+Р(К2,У), (9)

;'=0 /=0 £=0 Я=К+К2-1 Ц

- н-к 1тцл-к-1)П)

1-Я-К-К2+\ 1=0

Д/) = §Л, Д0)=0,

/=0

(-У+1

где р/ — вероятность правильного приема символа /-градации верности;

р, - вероятность неверного приема символа /-градации верности; 5- вероятность стирания символа; У+1 - число градаций верности символов; К2 - число избыточных символов кода.

График зависимости вероятности ошибки КК от блоковой длины кода при различных коэффициентах ошибки на битр = 0.05...0.08 для КК БЧХ(31,16) - РС (N,16) приведен на рис. 3.

Стрелки на графике показывают значение блоковой длины кода, обеспечивающее вероятность ошибки КК, не более 10"2 при различных коэффициентах ошибок канала.

Оценим количество ошибок, корректируемых внутренним кодом, при его «мягком» декодировании. При декодировании по максимуму правдоподобия вероятность ошибки внутреннего кода

^«ю'а-^г.

(10)

р= 0.05 0.06 0.07

0 22 24 2В 28 30 32 34 36 38 40 42 N

Рис. 3 Зависимость вероятности ошибки КК от блоковой длины кода.

Начало суммирования i = «определяют из неравенства

<jc„p'{\-рГ, (п)

выбрав такое а = х или а = х + \, которое дает ближайшее значение к аддитивной границе (11).

Наибольший выигрыш по отношению сигнал/шум (3-6 дБ) обеспечивает совмещение процедур модуляции и кодирования в СКК. При использовании решетчатой кодовой конструкции (ТСМ) Унгербека, либо многоуровневой кодовой модуляции (МСМ) оценивание вероятности ошибки СКК выполняют с учетом расстояния Евклида между точками сигнального пространства, либо путем моделирования.

График на рис. 4 показывает зависимость вероятности ошибки при декодировании двоичных кодов с постоянной скоростью R = ktn —1/2, когерентное ОФМ-2 Рь = q{J2)\) от отношения сигнал/шум для канала с АГБШ. Расчеты проводились для алгоритма декодирования с «мягкими» решениями. Видно, что вероятность ошибки уменьшается с увеличением п (удлинением кодов), что позволяет упорядочить коды по отношению сигнал/шум, например, на уровне вероятности • ошибки 10"4. При выборе кода сравнивают коды с одинаковой скоростью к /и, т. е. с равной энергией доведения сообщения. Основной задачей является доведение сообщения с использованием доступных ресурсов адаптации.

Рис. 4. Зависимость вероятности ошибки от отношения сигнал-шум для двоичных кодов с Я = 0,5 1 - (8,4,4), 2 - (16,8,5), 3 - (24,12,8), 4 -(32,16,8), 5 - (64,32,12), 6 - (128, 64, 20), 7 - (256, 128, 34), 8 - верхняя граница Хемминга, 9 - без кодирования

Зависимость параметров кода от качества канала (функция решений), обеспечивающая заданную вероятность доведения сообщения, положена в основу двух методов адаптивной коррекции параметров кода на стадии эксплуатации. Используется двухконтурная схема адаптивной коррекции параметров кода. В первом контуре функция решений задает начальное приближение параметров кода. Реальный канал связи может отличаться от модели, используемой для построения функции решений, поэтому, во втором контуре выполняют дополнительную коррекцию параметров кода. Коррекцию параметров кода выполняют итеративными методами, например, методами градиентного спуска с переменным шагом.

В первом методе параметры кода, вычисленные с помощью функции решений ЛГ = .Р4,(Я,.Р„„Д ; = 1,2, корректируют в зависимости от отклонения частоты приема кода от заданной вероятности.

Алгоритм двухконтурной адаптивной коррекции параметров кода в скользящем окне приема будет состоять из следующих шагов:

1. Вычислить статистику приема внутреннего кода Ргг,; ■ для скользящего окна Мц, у = 1,2.

2>л

р ~

2. Определить новые параметры кода по статистике приема внутреннего

кода

Щ{0) =^4,(/>„„,,), у = 1,2.

4. Если избыточность кода возрастает

(^п(0)-Л'11(-1)>0)П(^2(0)-^2(-1)>0), то /V, = N„(0), иначе

4. Вычислить статистику приема внешнего кода Р„„21 для скользящего окна Му, ) = 1,2.

5. Определить новые параметры кода по статистике приема внешнего

кода

Л^(0) = /Г42(Рту), у = 1,2.

6. Если избыточность возрастает

(^21(0)-^1(-1)>0)П(^2(0)-^2(-1)>0),то М2 = ^21(0),иначе

7. Вычислить новые параметры кода N = М1 + а1- Мг, а, + а2 = 1

Во втором методе каскадной адаптации выполняют коррекцию функции решений в зависимости от приема кода. Для коррекции функции решения выполняют следующие шаги:

1. Вычислить целевую функцию, соответствующую текущему моменту времени

Л/1-1

I'«

р( 0) = -^--Рт1

_

2. Если Р(0) > 0, то М(Я(0)) := /Г4(Я(0))+а(Р(0)), иначе

Г4(Я(0))-^4(Я(0))-а(Р(0))

3. Определить новые параметры кода

N = 774(Я(0))

В четвертом разделе рассмотрены алгоритмы кодирования и декодирования помехоустойчивых кодов с переменными параметрами. В основе этих алгоритмов лежат алгебраические и табличные методы. Алгебраические методы придают необходимую гибкость кодовой конструкции, т. е. возможность изменять параметры кода при сохранении алгоритмов. Быстродействие обеспечивается применением табличной обработки информации, быстрых полиномиальных преобразований и распараллеливанием операций.

Матричное или полиномиальное описание кода задает линейное преобразование, отображающее последовательность информационных символов в последовательность символов кода

а^Ор-.а^, =>r0, г,,.. и>£ или R = f{A), a„г, eGF(2 ).

Используя принцип суперпозиции линейное преобразование можно представить в виде

Л=/(ХД)=1/Й)> Л = (12)

/ / /

При небольшой размерности блоков исходной информации А, преобразование f(A,) можно вычислить заранее на стадии проектирования и представить в виде таблицы. Тогда кодирование на стадии эксплуатации будет заключаться в вычислении табличных преобразований от частей исходной информации и суммировании полученных результатов.

Например, линейный код задается матричным уравнением

У'ХМ, (13)

где X, У - вектора входной и выходной информации; - порождающая матрица кода. Представим X, У и ¡Л|| в блоковом виде:

И=М,}, / = ¡..к, j = ¡..г

тогда (12) запишется в форме

y=i (14)

;=1

Произведение У,, = Xt вычисляется по таблице Yj,=TjpÇ) и

уравнение (13) перепишется в виде

(15)

у=1 ,'=1

Таблицы Tji задают функциональную зависимость между компонентами вектора входной информации и реакцией на эти компоненты линейной системы.

При декодировании кода используют таблицы нелинейных преобразований синдрома в вектор ошибок. Пусть Е - вектор ошибок, соответствующий синдрому S. Синдром кода представим в виде объединения m компонент

S = ÎJ5'- (16)

У = о

Обозначим - множество векторов ошибок, соответствующих

компоненте синдрома

т-1

Справедливо £ = П ). (17)

/=0

Поэтому сложность декодирования определяется сложностью вычисления пересечения множеств. Множества / = 0...т-1 могут быть вычислень

заранее и представлены в виде таблиц. Элементы множества соответствующие компоненте можно линейно упорядочить по величин« комбинации ошибок.

Если множества линейно упорядочены, т. е.

ЩУ- (ЗД) < ВД) <...< £„_,($)}, (18)

то для упрощения вычисления пересечения множеств можно использовать мето; дихотомии. Число попарных сравнений для вычисления пересечения двуз упорядоченных множеств с N и М элементами соответственно будет оцениваться

№,М)=(Х 1оа (А01ов2(М)). (19)

В каскадной СКК в качестве внутреннего кода обычно выбирают блоковьг или сверточный код с небольшой блоковой длиной или длиной блоковое ограничения. Для таких кодов возможно реализовать декодирование п максимуму правдоподобия с помощью переборного корреляционного метода использованием табличных преобразований, который по сравнению, например алгоритмом Витерби, имеет более регулярную структуру и допускае систолические параллельные вычисления. Предположим, что принят последовательность символов кода У1>У2>—>Упс признаками надежност

а1,а2,...,а„. Преобразуем признаки надежности ах,а ......ап принято

последовательности бинарных символов 0 или 1 в последовательное! а*,а'2,...,а'„ а] е[-1,-5-1] по правилу а, = (1-2у,)а,-.

Аналогичным образом преобразуем 2к кодовых слов х],х2,...,хп

х] = 1 - 2лг,.

В корреляционном декодере для каждого из 2* кодовых слов вычисляете скалярное произведение с принятой последовательностью

п

(20)

и ищется максимум выражения (20) по всем кодовым словам. Для вычислен! (20) требуется М, =2кп аддитивных операций. Упорядочим слова кода, чтоб

они находились друг от друга на минимальном расстоянии d. Для этого достаточно порождающую матрицу кода составить из кодовых слов минимального веса, а информационные части кодовых слов упорядочить по коду Грея. При этом скалярные произведения не рассчитывают заново, а пересчитывают на основании предыдущих значений. Число аддитивных операций сократится до величины M1=2kd (d <п/2). Скалярные произведения линейно зависят от надежностей символов и их можно вычислять по частям, используя линейные табличные преобразования.

Для кодирования и декодирования кода Рида-Соломона над полем GF(2m) используют быстрые полиномиальные преобразования. При кодировании и вычислении синдрома при декодировании вычисляют остаток от деления двух многочленов. Пусть deg(A(x))>deg(p(x)), и

г(х)= А (х) modр(х). (21)

Запишем последовательность многочленов pl(x) = x+dl р2(х) = х2 +x+d2 р3(х) = х4+x+dj p^(x)=xi+x4+x2+x+d4 р5(х) = х16 +x+d5 p6(x) = x32 +x16 +x2 +x+d6 p1(x) = x64 +x[6 +x4 +x+dy pg(x) = xm +xM +x32 +x* +x4 +X1 +x+dg p9(x) = x256 +x+d9 .....

где ' PmW = P„1-1W(P„,-iW + 1). m = 2,3,... (22)

свободный член dm_x является корнем квадратного уравнения

т-1

хг +x+dm =0, dmeGF(2й), Tr{dm) = Y,dt =0, (23)

i=0

т-1 _ I

х , ПрИ условии, что след Тг(а) -1 и Tr{dm) = 0.

На каждом шаге вычислений определяют остаток от деления на многочлены р,(х), i=m...l, свободные члены которых составляют дерево попарных произведений, представленное на рис. 5. Вычисления начинают с многочленов старших степеней и на каждом шаге степень многочлена-делителя уменьшают вдвое. На последнем шаге остатки от деления на линейный

двучлен будут символами кода.

- О

Г

(¡г

п

— I

г

Ъ (1-1+1 й5 ё5+1 (¡6 (¡6+1 (¡7 (17+1 а2 а2+ы3 (1}+1 ф (1,+1 1 о

Рис. 5 Дерево попарных произведений элементов поля GFC2mJ

Число операций умножения N„„1 и сложения Ма1у э поле Галуа GFf2my) т = 2,4,6,... при вычислении и-точечного преобразования для значений п=7,15, ...,255 приведено в табл. 1.

Количество операций сложения и умножения N„„1

Таблица 1

Схема Метод Метод Предлагаемый

Горнера Захаровой Трифонова метод

п Лии/ Ли Л^иш/ ли,/ Кск1 Л^ии/

7 30 36 ' 6 26 6 25 5 27

15 182 196 16 100 16 77 17 99

31 870 900 60 388 54 315 49 275

63 3782 3844 97 952 97 805 129 755

127 15750 15876 468 3737 216 2780 321 1871

255 64262 64516 646 35503 586 7919 769 5299

В этой таблице также приведено число вычислений для схемы Горнера и для наиболее быстрых из известных в настоящее время методов вычислений Захаровой и Трифонова. Наибольшее быстродействие достигается при минимизации суммарного числа операций сложения и умножения. По суммарному числу операций сложения и умножения предлагаемый метод лучше известных для п=31, 63, 127, 255.

Декодирование кода Рида-Соломона с учетом надежностей символов

выполняют по модифицированному алгоритму Чейза.

На множестве наименее вероятных символов вводят наборы стираний. Наиболее вероятную попытку декодирования кода определяют по минимальной степени многочлена локаторов ошибок и стираний. Для сокращения вычислений нумерацию наборов стираний выполняют по коду Грея. Синдром для нового набора стираний вычисляют на основе синдрома для предыдущего набора стираний по рекуррентным формулам, учитывающим отличия соседних наборов.

В пятом разделе рассмотрены методы цикловой синхронизации помехоустойчивых кодов. Предложен метод адаптивной кодовой цикловой синхронизации, в котором для установления синхронизации используют избыточность помехоустойчивого кода и не требуется введение дополнительной избыточности для целей синхронизации. Наиболее эффективно этот метод можно использовать для помехоустойчивых КК и гибридных КК, в которых признаки синхронизации многократно повторяются в словах внутреннего кода. Для синхронизации используют как безошибочные слова внутреннего кода, так и слова с ошибками.

Для реализации кодовой цикловой синхронизации на передающей стороне проверочные символы внутреннего кода складывают по модулю два с символами синхронизирующей последовательности ./ = 72,— На приемной стороне входные символы анализируют в скользящем окне приема, длина которого не менее длины кода или длины его кодового ограничения. В окне приема вычисляют синдром кода. Вычисление синдрома заключается в преобразовании входной последовательности символов V в последовательность С/ с помощью линейного оператора g: II = g(V). В преобразованной последовательности и ищется последовательность символов 3 = _/,, ]2,... синхронизирующей последовательности.

При поступлении безошибочного слова синдром кода равен нулю и будет получена комбинация ¿¿о, соответствующая неискаженной синхронизирующей последовательности ./. При поступлении слова с ошибками будет вычислена комбинация из некоторого множества {с?,}, соответствующая сумме ненулевого синдрома кода и последовательности J.

Обнаружение синхронизирующей последовательности У в комбинации из множества {с/,} возможно, если кратность ошибок лежит в пределах исправляющей способности кода, при этом на синхронизирующую последовательность будет наложен ненулевой синдром, значения которого для различных исправляемых комбинаций ошибок отличаются друг от друга. Комбинации синдрома для таких ошибок можно вычислить заранее и, определять по таблице, входом которой являются распознаваемые комбинации синдрома, а выходом - вектора ошибок.

По весу вектора ошибок определяют достоверность принятого кодового слова. Достоверность кодового слова у(г) при исправлении I ошибок будет оцениваться относительным числом разрядов кодового слова

п-к

Достоверность кодового слова, в котором не было обнаружено ни одно, ошибки, равна 1. Процедуру оценивания достоверности повторяют для все> внутренних кодов КК и вычисляют суммарное значение достоверности КК Кодовая синхронизация устанавливается при достижении суммарно! достоверности КК порогового значения

(25)

Пороговое значение определяется вероятностью установлена синхронизации (1— Рустст,хр) , Для цикловой синхронизации кодов I

переменными параметрами применяют адаптивную синхронизацию, при которо1 пороговое значение установления синхронизации изменяют в зависимости о качества канала связи и выбранных параметров кода.

Аналогичным образом, проверочную часть кода можно также использоват: для передачи новых параметров кода. Синхронизацию в этом случае выполняю' в смысле определения параметров принятого кода.

Для вычисления синдрома в скользящем окне приема применяю табличные преобразования, что повышает быстродействие и упрощае реализацию. Для выделения синхронизирующей последовательности (маркер цикловой синхронизации) также используют табличную обработку информации Быстрое табличное выделение маркера выполняют при его сдвиге на группу из > символов и за один такт рабочей частоты обрабатывают группу из т символо входной последовательности. По таблицам определяют фазу сдвига каждо группы символов маркера с учетом ошибок в группе символов. При совпадени фаз сдвига всех групп символов определяют наличие маркера во входно последовательности и величину сдвига маркера в группе символов.

В шестом разделе представлены результаты оценивания эффективност адаптивной коррекции параметров помехоустойчивых кодов, полученные пр проведении вычислительного эксперимента с использованием модел нестационарного канала связи. Эффективность определялась повышение скорости передачи информации в адаптивной системе связи, по сравнению системой с постоянными параметрами при одинаковой вероятности доведем сообщений.

При испытаниях вычисляют коэффициент повышения скорости передач информации в системе связи с адаптивным кодированием

v

где V - средняя скорость помехоустойчивого кода при использован! адаптивного кодирования;

V; - средняя скорость помехоустойчивого кода в системе с постояннь» параметрами.

Результаты испытаний метода двухконтурной адаптивной коррекщ параметров помехоустойчивого кода в скользящем окне приема для различив

вероятностей ошибки на бит р, и вероятностей нахождения канала в «плохом» состоянии р3 (коэффициенте загрузки канала помехами) приведены в табл. 2.

Расчетным путем оценивался теоретический верхний предел повышения скорости передачи информации (без учета переходных процессов)

N

, (27)

^----+ —-ръ

т(5х)

м(^)

где - область параметров качества «хорошего» канала; 5„ - область параметров качества «плохого» канала связи; р(5) - распределение плотности вероятности параметров качества канала связи;

), т(Б„) - объемы областей параметров качества «хорошего» и «плохого» канала связи соответственно

т

<*,)=5>(5,). сад.

Коэффициент повышения скорости передачи сообщений

(28) Таблица 2

Рз Р1 Пар п <7

0.1 0.05 20.4 24 1.18

0.06 20.6 27 1.31

0.07 21.0 32 1.52

0.08 21.2 38 1.79

0.09 24.3 46 1.89

0.1 24.4 60 2.46

0.3 0.05 20.5 24 1.17

0.06 20.8 27 1.30

0.07 21.9 32 1.46

0.08 23.7 38 1.60

0.09 24.6 46 1.87

0.1 25.1 60 2.39

0.5 0.05 22.5 24 1.07

0.06 24.8 27 1.09

0.07 28,9 32 1.11

0.08 33.0 38 1.15

0.09 34.0 46 1.35

0.1 36.7 60 1.63

ЩБ) - зависимость параметров кода от характеристик канала связи.

Результаты моделирования и расчетов показывают, что коэффициент повышения скорости передачи информации существенно зависит от характеристик нестационарного канала связи. Коэффициент а повышения скорости передачи информации в адаптивной системе может достигать значений 1.2,...,1.5 при вероятностях ошибки на бит в «плохом» состоянии канала,

равных 0.05.....0.08, и коэффициенте загрузки канала помехами, находящемся в

диапазоне величин 0.1,...,0.3. Теоретическая верхняя граница оценивав потенциальные возможности адаптивного кодирования для повышения скорост* передачи информации.

Оценивалось влияние канала обратной связи на эффективность адаптивной коррекции параметров кода. В каналах с решающей и информационной обратной связью адаптивное кодирование имеет свои отличия. В таких каналах избыточность кода может быть уменьшена, поскольку вероятность доведения сообщения повышают не только за счет коррекции ошибок, но и за счет повторения символов кода.

Сформулированы условия эффективного применения методов адаптивно! коррекции параметров кода.

1. Важным условием применения методов адаптивного кодирования является наличие канала обратной связи. Качество обратного канала оказывав' влияние на эффективность адаптивного кодирования. Однако, объеи информации о параметрах кода, передаваемый по каналу обратной связи составляет небольшую величину, что во многих случаях позволяет обеспечил необходимую верность доведения параметров кода по обратному каналу. К том; же новые параметры кода могут формироваться как результат усреднени: большого числа незначительно отличающихся друг от друга многократю переданных по каналу обратной связи параметров кода и их робастно] обработки.

2. Основной областью применения адаптивного кодирования являете информационный обмен в нестационарном канале связи с очень медленным! замираниями (3-5 минут), обусловленными изменениями среды распространени сигнала, дальности радиосвязи и другими обстоятельствами. Состояние канал связи непрерывно отслеживается в «скользящем окне приема», длина которог обеспечивает принятие верного решения о новых параметрах кода. При это] длительность квазистационарных состояний канала должна превышать врем установления новых параметров кода и составлять несколько минут и более.

3. Существенный выигрыш в скорости передачи информации возможе при наличии в нестационарном канале состояний, значительно отличающихся п качеству. Повышение скорости передачи достигается за счет перераспределени избыточности: уменьшения ее в «хороших» состояниях канала связи увеличения в «плохих» состояниях канала. На величину выигрыша влияе разница между качеством «плохого» и «хорошего» состояния канала и врем нахождения в этих состояниях канала.

4. В канале связи должен происходить достаточно интенсивны информационный обмен, поскольку определение качества канала связ осуществляют в режиме передачи рабочей информации по результата

декодирования кода с учетом первичных и вторичных признаков достоверности посылок.

5. Возможность при необходимости существенного увеличения корректирующей способности кода обеспечивает передачу сообщений при значительном ухудшении качества канала связи. При этом частота коррекции параметров кода зависит от величины коррекции параметров кода, но не чаще минимально допустимой величины, необходимой для верного определения качества канала.

При перечисленных выше условиях использование адаптивного кодирования в нестационарных каналах связи низкого качества может дать существенный выигрыш в скорости передачи информации или повысить помехоустойчивость. Это позволяет сделать вывод о целесообразности использования адаптивного кодирования в нестационарных каналах низкого качества.

iii. заключение

В диссертационной работе решена важная проблема повышения скорости и помехоустойчивости передачи сообщений в нестационарных радиоканалах низкого качества за счет методов адаптивной коррекции параметров помехоустойчивого кода на стадии проектирования и эксплуатации.

По результатам проведенных в диссертационной работе исследований можно сделать следующие выводы.

1. Методы адаптивного кодирования используются для достоверного и своевременного доведения сообщений в нестационарных каналах связи низкого качества. При известной модели канала связи на стадии эксплуатации целесообразно применять предложенную в работе методику двухконтурной адаптивной коррекции параметров помехоустойчивого кода, основанную на использовании заранее вычисленной на стадии проектирования функции решений, определяющей зависимость параметров кода от качества канала связи и дополнительной итеративной коррекции параметров кода по результатам доведения сооб,щения.

2. В случае неопределенности в описании модели канала целесообразно применение методики каскадной адаптивной коррекции параметров кода, при которой на стадии эксплуатации используется итеративная процедура коррекции не только параметров кода, но и функции решений, и выполняют подстройку не только параметров кода, но и параметров системы адаптивной коррекции к условиям эксплуатации.

3. Специально для целей адаптивного кодирования впервые предложен способ определения качества канала связи по результатам декодирования помехоустойчивого кода с учетом достоверности блоковой статистики ошибок. Определение характеристик канала связи выполняют путем минимизации целевой функции, зависящей от блокового распределения ошибок в пределах корректирующей способности кода, и учитывает вероятность трансформации при декодировании кода, что повышает точность определения качества канала связи.

4. С использованием условной интегральной блоковой статистш неискаженных интервалов предложена модель дискретного нестационарног канала. Алгоритм генерации потока ошибок этой модели по вычислительно сложности близок к Марковской модели ошибок, а определение характерного этой модели канала по экспериментальным данным существенно проще.

5. Предложен алгоритм декодирования внешнего кода каскадного кода п наиболее вероятным символам кода с исправлением небольшого числа ошибо (<3) внешним кодом, который обеспечивает вероятность доведения сообщения каналах связи с независимыми и группирующимися ошибками, соизмеримую аналогичной вероятностью для алгоритма декодирования каскадного кода исправлением ошибок и стираний в пределах минимального кодовог расстояния, при существенно меньшей вычислительной сложности. Получен явные соотношения для расчета вероятности правильного приема каскадног кода при декодировании внешнего кода по наиболее вероятным символам код; которые могут быть использованы для определения функции решени адаптивного кодирования на стадии проектирования.

6. При кодировании и декодировании двоичных блоковых или сверточны кодов с небольшой блоковой длиной или небольшой длиной кодовог ограничения (<32) для повышения быстродействия целесообразно использоват предлагаемые в работе алгоритмы табличных преобразований.

7. Для повышения быстродействия кодирования и вычисления синдром/ кода Рида-Соломона над полем Галуа БР(2 ) предпочтительно использоват предлагаемые быстрые полиномиальные преобразования, вычислительнг сложность которых по суммарному числу арифметических операций сложения умножения над полем соизмерима с лучшими известными быстрым преобразованиями.

8. Предложен оригинальный метод адаптивной кодовой цикловс синхронизации, использующий для целей синхронизации избыточное помехоустойчивого кода. Наиболее эффективно этот метод может применять! для каскадных и гибридных кодов, в которых признаки синхронизащ передаются внутренними кодами, и при этом введения дополнительнс избыточности для целей синхронизации не требуется.

9. Для повышения быстродействия метода адаптивной кодовой цикловс синхронизации предложен способ быстрой дешифрации синхронизирукмщ последовательности с применением табличных преобразований. Описанш технические решения этого способа позволяют обрабатывать входну последовательность символов в параллельном коде группами по т символов, ч-повышает быстродействие, примерно в т раз.

Одной из центральных задач исследования являлось установлен: функциональной зависимости (функции решений) между качеством кана связи и параметрами кода при заданной вероятности доведения сообщени Показано, что эта задача сводится к целочисленной условной оптимизащ целевой функции доведения сообщения, и может решаться последовательнь перебором по множеству параметров кода. При линейном упорядочивании код

по выбранному критерию качества для определения функции решений может применяться метод дихотомии (полихотомии).

Представленные к защите научные результаты доведены до алгоритмов и технических решений, что позволяет их использовать в существующих и перспективных системах связи.

В рамках сформулированной научной проблемы дальнейшие исследования целесообразно продолжить в следующих направлениях:

разработка методики адаптивной коррекции параметров кода совместно с коррекцией других параметров передачи: скорости, мощности передачи, адаптации по частоте и т. д. по критерию минимальных затрат ресурсов канала при заданной вероятности доведения;

адаптация кода к качеству используемых каналов связи на основе оперативной коррекции функции решений в процессе эксплуатации системы с учетом канала информационной обратной связи;

разработка методики адаптивной коррекции параметров кода в режиме передачи с псевдослучайной перестройкой частот (ППРЧ).

Список основных трудов, опубликованных по теме диссертации:

1. Квашенников В. В. Система связи с адаптивным помехоустойчивым кодированием. //Телекоммуникации, 2005, №6. - с. 43-47.

2. Брегман Б. Ф., Борисенко Е. В., Квашенников В. В. Использование помехоустойчивого кода переменной длины для передачи информации между абонентами воздушной сети. //Телекоммуникации, 2006, №2. - с. 30-31.

3. Квашенников В. В., Солдатенко Э. Н., Шабанов А. К. Выбор параметров помехоустойчивого кода в сетях связи с квитированием сообщений. //Телекоммуникации, 2007, №11. - с. 36-38.

4. Квашенников В. В., Солдатенко Э. Н., Шабанов А. К. Метод отказоустойчивой передачи сообщений в сетях связи с многомерной маршрутизацией. //Телекоммуникации, №5,2008. - с. 6-9.

5. Забабурин А. Н., Квашенников В. В., Третьяков А. В., Трушин С. А. Методы кодовой цикловой синхронизации и их применение для передачи сообщений в каналах связи с вероятностью ошибки до 10"'. //Телекоммуникации, №6, 2008. - с. 18-22.

6. Квашенников В. В. Кодирование и декодирование помехоустойчивых кодов с использованием быстрых табличных преобразований. //Телекоммуникации, №4,2009.-с. 38-41.

7. Квашенников В. В. Метод кодовой цикловой синхронизации с быстрой табличной дешифрацией синхронизирующей последовательности. //Телекоммуникации, №4,2009. - с. 17-21.

8. Квашенников В. В. Применение быстрых полиномиальных преобразований над полями Галуа GF(2m) при кодировании и декодировании кода Рида-Соломона. //Телекоммуникации, №7,2009. - с. 13-15.

9. Квашенников В. В., Шабанов А. К. Оперативный контроль качества канала связи по результатам декодирования помехоустойчивого кода.

//Телекоммуникации, №7, 2009. - с. 36-40.

Ю.Квашенников В. В., Яковлев В.Г. Замечание о решении квадратных.уравнени над полями Галуа. //Проблемы передачи информации. 1987, т. 36, вып. 2. - с 108-111.

11. Квашенников В. В., Кухарев А. Д. Методы реализации быстрой обработк цифровой информации при проектировании и разработке систем связр //Вопросы радиоэлектроники, Серия ОТ, Вып. 5,2009. - с. 34-44.

12. Квашенников В. В. Двухступенчатая адаптивная коррекция параметро помехоустойчивого кода по результатам его декодирования. //Вопрос] радиоэлектроники, Серия ОТ, Вып. 5,2009. - с. 58-66.

13. Квашенников В. В. Метод каскадной коррекции параметро помехоустойчивого кода и адаптивное кодирование с обучением. //Bonpoci радиоэлектроники, Серия ОТ, Вып. 5,2009. - с. 67-74.

14. Квашенников В. В., Кухарев А. Д. Адаптивное помехоустойчиво кодирование в технике связи. Монография. - Калуга: Изд-во научно литературы Н. Ф. Бочкаревой, 2007. - 148с.

15. Квашенников В. В. Алгоритм декодирования линейных двоичны помехоустойчивых кодов на ЭВМ с исправлением ошибок. //Системы средства связи, телевидения и радиовещания. 2000, вып.1. - с. 28-30.

16. Квашенников В. В., Слепухин Ф. В. Система передачи информаци помехоустойчивым каскадным кодом с переменными параметрами. //Систем: и средства связи, телевидения и радиовещания, 2003, вып.1,2. - с. 54-57.

17.Квашенников В. В. Ускоренный метод декодирования кодов Рида-Соломона. //Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. 2007, вып.1,2.- с. 90-91.

18. Кухарев А. Д., Квашенников В. В. Современные телекоммуникационнь технологии и их применение в перспективной аппаратуре связи. //Системы средства связи, телевидения и радиовещания. 2007, вьш.1,2. - с. 92-94.

19. Кухарев А. Д., Квашенников В. В., Слепухин Ф. В. Проектирование систе помехоустойчивой защиты информации. Методические указания по курс «Теория систем передачи данных». Калужский филиал МГТУ им. Н. ' Баумана, Калуга, 2001, - 80 с.

20. Квашенников В. В. Метод передачи сообщений в системах с обратной связы /Материалы II Российской научно - технической конференции, Калуга, изд во ЦНТИ, 2003. - с. 90-92.

21. Квашенников В. В., Солдатенко Э. Н. Метод оценки качества канала связи помехоустойчивым кодированием. /Материалы III Российской научно технической конференции, Калуга, изд - во ЦНТИ, 2004. - с. 67-71.

22. Квашенников В. В. Декодирование кода Рида - Соломона за пределах минимального кодового расстояния. /Материалы III Российской научно технической конференции, Калуга, изд - во ЦНТИ, 2004. - с. 72-74.

23. Квашенников В. В. Оценка эффективности использования адаптивно: кодирования в нестационарных каналах связи. /Материалы IV Российскс научно - технической конференции, Калуга, изд - во ЦНТИ, 2005. - с. 57-63.

24. Квашенников В. В., Трушин С. А. Перспективные устройства цикловой синхронизации помехоустойчивого каскадного кода. /Материалы IV Российской научно - технической конференции, Калуга, изд- во ЦНТИ, 2005.

- с. 65-69.

25. Квашенников В. В. Табличные методы вычисления функциональных зависимостей в линейных системах. /Труды V Российской научно -технической конференции, Калуга, Часть 2, изд - во ЦНТИ, 2006. - с. 33-37.

26.Кухарев А. Д., Квашенников В. В. Перспективные методы помехоустойчивого кодирования цифровой информации. /Труды V Российской научно -технической конференции, Калуга, Часть 2, изд - во ЦНТИ, 2006. - с. 38-40.

27. Квашенников В. В., Миронов А. В. Вычисление распределения ошибок по интегральной блочной статистике канала связи. /Труды VI Российской научно

- технической конференции, Калуга, изд - во ЦНТИ, 2007. - с. 197-199. 28.3имихин Д. А., Квашенников В. В., Кухарев А. Д., Манкевич Д. М., Турилов

В. А. Перспективная телекодовая аппаратура с адаптивной коррекцией параметров помехоустойчивого кода. /Труды VI Российской научно -технической конференции, Калуга, изд - во ЦНТИ, 2007. - с. 51-54.

29. Квашенников В. В. Ускоренный алгоритм корреляционного декодирования сигнально-кодовых конструкций /Труды VIII Российской научно -технической конференции, Калуга, изд - во ЦНТИ, 2009. - с. 43-48.

30. Квашенников В. В., Миронов А. В., Шабанов А. К. Контроль качества канала в условиях неполной информации о распределении ошибок. /Труды VIII Международной научно-технической конференции «Кибернетика и высокие технологии XXI века», Воронеж, 2007. - с. 905-911.

31. Иванов А. И., Квашенников В. В., Миронов А. В. Оценивание качества дискретного канала по результатам декодирования помехоустойчивого кода. /Труды VIII Международной научно-технической конференции «Кибернетика и высокие технологии XXI века», Воронеж, 2007. - с. 900-904.

32. Кухарев А. Д., Квашенников В. В., Шабанов А. К. Современные цифровые телекоммуникационные технологии и их использование в перспективной аппаратуре связи. Труды VII Российской научно - технической конференции, Калуга, изд - во ЦНТИ, 2008. - с. 33-41.

33. Квашенников В. В., Трушин С. А. Метод быстрой табличной дешифрации табличной последовательности. Труды VII Российской научно - технической конференции, Калуга, изд - во ЦНТИ, 2008. - с. 139-144.

34.Борисенко Е. А., Квашенников В. В., Турилов В. А. Структурно-параметрическая адаптация помехоустойчивого кода в системах радиосвязи. Труды VII Российской научно - технической конференции, Калуга, изд - во ЦНТИ, 2008,- с. 145-150.

35. Квашенников В. В., Кухарев А. Д. Принципы реализации перспективных информационных технологий на стадии проектирования и разработки систем связи. Труды VIII Российской научно - технической конференции, Калуга, изд

- во ЦНТИ, 2009. - с. 24-28.

36. Квашенников В. В. Метод декодирования сигнально-кодовых конструкций использованием табличных преобразований. XXVIII Межрегиональная научн - техническая конференция «Проблемы эффективности и бёзопасност функционирования сложных технических и информационных систем» С( трудов, ч. 4, Серпухов, 2009. - с. 137-142.

37. Квашенников В. В. Ускоренные алгоритмы кодирования и декодировани кода Рида-Соломона с использованием быстрых полиномиальны преобразований над полями Галуа. Труды IX Международной научнс технической конференции «Кибернетика и высокие технологии XXI века) Воронеж, 2008. - с. 826-832.

38.Борисенко Е. А., Квашенников В. В., Турилов В. А. Адаптивная коррекци помехоустойчивого кода в системах радиосвязи диапазона ДКМВ. XXV Межрегиональная научно - техническая конференция «Проблем! эффективности и безопасности функционирования сложных технических информационных систем» Сб. трудов, ч. 3, Серпухов, 2008. - с. 10-14.

39. Квашенников В. В. Методы адаптивного помехоустойчивого кодирования их применение в нестационарных каналах низкого качества. XXV Межрегиональная научно - техническая конференция «Проблем: эффективности и безопасности функционирования сложных технических информационных систем», Сб. трудов, ч. 3, Серпухов, 2008. - с. 58-64.

40.Борисенко Е. А., Квашенников В. В., Шабанов А. К. Методы адаптивног помехоустойчивого кодирования и их применения в авиационной радиосвяз] Труды X Международной научно-технической конференции «Кибернетика высокие технологии XXI века», Воронеж, 2009. - с. 734-739.

41. Авторское свидетельство СССР №1481902 МКИ4 Н 03 М 13/02 Квашенникс В. В., Шведов Г. П., Юрков П. Н. Устройство для определения многочлег локаторов стираний при декодировании недвоичных блоковых кодов. Прио 30.07.1987, опубл. 1989,Бюл.№19.

42. Патент РФ №226789 МПК7 Н04В 17/00 Квашенников В. В., Рынденков N В. Способ контроля качества канала связи. Приор. 25.07.2004, опубл. 200; Бюл. №17.

43. Патент РФ №2285345 МПК7 Н 04 В 17/00 Квашенников В. В., Рынденков N В. Способ контроля качества канала связи. Приор. 28.12.2004, опубл. 200; Бюл. №28.

44. Патент РФ №2295196 МПК7 Н 04 В 17/00 Квашенников В. В., Шабанов г К. Способ контроля качества канала связи. Приор. 01.08.2005, опубл. 200 Бюл. №7.

45. Патент РФ №2321176 МПК7 Н 04 В 17/00 Квашенников В, В., Шабанов / К. Способ контроля качества канала связи. Приор. 05.06.2006, опубл. 200 Бюл. №9.

46. Патент РФ №2259636 МПК7 Н 04 L 1/00, 1/12, 1/20 Квашенников В. Е Солдатенко Э. Н. Способ передачи сообщений в системе с обратной связы Приор. 10.03.2004, опубл. 2005, Бюл. №24.

47. Патент РФ №2254675 МПК7 Н 03 М 13/01 Квашенников В. В., Яковлев 1

Г. Способ моделирования канала связи. Приор. 05.09.2002, опубл. 2004, Бюл. №17.

48. Патент РФ №2319301 МПК7 Н 03 М 13/01, G 06 G 7/48, Н 04 В 17/00 Квашенников В. В., Яковлев В. Г. Устройство моделирования канала связи. Приор. 20.02.2006, опубл. 10.03.2008, Бюл. №7.

49. Патент РФ на полезную модель №35930 МПК7 Н 03 М 13/05 Квашенников В, В., Трушин С. А Устройство умножения элементов конечных полей. Приор.

21.10.2003, опубл. 2004, Бюл. №4.

50. Патент РФ №2197788 МПК7 Н 04 L 7/08 Квашенников В. В., Слепухин Ф.В., Трушин С. А. Устройство кодовой цикловой синхронизации. Приор. 05.03.2001, опубл. 2003, Бюл. №3.

51. Патент РФ №2214689 МПК7 Н 04 L 7/08 Кухарев А. Д., Квашенников В. В., Слепухин Ф. В. Способ кодовой цикловой синхронизации. Приор.

28.05.2001, опубл. 2003, Бюл.№29.

52. Патент РФ №2210870 МПК7 Н 04 L 7/08 Зимихин Д. А., Квашенников В. В., Слепухин Ф. В. Способ адаптивной кодовой цикловой синхронизации. Приор. 09.08.2001, опубл. 2003, Бюл. №23.

53. Патент РФ №2259638 МПК7 Н 04 L 7/08 Зимихин Д. А., Квашенников В. В. Устройство адаптивной кодовой цикловой синхронизации. Приор.

05.04.2004, опубл. 2005, Бюл. №24.

54. Патент РФ №2295198 МПК7 Н 04 L 7/08 Зимихин Д. А., Квашенников В. В. Способ кодовой цикловой синхронизации. Приор. 08.06.2005, опубл. 2007, Бюл. №7.

55. Патент РФ №2302701 МПК7 Н 04 L 7/08 Забабурин А. Н., Квашенников В. В., Третьяков A.B., Трушин С. А. Устройство кодовой цикловой синхронизации. Приор. 17.11.2005, опубл. 2007, Бюл. №19.

56. Свидетельство РФ на полезную модель №29816 МПК7 Н 03 М 13/05 Квашенников В. В. Кодирующее устройство помехоустойчивого кода. Приор.

28.11.2002, опубл. 2003, Бюл. №15.

57. Патент РФ на полезную модель №42143 МПК7 Н 03 М 13/05 Квашенников В. В. Декодирующее устройство помехоустойчивого кода. Приор. 07.05. 2004, опубл. 2004, Бюл. №32.

58. Патент РФ на полезную модель №43420 МПК7 Н 03 М 13/05 Квашенников В. В. Декодирующее устройство кода Рида - Соломона. Приор. 12.08.2004, опубл. 2005, Бюл. №23.

59. Патент РФ №2259638 МПК7 Н 03 М 13/35 Кухарев А. Д., Квашенников В. В., Слепухин Ф. В. Система передачи информации помехоустойчивым кодом с переменными параметрами. Приор. 28.04.2004, опубл. 2005, Бюл. №25.

60. Патент РФ №2231929 МПК7 Н 04 L 13/00 7/04 Квашенников В. В. Способ выделения маркера цикловой синхронизации. Приор. 05.09.2002, опубл. 2004, Бюл. №18.

61. Патент РФ №2271611 МПК7 Н 04 L 7/04, G 06 F 1/12 Квашенников В. В. Устройство выделения маркера цикловой синхронизации. Приор. 13.09.2004, опубл. 2006, Бюл. №7.

62. Патент РФ №2280325 МПК7 Н 03 М 13/35 Квашенников В. В. Способ декодирования помехоустойчивого каскадного кода переменной длины. Приор. 15.02.2005, опубл. 2006, Бюл. №20.

63. Патент РФ №2304841 МПК7 Н 03 М 13/35 Квашенников В. В. Декодирующее устройство помехоустойчивого каскадного кода переменной длины. Приор. 08.09.2005, опубл. 2007, Бюл. №23.

64. Патент РФ №2231216 МПК7 Н 03 М 13/00 13/15 G 06 F 11/14 Квашенников В. В., Сосин П. А. Способ декодирования циклического помехоустойчивого кода. Приор. 21.06.2002, опубл. 2004, Бюл. №17.

65. Патент РФ №2251814 МПК7 Н 04 L 1/20 Кухарев А. Д., Квашенников В. В., Слепухин Ф.В. Способ передачи информации с использованием адаптивного помехоустойчивого кодирования. Приор. 18.08. 2003, опубл. 2005, Бюл. №13.

66. Патент РФ №2276837 МПК7 Н 04 L 1/20 Кухарев А. Д., Квашенников В. В., Зимихин Д. А., Манкевич Д. М. Способ передачи информации с использованием адаптивного помехоустойчивого кодирования. Приор. 22.11.2004, опубл. 2006, Бюл. №14.

67. Патент РФ №2299515 МПК7 Н 04 L 1/20 Кухарев А. Д., Квашенников В. В. Способ передачи информации с использованием адаптивного помехоустойчивого кодирования. Приор. 19.09.2005, опубл. 2007, Бюл. №14.

Подписано к печати 20.01.2010. Формат 60x84x16. Усл. печ. л. 2,1. Заказ 4- 2010г. Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии ФГУП «Калужский НИИ телемеханических устройств». 248000, г. Калуга, ул. К. Маркса, д. 4.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ РЕАЛИЗАЦИИ АДАПТИВНОГО ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДИРОВАНИЯ В ПЕРСПЕКТИВНЫХ СИСТЕМАХ РАДИОСВЯЗИ.

1.1. Анализ перспективной аппаратуры помехоустойчивой радиосвязи.

1.2. Характеристика методов помехоустойчивого кодирования при доведении сообщений в каналах низкого качества.

1.3. Описание нестационарных каналов связи низкого качества на основе составной модели канала с независимыми и группирующимися ошибками.

1.4. Постановка задачи адаптивной коррекции параметров кода в нестационарных каналах связи.

Выводы по первому разделу.

2. МЕТОДЫ ОЦЕНИВАНИЯ КАЧЕСТВА КАНАЛА СВЯЗИ В УСЛОВИЯХ НЕПОЛНОЙ ИНФОРМАЦИИ О РАСПРЕДЕЛЕНИИ ОШИБОК.

2.1. Формирование интегральных «мягких» оценок надежности символов кода и их использование для вычисления характеристик канала.

2.2. Оценивание качества канала связи по результатам декодирования помехоустойчивого кода.

2.3. Вычисление коэффициентов ошибок и группирования для каналов с независимыми и группирующимися ошибками.

2.4. Определение качества канала по блоковой статистике ошибок с учетом ее достоверности.

2.5. Блоковая модель канала связи по результатам декодирования помехоустойчивого кода.

Выводы по второму разделу.

3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ АДАПТИВНОЙ КОР РЕКЦИИ ПАРАМЕТРОВ КОДА.

3.1. Вероятности приема кода в каналах с независимыми и группирующимися ошибками.

3.2. Сигнально-кодовые конструкции и оценивание вероятностей приема при «мягком» декодировании кода.

3.3. Зависимости параметров кода от характеристик канала связи.

3.4. Методика двухконтурной адаптивной коррекции параметров кода по статистике декодирования внутреннего и внешнего кода в скользящем окне приема.

3.5. Методика каскадного адаптивного кодирования с коррекцией функции решений на стадии эксплуатации.

Выводы по третьему разделу.

4. МЕТОДЫ КОДИРОВАНИЯ И ДЕКОДИРОВАНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫХ КОДОВ С ПЕРЕМЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ.

4.1. Табличные преобразования при матричном и полиномиальном описании блоковых и сверточных кодов.

4.2. Использование табличных преобразований при кодировании линейных двоичных кодов.

4.3. Быстрое табличное декодирование линейных двоичных кодов.

4.4. Кодирование и декодирование кода Рида-Соломона с использованием быстрых преобразований.

4.5. «Мягкое» декодирование каскадных сигнально-кодовых конструкций.

Выводы по четвертому разделу.

5. МЕТОДЫ ЦИКЛОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫХ КОДОВ.

5.1. Кодовая и старт-стопная цикловая синхронизация.

5.2. Адаптивная кодовая цикловая синхронизация.

5.3. Быстрая дешифрация синхронизирующей последовательности с использованием табличных преобразований.

Выводы по пятому разделу.

6. ЭФФЕКТИВНОСТЬ АДАПТИВНОЙ КОРРЕКЦИИ ПАРАМЕТРОВ

ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫХ КОДОВ.

6.1. Оценка повышения скорости передачи информации в системе с адаптивным кодированием.

6.2. Теоретическая верхняя граница повышения скорости передачи информации

6.3. Адаптивное кодирование в каналах с обратной связью.

6.4. Условия применения адаптивной коррекции параметров кода.

Выводы по шестому разделу.

Актуальность работы. Эффективность автоматизированных систем управления (АСУ) объектами в значительной мере определяется качеством цифровой обработки информации в комплексах и системах связи. Повышение качества цифровой обработки информации сопряжено с постоянным усложнением реализуемых алгоритмов, использованием методов, учитывающих динамику функционирования АСУ и систем связи в целом. Объемы циркулирующей информации постоянно возрастают, что обусловлено ростом сложности и числа решаемых задач. Повсеместное развитие АСУ и появление новых пользователей в сетях связи приводит к необходимости увеличения канальных ресурсов. Однако, возрастание количества каналов и их пропускной способности повышает затраты на их создание и эксплуатацию. Увеличить скорость передачи информации при заданной помехоустойчивости или помехоустойчивость при постоянной скорости передачи в перспективных системах радиосвязи возможно за счет применения новых технологий помехоустойчивого кодирования, важным направлением которого является адаптивное кодирование. Помехоустойчивое кодирование отличается от других методов тем, что полностью реализуется на элементах цифровой техники: микроконтроллерах, программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС), микросхемах различной степени интеграции с жесткой логикой. Это делает кодовые методы повышения помехоустойчивости менее энергоемкими, менее габаритными и более дешевыми, чем другие.

Основу системы управления и связи составляют системы МВ-ДМВ радиосвязи, спутниковая, тропосферная, а также ДКМВ радиосвязь. При этом наиболее заметную роль играет дальняя ДКМВ радиосвязь, что обусловлено ее мобильностью, способностью при отсутствии развитой инфраструктуры передавать информацию на большие расстояния. При катастрофическом изменении среды распространения ДКМВ радиосвязь нарушается не в большей мере, чем другие виды связи, а восстанавливается гораздо быстрее [27]. Наиболее существенные недостатки радиосвязи — относительно высокий уровень помех, ограниченность полосы пропускания, возникновение взаимных помех из-за высокой плотности радиостанций, работающих в одном диапазоне.

Обеспечение радиосвязи в таких условиях возможно при совершенствовании технических средств и методов автоматизации и адаптации к изменяющимся характеристикам каналов связи. На средства радиосвязи возлагается задача надежного доведения сообщений и команд управления в установленное время с заданной верностью в сложной помеховой обстановке всеми доступными средствами. Однако, в настоящее время системы радиосвязи и управления не имеют в своем составе средств, в полном объеме реализующих развитые адаптивные режимы работы [31].

При выборе помехоустойчивого кода необходимо согласовывать его параметры с источником сообщения, каналом связи и требованиями, предъявляемыми к доведению сообщения. При использовании каналов связи, качество которых не известно или может изменяться, сложно заранее выбрать параметры кода. Тогда помехоустойчивый код выбирают, исходя из некоторого «наихудшего» или «среднего» состояния канала связи. Недостаток такого подхода - уменьшение скорости передачи информации вследствии излишне большой избыточности кода. Качество каналов связи может существенно ухудшаться при воздействии дестабилизирующих факторов, обусловленных изменением условий распространения сигнала или дальности передачи для мобильных узлов связи. Это может приводить к потере связи при использовании кодов, параметры которых не рассчитаны на значительное ухудшение качества канала и остаются постоянными. Особенно заметно этот недостаток проявляется при интенсивном информационном обмене в условиях нестационарного канала низкого качества.

Проблемой является нарушение связи из-за недостаточной помехоустойчивости системы при ухудшении качества канала связи. Одним из путей решения данной проблемы является использование адаптивного кодирования -автоматической и целенаправленной коррекции параметров кода по мере изменения качества канала. Адаптивное кодирование повышает помехоустойчивость и скорость передачи за счет перераспределения избыточности кода между состояниями канала, что позволяет восстановить связь в случае ее потери. Параметры кода изменяют вслед за изменением состояния канала, а для стационарного канала выполняют настройку параметров кода перед началом эксплуатации или при смене условий эксплуатации.

Выбор помехоустойчивого кода заключается в том, что на основании имеющейся информации об условиях эксплуатации на стадии разработки определяют семейство помехоустойчивых кодов, обеспечивающее заданную вероятность доведения сообщения при изменении качества канала связи. Для выбора конкретного кода семейства используют функцию решений, которая определяет зависимость параметров кода от качества канала связи при заданной вероятности доведения сообщения. Ее вычисляют на стадии разработки системы. Она учитывает априорную информацию о канале связи и определяет начальные значения итеративной процедуры коррекции кода, выполняемой уже на стадии эксплуатации системы. На этой стадии качество канала оценивают в режиме передачи рабочей информации на основании блоковой статистики ошибок канала по результатам декодирования кода с учетом признаков достоверности посылок. На стадии эксплуатации используют итеративную процедуру коррекции кода в зависимости от результатов доведения сообщения, уменьшающую возможные погрешности из-за расхождения реального канала и его модели, по которой рассчитывалась функция решений. На стадии эксплуатации может корректироваться и функция решений. Адаптивную коррекцию кодов применяют для помехоустойчивых кодов, алгоритмы кодирования, декодирования и цикловой синхронизации которых позволяют достаточно просто изменять параметры кода.

Выбор помехоустойчивого кода в общем случае выполняют с использованием большого числа критериев. В узком смысле адаптивное кодирование заключается в выборе кода, обеспечивающем заданную вероятность доведения сообщения при минимальной избыточности кода. Наиболее часто выбор кода сводится к определению параметров кода линейно упорядоченных по относительной избыточности или блоковой длине. Для поиска оптимального кода на линейно упорядоченном конечном множестве кодов могут применяться методы дихотомии, полихотомии и другие.

В более широком смысле выбор кода может учитывать большое число критериев в зависимости условий эксплуатации и требований пользователя. Такими критериями могут быть сложность реализации, быстродействие, допустимая задержка в передаче информации и т. д. В этом случае для оценки качества кода может быть использована функция расстояния Евклида, расстояние по минимаксному критерию и другие. Выбор кода сводится к оптимизации этого расстояния.

История развития основных научных направлений и школ в области адаптивного кодирования охватывает более полувека, с тех пор как возникла и стала развиваться современная теория помехоустойчивого кодирования. Решение задач адаптивного кодирования предусматривает рассмотрение различных аспектов информационного обмена в каналах связи, чему посвящено большое количество публикаций отечественных и зарубежных специалистов в области теории кодирования и связи. Среди них особого внимания заслуживают монографии и труды научных школ Л. Ф. Бородина, Э. Л. Блоха, В. В. Зяблова, В. Я. Турина, В. И. Коржика, Б. Я. Советова, Э. М. Габидулина, В. Б. Афанасьева, Е. Л. Белоусова, В. В. Зеленевского, Г. Д. Форни, У. Пи-терсона, Э. Р. Берлекэмпа, Р. Блейхута и многих других ученых.

Созданные ими работы весьма разнородны по содержанию и используемым методам. Тем не менее, несмотря на большое число фундаментальных исследований в области помехоустойчивого кодирования в той или иной мере затрагивающих проблему адаптации кода к условиям его применения, остается еще большое число нерешенных задач связанных с созданием и развитием методов адаптивного кодирования и их практическим применением.

Известные подходы используют итеративные методы коррекции параметров кода по результатам доведения сообщений, а более эффективная двух-контурная схема коррекции параметров кода в зависимости от качества канала связи практически не применяется. Недостаточно исследованы способы определения качества канала связи по результатам декодирования кода и методы реализации помехоустойчивых кодов с переменными параметрами с преемлемыми для практических приложений быстродействием и сложностью кодирования, декодирования и цикловой синхронизации.

Необходимость развития научно-теоретической базы разработки и применения методов адаптивной коррекции параметров кода, обеспечивающих повышение скорости и помехоустойчивости в наиболее сложных в помеховом отношении ДКМВ-МВ радиоканалах систем связи определяет актуальность диссертационной работы.

Процедура выбора помехоустойчивого кода, соответствующего каналу связи, содержит в себе внутреннее противоречие. С одной стороны, на этапе проектирования системы связи выбор кода выполняют исходя из предполагаемых характеристик каналов, с другой стороны, на этапе эксплуатации системы, характеристики реальных каналов связи могут отличаться от тех характеристик, которые были приняты при проектировании системы связи. Это может приводить к погрешностям выбранных параметров кода и снижению помехоустойчивости системы связи или к уменьшению скорости передачи сообщений.

Разрешение данного противоречия заключается в адаптивной коррекции кода на стадии эксплуатации, обеспечивающей вероятность доведения сообщения в канале, равную заданной величине при минимальной избыточности помехоустойчивого кода.

Методы адаптивного кодирования предусматривают контроль качества канала, определение кодовой конструкции, ее параметров и установление этих параметров в кодирующем и декодирующем устройствах помехоустойчивого кода. Для определения качества канала и соответствующих параметров кода используют результаты декодирования кода, учитывающие достоверность вычисленной статистики ошибок. Передачу новых параметров кода выполняют по каналу обратной связи. Параметры кода устанавливают в кодирующем и декодирующем устройствах кода с переменными параметрами.

Работа состоит из шести разделов.

В разделе 1 описаны особенности реализации методов адаптивного кодирования в системах связи. Реализация методов адаптивного кодирования требует постоянного внимания к возможностям реальной аппаратуры. Немаловажным является выделение базового набора операций и выработка требований к их реализации на существующей и перспективной элементной базе. Различные критерии оценки кодовых конструкций и сравнительная характеристика методов их кодирования и декодирования позволяют выбирать помехоустойчивый код наиболее подходящий по своим параметрам к условиям эксплуатации. Основные критерии, которые учитывают при выборе кода, обусловлены характеристиками канала связи. Поэтому, приводится описание нестационарного канала связи на основе составного канала и алгоритм генерации потока ошибок этого канала, учитывающий условную вероятность неискаженных интервалов между ошибками. Сформулирована задача адаптивной коррекции параметров кода в нестационарных каналах низкого качества.

Раздел 2 посвящен оцениванию качества канала связи в условиях неполной информации о распределении ошибок. Для доведения сообщений с заданной вероятностью в нестационарном канале связи необходим постоянный контроль (мониторинг) его качества. Контроль качества канала должен проводиться в рабочем режиме, без снижения скорости передачи в канале связи. Предложены интегрированные оценки качества канала по результатам декодирования помехоустойчивого кода с учетом мягких весов посылок (массы), сформированных на основе их первичных и вторичных статистических признаков. При оценивании качества канала также учитывают достоверности различных комбинаций ошибок по информационному критерию.

В разделе 3 описана методика адаптивной коррекции параметров кода. Предложены формулы для вероятности доведения сообщения в каналах с независимыми и группирующимися ошибками при декодировании по максимуму правдоподобия, с исправлением ошибок и стираний в пределах минимального кодового расстояния и при декодировании по наиболее вероятным символам кода. Приведены точные расчетные формулы для канала с биномиальным распределением ошибок и приближенные формулы для канала с группированием ошибок при «жестком» и «мягком» декодировании кода. Функциональная зависимость параметров кода от качества канала связи положена в основу двух методов адаптивной коррекции параметров кода. В обеих методах исходной информацией для выбора параметров кода являются результаты декодирования кода в скользящем окне приема с учетом их достоверности. В первом методе, выбранные по функции решений параметры кода, корректируются в зависимости от отклонения экспериментальной частоты приема кода от заданной вероятности, а во втором методе каскадной адаптации выполняется коррекция самой функции решений в процессе передачи и приема кода.

В разделе 4 рассмотрены алгоритмы кодирования и декодирования помехоустойчивых кодов с переменными параметрами. В основе предложенных алгоритмов лежат алгебраические и табличные методы кодирования и декодирования кодов. Алгебраические методы придают необходимую гибкость кодовой конструкции, т. е. возможность изменять параметры кода при сохранении алгоритмов. Для повышения быстродействия применяются быстрые полиномиальные преобразования, табличную обработку информации и распараллеливание операций. Табличные преобразования реализуют линейные и нелинейные зависимости, лежащие в основе алгоритмов кодировании и декодировании кодов. В каскадных и гибридных каскадных кодах наибольшую часть времени занимает кодирование и декодирование кода Рида-Соломона. Предложенный алгоритм кодирования и декодирования кода Рида-Соломона, использующий полиномиальные преобразования, имеет быстродействие на уровне лучших известных в настоящее время алгоритмов. Он применим для декодирования укороченных кодов с исправлением ошибок и стираний, что немаловажно для реализации кода Рида-Соломона с переменными параметрами.

Раздел 5 посвящен рассмотрению методов цикловой синхронизации помехоустойчивых кодов. Предложен алгоритм адаптивной кодовой цикловой синхронизации, в котором для установления синхронизации используют избыточность самого помехоустойчивого кода и не требуется введения дополнительной избыточности для целей синхронизации. Этот алгоритм наиболее эффективно можно использовать для помехоустойчивых каскадных кодов и гибридных каскадных кодов, в которых признаки синхронизации многократно повторяют в словах внутреннего кода. Для кодовой цикловой синхронизации при реализации фильтров Хаффмена возможно применение табличных преобразований, что обеспечивает высокое быстродействие и упрощение реализации. Описаны способы и устройства дешифрации синхронизирующих последовательностей с использованием быстрой табличной обработки информации, что повышает быстродействие цикловой синхронизации.

В разделе 6 представлены результаты оценивания эффективности адаптивной коррекции параметров помехоустойчивых кодов, полученные в ходе вычислительного эксперимента с использованием описанной в разделе 1 модели нестационарного канала связи. Эффективность определялась повышением скорости передачи информации в адаптивной системе по сравнению с системой с постоянными параметрами при одинаковой вероятности доведения сообщений. Показано, что коэффициент повышения скорости передачи информации может достигать значений 1.2. 1.5, что делает целесообразным практическое применение адаптивного кодирования. Представлена формула и результаты расчетов теоретической верхней границы повышения скорости передачи информации. Описаны особенности применения адаптивного кодирования в каналах с решающей и информационной обратной связью.

В заключении приведены основные результаты и выводы исследования.

В приложении представлены программы расчета вероятностей приема кода, расчета спектра кода, оценки качества' канала и моделирования канала связи с группированием ошибок.

Целью настоящей работы настоящей работы являются исследования проблем разработки и применения методов адаптивной коррекции параметров помехоустойчивого кода для повышения скорости и помехоустойчивости передачи сообщений в перспективных системах радиосвязи.

Центральной задачей исследования является разработка методики адаптивного управления параметрами кода, а также разработка методов и технических решений кодирования, декодирования и цикловой синхронизации кодов с переменными параметрами, реализующими эту методику в процессе эксплуатации.

Объектом исследования являются технические решения кодирования, декодирования и цикловой синхронизации помехоустойчивого кода с переменными параметрами.

Предметом исследований являются методы и способы адаптивной коррекции помехоустойчивого кода в системах радиосвязи.

Научной проблемой является разработка программно-математического и методического аппарата адаптивной коррекции параметров кода и его применений в условиях нестационарных каналов связи низкого качества на стадии разработки и эксплуатации перспективных систем радиосвязи.

В ходе исследований были получены следующие научные результаты, представляемые к защите:

1. Методика двухконтурной адаптивной коррекции параметров кода в зависимости от качества канала связи и отклонения вероятности доведения сообщения от заданной величины.

2. Способ определения качества канала связи по результатам декодировании помехоустойчивого кода с учетом достоверности статистики ошибок канала.

3. Быстрый табличный алгоритм кодирования и декодирования двоичных блоковых и сверточных кодов.

4. Ускоренный алгоритм кодирования и декодирования кода Рида-Соломона с использованием полиномиальных преобразований.

5. Метод адаптивной кодовой цикловой синхронизации.

Научная новизна полученных в диссертационной работе результатов заключается в том, что:

1. Впервые предложен метод двухконтурной адаптивной коррекции кода, включающий выбор начальных параметров кода по функции решений, построенной на стадии проектирования системы и дополнительной итеративной коррекции параметров кода на стадии эксплуатации.

2. Предложен метод каскадной адаптивной коррекции кода в условиях неопределенности в описании канала связи, основанный на коррекции функции решений на этапе эксплуатации по отклонению вероятности доведения сообщения от заданной величины.

3. Впервые предложен метод определения качества канала связи по результатам декодировании помехоустойчивого кода с учетом оценивания достоверности статистики ошибок.

4. Предложена модель составного нестационарного канала на основе условной интегральной блоковой статистики неискаженных интервалов и алгоритм генерации потока ошибок этого канала связи.

5. Получены соотношения для расчета помехоустойчивости каскадного кода при декодировании по наиболее вероятным символам с исправлением ошибок внешним кодом.

6. Предложен быстрый алгоритм табличного кодирования и декодирования линейных двоичных блоковых и сверточных кодов.

7. Получен алгоритм кодирования и вычисления синдрома кода Рида-Соломона над полем СР(2т), использующий быстрые полиномиальные преобразования, сложность которого соизмерима со сложностью лучших известных алгоритмов.

8. Предложен метод адаптивной кодовой цикловой синхронизации по внутренним кодам помехоустойчивого каскадного кода.

9. Предложены способ и техническое решение быстрой дешифрации синхронизирующей последовательности с использованием табличных преобразований.

Достоверность полученных научных результатов, выводов и рекомендаций обусловлена корректной математической постановкой задачи, принятых допущений и ограничений, подтверждена использованием апробированного математического аппарата теории вероятностей и математической статистики, теории оптимизации, теории информации и помехоустойчивого кодирования, математическими выкладками и расчетами, сравнением результатов теоретических расчетов и вычислительных экспериментов.

Теоретическая значимость научных результатов заключается в принципиальном вкладе автора в развитие важных положений адаптивного кодирования, совокупность которых направлена на повышение помехоустойчивости и скорости передачи сообщений по нестационарным каналам низкого качества. В работе осуществлено научное и теоретическое обобщение подходов к разработке способов и технических решений кодирования, декодирования и цикловой синхронизации помехоустойчивых кодов с переменными параметрами. Разработанные способы и технические решения, как подтверждают результаты расчетов и вычислительных экспериментов, обладают высокими характеристиками по скорости и помехоустойчивости и соответствуют современному мировому уровню.

Практическая значимость результатов диссертационных исследований заключается в промышленной применимости полученных результатов, их связи с НИОКР, проводимыми по заказам различных ведомств РФ, а также внедрением результатов исследований в ряд уже принятых на снабжение или вновь разрабатываемых комплексов телекодовой связи «Прима-БМ», «Перевал», «Батискаф», «Бризань», в том числе для оснащения объектов МО и МЧС РФ. Предложенные методы и технические решения повышают помехоустойчивость или скорость передачи информации на 20-50% в зависимости от характеристик используемых каналов связи. Применение результатов возможно для широкого класса помехоустойчивых кодов: каскадных кодов, гибридных кодов и турбокодов, каскадных кодов с сигнально-кодовыми конструкциями при разработке конкретных методов, способов и технических решений адаптивного кодирования. Результаты работы могут быть использованы в вузах при изучении соответствующих учебных дисциплин.

Апробация.

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на следующих научно - технических конференциях:

II, III, IV, V, VI, VII, VIII Российские научно-технические конференции «Новые информационные технологии в системах связи и управлении» (Калуга, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009 гг.).

XXV, XXVI, XXVII Межведомственные научно - технические конференции «Проблемы обеспечения эффективности функционирования сложных технических систем» (Серпухов, 2007, 2008, 2009 гг.).

VIII, IX, X Международные научно - технические конференции «Кибернетика и высокие технологии XXI века» (Воронеж, 2007, 2008, 2009 гг.).

Публикации.

Основные научные результаты отражены в 40 публикациях:

13 статьях в научно-технических журналах, из перечня, рекомендованного ВАК для защиты докторских диссертаций;

27 патентах и авторских свидетельствах на изобретения и полезные модели, из которых 12 внедрено в изделиях, созданных по заказам различных ведомств РФ: МО, МЧС и др., 2 патента отмечены медалями и грамотами международной выставки изобретений в г. Женеве;

По направлению исследований издана 1 монография и 1 учебно-методическое пособие, выполнено 2 проекта РФФИ: 05-07-08029 офи-п и 0807-13511 офи-ц.

Реализация.

Результаты работы используются:

1. В аппаратуре телекодовой связи «Прима-БМ», «Перевал-5», «Бати-скаф-Н», «Бризань», разработанной ФГУП «Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств» (акт о реализации ФГУП «КНИИТМУ» от 24.12.2009 г.).

2. В войсковой части 08310 при обосновании ТТЗ на ОКР «Бризань» и при разработке эксплуатационной документации изделия «Бенефис» (акт о реализации в/ч 08310 от 25.12.2009 г.).

3. В учебном процессе Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана, Калужский филиал при изучении дисциплин «Теория телекоммуникационных систем» и «Проектирование телекоммуникационных систем» (акт о реализации МГТУ КФ от 28.12.2009 г.).

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из основной части и приложения. Основная часть содержит введение, шесть разделов, заключение и список цитируемой литературы (167 наименований). Объем основной части составляет 290 страниц машинописного текста, иллюстрируется 24 таблицами и 35 рисунками.

ВЫВОДЫ ПО ШЕСТОМУ РАЗДЕЛУ

Эффективность методов адаптиного кодирования оценивалась при испытаниях соответствующих алгоритмов на модели составного нестационарного канала связи. Перед испытаниями вычислялась функция решений, устанавливающая зависимость параметров кода от качества канала связи. В процессе испытаний проведился вычислительный эксперимент, включающий:

• генерацию потока ошибок модели канала связи;

• кодирование исходной информации помехоустойчивым кодом с переменными параметрами;

• наложение ошибок на помехоустойчивый код;

• адаптивную кодовую цикловую синхронизацию искаженных кодовых комбинаций;

• декодирование выделенного помехоустойчивого кода;

• оценивание качества канала связи;

• выбор новых параметров кода по таблице (функции) решений;

• коррекция полученных параметров кода в зависимости от используемого метода адаптивного кодирования;

• доведение новых параметров кода по каналу обратной связи до передающей стороны.

Анализ результатов испытаний алгоритмов и технических решений адаптивного кодирования, сравнение их с теоретической верхней границей с учетом решающей или информационной обратной связи позволяет сделать следующие выводы.

1. Испытывалось два основных метода адаптивного кодирования. В методе двухступенчатой адаптивной коррекции параметров помехоустойчивого кода для несимметричного изменения избыточности кода использовалось два скользящих окна. Априорная информация о канале связи учитывалась в функции решений, которая вычислялась заранее на стадии проектирования. Результаты испытаний показывают, что коэффициент повышения скорости передачи информации а может существенным образом изменяться в зависимости от характеристик нестационарного канала связи. Коэффициент повышения скорости передачи информации а в адаптивной системе связи может достигать значений 1.2,., 1.5 при высоких вероятностях ошибки на бит в «плохом» состоянии канала, равных 0.05.0.08, и коэффициенте загрузки канала помехами, находящемся в диапазоне величин 0.1 .0.3.

При отсутствии достаточной информации о характеристиках канала и его модели можно использовать метод каскадной коррекции параметров кода. Этот метод отличаеся от предыдущего тем, что в процессе работы корректируют также и функцию решений. Первый или второй метод адаптивного кодирования целесообразно выбирать в зависимости от того, насколько точно модель канала, принятая при проектировании соответсвует реальному каналу связи, т.е. насколько функция решений, вычисленная на стадии проектирования, соответствует каналу связи и требуется ли ее коррекция на стадии эксплуатации.

Реализация адаптивного кодирования возможна при наличии канала обратной связи. Высокую надежность канала обратной связи можно обеспечить благодаря небольшого объема передаваемой по этому каналу информации о новых параметрах кода, за счет принятия решения о новых параметрах кода на основе усредненной оценки в скользящем окне приема и робастной обработки статистики ошибок.

2. Потенциальные возможности адаптивного кодирования определяет теоретическая верхняя граница повышения скорости передачи информации в системе связи с адаптивным кодированием, по сравнению с системой с постоянными параметрами кода. Совершенствование используемых методов адаптивного кодирования, особенно повышение оперативности оценки качества канала и точности описания модели канала, которая учитывается в функции решений, приближают скорость передачи при адаптивном кодировании к теоретическому пределу.

3. Обратные каналы связи при адаптивном кодировании могут использоваться для передачи новых параметров кода и для сокращения избыточности кода. В каналах относительно хорошего качества (р<0.01) часто более целесообразно бывает повторение сообщений при отсутствии квитанции об их приеме, чем увелеичение избыточности кода. Для квитирования сообщений используется решающая обратная связь. Она обеспечивает заданную вероятность доведения сообщений при меньшей избыточности помехоустойчивого кода, а значит, повышает скорость передачи информации в канале связи, по сравнению с адаптивным кодированием без квитирования сообщений. Выбор параметров кода в канале с квитированием сводится к задаче условной целочисленной оптимизации целевой функции, выражающей среднее время доведения сообщения. Эта задача может решаться последовательным перебором допустимых параметров кода, либо методом дихотомии.

В канале с информационной обратной связью скорость передачи информации можно повысить за счет повторения непринятых символов кода, учитывающего стертые символы и приближенную оценку числа трансформированных символов.

4. Для эффективного применения методов адаптивного кодирования необходимо выполнение следующих условий:

• наличие канала обратной связи;

• информационный обмен в нестационарном канале связи, либо в канале связи, качество которого заранее не определено;

• состояния нестационарного канала существенно отличаются по своему качеству, т. е. в канале должны быть состояния «плохого» качества, требующие высокой избыточности кода и состояния «хорошего» качества для которых достаточно небольшой избыточности кода;

• наличие интенсивного информационного обмена в канале связи.

5. При моделировании методов адаптивного кодирования коррекция параметров кода проводилась в колирующем устройстве непрерывно при получении новых параметров, отличающихся от прежних параметров кода в каждом сеансе передачи каскадного кода. Поскольку характеристики канала связи определялись в скользящем окне приема, длительность которого была равна времени передачи 10 каскадных кодов (-300 кодов БЧХ(31, 16)), то коррекция кода отслеживала основной тренд изменения качества канала связи. Однако, учитывая длительность очень медленных замираний в канале, коррекцию параметров кода возможно проводить не чаще одного раза в течении 3-5 минут. Возможно также проведение коррекции кода только при достижении величины коррекции параметров кода определенного порогового значения и т. д.

Перечисленным выше условиям эффективного применения методов адаптивного кодирования удовлетворяют каналы многих систем связи, в частности системы, использующие радиоканалы ДКМВ малой и средней мощности и МВ на предельной дальности передачи. Поэтому, адаптивное кодирование в настоящее время находит применение и имеет хорошие перспективы практического применения в будущем. Итог проведенным в дисертацион-ной работе исследованиям подводится в заключительном разделе.

269

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Важность задач, выполняемых системами радиосвязи, накладывает жесткие ограничения на временные характеристики доведения сообщений. Эффективное доведение сообщений в нестационарных каналах связи низкого качества может быть достигнуто путем адаптивной коррекции параметров помехоустойчивого кода, гибко реагирующей на изменение качества канала связи. Анализ современных систем связи показал, что выбор кодовых конструкций, их параметров и алгоритмов кодирования, декодирования и цикловой синхронизации требует комплексного рассмотрения различных аспектов разработки и эксплуатации аппаратуры.

В диссертационной работе проведен теоретический анализ и предложены конкретные методы, алгоритмы и технические решения адаптивного кодирования и их применения для повышения помехоустойчивости и скорости доведения сообщений в системах радиосвязи. В целом содержание работы носит прикладную направленность. Полученные теоретические результаты подтверждены результатами вычислительных экспериментов и примерами конкретных алгоритмов и технических решений.

Решение задачи оперативного нахождения параметров помехоустойчивого кода, обеспечивающих заданную вероятность доведения передаваемого сообщения при минимальной избыточности кода, позволит:

• за счет снижения среднего времени доведения сообщений обеспечить повышение оперативности решения задач, возлагаемых на систему связи, что, в свою очередь, повысит коэффициент готовности системы связи в целом;

• за счет снижения среднего времени доведения сообщений обеспечить повышение скорости передачи сообщений в канале, что, в свою очередь, повысит оперативность обслуживания операторов системы связи. Исходя из оценок эффективности методов адаптивного кодирования экономический эффект от их внедрения складывается из четырех компонент:

• повышение скорости передачи сообщений в канале позволяет обслуживать большее число операторов системы связи;

• возможность повышения при необходимости помехоустойчивости обеспечивает передачу сообщений и команд при существенном ухудшении качества канала связи, недоведение сообщений в системах связи МО и МЧС и других ведомств может приводить к катастрофическим экономическим и людским потерям;

• методы адаптивного кодирования полностью реализуют на элементах цифровой техники, что делает их менее энергоемкими, менее габаритными и более дешевыми, по сравнению с другими;

• предлагаемые табличные и полиномиальные преобразования повышают быстродействие кодирующих и декодирующих устройств, что позволяет использовать их в групповых трактах многоканальных систем связи и сокращает аппаратные затраты.

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

1. Методы адаптивного кодирования являются важным инструментом, который используется для достоверного и своевременного доведения сообщений в нестационарных каналах связи низкого качества. В случае задания модели канала связи целесообразно использование предложенного в работе метода двухконтурной адаптивной коррекции параметров помехоустойчивого кода, основанного на применении заранее вычисленной на стадии разработки функции решений, определяющей зависимость начальных параметров кода от качества заданного канала связи и дополнительной коррекции параметров кода по результатам приема сообщения.

2. В случае неопределенности в описании модели канала целесообразно применение метода каскадной адаптивной коррекции параметров кода, при которой с использованием итеративной процедуры на стадии эксплуатации корректируются не только параметры кода, но и функция решений и выполняется подстройка параметров самой системы адаптивной коррекции к условиям эксплуатации.

3. Специально для целей адаптивного кодирования предложен способ определения качества канала связи по результатам декодировании помехоустойчивого кода с учетом достоверности блоковой статистики ошибок. Определение характеристик канала связи выполняют путем минимизации целевой функции, зависящей от блокового распределения ошибок в пределах корректирующей способности кода и при этом учитывают возможные трансформации при декодировании кода, что повышает точность определения качества канала связи.

4. С использованием условной интегральной блоковой статистики неискаженных интервалов предложена модель дискретного составного нестационарного канала связи. Алгоритм генерации потока ошибок этой модели по вычислительной сложности близок к Марковской модели ошибок, а определение характеристик этой модели канала по экспериментальным данным существенно проще.

5. Предложен алгоритм декодирования внешнего кода каскадного кода по наиболее вероятным символам кода с исправлением небольшого числа ошибок (<4) внешним кодом, который обеспечивает высокую вероятность доведения сообщения в каналах связи с независимыми и группирующимися ошибками, соизмеримую с аналогичной вероятностью для алгоритма декодирования каскадного кода с исправлением ошибок и стираний в пределах минимального кодового расстояния, при существенно меньшей вычислительной сложности. Получены соотношения для расчета помехоустойчивости каскадного кода при декодировании внешнего кода по наиболее вероятным символам кода, которые могут быть использованы для определения функции решений адаптивного кодирования.

6. При кодировании и декодировании двоичных блоковых или сверточ-ных кодов с небольшой блоковой длиной или небольшой длиной кодового ограничения (<32) для повышения быстродействия целесообразно использовать предлагаемые в работе алгоритмы табличных преобразований.

7. Для повышения быстродействия кодирования и вычисления синдрома кода Рида-Соломона над полем Галуа ОР(2"г) предпочтительно использовать предлагаемые быстрые полиномиальные преобразования, вычислительная сложность которых по суммарному числу арифметических операций сложения и умножения над полем ОЕ(2т) соизмерима с лучшими известными быстрыми преобразованиями.

8. Предложен метод адаптивной кодовой цикловой синхронизации, использующий для целей синхронизации избыточность помехоустойчивого кода. Наиболее эффективно этот метод может применяться для каскадных и гибридных помехоустойчивых кодов, в которых признаки синхронизации передаются внутренними кодами и введения дополнительной избыточности, как в случае старт-стопной синхронизации не требуется.

9. Для повышения быстродействия метода адаптивной цикловой синхронизации предложен способ быстрой дешифрации синхронизирующей последовательности с применением табличных преобразований. Описанные в работе технические решения этого способа позволяют обрабатывать входную последовательность символов в параллельном коде группами по т (т> 1) символов, что повышает быстродействие примерно в т раз.

Центральной задачей исследования являлось установление сложной функциональной зависимости (функции решений) между качеством канала связи и параметрами кода. Показано, что эта задача сводится к задаче многомерной целочисленной условной оптимизации целевой функции, построенной по методу наименьших квадратов и может решаться методом последовательного перебора по множеству допустимых параметров кода. При линейном упорядочивании кодов по функции расстояний Евклида, лексикографическому принципу, минимаксному критерию, и т. д. для поиска оптимальной кодовой конструкции на линейно упорядоченном конечном множестве кодов может применяться метод дихотомии (полихотомии).

Представляемые к защите научные результаты доведены до алгоритмов и технических решений, что позволяет использовать их в существующих и перспективных системах связи.

Результаты диссертационной работы внедрены при создании новых систем связи. Эти результаты были использованы, в частности, при выполнении следующих работ:

1. В аппаратуре телекодовой связи «Прима-БМ» «Перевал-5», «Бати-скаф-Н», «Бенефис», разработанной ФГУП «Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств» (акт о реализации ФГУП «КНИИТМУ» от 24.12.2009 г.)

2. В войсковой части 08310 при обосновании ТТЗ на ОКР «Бризань» и при разработке эксплуатационной документации изделия «Бенефис» (акт о реализации в/ч 08310 от 25.12.2009 г.).

3. В учебном процессе Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана, Калужский филиал при изучении дисциплин «Теория телекоммуникационных систем» и «Проектирование телекоммуникационных систем» (акт о реализации МГТУ КФ от 28.12.2009 г.).

В дальнейшем полученные научные результаты и практические рекомендации могут быть использованы предприятиями и организациями следующим образом:

• при обосновании ТТЗ на НИОКР по перспективным системам помехоустойчивой связи;

• при проектировании и оценивании эффективности и качества функционирования разрабатываемых и перспективных систем помехоустойчивой связи различного назначения;

• в учебном процессе вузов.

В диссертационной работе получены новые научные результаты, направленные на решение важной научной проблемы повышения скорости и помехоустойчивости передачи сообщений в нестационарных каналах низкого качества систем связи за счет разработки и применения методов адаптивной коррекции параметров помехоустойчивого кода. Выработанные подходы и рекомендации привели к созданию конкретных алгоритмов и построению технических решений, многие из которых были реализованы программно и аппаратно и подтвердили эффективность своего применения.

В рамках сформулированной в диссертационной работе научной задачи дальнейшие исследования целесообразно продолжить в следующих направлениях:

• разработка методов адаптивной коррекции параметров кода совместно с адаптацией других параметров передачи: скорости, мощности передачи, адаптации по частоте и т. д. по критерию минимальных энергетических затрат при заданной вероятности доведения;

• адаптация параметров кода к изменяемому качеству каналов связи на основе оперативной коррекции функции решений в процессе эксплуатации системы с учетом канала информационной обратной связи;

• разработка методики адаптивной коррекции параметров кода в режиме передачи с псевдослучайной перестройкой частот (ППРЧ).

1. Авторское свидетельство СССР №1124291, МКИ3 G 06 F 7/52, Сули-мов Ю. В. Устройство для умножения элементов конечных полей. Приор. 06.07.1983, опубл. 1984, Бюл. №42.

2. Авторское свидетельство СССР № 809550, МКИ3 Н 03 М 13/04, Хо-мич Н. Ф. Декодирующее устройство. Приор. 12.03.1979, опубл. 1981, Бюл. №8.

3. Авторское свидетельство СССР № 1309317, МКИ4 Н 03 М 13/00 Матика-швили А. Т. Устройство для декодирования кодов Рида Соломона. Приор. 12.12.1985, опубл. 1987, Бюл. №17.

4. Авторское свидетельство СССР №1481902 МКИ4 Н 03 М 13/02 Квашен-ников В. В., Шведов Г. П., Юрков П. Н. Устройство для определения многочлена локаторов стираний при декодировании недвоичных блоковых кодов. Приор. 30.07.1987, опубл. 1989, Бюл. №19.

5. Авторское свидетельство СССР №849521 МКИ3 Н 04 L 7/08 Бек Г. В., Богданович В. Н., Киреев О.П. Устройство для цикловой синхронизации. Приор. 06.12.1978, опубл. 1981, Бюл. №27.

6. Андреев A.A., Афанасьев А.Т., Белов П. В., Иванов Г. Н., Фиговский Э. А. Экспериментальное исследование потока ошибок в KB канале. //Радиотехника. 1985, - №8. - с. 39 - 40.

7. Афанасьев В. В., Грушко И. И. Алгоритмы БПФ для полей GF(2'n) //Помехоустойчивое кодирование и надежность ЭВМ. — М.: Наука, 1987. -с.33-55.

8. Ахо А., Хопкрофт Дж., Ульман Дж. Построение и анализ вычислительных алгоритмов. — М.: Мир, 1979. 536 с.

9. Баранов В. Г., Белоусов Е. Л., Милов В. Р. Адаптация в системах цифровой связи. Монография. Нижегор. гос. техн. ун-т, 2001. — 170 с.

10. Бек Г. В. Ускоренный алгоритм декодирования кодов Рида — Соломона с исправлением стираний. //Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТПС. — 1975.7. с. 56-62.

11. Бек Г. В., Богданович В. Н., Киреев О.П. Метод синхронизации сообщений. Сб.: Построение и анализ систем передачи информации. — М.: Наука, 1980.- с. 84-89.

12. Берлекэмп Э. Р. Алгебраическая теория кодирования. Пер. с англ., М.: Мир, 1971.-477 с.

13. Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки. Пер. с англ. М.: Мир, 1986. - 448 с.

14. Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов. Пер. с англ.- М.: Мир, 1989.-523 с.

15. Блох Э. Л., и др. Модели источника ошибок в каналах передачи цифровой информации. -М.: Связь, 1971. 312 с.

16. Блох Э. Л., Зяблов В. В. Линейные каскадные коды. М.: Наука, 1982. -229 с.

17. Болховитин Л. М., Журкин С. П., Квашенников В. В., Сосин П.А. Передача формализованных сообщений самосинхронизирующимся кодом с пере менными параметрами. //Техника средств связи, сер. ТПС. —1990. — вып. 8.- с. 39-47.

18. Борисенко Е. А., Квашенников В. В., Турилов В. А. Структурно-параметрическая адаптация помехоустойчивого кода в системах радиосвязи. /Труды VII Российской научно — технической конференции, Калуга, изд- во ЦНТИ, 2008. с. 145-150.

19. Бородин Л. Ф. Введение в теорию помехоустойчивого кодирования. М.: Советское радио, 1968.- 408 с.

20. Брегман Б. Ф., Зимихин Д. А., Квашенников В. В. Быстродействующий кодек систематического кода Рида-Соломона. /Труды V Российской научно технической конференции, Калуга, Часть 2, изд — во ЦНТИ, 2006. -с. 82-85.

21. Брегман Б. Ф., Борисенко Е. В., Квашенников В. В. Использование помехоустойчивого кода переменной длины для передачи информации между абонентами воздушной сети. //Телекоммуникации. — 2006. — №3. с. 36-39.

22. Габе Н. Р., Лебедев Ю.М., Опаринский П. П., Семенович Д. Н. Исследование адаптивных блоковых корректирующих кодов в информационных каналах с помехами. //Вопросы радиоэлектрониники, Сер. ОВР. 1990. -вып. 14. - с. 25-35.

23. Габидулин Э. М., Афанасьев В. В. Кодирование в радиоэлектронике. М.: Радио и связь, 1986. - 176 с.

24. Галлагер Р. Теория информации и надежная связь. Пер. с англ. М.: Сов. радио, 1974.-720 с.

25. Гладких A.A., Тетерко В. В., Визаренко А. Б. Конструкции кода Рида -Соломона для адаптивных систем связи. /Радиоэлектронная техника. Сб. научн. трудов Ульяновск, гос. техн. университета. 2000. — с.84-89.

26. Головин О. В. Простов С. П. Системы и устройства коротковолновой радиосвязи /Под ред. проф. О. В. Головина. М.: Горячая линия - Телеком, 2006. - 598 с.

27. Дадаев Ю. Г. Арифметические коды, исправляющие ошибки. М.: Сов. радио, 1969. — 168 с.

28. Забабурин А. Н., Квашенников В. В., Третьяков А. В., Трушин С. А. Методы кодовой цикловой синхронизации и их применение для передачи сообщений в каналах связи с вероятностью ошибки до 10"1. //Телекоммуникации. — 2008. №6. - с. 18-22.

29. Захарова Т. Г. Вычисление преобразования Фурье в полях характеристики 2. //Проблемы передачи информации. 1992. - №2. - Т. 28. — с. 62-77.

30. Зеленевский В. В. Принципы построения робастных систем передачи информации. Монография. Министерство Обороны РФ. 2001. - 374 с.

31. Зингеренко А. М., Тунев Д. Г. Параметры блочной синхронизации на основе контроля текущей цифровой суммы. /Сб. научных трудов ЛЭИС, Теория и устройства передачи информации по каналам связи. 1987.- с. 85-90.

32. Золоторев В. В. Многопороговые декодеры для систем связи с предельно малой энергетикой сигнала.//Цифровая обработка сигналов. 2004.— №1.- с.24-28.

33. Золоторев В. В. Теория и алгоритмы многопорогового кодирования. М.: Радио и связь, Горячая линия - Телеком , 2006. - 272 с.

34. Золоторев В. В., Овечкин Г. В. Эффективные алгоритмы помехоустойчивого кодирования для цифровых систем связи. //Электросвязь. 2003. - №9.- с.34-37.

35. Зяблов В. В., Короткое Д. Л., Портной С. Л. Высокоскоростная передача сообщений в реальных каналах. — М.: Радио и связь, 1991. — 288 с.

36. Евстифеев Ю. С. Эффективная оценка корректирующей способности групповых кодов. //Техника средств связи. Сер. ТПС. 1975. - вып.11. -с. 51-57.

37. Егоров С. И., Маркарян Г. Повышение эффективности исправления ошибок помехоустойчивыми кодами Рида — Соломона в цифровых телекоммуникационных каналах. //Телекоммуникации. — 2005. — №10. — с. 2-8.

38. Иванчук Н. А., Осмоловский С. А. Применение новых сигнальных конструкций и информационных технологий в отечественной радиоэлектронике. //Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. 2007. - №1-2. -с. 47-51.

39. Каналы передачи данных. Под ред. В. О. Шварцмана. М., Связь, 1970. -304 с.

40. Касами Т., Токура Н., Ивадари Е., Инагаки Я. Теория кодирования. Пер. с японского. -М.: Мир, 1978. 576 с.

41. Квашенников В. В. О выборе параметров помехоустойчивого каскадного кода. //Техника средств связи, сер. ТПС. 1984. - вып. 7. - с. 76-80.

42. Квашенников В. В. Система связи с адаптивным помехоустойчивым кодированием.//Телекоммуникации. 2005.— №6.— с. 43-47.

43. Квашенников В. В. Кодирование и декодирование помехоустойчивых кодов с использованием быстрых табличных преобразований. //Телекоммуникации. 2009. - №4. - с. 38-41.

44. Квашенников В. В. Декодирование внешнего кода каскадного кода по наиболее вероятным символам внутреннего кода с исправлением ошибок и стираний. //Техника средств связи. Сер. ТПС. 1985. — вып. 7. — с. 79-83.

45. Квашенников В. В., Кухарев А. Д. Методы реализации быстрой обработки цифровой информации при проектировании и разработке систем связи. //Вопросы радиоэлектроники, Серия ОТ. — 2009. — Вып. 5. — с. 34-44.

46. Квашенников В. В. Алгоритм декодирования линейных двоичных помехоустойчивых кодов на ЭВМ с исправлением ошибок. //Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. 2000. - вып.1. - с. 28-30.

47. Квашенников В. В. Метод кодовой цикловой синхронизации с быстрой табличной дешифрацией синхронизирующей последовательности. //Телекоммуникации. — 2009. №4. - с. 17-21.

48. Квашенников В. В., Солдатенко Э. Н., Шабанов А. К. Выбор параметров помехоустойчивого кода в сетях связи с квитированием сообщений.

49. Телекоммуникации. 2007.- №11.- с. 36-38.

50. Квашенников В. В., Солдатенко Э. Н., Шабанов А. К. Метод отказоустойчивой передачи сообщений в сетях связи с многомерной маршрутизацией. //Телекоммуникации. 2008. - №5. - с.6-9.

51. Квашенников В. В. Применение быстрых полиномиальных преобразований над полями Галуа GF(2m) при кодировании и декодировании кода Рида-Соломона. //Телекоммуникации. 2009. - №7. - с. 13-15.

52. Квашенников В. В., Миронов А. В. Вычисление распределения ошибок по интегральной блочной статистике канала связи. /Труды VI Российской научно технической конференции, Калуга, изд - во ЦНТИ, 2007. - с. 197199.

53. Квашенников В. В., Кухарев А. Д. Адаптивное помехоустойчивое кодирование в технике связи. Монография. — Калуга: Изд-во научной литературы Н. Ф. Бочкаревой, 2007. 148 с.

54. Квашенников В. В., Шабанов А. К. Оперативный контроль качества канала связи по результатам декодирования помехоустойчивого кода. //Телекоммуникации. 2009. - №7. — с. 36-40.

55. Квашенников В. В., Солохина А. В., Трушин С. А. Построение комбинационных умножителей в полях Галуа. //Техника средств связи. Сер. ТПС. — 1988.- вып. 4.- с. 34-38.

56. Квашенников В. В., Яковлев В. Г. Замечание о решении квадратных уравнений над полями Галуа. //Проблемы передачи информации. — 1987. — т. 36. -вып. 2.- с. 108-111.

57. Квашенников В. В., Яковлев В. Г. Расчет вероятности правильного приема алгоритма декодирования каскадного кода по наиболее вероятным символам внутреннего кода. //Техника средств связи. Сер. ТПС. — 1989. — вып. 4.- с. 28-31.

58. Квашенников В. В., Кухарев А. Д. Принципы реализации перспективных информационных технологий на стадии проектирования и разработки систем связи. Труды VIII Российской научно — технической конференции, Калуга, изд во ЦНТИ, 2009. - с. 24-28.

59. Квашенников В. В., Слепухин Ф. В. Оценка возможностей и направлений совершенствования конструкции помехоустойчивых кодов в сетях передачи данных. /Сборник трудов Российской научно технической конференции, Калуга, «Манускрипт», 2002. - с. 149-151.

60. Квашенников В. В. Двухступенчатая адаптивная коррекция параметров помехоустойчивого кода по результатам его декодирования. //Вопросы радиоэлектроники, Серия ОТ. 2009. - Вып. 5. — с. 58-66.

61. Квашенников В. В., Юрков П. Н. Рекуррентный алгоритм декодирования кода Рида Соломона с исправлением стираний. //Техника средств связи. Сер. ТПС.- 1991.- вып. 5.- стр. 3-7.

62. Квашенников В. В. Декодирование кода Рида Соломона за пределами минимального кодового расстояния. /Материалы III Российской научно -технической конференции, Калуга, изд - во ЦНТИ, 2004. - с. 72-74.

63. Квашенников В. В. Метод каскадной коррекции параметров помехоустойчивого кода и адаптивное кодирование с обучением. //Вопросы радиоэлектроники, Серия ОТ. 2009. - Вып. 5.-е. 67-74.

64. Квашенников В. В. Метод адаптивного помехоустойчивого кодирования с двухступенчатой коррекцией параметров кода. Труды VII Российской научно технической конференции, Калуга, изд - во ЦНТИ, 2008. - с. 133138.

65. Квашенников В. В., Трушин С. А. Перспективные устройства цикловой синхронизации помехоустойчивого каскадного кода. /Материалы IV Российской научно технической конференции, Калуга, изд — во ЦНТИ, 2005.- с. 65-69.

66. Квашенников В. В., Слепухин Ф. В. Система передачи информации помехоустойчивым каскадным кодом с переменными параметрами. //Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. 2003. - вып.1, 2. - с. 54-57.

67. Кларк Дж., мл., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи. Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1987. - 392 с.

68. Клюев Н. И. Информационные основы передачи сообщений. М.: Советское радио, 1966. - 360с.

69. Ковров С. С., Лунев B.C. Вероятность ошибок в адаптивных системах радиосвязи. //Радиотехника. — 2005. —№11.— с. 29-35.

70. Комашинский В. И., Максимов А. В. Системы подвижной радиосвязи с пакетной передачей информации. Основы моделирования. — М.: Горячая линия Телеком, 2007. - 176 с.

71. Коричнев Л. П., Королев В. Д. Статистический контроль каналов связи.- М.: Радио и связь, 1989. 240 с.

72. Красносельский И. Н. Турбокоды: принципы и перспективы. //Электросвязь.- 2001.-№1. с. 17-20.

73. Кульбида В. А. Способы помехоустойчивого кодирования и декодирования для построения систем связи с адаптацией этих способов к состоянию канала. //Техника радиосвязи. ОНИИП. 2006. - вып.11. - с. 40-51.

74. Курош А. Г. Курс высшей алгебры. М.: Наука, 1975. - 431 с.

75. Кухарев А. Д., Квашенников В. В. Перспективные кодовые конструкции и их использование в аппаратуре связи. /Материалы IV Российской научно -технической конференции, Калуга, изд во ЦНТИ, 2005. - с.36-39.

76. Кухарев А. Д., Квашенников В. В., Шабанов А. К. Современные цифровые телекоммуникационные технологии и их использование в перспективной аппаратуре связи. Труды VII Российской научно — технической конференции, Калуга, изд во ЦНТИ, 2008. - с. 33-41.

77. Кухарев А. Д., Квашенников В. В. Перспективные методы помехоустойчивого кодирования цифровой информации. /Труды V Российской научно- технической конференции, Калуга, Часть 2, изд во ЦНТИ, 2006.- с. 38-40.

78. Кухарев А. Д., Квашенников В. В. Современные телекоммуникационные технологии и их применение в перспективной аппаратуре связи. //Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. -2003- вып.1, 2. с. 92-94.

79. Кухарев А. Д., Квашенников В. В., Слепухин Ф. В. Проектирование систем помехоустойчивой защиты информации. Методические указания по курсу «Теория систем передачи данных». Калужский филиал МГТУ им. Н. Э. Баумана, Калуга, 2001. — 80 с.

80. Колесник В. Д., Мирончиков Е. Т. Декодирование циклических кодов. -М.: Связь, 1968.-251 с.

81. Лосев В. В., Бродская Е. Б., Коржик В. И. Поиск и декодирование сложных дискретных сигналов. М.: Радио и связь, 1988. — 224 с.

82. Мак-Вильямс, Ф. Дж., Слоэн Н. Дж. А. Теория кодов, исправляющих ошибки. Пер. с англ. М.: Связь, 1979. - 744 с.

83. Малыгин В. Б. Оценка закономерностей группирования ошибок в радиоканале ВЧ. //Радиотехника. 2005. -№1. - с. 81-86.

84. Малышев Н. П. и др. Судовая буквопечатающая радиосвязь. — Л.: Судостроение, 1974.-231 с.

85. Месси Дж. Пороговое декодирование. -М.: Мир, 1966. 207 с.

86. Мериминский И. А. Сравнительный анализ помехоустойчивости двух каскадных кодов методом моделирования на ЭВМ. //Техника средств связи. Сер. ТРС. 1986.- вып. 6.- с. 1-8.

87. Морелос-Сарагоса М. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. М.: Техносфера, 2005. - 320 с.

88. Морозов В. Г., Пуртов Л. П., Замрий А. С. Обобщение экспериментальных данных по вероятности и показателю группирования ошибок. //Техника средств связи. Сер. ТПС. 1981. - вып. 4. - с. 53-60.

89. Мудров А. Е. Численные методы для ЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. Томск: МП РАСКО, 1991. - 272 с.

90. Муттер В. М. Основы помехоустойчивой телепередачи информации. Л.: Энергоатомиздат, 1990. -288 с.

91. Отчет об ОКР «Трал-ИМ», научный руководитель Цимбал В.А. Москва: НИВЦ АС, 2003. - 221 с.

92. Отчет по НИР «Поиск». Научный руководитель Кухарев А. Д. Калуга: КНИИТМУ, 2004. - 173 с.

93. Осмоловский С. А. Стохастические методы защиты информации. М.: Радио и связь, 2003. - 320с.

94. Патент РФ на полезную модель №46399 МПК7 Н 04 В 17/00 Карпиков А. А., Квашенников В. В., Рынденков М. В. Устройство для контроля качества канала связи. Приор. 09.03.2005, опубл. 2005, Бюл. №18.

95. Патент РФ №226789 МПК7 Н 04 В 17/00 Квашенников В. В., Рынденков М. В. Способ контроля качества канала связи. Приор. 25.07.2004,опубл. 2005, Бюл. №17.

96. Патент РФ №2285345 МПК7 Н 04 В 17/00 Квашенников В. В., Рынден-ков М. В. Способ контроля качества канала связи. Приор. 28.12.2004, опубл. 2006, Бюл. №28.

97. Патент РФ №2321176 МПК7 Н 04 В 17/00 Квашенников В. В., Шабанов А. К. Способ контроля качества канала связи. Приор. 05.06.2006, опубл. 27.03.2008, Бюл. №9.

98. Патент РФ №2295196 МПК7 Н 04 В 17/00 Квашенников В. В., Шабанов А. К. Способ контроля качества канала связи, Приор. 01.08.2005, опубл. 2007, Бюл. №7.

99. Патент РФ №2259636 МПК7 Н 04 L 1/00, 1/12, 1/20 Квашенников В. В., Солдатенко Э. Н. Способ передачи сообщений в системе с обратной связью. Приор. 10.03.2004, опубл. 2005, Бюл. №24.

100. Патент РФ №2239952 МПК7 Н 04 L 1/16 Квашенников В. В., Трушин С. А. Способ передачи сообщений в системе с обратной связью. Приор. 11.02. 2003, опубл. 2004, Бюл. №31.

101. Патент РФ №2254675 МПК7 Н 03 М 13/01 Квашенников В. В., Яковлев В. Г. Способ моделирования канала связи. Приор. 05.09.2002, опубл. 2004, Бюл. №17.

102. Патент РФ на полезную модель №35930 МПК7 Н 03 М 13/05 Квашенников В. В., Трушин С. А Устройство умножения элементов конечных полей. Приор. 21.10.2003, опубл. 2004, Бюл. №4.

103. Патент РФ №2331987 МПК7 Н 04 L 1/20 Квашенников В. В., Куха-рев А. Д., Манкевич Д. М., Филимонов Ю. Ф. Способ адаптивной коррекции параметров передачи сообщений. Приор. 14.11.2006, опубл. 2008,1. Бюл. №23.

104. Патент РФ №2197788 МПК7 Н 04 L 7/08 Квашенников В. В., Слепухин Ф.В., Трушин С. А. Устройство кодовой цикловой синхронизации. Приор. 05.03.2001, опубл. 2003, Бюл. №3.

105. Патент РФ №2214689 МПК7 Н 04 L 7/08 Кухарев А. Д., Квашенников В. В., Слепухин Ф. В. Способ кодовой цикловой синхронизации. Приор. 28.05.2001, опубл. 2003, Бюл.№29.

106. Патент РФ №2313187 МПК7 Н 03 М 13/03 Квашенников В. В., Солда-тенко Э. Н., Шабанов А. К. Способ пакетной передачи сообщений в сетях связи с многомерной маршрутизацией. Приор. 14.02.2006, опубл. 2007, Бюл. №35.

107. Патент РФ №2210870 МПК7 Н 04 L 7/08 Зимихин Д. А., Квашенников В. В., Слепухин Ф. В. Способ адаптивной кодовой цикловой синхронизации. Приор. 09.08.2001, опубл. 2003, Бюл. №23.

108. Патент РФ №2259638 МПК7 Н 04 L 7/08 Зимихин Д. А., Квашенников В. В. Устройство адаптивной кодовой цикловой синхронизации. Приор. 05.04.2004, опубл. 2005, Бюл. №24.

109. Патент РФ №2295198 МПК7 Н 04 L 7/08 Зимихин Д. А., Квашенников В. В. Способ кодовой цикловой синхронизации, Приор. 08.06.2005, опубл. 2007, Бюл. №7.

110. Патент РФ №2302701 МПК7 Н 04 L 7/08 Забабурин А. Н., Квашенников В. В., Третьяков A.B., Трушин С. А. Устройство кодовой цикловой синхронизации. Приор. 17.11.2005, опубл. 2007, Бюл. №19.

111. Патент РФ на полезную модель №42143 МПК7 Н 03 М 13/05 Квашенников В. В. Декодирующее устройство помехоустойчивого кода. Приор. 07.05. 2004, опубл. 2004, Бюл. №32.

112. Патент РФ на полезную модель №43420 МПК7 Н 03 М 13/05 Квашенников В. В. Декодирующее устройство кода Рида Соломона. Приор. 12.08.2004, опубл. 2005, Бюл. №23.

113. Патент РФ №2259638 МПК7 Н 03 М 13/35 Кухарев А. Д., Квашенников В. В., Слепухин Ф. В. Система передачи информации помехоустойчивым кодом с переменными параметрами. Приор. 28.04.2004, опубл. 2005, Бюл. №25.

114. Патент РФ №2183911 МПК7 Н 04 L 7/04 Квашенников В. В. Способ выделения маркера цикловой синхронизации. Приор. 13.06.2001, опубл. 2002,1. Бюл. №17.

115. Патент РФ №2210869 МПК7 Н 04 L 7/04, G 06 F 1/12 Квашенников В. В. Устройство выделения маркера цикловой синхронизации. Приор. 24.08.2001, опубл. 2003, Бюл. №23.

116. Патент РФ №2231929 МПК7 Н 04 L 13/00 7/04 Квашенников В. В. Способ выделения маркера цикловой синхронизации. Приор. 05.09.2002, опубл. 2004, Бюл. №18.

117. Патент РФ №2271611 МПК7 Н 04 L 7/04, G 06 F 1/12 Квашенников В. В. Устройство выделения маркера цикловой синхронизации. Приор. 13.09.2004, опубл. 2006, Бюл. №7.

118. Патент РФ №2319301 МПК7 Н 03 М 13/01, G 06 G 7/48, Н 04 В 17/00 Квашенников В. В., Яковлев В. Г. Устройство моделирования канала связи. Приор. 20.02.2006, опубл. 10.03.2008, Бюл. №7.

119. Патент РФ №2223598 МПК7 Н 03 М 13/35 Земляная Н. Б., Зими-хин Д.А., Квашенников В. В., Филимонков A.A. Способ декодирования помехоустойчивого каскадного кода переменной длины. Приор. 22.04.2002, опубл. 2004, Бюл. №4.

120. Патент РФ №2280325 МПК7 Н 03 М 13/35 Квашенников В. В. Способ декодирования помехоустойчивого каскадного кода переменной длины. Приор. 15.02.2005, опубл. 2006, Бюл. №20.

121. Патент РФ №2304841 МПК7 Н 03 М 13/35 Квашенников В. В. Декодирующее устройство помехоустойчивого каскадного кода переменной длины. Приор. 08.09.2005, опубл. 2007, Бюл. №23.

122. Патент РФ №2212101 МПК7 Н 03 М 13/13 Квашенников В. В., Супрун В. А. Кодек циклического помехоустойчивого кода, Приор. 20.03.2002, опубл. 2003, Бюл. №25.

123. Патент РФ №2231216 МПК7 Н 03 М 13/00 13/15 G 06 F 11/14 Квашенников В. В., Сосин П. А. Способ декодирования циклического помехоустойчивого кода. Приор. 21.06.2002, опубл. 2004, Бюл. №17.

124. Патент РФ №2251210 МПК7 НОЗ М13/00 Квашенников В.В., Сосин П.А.

125. Кодек помехоустойчивого циклического кода. Приор. 06.10. 2003, опубл. 2005, Бюл. №12.

126. Патент РФ №2260915 МПК7 Н 04 Ь 5/14, Н 03 М 13/03 Квашенников В. В., Рынденков М. В., Сосин П. А. Способ передачи сообщений в системах связи. Приор. 24.11.2003, опубл. 2005, Бюл. №26.

127. Патент РФ №2251814 МПК7 Н 04 Ь 1/20 Кухарев А. Д., Квашенников В. В., Слепухин Ф.В. Способ передачи информации с использованием адаптивного помехоустойчивого кодирования. Приор. 2003, опубл. 2005, Бюл. №13.

128. Патент РФ №2276837 МПК7 Н 04 Ь 1/20 Кухарев А. Д., Квашенников В. В., Зимихин Д. А., Манкевич Д. М. Способ передачи информации с использованием адаптивного помехоустойчивого кодирования. Приор. 22.11.2004, опубл. 2006, Бюл. №14.

129. Патент РФ №2299515 МПК7 Н 04 Ь 1/20 Кухарев А. Д., Квашенников В. В. Способ передачи информации с использованием адаптивного помехоустойчивого кодирования, Приор. 19.09.2005, опубл. 2007, Бюл. №14.

130. Патент РФ №2265960 МПК7 Н 04 Ь 1/00, Н 03 М 13/27 Квашенников В. В., Слепухин Ф.В. Способ передачи информации с использованием адаптивного перемежения. Приор. 16.05.2003, опубл. 2005, Бюл. №34.

131. Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. Пер. с англ. — М.: Мир, 1976.-594 с.

132. Романов Ю. В., Хмырова Н. П. Эффективность совместного использования каскадного кодирования и приема с оценкой качества сигнала в КВ системах связи с ППРЧ. //Техника радиосвязи. 2002. - Вып.7. - с 27-35.

133. Самойлов В. М. Обобщенная аналитическая модель канала с групповым распределением ошибок. //Вопросы радиоэлектроники, сер. ОВР. — 1990. — вып. 6. — с. 151-156.

134. Свидетельство РФ на полезную модель №29816 МПК7 Н 03 М 13/05 Квашенников В. В. Кодирующее устройство помехоустойчивого кода. Приор. 28.11.2002, опубл. 2003, Бюл. №15.

135. Сухман С. M., Бернов А. В., Шевкопляс Б. В. Синхронизация в телекоммуникационных системах. Анализ инженерных решений. М.: Эко -Трендз, 2003.-260 с.

136. Советов Б. Я., Стах В. М. Построение адаптивных систем передачи информации для автоматизированного управления. JL: Энергоиздат, JTe-нингр. отделение, 1982. - 120 с.

137. Стиффлер Дж. Дж. Теория синхронной связи. Пер. с англ. М.: Связь, 1975.-488 с.

138. Тузов Г. И., Козлов М. Р. Помехозащищенность систем связи, использующих сигналы с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. //Зарубежная радиоэлектроника. 1989. - №3. - с. 3-28.

139. Тодоров П. Контрольные суммы на страже целостности. //Программист.- 2002.-№7.-с. 86-91.

140. Трифонов П. В., Федоренко С. В. Метод быстрого вычисления преобразования Фурье над конечным полем. //Проблемы передачи информации. — 2003.- №3. — Т. 39. с. 3-10.

141. Турин В. Я. Передача информации по каналам с памятью. М.: Связь, 1977.-248 с.

142. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. Пер. с англ. Т. 1, 2. М.: Мир, 1984.

143. Финк Л. М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Советское ридио, 1970.-727 с.

144. Форни Г.Д. Каскадные коды. Пер. с англ./Под ред. С. И. Самойленко. -М.: Мир, 1970.-205 с.

145. Хемминг Р. В. Цифровые фильтры. Пер. с англ. Под ред. А. М. Трахмана.- М.: Сов. Радио, 1980. 285 с.

146. Хемминг Р. В. Численные методы. — М.: Наука, 1972, 264 с.

147. Хмельницкий Е. А. Оценка реальной помехоустойчивости приема сигналов в КВ диапазоне. М.: Связь, 1975. - 232 с.

148. Шабанов В. К. Метод сокращения числа операций процедуры БПФ и построение кодов PC, оптимальных для обработки. //Техника средств связи, сер. ТПС . 1991. - вып. 8. - с. 16-33.

149. Шабанов В. К. К вопросу о декодировании каскадных кодов переменной длины.//Техника средств связи, сер. ТПС. 1988.- вып.4. - с. 47-52.

150. Шеховцов. О. И., Горохов С. Г. Передача информации по нестационарным каналам связи. Учебн. пособие. JL: Изд-во Ленингр. ун-та, 1985. -172 с.

151. Шувалов В. В. Прием сигналов с оценкой их качества. М.: Связь, 1979. -223 с.

152. Элементы теории передачи информации. Под ред. Л. П. Пуртова. — М.: Связь, 1972.-232 с.

153. Юрьев А. Н., Хазан В. Л., Мереминский И.А., Зенков А. Н. Идентификация параметров модели дискретного канала связи декаметрового диапазона. //Техника средств связи, сер. ТРС. 1991. - вып. 9. - с. 27-32.

154. Яковлев В. Г., Квашенников В. В. Расчет вероятности неприема для двух алгоритмов декодирования каскадного кода. //Техника средств связи, сер. ТПС.- 1983.- вып. 10.-с. 85-90.

155. Chase D. A class of algorithms for decoding block codes with channel measurement information. //IEEE Trans. Inform. Theory. 1972, V. 18. — p. 170-182.

156. Chen C. L. Formula for the Solution of Quadratic Equation over GF(2m). // IEEE Trans. Inform. Theory. 1982, V. 28, №5. - p. 792-794.

157. Hagenauer J., Offer E., Papke L. Iterative decoding of binary block and con-volutional codes // IEEE Trans. Inform. Theory. 1996, V. 42. - p. 429-445.

158. Takata Т., Yamashita Y., Fujiwara Т., Kasami Т., Lin S. On a suboptimum decoding of decomposable block codes. // IEEE Trans. Inform. Theory. 2000, V. 46. no. 5.-p. 1392-1406.

159. Tang H., Liu Y., Fossorier M. P. C., Lin S. On Combining Chase-2 and GMD Decoding Algorithms for nonbinary Block Codes. // IEEE Comm. Letters. -2001, V. 5, no. 5. p. 209-211.291