Одеська національна академія зв`язку ім. О. С. Попова кільдішев Віталій Йосипович icon

Одеська національна академія зв`язку ім. О. С. Попова кільдішев Віталій Йосипович




Скачати 274.28 Kb.
НазваОдеська національна академія зв`язку ім. О. С. Попова кільдішев Віталій Йосипович
Дата13.09.2012
Розмір274.28 Kb.
ТипАвтореферат


ОДЕСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ЗВ`ЯЗКУ ім. О.С. ПОПОВА


Кільдішев Віталій Йосипович


УДК 621.234; 396.043


ІМОВІРНІСНО-ЧАСОВІ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ ПРИ СУМІСНОМУ ВИКОРИСТАННІ ТАЙМЕРНИХ СИГНАЛІВ І БЛОКОВИХ КОДІВ


05.12.02 – телекомунікаційні системи та мережі


Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук


Одеса – 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Одеській національній академії зв’язку ім. О.С. Попова Міністерства транспорту та зв’язку України.


^ Науковий керівник:

заслужений працівник народної освіти України, академік МАІ, доктор технічних наук, професор

Захарченко Микола Васильович, Одеська національна академії зв’язку ім. О.С. Попова, проректор з навчальної роботи




^ Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Кадацький Анатолій Федорович, Одеська національна академії зв’язку ім. О.С. Попова, заф. кафедри електроживлення систем зв’язку










кандидат технічних наук, доцент

Михальчан В’ячеслав Степанович, Одеська філія ВАТ “Укртелеком”, заступник директора


Захист відбудеться 24 січня 2008 р. о 12.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.816.02 в Одеській національній академії зв’язку ім. О.С. Попова за адресою: 65029, м. Одеса, вул. Ковальська, 1, головний корпус, ауд. 222.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Одеської національної академії зв’язку ім. О.С.Попова за адресою: 65029, м. Одеса, вул. Ковальська, 1.


Автореферат розісланий 21 грудня 2007 р.


^

Вчений секретар


спеціалізованої вченої ради

к.т.н., доц. Ложковський А. Г.


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Забезпечення достовірного приймання інформації в системах передачі даних (СПД) завжди було актуальною проблемою. З метою технічного забезпечення гарантованої якості створена й підтримується в активному стані служба підтримки якості обслуговування відповідно до концепції QoS (Quality of Service), представленої в рекомендації ITU-T E.430. Ця служба покликана вирішувати задачі виділення необхідної смуги пропускання для потоків даних, керування величинами затримок пакетів, а також зменшення відсотка втрат залежно від якості каналів під час передавання даних.

При проектуванні СПД ці вимоги виражаються у вигляді певних чисельних значень характеристик передачі. У сучасних системах ці вимоги виявляються досить жорсткими й важко здійсненними через спотворення й завади при передаванні інформації по існуючих каналах зв'язку. Імовірність неспотвореного прийому повідомлень у ряді випадків повинна бути не менше 0,99999999, у той час як канали зв'язку без організації спеціальних заходів забезпечують меншу імовірність. Ще більш жорсткі вимоги ставляться до прийому спотвореного повідомлення, що може бути сприйняте як дійсне (так зване трансформоване повідомлення). У сучасних СПД імовірність цієї події не повинна перевищувати величини порядку 10-8–10-10. У цьому випадку при реальних каналах невідповідність досягає декількох порядків. У той же час з економічних міркувань повинні використовуватися, у першу чергу, існуючи канали зв'язку.

Необхідно врахувати, що більшість реальних каналів зв'язку є нестаціонарними. Наприклад, кабельні канали низових ланок автоматичних систем управління (АСУ) описуються моделлю Гільберта з i-станами, комутовані канали місцевої телефонної мережі (МТМ) моделлю Елліота-Гільберта, яка має два стани: "хороший" стан, в якому імовірність вірного прийому на кілька порядків більше від середньої імовірності; "поганий" стан, в якому імовірність вірного прийому прагне до 0,5. Причому питома вага "поганого" стану становить кілька відсотків загального часу передачі.

Одним із методів поліпшення якості передавання інформації по існуючих каналах є застосування пристроїв захисту від помилок, що використовують коректувальні коди для виправлення помилок в однонаправлених системах передачі й для виявлення помилок у системах зі зворотним зв'язком.

Порівняння однобічних систем і систем зі зворотним зв'язком показує, що в однобічних бінарних системах відносна швидкість передавання в середньому дорівнює 0,6 на один найквістовий елемент. Це пояснюється тим, що в нестаціонарних каналах помилки групуються, внаслідок чого для забезпечення зазначеної раніше якості необхідна більша надлишковість коду для однобічних систем. У системах з вирішальним зворотним зв'язком (ВЗЗ) найбільшу ефективність можна одержати при передаванні коротких конструкцій у прямому каналі, що теж приводить до відносно великої надлишковості перевірочних елементів. З іншого боку, у системах з ВЗЗ є втрати на повторення, які теж забезпечують часову надлишковість при передаванні повідомлення.

Дослідженню систем з підвищеною якістю прийому як при використанні розрядно-цифрових кодів (РЦК), так і таймерних сигнальних конструкцій (ТСК) присвячені роботи вітчизняних і зарубіжних вчених: Зюко А. Г., Лучука А. М., Шувалова В. П., Чугрєєва О. С., Стеклова В.Д., Захарченко М. В., Кирєєва І. А., Дельгадо Е. В., Панченка Г. Я. При цьому слід зазначити, що вчені Гринь О. О., Йона Л. Г., Басов В. Е. досліджували способи формування коротких конструкцій на базі таймерних сигналів (ТС). Проте питання про інтегральні оцінки параметрів коду й часових параметрів втрат на зворотний зв'язок не досліджувалося.

Саме тому актуальним завданням є розрахунок імовірнісно-часових характеристик систем передачі, що використовують ТС і блокові коди.

^ Зв'язок роботи з науковими програмами, планами й темами. Проведені в дисертаційній роботі дослідження узгоджені з державною програмою “Комплексна програма створення Єдиної національної системи зв'язку України до 2010 року”.

Тема дослідження відповідає держбюджетній науково-дослідній роботі «Дослідження сучасних технологій в інфокомунікаціях», проведеною на кафедрі «Документального електрозв'язку» Одеської національної академії зв'язку (ОНАЗ) ім. О.С. Попова, а також науковим планам кафедри.

^ Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є аналіз імовірнісно-часових характеристик систем передачі даних при спільному використанні ТС і блокових кодів.

Основні завдання дисертаційної роботи полягають у наступному:

  1. Визначити імовірнісні й часові характеристики систем передачі на базі ТСК і РЦК.

  2. Оцінити загальні втрати на надлишковість і повторення в системах з ВЗЗ.

  3. Синтезувати алгоритм перетворення РЦК-ТСК-РЦК, що забезпечує перетворення приросту пропускної здатності в якість передачі.

  4. Сформулювати умови роздільності виявляюваних і виправляних помилок при використанні ТС.

  5. Оцінити ємність накопичувача в системах з ВЗЗ.

  6. Провести оцінку відповідності реальних каналів зв'язку каналам моделі Гільберта.
^

Об'єктом дослідження є надлишкові кодові конструкції при РЦК і ТСК.


Предметом дослідження є алгоритм перетворення РЦК-ТСК-РЦК, що забезпечує мінімальні витрати часу із виконанням вимаганої якості передачі.

^ Методами дослідження є математична статистика, теорія імовірності, теорія багатопозиційних кодів, теорія завадостійкого кодування, математичне й імітаційне моделювання на ЕОМ.

^ Наукова новизна одержаних результатів:

  1. Одержано аналітичні вирази для інтегрального коефіцієнта надлишковості систем з ВЗЗ із урахуванням надлишковості коду, що виявляє помилки, і втрат на повторення.

  2. Побудовано матрицю імовірнісних переходів у системи з ВЗЗ і синтезовано граф системи.

  3. Доведено теорему про вибір вагових коефіцієнтів рівняння якості надлишкових ТС, що забезпечують розподіл множини, виявляюваних і виправляних помилок.

  4. Сформульовано критерії доцільності використання систем з ВЗЗ порівняно з однобічними системами передачі.

  5. Одержано аналітичні вирази для швидкості передавання в системах з ВЗЗ на базі ТСК.

Практичне значення одержаних результатів.

  1. Розроблено вимірювальний комплекс на базі ТС і блокових кодів, що дозволяє визначати параметри каналу зв'язку, який описується моделлю Гільберта.

  2. Установлено параметри завад у «хорошому» і «поганому» станах каналу зв'язку.

  3. Визначено клас каналів, в яких доцільно використати ТСК.

  4. Результати вимірів і програмні компоненти, які моделюють СПД, можуть бути використані:

– розроблювачами систем передачі даних;

– як складова частина програмного забезпечення, призначеного для імітаційного моделювання процесів передачі даних;

– у навчальному процесі.

^ Особистий внесок здобувача. Основні дослідження з тематики дисертаційної роботи автор виконав самостійно, а також виконав моделювання алгоритмів роботи систем і випробування їх на реальних каналах.

У друкованих працях, опублікованих у співавторстві, здобувачеві належать: [2] – розрахунок тривалості викиду шумів; [3] – вивід аналітичної залежності між параметрами дроблення й імовірності помилки; [4] – експериментальна перевірка одержаних виразів; [5] – експериментальний аналіз ефективності використання безперервних кодів; [6] – розробка алгоритму кодування й декодування сигналів ТК.

^ Апробація результатів дисертації. Результати досліджень були апробовані на наступних конференціях:

1. На Міжнародній науково-технічній конференції “Сучасний стан і перспективи використання ВОЛЗ. Первинні мережі як транспортна основа телекомунікаційної інфраструктури України” (Запоріжжя, 2002).

2. На 7-му Міжнародному молодіжному форумі “Радіоелектроніка й молодь в XXI столітті” (Харків, 2003).

3. На 11-ому Міжнародний молодіжний форум “Радіоелектроніка й молодь в XXI столітті” (Харків, 2007).

Публікації. За темою дисертації автором опубліковано 9 робіт. Основний зміст дисертаційної роботи опубліковано в 6-ти наукових фахових виданнях, що входять до переліку ВАК України, і в 3-х тезах доповідей на науково-практичних конференціях.

^ Структура й обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел та акту впровадження. Загальний обсяг дисертації 147 сторінки комп'ютерного набору, з них 125-сторінок основного тексту, список використаних джерел має 120 найменувань і викладений на 12 сторінках.


^ ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

У вступі обґрунтовується актуальність теми дослідження, її зв'язок з науковими програмами, планами, темами; формулюється мета й основні завдання дослідження. Дано характеристику наукової новизни й практичного значення одержаних результатів, зазначені доповіді на конференціях, публікації й особистий внесок автора.

^ Перший розділ роботи присвячений аналізу систем з ВЗЗ при використанні РЦК надлишкових кодів, які виявляють помилки.

Як критерій ефективності використання систем передачі на базі РЦК обрано критерій еквівалентної імовірності помилкового прийому, загальний вид якого наступний

, (1)

де m – кількість інформаційних елементів у кодовому слові; n – довжина надлишкового кодового слова; pе – імовірність помилки елемента коду.

Для однобічних систем при некогерентному прийманні, де кодова відстань дорівнює d0, імовірність помилкового прийому дорівнює

, (2)

де t – кратність виправляної помилки.

Тоді еквівалентна імовірність визначається за виразом

. (3)

Надлишковість у системах з ВЗЗ характеризується коефіцієнтом загальної надлишковості

Rно = Rнк + Rнп, (4)

де Rнк – коефіцієнт кодової надлишковості, Rнп – коефіцієнт втрат на повторення.

Одержано аналітичні вирази для коефіцієнта кодової надлишковості

(5)


і коефіцієнта втрат на повторення

, (6)

де m0 – число кодових слів, затрачуваних на одне повторення; – середнє значення повторювань.

У роботі одержано вираз імовірності спотворення кодового слова

, (7)

де – імовірності появи виявлюваних помилок у прямому каналі; – число повторюваних кодових слів, затрачуваних на виправлення помилки; – імовірність невиявленої помилки за відсутності завад у зворотному каналі.

Середня тривалість сигнальних конструкцій з урахуванням повторень у системах з ВЗЗ дорівнює

, (8)

де – тривалість кодового слова.

Одержано вираз коефіцієнта , що характеризує зниження швидкості передавання інформації у системах зі зворотним зв'язком порівняно із системами однобічної дії має вигляд

. (9)

Швидкість передавання інформації при використанні завадостійкого – коду в режимі виявлення помилок визначається виразом

. (10)

Для каналів моделі Гільберта значення співвідношення (сигнал/завада)2 і імовірність спотворення кодової комбінації дорівнює

(11)

де Ndчисло кодових слів ваги d0.

Залежно від часу проходження сигналу в одному напрямку й числа інформаційних елементів, а також керуючих сигнальних конструкцій одержані аналітичні вирази для ємності накопичувача Nкп і загального числа кодових символів m0, затрачуваних на виправлення виявленої помилки кожного повторення на передачі в системах з ВЗЗ:

, (12)

де , – кількість інформаційних і керуючих сигналів; – час розповсюдження сигналу по лінії зв'язку в одному напрямку; – швидкість модуляції; – тривалість одного символу; – величина часової неузгодженості кодоперетворювачів.

У роботі показано, що алгоритм роботи адаптивних систем з ВЗЗ з урахуванням запізнювання сигналів і дії завад у прямому й зворотному каналах найбільш повно відображається схемою імовірнісних переходів, для якої одержана матриця імовірнісних переходів

.

Для зручності аналізу системи з ВЗЗ запропоновано граф системи з ВЗЗ, де перехідні імовірності визначаються

; ; , (13)

де , – імовірності зникнення й виникнення помилкового сигналу запиту у зворотному каналі; , – імовірність передачі кодового слова й «квитанції» відповідно.





Рис. 1. Граф системи ВЗЗ


Для порівняння витрат на кодову надлишковість і повторення в табл. 1 наведені результати розрахунків швидкості передавання ^ R для трьох видів каналів: телефонного каналу з pе = 7·10-4, α = 0,545; радіотелеграфного з pе = 2,85·10-4, α = 0,372 та радіотелеграфного ультракоротких хвиль (УКХ) з pе = 4·10-4, α = 0,266, де α – коефіцієнт групування помилок, ΔR – втрати на повторення.


^ Таблиця 1

Значення швидкості передачі R для трьох видів каналів

n

r=n-m

m/n

1-й канал

2-й канал

3-й канал

R

ΔR

R

ΔR

R

ΔR

15

5

0,6666

0,66

0,0066

0,663

0,003

0,661

0,005

15

7

0,5333

0,527

0,0033

0,53

0,0033

0,462

0,0713

31

5

0,8387

0,825

0,0137

0,835

0,0037

0,825

0,0137

31

7

0,7742

0,763

0,011

0,771

0,0031

0,73

0,044

63

7

0,8888

0,874

0,014

0,84

0,04

0,848

0,04


^ Другий розділ присвячений визначенню граничних значень імовірнісно-часових характеристик систем на базі ТС.

Показано, що для більшості реальних каналів, які описуються моделлю Гільберта із двома станами, основними характеристиками є

  1. значення співвідношення (сигнал/завада)2 у "хорошому" стані каналу й імовірністю помилки

; (14)

  1. імовірність помилки в "поганому" стані

(15)

де – умовне значення співвідношення (сигнал/завада)2, що відповідає фактичному середньому значенню в даному нестаціонарному каналі;

3. співвідношення між часом "поганого" і "хорошого" стану

.

У роботі проведене порівняння таймерних сигнальних конструкцій порівняно з разрядно-цифровим кодуванням. При РЦК збільшення пропускної здатності відбувається за рахунок зменшення енергетичної відстані при використані декількох значень ak інформаційного параметра (фаз, амплітуд, частот) на інтервалі (t0) Найквіста , що забезпечує максимальне значення пропускної здатності . Застосування ТСК дозволяє збільшити пропускну здатність за рахунок зменшення енергетичної відстані між дозволеними реалізаціями на інтервалі всієї кодової конструкції Tc = mt0. При цьому з метою усунення міжсимвольних спотворень (МСС) відстань між моментами модуляції , а енергетична відстань між окремими реалізаціями визначається енергією елемента (S  2, 3, … k).

Показано, що число дозволених таймерних сигнальних конструкцій з i-відрізками на інтервалі Tc = mt0 дорівнює

, (16)

а максимальна кількість інформації, що міститься в ній

. (17)

При використанні сигнальних конструкцій із числом моментів модуляції i (i = 1, ... , m) середнє число інформаційних відліків визначається

, (18)

а сумарне число реалізацій дорівнює

. (19)

При значенні ak = 2 другий доданок у виразі (17) дорівнює нулю й кількість інформації визначається тільки місцями розташування моментів модуляції. Значення інформаційного параметра не впливає на Jmax.

На рис. 2 показані залежності значень Cmax як функції S при m1 = 5, m2 = 8, m3 = 12 для каналів з ak = 2 і ak = 4.




Рис.2. Залежності значень Cmax(S) для каналів з ak = 2 (––) і ak = 4 (– –).


Величина втрат інформації за рахунок завад у каналі, що впливає на пропускну здатність, визначається

. (20)

Імовірність помилкового й вірного прийому сигнальної конструкції в "хорошому" стані каналу при використані множини з числом відліків від 1 до m визначається

, (21)

. (22)

Враховуючи необхідність визначити витрати часу для реалізації множини сигналів 2m (m  2, 3, … k) були апроксимовані залежності Np=f(S) і Np=f(m).



Третій розділ присвячений алгоритмам роботи систем передачі на базі ТСК. У роботі розглянуті три алгоритми роботи систем:

  1. Виявлення помилок по параметрах надлишкових таймерних сигналів.

  2. Виявлення помилок по параметрах таймерних сигналів з наступним виявленням разрядно-цифровим кодом.

  3. При перетворені ТСК в РЦК на прийомі виявлення й виправлення помилок здійснюється за рахунок надлишкових РЦК.
^

Для кожного із цих режимів вихідним є рівняння якості


. (23)

Коефіцієнти Ai визначають кодову відстань між сигнальними конструкціями, що дорівнює сумі різниць тривалостей відповідних інформаційних відрізків τi у значеннях елементів Δ

, (24)

де τS1, τS2 – тривалості S-го відрізків першої або другої сигнальної конструкції.

При цьому величина кодової відстані d визначається вимогою до якості прийому Pнп = 10-k і завадами в каналі (h = Uc/Uз)

, (25)

де для каналу з ЧМ.

Коефіцієнти Ai визначаються з виразів

. (26)

У роботі проаналізовані спектри дозволеної множини сигналів, що задовольняють умові (23) для різних відрахувань. Показано, що відносна різниця множини не перевищує (2-3%). Тому для зручності можна користуватися відрахуванням, що дорівнюють нулю.

Проведено аналіз доцільності визначення коефіцієнтів Ai для сигнальних конструкцій, що задовольняють умові якості (23) і, що виправляють зміщення значущих моментів відтворення (ЗМВ) на величину e0Δ. Тоді коефіцієнти Ai вибираються з умови

. (27)

При цьому, при виправленні i-кратних зміщень на величину коефіцієнти Ai відповідно дорівнюють

(28)

Якщо в сигнальній конструкції використовується "k" переходів, то модуль порівняння A0 дорівнює (k + 1)-му коефіцієнту.

При першому алгоритмі роботи системи (виявлення помилок за рівнянням (23) і підрахунком числа ЗМВ) невиявленою буде помилка у випадку, коли утворюючий вектор дорівнює нульовому вектору, тобто вектору, додавання якого до рівняння (23) не порушує рівність.

Для сигнальної конструкції нульовими векторами з мінімальною вагою будуть

. (29)

Зі значень наведених векторів (29) видно, що такий код має d0 = 3. Отже, імовірність невиявленої помилки буде

, (30)

де Р(0) – імовірність того, що значущий момент не зміститься за межі свого інтервалу ; Р(i) – імовірність зміщення значущого моменту на i інтервалів . Зазначені імовірності визначаються в такий спосіб

(31)

З рівняння (30) випливає, що керованими параметрами для одержання необхідної імовірності невиявленої помилки є значення зони  і коефіцієнтів Ai.

Виміри на реальних каналах показують, що в каналах з корельованими зміщеннями ЗМВ імовірність виконання рівностей (30) може бути більшою вимаганої імовірності невиявленої помилки. Показано, що з метою підвищення якості прийому необхідно зменшити величину зони Δ (з наступним виправленням помилок зміщень ЗМВ відповідно до рівняння (30).

Для зменшення Pнп при завадах, що відповідають нульовим векторам, сформульовані додаткові вимоги до коефіцієнтів Ai :

1.

2.

У роботі доведена теорема про значення коефіцієнтів Ai рівняння (23), за яких нульові вектора E0i дозволяють розділити виправляні помилки зміщення від виявляваних. Максимальне значення координати вектора являє собою різницю між значенням максимальної координати нульового вектора й координати виправляного вектора помилки і повинна бути більше значення координати виправляного вектора.

Еквівалентна імовірність помилки для цього алгоритму передачі дорівнює

. (32)

вибирається найбільше значення з виразу (30).

Максимальна швидкість передавання інформації на один найквістовий елемент дорівнює

. (33)

Другий і третій алгоритми передбачають наступне:

    • формування множини ТСК, що задовольняють рівності (23) з урахуванням числа перевірочних елементів (Nр = 2m+k);

    • оцінку якості прийому по параметрах ТСК із наступним використанням зовнішнього РЦК, що виявляє помилки;

    • виявлення й виправлення помилок зміщень у ТСК із наступним виправленням помилок надлишковим РЦК.

При цьому еквівалентна імовірність помилок після прийому ТСК буде

, (34)

а після виправлення i-кратних помилок за допомогою РЦК

. (35)

Тому що ТСК є нелінійною множиною, то при перетворенні ТСК у РЦК виникає розмноження помилок. У роботі запропонований ефективний спосіб мінімізації розмноження помилок перекодування.

^ У четвертому розділі наведені результати експериментальних досліджень системи передачі даних при сумісному використанні ТС і блокових кодів. Мета дослідження:

1. Визначення статистичних параметрів питомої ваги "хорошого" та "поганого" станів каналу.

  1. Визначення параметрів розподілу кратності помилок при РЦК.

  2. Визначення коефіцієнта групування помилок при РЦК.

  3. Визначення співвідношення сигнал/завада в "хорошому" стані каналу.

  4. Перевірка ефективності алгоритму синдромного виявлення та виправлення помилок.

  5. Аналіз статистики невірно виправлених помилок.

  6. Аналіз впливу кодоперетворення ТСК-РЦК на коефіцієнт групування.

  7. Рекомендації відносно підвищення якості прийому при сумісному використані ТСК і РЦК.

  8. Оцінка доцільності реалізації системи передачі даних при повторенні кодових слів.

У дисертації використовувався метод виміру "шлейфом", за якого виявлення помилок відбувалося на передавальній стороні шляхом порівняння переданого тексту і тексту прийнятого по зворотному каналу. Структурна схема вимірювального комплексу складається з ЕОМ, модема з ЧМ та підсилювачів. ЕОМ імітує роботу передавального і приймального обладнання та здійснює оброблення одержаних даних. Як канал зв'язку використовувався канал комутованої телефонної мережі загального користування, що дозволяє робити виміри в умовах каналу з двома станами. На прийомі фіксується: кількість переданих конструкцій, кількість вірно прийнятих конструкцій, кількість конструкцій зі зміною числа ЗМВ, кількість кодових слів зі зміщенням окремих ЗМВ і величиною змін, номери помилкових кодових слів і довжини окремих відрізків сигналу, якість прийому восьми кодових слів після помилкового слова.

Передача даних проводилася зі швидкістю модуляції ^ B = 1000 Бод при смузі пропускання ΔF = 1300 Гц (величина ΔF більше швидкості модуляції на 30% з урахуванням спотворень АЧХ і ФЧХ). З метою перевірки ефективності виправлення частини помилок синдромним методом для ТСК і надлишковим РЦК, була реалізована система з базовим елементом Δ = 0,14t0 (S = 7) на інтервалі одного байта Tс = 8t0. При синтезі сигнальних конструкцій як вагові коефіцієнти вибрані: ; ; ; .

Для можливості використання рівняння якості з приведеними коефіцієнтами (за умови передачі одного байта m = 8) необхідно реалізувати 2m·27 = 6912 сигнальних конструкцій. Тому що на інтервалі Tс = 8t0 при S = 7 можливо одержати (згідно з рівнянням (16) 8436 кодових слів, що на 1529 більше необхідного, то для одержання 28·27 конструкцій достатньо 7,7 елементів.

Нижче наведено статистику одного фрагмента вимірів за 11 хвилин: число переданих ЗМВ – 221116; число переданих кодових слів – 73676; число кодових слів прийнятих без помилки – 72835; число кодових слів з дробленням – 47; число неправильно прийнятих кодових слів – 841; число кодових слів виправлених вірно синдромним методом – 538; статистичні дані для помилкових кодових слів зі зміщенням одного, двох та трьох ЗМВ:

– кодові слова з помилкою при прийманні одного ЗМВ:

|x|o|o| = Δ |1|2|3| = | 38 | 4| 4|

|o|x|o| = Δ |1|2|3| = | 28 | 1| 0|

|o|o|x| = Δ |1|2|3| = |218| 7| 2|;

– кодові слова з помилкою при прийманні двох ЗМВ:

|x|x|o| = Δ |1|2|3| * |1|2|3| = | 92 | 6| 7| * | 93 | 5| 7|

|x|o|x| = Δ |1|2|3| * |1|2|3| = | 20 | 1| 2| * | 21 | 2| 0|

|o|x|x| = Δ |1|2|3| * |1|2|3| = |107| 6| 1| * |105| 7| 2|;

– кодові слова з помилкою при прийманні трьох ЗМВ:

|x|x|x| = Δ |1|2|3| * |1|2|3| * |1|2|3| = | 44| 8| 5| * | 42| 7| 8| * | 49| 2| 6|,

де |x| – означає місце помилки; Δ – число ЗМВ, які змістились на відповідну величину; |38| –кількість помилок.

Вважаючи, що одержані помилкові кодові слова зі спотворенням одного ЗМВ на величину 1Δ (кількістю 857) одержані за «хорошого» стану каналу, легко визначити середнє значення квадратичного відхилення зміщень ЗМВ

, ,

, .

Зважаючи на те, що для каналу з ЧМ , то співвідношення сигнал/завада (h) в "хорошому" стані каналу буде дорівнювати

,

що відповідає моделі каналу Гільберта з двома станами.

За такого значення імовірність зміщення ЗМВ на величину повинна бути



Наведені раніше реальні значення зміщень відповідають імовірності більше ніж на три порядки більше розрахованої. Такі зміщення можуть відповідати тільки "поганому" стану каналу.

Проведена реєстрація помилкових кодових слів має таку статистику: помилкове кодове слово одне – 83%, помилкових кодових слів 2 підряд – 13%, помилкових кодових слів через одне – 4%. Аналіз одержаної статистики дозволяє розрахувати середню тривалість інтервалу між помилковими кодовими словами lдр = 1700 мс, що узгоджується з теоретичними даними. Виходячи із інтервалу між помилковими словами було визначено алгоритм повторення одного і того ж слова. Мінімальну імовірність помилки можливо одержати при повторенні через два слова. В цьому випадку вимагається тільки виявляти помилки ТСК, що дозволяє збільшити швидкість передавання.

Аналіз 103 невірно виправлених кодових слів показав, що після синдромного виправлення всі кодові слова задовольняли рівнянню якості, але не відповідали переданим. Для прикладу, наведемо одне з кодових слів, яке на передачі мало вигляд – 12Δ, 23Δ, 21Δ, а на прийомі одержана комбінація – 12Δ, 8Δ, 14Δ. Пов’язано це з тим, що два вектори помилок, один із яких E1 табличний і має координати не більше одиниці, а другий E2, який в сумі з E1 дає нульовий вектор E0, мають одне і те ж числове надання синдромів:



Для розподілу виправлених і виявлених зміщень запропоновано коефіцієнти 1; 4; 17 та A0 = 67, які дозволяють виділити вектори помилок з координатами . Показано, що необхідну множину сигналів ^ Np = 256·67 = 17152 можна реалізувати на інтервалі Tс = 8t0 при S = 7.

Проведено аналіз впливу кодоперетворення ТСК–РЦК на коефіцієнт групування α: після кодоперетворення α = 0,45, а при РЦК α = 0,28, що узгоджується з теоретичними даними.

Виходячи з одержаного значення σ в роботі показано, що на інтервалі одного байта m = 8 при S = 6 можна реалізувати 5456 реалізацій з трьома ЗММ, цього достатньо для одержання 12-розрядних кодових слів (Np = 4906), що дозволяє реалізувати надлишковий 12-елементний код (n = 12, m = 8, d = 3).

Результати експерименту підтверджують працездатність алгоритмів збільшення пропускної здатності та компенсацію надлишковості кодів, що виправляють помилки.


ВИСНОВКИ

Основні наукові і практичні результати роботи полягають у наступному:

  1. Одержано аналітичні залежності надлишковості систем з ВЗЗ, включаючи затрати на надлишковість коду та повторення:

  • числа надлишкових елементів від коефіцієнта групування, якості передачі та характеристик завад в каналі;

  • числа повторювань від якості передачі та завад в каналі;

– часу затримки повідомлення від завад, параметрів сигнальних конструкцій та вимог до якості передачі.

2. Визначено граничні критерії кодів, що виявляють та виправляють помилки та ємність накопичувача передачі в залежності від якості каналу.

3. Установлено аналітичні вирази для імовірнісних характеристик систем на базі ТСК:

  • імовірність залишкових помилок при сумісному використанні блокових кодів і ТСК;

  • імовірність невірного синдромного виправлення помилок;

  • імовірність появи нульового вектора помилок при заданій кодовій відстані між сигнальними конструкціями ТСК.

4. Теоретично обґрунтовано мінімальна кодова відстань, що забезпечує виправлення зміщення ЗМВ у надлишкових ТСК.

5. Доведена теорема щодо знаходження коефіцієнтів рівняння якості в залежності від кодової відстані та методів розподілу множин ТСК, які тільки виявляють або виявляють та виправляють помилки .

6. Одержано статистичні параметри завад сигналів в реальних каналах на інтервалі “хорошого” та ”плохого” стану.

7. Запропоновано алгоритм оптимального кодоперетворення РЦК-ТСК-РЦК, забезпечуючий зменшення розмноження помилок.


СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦь ЗА ТЕМою ДИСЕРТАЦІЇ


1. Кільдішев В.Й. Надлишковість адаптивних систем передачі даних // Наукові праці ОНАЗ ім. О. С. Попова. – 2005. – № 2. – С.71-74.

2. Захарченко В.Н., Кильдишев В.Й., Буряченко Б.Д., Драганов А.В. Эффективность использования сигнальных конструкций на базе таймерных сигналов // Наукові праці ОНАЗ ім. О. С. Попова. – 2002. – № 2. – С.18-25.

3. Кильдишев В.Й., Мирошниченко А.Ю., Николаев Н.О., Люай Танжи. Влияние сосредоточенных во времени помех на искажения таймерных сигналов // Телекомунікаційні системи та мережі на залізничному транспорті: Зб. наук. праць – Харків, 2005. – Вип. 71. – С. 52-58.

  1. Захарченко М.В., Голев Д.В., Кільдішев В.Й., Мірошніченко О.Ю. Доцільність параметричної оцінки якості прийому таймерних сигнальних конструкцій за числом значущих моментів відновлення у системах з вирішальним зворотним зв’язком // Моделювання та інформаційні технології: Зб. наук. праць – К., 2005. – Вип. 30. – С. 149-155.

5. Улеев А.Л., Малютина И.Ю., Кильдишев В.Й., Шевцов Ю.С. Принцип каскадного кодопреобразования при использовании таймерных кодов. // Вестник НТУ «ХПИ»: Сб. науч. трудов – Харьков, 2005. – Вып. 59. – С. 178-184.

6. Улеев А.Л., Малютина И.Ю., Кильдишев В.Й., Шевцов Ю.С. Моделирование таймерных сигналов МВК с заданными параметрами // Вестник НТУ «ХПИ»: Сб. науч. трудов – Харьков, 2006. – Вып. 39. – С. 184-188.

7. Захарченко Н.В., Кильдишев В.Й., Сницар В.Н. Сравнение побитных затрат времени в системах с РОС и однонаправленных системах // Сучасний стан та перспективи використання ВОЛЗ. Первинні мережі як транспортна основа телекомунікаційної інфраструктури України: Труди Міжнародної науково-технічної конференції. Запоріжжя, 22-26 жовтня, 2002. – Запоріжжя, 2002. – С.223-226.

8. Захарченко В.Н., Кильдишев В.Й., Романив Т.Р. О коэффициенте группирования в канале с независимым распределением ошибок // Радиоэлектроника и молодёжь в XXI веке: Труды 7-го Международного молодёжного форума. Харьков, 22-24 апреля, 2003. – Харьков, 2003. – С.160.

9. Кильдишев В.Й., Рябуха А.Н. Избыточность адаптивных систем передачи // Радиоэлектроника и молодёжь в XXI веке: Труды 11-го Международного молодёжного форума. Харьков, 10-12 апреля, 2007. – Харьков, 2007. – С.130.


АНОТАЦІЇ

Кільдішев В.Й. Імовірнісно-часові характеристики систем передачі даних при сумісному використанні таймерних сигналів і блокових кодів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.02 – телекомунікаційні системи та мережі. – Одеська національна академія зв'язку ім. О.С. Попова, Одеса, 2007.

Дисертаційна робота присвячена удосконаленню методу підвищення якості прийому інформації в системах передачі даних. На підставі загальної ідеї систем з вирішальним зворотним зв’язком у роботі вперше було запропоновано сумісне використання таймерних сигналів і блокових кодів, що містяться в імовірнісно-часових характеристиках систем передачі даних. У рамках цього підходу в роботі реалізована імітаційна модель для експериментального дослідження ефективності сумісного використання таймерних сигналів і блокових кодів. Програмні компоненти, що реалізують запропонований у роботі підхід, можуть бути використані для розробки систем передачі даних, а також у складі програмного забезпечення, призначеного для імітаційного моделювання процесів передавання даних.

Запропоновано аналітичну залежність між коефіцієнтом надлишковості системи та ємністю накопичувача або якістю каналу зв'язку. Доведені теореми про вибір кодової відстані для надлишкових таймерних кодів із синдромним розподілом з різним числом значущих моментів модуляції.

Розроблений загальний підхід до знаходження оптимальної відповідності кодових таблиць розрядно-цифрового коду і таймерного коду. Одержані параметри сигналів таймерних кодів, що максимізують швидкість передавання при заданій якості приймання.

Реалізовано вимірювальний комплекс для експериментального дослідження ефективності сумісного використання таймерних сигналів і блокових кодів.

^ Ключові слова: системи передачі даних, системи з вирішальним зворотним зв’язком, таймерні сигнали, блокові коди.


Кильдишев В.Й. Вероятностно-временные характеристики систем передачи данных при совместном использовании таймерных сигналов и блоковых кодов. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.02 – телекоммуникационные системы и сети. – Одесская национальная академия связи им. А.С. Попова, Одесса, 2007.

Диссертационная работа посвящена усовершенствованию метода повышения качества приема информации в системах передачи данных. На основании общей идеи систем с решающей обратной связью в работе впервые было предложено совместное использование таймерных сигналов и блочных кодов, которое содержится в вероятностно-временных характеристиках систем передачи данных. В рамках этого подхода в работе реализована имитационная модель для экспериментального исследования эффективности совместного использования таймерных сигналов и блоковых кодов. Программные компоненты, которые реализуют предложенный в работе подход, могут быть использованные для разработки систем передачи данных, а также в составе программного обеспечения, предназначенного для имитационного моделирования процессов передачи данных.

Предложена аналитическая зависимость между коэффициентом избыточности системы и ёмкости накопителя или качества канала связи. Доказаны теоремы о выборе кодового расстояния для избыточных таймерных кодов с синдромным разделением с различным числом значащих моментов модуляции.

Разработан общий подход к нахождению оптимального соответствия кодовых таблиц разрядно-цифрового кода и таймерного кода. Получены параметры сигналов таймерных кодов, которые максимизируют скорость передачи при заданном качестве приема. Реализован измерительный комплекс для экспериментального исследования эффективности совместного использования таймерных сигналов и блоковых кодов.

Полученные в диссертации результаты нашли практическое применение при выполнении различных НИР, а также в учебном процессе при подготовке специалистов в рамках курса "Системы документальной электросвязи".

^ Ключевые слова: системы передачи данных, системы с решающей обратной связью, таймерные сигналы, блочные коды.


Kildishev V.I. Is likelihood-time characteristics of systems of data transmission at sharing time signals and block codes. – Manuscript.

The dissertation work for obtaining the scientific degree of PhD on Technical sciences on the specialty 05.12.02 – Telecommunication systems and networks. – The Odessa national academy of telecommunications named after A.S. Popov, Odessa, 2007.

The dissertation work is devoted to improvement of a method of improvement of quality of reception of the information in systems of data transmission. On the basis of the overall idea of systems with solving the return connection in job sharing time signals and block codes which contains in is likelihood-time characteristics of systems of data transmission for the first time was offered. Within the limits of this approach in job the realized imitating model for an experimental research of efficiency of use time signals and block codes. Program components, which realize the approach offered in job can be the data networks, used for system engineering, and also in structure of the software intended for imitating modeling of processes of data transmission.

Analytical dependence between factor of the overall redundancy of system and capacity of the store or quality of a liaison channel is offered. Theorems of a choice of code distance for superfluous time codes with syndromes division with various numbers of the meaning moments of modulation are proved.

The developed overall approach to a finding of optimum conformity of code tables of a bit-digital code and a time codes. The received parameters of signals time codes, which maximize link speed at the set quality of reception.

The measuring complex for an experimental research of efficiency of use time signals and block codes is realized.

Keywords: systems of data transmission, system with a deciding feedback, time signals, block codes.

^ СКОРОЧЕННЯ, ПРИЙНЯТІ В АВТОРЕФЕРАТІ


АСУ – автоматична система управління

ВЗЗ – вирішальний зворотний зв’язок

ЕОМ – електронна обчислювальна машина

ЗМВ – значущий момент відтворення

ЗММ – значущий момент модуляції

МТМ – місцева телефонна мережа

ПДІ – передача дискретної інформації

РЦК – розрядно-цифровий код

СПД – система передачі даних

ТК – таймерний код

ТС – таймерний сигнал

ТСК – таймерна сигнальна конструкція

ЧМ – частотна модуляція



Схожі:

Одеська національна академія зв`язку ім. О. С. Попова кільдішев Віталій Йосипович iconОдеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова
Робота виконана в Одеській національній академії зв’язку ім. О. С. Попова Міністерства транспорту та зв’язку України
Одеська національна академія зв`язку ім. О. С. Попова кільдішев Віталій Йосипович iconОдеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова коваленко тетяна леонідівна
Робота виконана в Одеській національній академії зв’язку ім. О. С. Попова Міністерство транспорту та зв’язку України
Одеська національна академія зв`язку ім. О. С. Попова кільдішев Віталій Йосипович iconОдеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова іщенко Микола Олександрович
Робота виконана в Одеській національній академії зв’язку ім. О. С. Попова Міністерства транспорту та зв’язку України
Одеська національна академія зв`язку ім. О. С. Попова кільдішев Віталій Йосипович iconОдеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова
Захист відбудеться 5 березня 2010 р о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради д 41. 816. 03 Одеської національної академії...
Одеська національна академія зв`язку ім. О. С. Попова кільдішев Віталій Йосипович iconОдеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова чеглатонєв в’ячеслав іванович
Захист відбудеться 14 січня о 14. 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради д 41. 816. 03 в Одеській національній академії...
Одеська національна академія зв`язку ім. О. С. Попова кільдішев Віталій Йосипович iconОдеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова програма

Одеська національна академія зв`язку ім. О. С. Попова кільдішев Віталій Йосипович iconОдеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова станкевич ірина володимирівна
Складові організаційно-економічного механізму управління якістю послуг поштового зв’язку
Одеська національна академія зв`язку ім. О. С. Попова кільдішев Віталій Йосипович iconР 1,Р 1,Р 1,Р 1м р 2, 2, 2 2м
Одеська національна академія зв'язку ім. О. С. Попова розклад занять по нні радіо, телебачення, електроніки
Одеська національна академія зв`язку ім. О. С. Попова кільдішев Віталій Йосипович iconОдеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова
Організація мережі поштового зв’язку України. Вплив структури мережі поштового зв’язку на її техніко-економічні показники
Одеська національна академія зв`язку ім. О. С. Попова кільдішев Віталій Йосипович iconОдеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова
Організація мережі поштового зв’язку України. Вплив структури мережі поштового зв’язку на її техніко-економічні показники
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи