Algorithm for the selection of error-correcting codes for the operation of radio communication systems in the shortwave range
Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування.
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Algorithm for the selection of error-correcting codes for the operation of radio communication systems in the shortwave range
Алгоритм выбора помехоустойчивых кодов для работы систем радиосвязи в коротковолновом диапазоне Алгоритм вибору завадостійких кодів для роботи систем радіозв’язку в короткохвильовому діапазоні |
|
| Creator |
Dubyna, O. F.
Nikitchuk, T. N. Kotsiuba, I. H. |
|
| Description |
Introduction. One of the types of communication that exists and is actively being used at the present time are the systems of trunk-wire short-wave radio communication. To ensure the necessary reliability of the transmission of information, it is necessary to apply noise-proof codes that are characterized by different indicators of code length, redundancy, etc. Increasing the redundancy of the code improves the reliability, but reduces the speed of the transfer of information. Depending on the task being solved, the question arises of solving the optimization problem of choosing the required jamming code. Therefore, the development of an algorithm that would provide the possibility of choosing the required noise immunity code to provide radio communication in the short-wave range under conditions of interference, depending on the solved problem, taking into account the parameters of the ionosphere and weather conditions, is an issue of relevance. Theoretical analysis. To ensure the timely transmission of message flows, the radio communication system must have a certain level of bandwidth. When choosing a code for data transmission, the requirements for the reliability of the transmitted information and the speed of data transmission, which depend on the redundancy of the codes, the number of information elements, the length of the code, the number of verification elements, are monitored. The most common criterion for assessing the system's efficiency is to provide the necessary probability of correct signal reception and the probability of error detection in the code signal. These parameters depend on the condition of the radio channel, namely, the probability of distortion of one character in the binary channel, the minimum length of Hamming, the parameters of the code. Algorithm. As a criterion for the algorithm, the ratio of the average value of the information quantity k / n to one code combination is selected. Control of this parameter allows adaptively to modify both the coding algorithm and the length of the code combination. This parameter affects both the maximum rate of transmission of information, and the probability of correct reception of the signal and the probability of error detection in the code signal and is within clearly defined limits. The principle of the algorithm is to solve an optimization problem, namely, to locate such a noise immunity code, whose value k / n will be within these limits. Conclusions. In the given article the algorithm of choice of interference-free codes for work of systems of radio communication in a short-wavelength range is developed, which provide the greatest bandwidth of a channel at the given error probability and the minimum speed of information transmission. This algorithm operates under conditions of interference and it can be used in other information transmission systems by adding other existing or new jamming codes. Современные системы передачи информации, как правило, применяют цифровые методы, что позволяет значительно увеличить среднюю мощность передатчиков, повысить отношение сигнал-помеха в точке приема и помехоустойчивость систем коротковолновой радиосвязи. Однако во многих реальных каналах связи простым выбором сигналов не удается обеспечить предельные значения пропускной способности и минимальную вероятность ошибки, полученные Шенноном и Котельниковым. Достигнутая в лучших дискретных системах связи скорость передачи информации значительно ниже теоретического предела. Это несоответствие объясняется, в первую очередь, наличием в каналах связи помех нефлуктуацийного характера, которые не компенсируются. Повышение достоверности в этих каналах достигаться, в первую очередь, за счет использования помехоустойчивых кодов. В статье исследовано влияние параметров помех в канале магистральной связи на качественные показатели полученной информации. Показано, что, в соответствии с теоремой Шеннона, для обеспечения необходимых качественных показателей применяется помехоустойчивое кодирование. При введении избыточности информации может быть достигнута сколь угодно малая ошибка даже при наличии помех, но скорость передачи информации при этом будет стремиться к нулю. Проведен сравнительный анализ современных кодов в зависимости от их длины, информационного и проверочного элемента. Показано, что характеристики ионосферы в значительной степени влияют на параметры канала связи. Получен алгоритм, который дает возможность выбора необходимого помехоустойчивого кода для обеспечения заданных качественных показателей. На сучасному етапі розвитку суспільства інформаційні телекомунікаційні системи відіграють одну з найважливіших ролей в організації і забезпеченні більшості сфер діяльності людства. Одним із способів передачі даних на скільки завгодно великі відстані є застосування хвиль короткохвильового діапазону (3-30 МГц), що розповсюджуються навколо земної кулі за рахунок одноразового та багаторазового відбиття від іоносфери. Задача кодування повідомлень при передачі їх по каналу зв’язку з завадами значно ускладняється. Тут необхідно враховувати не тільки статистику джерела повідомлень, але і шкідливий вплив завад. Якщо в каналах зв’язку без завад надмірність джерела повідомлень є шкідливою та її прагнуть усунути при ефективному кодуванні, то в каналах зв’язку з перешкодами спеціально вводять надмірність з метою підвищення вірогідності передачі. Різні методи завадостійкого кодування володіють своїми особливостями та дозволяють отримати надлишковість та імовірність помилки, необхідні для даної системи зв’язку. Для вибору необхідного коду постає задача оптимізації систем зв'язку за критеріями ефективності. Особливістю організації СДПІ при магістральному зв’язку є застосування різних шарів атмосфери. Параметри цих шарів міняються у значно великих межах у залежності від погодних умов, пори року, доби, і т.і. Це у значному ступені впливає на якісні показники інформації, що приймається. Тому розробка алгоритму, який би надавав можливість вибору необхідного завадостійкого коду для забезпечення функціонування магістрального короткохвильового радіозв’язку у залежності від показників якості, що висуваються до нього, з урахуванням параметрів іоносфери та погодних умов є задачею актуальною. Проведено порівняльний аналіз сучасних кодів у залежності від їх довжини, інформаційного та перевірочного елементу. Показано, що характеристики іоносфери у значній мірі впливають на параметри каналу зв’язку. Отримано алгоритм, який надає змогу вибору необхідного завадостійкого коду для забезпечення визначених якісних показників. Ключові слова: завадостійкі коди, завадостійке кодування, короткохвильовий діапазон, радіозв’язок, відстань Хеммінга, інформаційний елемент, довжина коду, перевірочний елемент. |
|
| Publisher |
National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
|
|
| Date |
2019-06-30
|
|
| Type |
info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
//radap.kpi.ua/radiotechnique/article/view/1561
10.20535/RADAP.2019.78.47-52 |
|
| Source |
Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia; No 77 (2019); 47-52
Вестник НТУУ "КПИ". Серия Радиотехника, Радиоаппаратостроение; № 77 (2019); 47-52 Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування; № 77 (2019); 47-52 2310-0389 2310-0397 |
|
| Language |
ukr
|
|
| Relation |
//radap.kpi.ua/radiotechnique/article/view/1561/1411
|
|
| Rights |
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0
|
|