CC BY
6
Visnyk N'l'UU KP1 Seriia Radiolekhnika tiadioaparatobuduummia, "2019, Iss. 77, pp. 47—5'2
УДК 681.32
Алгоритм вибору завадостшких кцщв для роботи систем радюзв'язку в короткохвильовому д!апазош
Дубина О. Ф}, Нгкгтлук Т. М.2, Коцюба I. Г.2
1Житомирський вшськовий ¡еститут ¡м. С.П. Корольова
2Житомирський державний технолопчний ушверситет
E-mail: Fedorovich_ daf&ukr.ncl.
На сучаспому еташ розвитку сусшльства шформацшш телекомушкагцйш системи в1д1грають одну з пайважлшмших ролей в оргашзацп i забезпечепш бглыност сфер д1ялыюст1 людства. Одним 1з способ!в передач! дапих па сшлькп завгодпо велик! в!дсташ е застосуваш1я хвиль короткохвильового д!апазопу (3-30 МГц), що розповсюджуються павколо земно! кул! за рахупок одноразового та багаторазового в!дбнття в!д юпосферн. Задача кодуваппя пов!домлепь при передач! i'x по каналу зв'язку з завадамп зпачпо ускладшоеться. Тут пеобх1дпо враховуватп по тальки статистику джерела пов1домлепь. але i шшдливий вплив завад. Якщо в каналах зв'язку без завад падм!ршсть джерела пов1домлепь е шшдливою та И прагпуть усупути при ефективпому кодувапш. то в каналах зв'язку з перешкодами спегцалыго вводять падм!ршсть з метою тдвшцеппя в1рог1дпоста передач!. Pi3iii методи завадостшкого кодувашш володпоть своши особливостями та дозволяють отримати падлишков1сть та 1мов1ршсть помилки. пеобх!дш для дано! системи зв'язку. Для вибору пеобх1дпого коду постае задача оптгмзацп систем зв'язку за критер!ями ефективпоста. Особлшмстю оргашзацп СДШ при магктралыюму зв'язку е застосувашш р1зпих шар!в атмосфери. Параметри цих шар!в мшяються у зпачпо великих межах у залежпоста в!д погодпих умов, пори року. доби. i тли. Це у зпачпому ступеш впливае па як!сш показппки шформацп, що приймаеться. Тому розробка алгоритму, який би надавав можлгнмсть вибору пеобх1дпого завадостшкого коду для забезиечепия фупкцюпуваппя мапстралыюго короткохвильового радюзв'язку у залежпост! в!д показпишв якоста. що висуваються до пього. з урахувашшм параметр!в юпосферн та погодцшх умов е задачею актуальною. Проведено пор1впялышй апал!з сучаспих код!в у залежпост! в!д i'x довжипи. шформацишого та перев1рочпого елемепту. Показано, що характеристики юпосферн у зпачшй Mipi вплпвають па параметри каналу зв'язку. Отримапо алгоритм, який падае змогу вибору пеобх1дпого завадостшкого коду для забезпечеппя визпачепих як1спих показпишв.
Ключоег слова: завадостайш коди: завадостайке кодуваппя: короткохвильовий д1апазоп: радюзв'язок: в!дстапь Хеммшга: шформацшпий елемепт: довжипа коду: перев1рочпий елемепт
DOI: 10.20535/RADAP.2019.77.47-52
Вступ
Одним i3 вид1в зв'язку. яш icnyють i активно застосовуються на сьогодшшшй день. б: системи магистрального короткохвильового (КХ) радюзв'язку (РЗ). 1х застосувашш обумовлено особливими вла-стивостями:
можливктю глобального охоплсння ра-дюзв'язком територ1алыго рознесених коресион-дентав та важкодоступш райони (зони шдвшценого заражения, тяжко щхтдш водш та ripcbKi райони):
- здшешовати шформацшпий обмш в умовах дп природних та штучних фактор1в. яш порушу-ють инфраструктуру iiininx вид1в зв'язку. та просто ввдновлення зв'язку порушено за рахунок впливу вииадкових i навмненнх перешкод:
оргашзащя радюзв'язку з мобшышми об'сктамн лише з використанням шдиввдуалышх радюзасоб1в корсспондснпв без допомЬкних систем (nopiBiraiio з супутниковим i проввдним зв'язком):
- висока onepaTiiBiiicTb розгортання та мобшь-nicTb засоб1в короткохвильового радюзв'язку [5].
Особливштю функцюнування мапстрального короткохвильового радюзв'язку на далыи ввдеташ с формування радижаналу i3 застосуванням mapiB юносфери (шари D. Е. Fl. F2). Вплив параметр1в атмосфери у значному CTyneni впливае на швид-к1сть передач! шформащ'ь
IvpiM того, на параметри радижаналу суттсвий вплив мають: час доби. иогодш умови (спека. догц. cuir. мороз i T.iii.). пора року [5].
Достстарна передача повщомлень по каналу зв'язку з завадами можлива. зпдно теореми Шеннона. 1з введениям надшрносп [3. 6]. При цьому. задача кодування повщомлень значно ускладшое-ться [1.3.12]. Тут необхадно враховувати не тшьки статистику джерела повщомлень. але 1 шшдливий вплив завад [7. 8]. стан каналу зв'язку. Якщо в каналах зв'язку без завад надхпршеть джерела по-вщомлень с шшдливою та 11 прагнуть усунути при ефективному коду ваши. то в каналах зв'язку з завадами спещалыго вводять надшршеть з метою шдвищення в1роидност передач!.
Р1зш методи завадостайкого кодування володь ють сво1ми особливостями та дозволяють отримати надуиршеть та 1мов1ршсть помилки. нсобхщш для дано! системи зв'язку. В той же час основною зава-дою на шляху широкого використання код1в. яш ви-правляють помилки велико! кратность с труднонц реал1защ1 вщповщних декодувалышх иристроТв [2].
1снуе велика кшьшеть завадостшшх код1в. яш застосовуються. в тому чист, в системах РЗ [2.6]. Для забезпечення нсобхщного режиму функщону-вання системи РЗ необхвдне забезпечення виконан-ия висунутих вимог до 1101.
Для забезпечення необх1дно1 достов1рносп передач! шформащ! нсобхщно застосовувати завадоспй-ш коди. яш характоризуються р1зними показниками довжини коду. надм1рность шформащйносп 1 т. ш. Збшынення надхпрноси коду покрашуе показни-ки достов1рноста. ало зменшуе швидшеть передач! шформащ! [9.11]. В залежносп ввд задачи що вирь шуеться. постае питания вщлшення оиттизацпиго! задач1 вибору необхщного завадостайкого коду.
Тому розробка алгоритму, який би надавав мо-жливкть вибору нообхвдного завадостайкого коду для забезпечення РЗ в КХ д1аиазош в умовах ди завад у залежносп ввд задачи що вщлшуеться. з ура-хуванням иарамстр1в юносфери та погодних умов с задачею актуальною.
1 Теоретичний анал1з яшених показншав приймано1 шфор-мацп
Для анал1зу можливостей передач! шформащ! через певний канал потр1бно знати таш характеристики каналу зв'язку. як швидккть передач!, пропу-скна здатшеть каналу та продуктившеть джерела.
Для забезпечення своечасно! передач! потошв поввдомлень система РЗ повинна мати певиий рь вонь пропускно! здатносп [11].
Пропускна здатшеть можливкть системи РЗ передавати задаш потоки повщомлень за одинищ часу.
При вибор1 коду для передач! даних керуються вимогами до достов1рносп шформащ!. що пореда-еться. та швидкоста передач! даних. яш визначаю-
ться характеристиками кодт.
Кн = ~
п
к-г V
Кн - н&дъпртсть код1в; к - кшьккть шформа-цшних елеменпв; п - довжина коду; г - кшьккть перев1рочних елементав
Кн = 1 - ((^2Мо)/(^2М)), (2)
де потужшеть коду N0- кшьккть дозволених кодо-вих комбшащй. яш використовуються для передач! иовшомлень; повиа кшьккть кодових комбшащй N — кшьккть вах можливих комбшащй для даного коду.
У випадку застосування завадостайких код1в швидккть коду заложить ввд надм1рност (1-2). реальна швидккть передач! шформащ! по каналу визначаеться як
Скг = СкУк = Ск{\ — Кн),
(3)
Ск — пропускна здатшеть каналу; Ук — емшеть каналу; Кн- иадупршеть код1в.
Вона показус верхшо можу швидкосп перода-ч1 шформащ! по каналу при застосуванш завадо-стШкого кодування 1 визначас загальну вимогу до завадост1йкнх код1в: для досягиения максимально можливо1 швидкост1 передач! шформащ!. що визна-часться особливостями каналу, необхщним 1 доста-тшм с зменшоння надм1рност1 коду.
У реалышх умовах вих1дн1 пов1домлоння каналу мають надм1рн1сть та перодаються на фош завад. за рахунок чого сигнали спотворюються 1 вщбувасться часткова втрата шформащ! 1 пропускна здатшеть каналу зв'язку визначаеться за формулою [4]:
Оскшьки
Ск = ^с log^
ук = 1 -
к + г
(4)
(5)
то вираз для визначення швидкоста передач! шфор-мащ! по каналу буде мати вигляд:
и2
Скг = ^ (
(1 +1) О -
(6)
де р^
сптв1дношення сигнал/завада на вход!
приймача.
В канал1 без завад п1сля приймання символу не-визначенн1сть про вщповщний стан джерела зн1ма-сться. В канал1 з завадами п1сля прийняття такого ж символу залишасться певно значения невизначон-ност1 про стан джерела.
Для канал1в РЗ при розробщ перспоктивних за-соб1в необхщно досягати максимально! пропускно! спроможност1 для ща апаратури каналу зв'язку. При цьому виникае потреба у застосуванш алго-ритм1в вибору оптималышх метод1в кодування. як1 забозпечать нообх1дн1 показники передач! шформа-
Щ1.
2
Алгоритм вибору завадоспиких кодш для роботи систем радшзв'язку в короткохвильовому д!аиа:юш
49
На тепершшй час кнур велика кшьккть завадо-стшких код1в, осиовиими 1з них с: з перев1ркою на паршеть, з постпшою вагою, з подвояшям елемен-пв, швереш коди, коди Хеммшга, циюпчш коди, Ко-ди Боуза-ЧоухурьХоквшгема, коди Рада-Соломона, коди Файра [2.6.10].
При передач! шформащ! шляхом введения воли-Ч031Ю1 надуирноста, збшыненням довжини кодового слова або носкшчонним повторениям сигнатв може бути досягнута як завгодно мала помилка навиъ при наявноста завад. Але швидккть передач! шфор-мащ! при цьому буде прямувати до нуля.
3 шшого боку швидкий розвнток мшроелектрон-но1 тохшки дозволяс створити прийняп за габаритами та вартктю кодувалыи та декодувалыи пристро! для завадоспйких код1в з вправлениям груиових иомилок велико! тривалость
Для оцшки завадоспйкосп каналу зв'язку вико-ристовують р1зш критер11. Математичним виразом критер1я часташе всього с умова 1мов1ршсть до-стов1рно1 передач! повщомлень бшыне або р1вно допустимо!.
Найбшьш пошнреннм с криторш, ввдповщно до якого завадоспйккть оцпиоеться забезпечеиням необходим ймов1рноста правильного прийому сигналу Ррр та ймов1рност виявлення помилки Рур в кодовому сигналь Щ параметри залежать ввд стану каналу радюзв'язку, а само. ймов1рноста викривло-ння одного символу в двшковому канал1 Ро, мш-мально! довжини Хеммшга довжини коду п,
кшькосп перев1рочних елементав г для застосуван-ня завадоспйкого коду \ можуть бути визначеш за формулами [4]:
г
Ррр = Т.(СпРо(! - РоГ(7)
Рър = Е (СпРо(1 - Ро)П-')- (8)
¿=4+1
В даному випадку И г кшьккно характеризують коригувальну здатшеть 1 здатшеть гцодо внявлен-ня вшидного (п, к) коду \ задаються ввдиоввдними ввдносинами
г =
^ • - 1
2
= ^ • - 1
а
<
п2 1 2к-1
- к < ^ £
По суп ршення (10) зводиться до знаходження екстремуму цшьово! функгщ ](¿) = с! ^ тах з урахуванням обмежень, гцо внзначають зазначеш рашше межк
п2К 12-
_1 а-1 --1 2
^ > £ Я. ¿=0
(Н)
2
Алгоритм вибору завадостш-ких код1в
У якосп криторш роботи алгоритму вибрано сшввщношешш сероднього значения кшькосп ш-формащ! к/п на одну кодову комбшащю \ контроль цього параметра дозволяе адаптивно змпиовати як алгоритм кодувашш, так \ довжину кодовсм комбь нащТ.
У свою чергу, збшыпення ¿.тгП, яке проводиться за рахуиок вибору иеобхвдного завадоспйкого коду 1, як наслщок, змшп значень довжини коду п, кшькосп перев1рочних елеменпв г та кшькосп ш-формативних елеменпв к приводить до зменшення швидкоста передач! шформащ! по каналу зв'язку
Скг ( )•
Оскшькн вказаннй параметр к/п знаходпться у чико внзначеннх межах
/ * А < , * Ч < / * А
\П) (.тгп) \П) г \П )
(12)
(.тах)
(9)
де визначае мш1мальну ввдетань по Хеммш-
гу м1ж вс1ма можливими кодовими комбшащями початково-задаиого (п, к) коду; [ ] — оператор, який видшяе цшу частину.
Ощпка для довшьного (п, к) коду, згвдио [ ], визиачасться межамн Плотшна \ Хеммшга:
(Ю)
¿=о
то змшу можна здШсшовати в обидва боки за рахуиок вибору методу кодувашш, який вщповвдае вибранш мшмальпш кодов1й в1дстаи1 \ не-
обхвдшй швидкост1 передач! 1нформащ1 по каналу зв'язку.
Виходячи з вигцесказаного, тестування каналу зв'язку с необхщним для визначення середньоТ 1мо-в1рност сиотворення елементарного шформащйно-го сигналу р0 \ для визначення статистичних характеристик ствв1дношоння сигнал/завада.
1снуе багато метод1в тестування рад1оканалу, одним 1з найбшьш сучасних с метод прогнозува-ння короткохвпльового радюканалу з використан-ням штучних нейронних мереж (ШНМ), як1 ие-редбачають встановлення зв'язку м1ж параметрами рад1оканалу \ гслюгсоф1зичною обстановкою, об-умовленою станом \ параметрами погоди. Метод представлясться ефективним, але вимагас збору \ поточного вщновлення великого обсягу шформа-Щ1 про параметри соиячного виру, м1жпланетного маги1тиого поля \ ряду шших параметр1в, гцо но завжди доступи1.
Таким чином, алгоритм вибору завадоспйких код1в для роботи систем радюзв'язку в короткохвильовому д1апазош иолягас у настуиному.
Перший етап. Введения необхвдних значонь ймов1рност1 правильного прийому сигналу Ррр та
г
ÜMOBÍpHOCTÍ виявлення помилки Pvp в кодовому сигнал!. а також значения швидкосп передач! шформацй' по каналу Скг.
Другий етап. Визначення параметр1в i характеристик каналу зв'язку (в тому чист тестування иараметр1в юносфори), а саме сородньо1 ímobípiioctí спотворення елементарного шформашйного сигналу о та визначення статистичних характеристик сшввщношення сигнал/завада.
Третлй етап. Визначення мпималыгого значения (k/n)( min) для визначення мшмально! ввдеташ по Хеммшгу dmin. Дана задача, як правило, вирь шуеться за допомогою чнеелышх метод1в piinoinra piBiMiib (напрнклад, иерацшним методом).
Четвертый етап. Визначення максимального значения (к/и)(тах) для визначення швидкосп передач! шформацй' Скг по каналу зпдно виразу ( ).
П'ятий етап. Bn6ip завадостШкого коду Í3 тих, що гце но перов1рялнся для даннх початковнх умов.
Шостий етап. Перев1рка иараметр1в даного коду гцодо вщповщноста поставлоним вимогам зпдно виразу (12).
Сьомий етап. Прийняття piineiiira щодо застосу-вания даного завадоспйкого коду (у pa3Í вщиовщ-hoctí вщношення к/и розрахованим вимогам) для передач! шформацй', або переходу до перев1рки in-шого завадостайкого коду.
Висновки
В наведешй статта проанал1зовано ociiobiií icny-104Í завадоспйш коди, i'x особливоста, розроблено алгоритм вибору завадоспйких код1в для роботи систем радюзв'язку в короткохвильовому д1аиазо-iii, яш забезпечують задаш швидккть передач! in-формацй' в канал1 зв'язку i ймов1ршсть виявлеиия помилки. У якоста KpiiTcpiio роботи алгоритму ви-браио сшввщношення середиього значения кшько-ctí шформацй' на одну кодову комбшацпо i контроль цього параметра дозволяе адаптивно змпиовати як алгоритм кодування (виб1р необхщного коду), так i довжину кодово1 комбшацп'.
Особливктю використання даного алгоритму с те, що bíii функцюнуе в умовах дп' завад i його можливо застосовувати в шших системах передач! шформацй', добавляючи iumi icnyioni чи iiobí зава-достипи коди. При цьому тестування каналу зв'язку може проводитися будь-яким iciiy-ючим способом.
'2. Захарчоико М.В. Системи иередаваиия даицх. Т.1: Ефектившсть блокового кодування / [Захарчоико М.В.. Кгльдшев В.И., Мартииова О.М.. 1льш Д.Ю., Tpiiiriiia H.Л.]: иавч. nocif). Одеса: ОНЛЗ ¡м.. О.С. Попова. "2014. 440 с
3. Шавеиько Н.К. Основы теории информации и кодирования / Н.К. Шавекько // Учебное пособие. М.: Изд-во МММГЛиК. 2012. ' 125 с.
4. Шкердии Л.Н. Методика оценки вероятности ошибочного приема кодового слова с учетом разбиения на блоки и локализации участков / Л.Н. Шкердии.. И.С. Полянский // Современные проблемы науки и образования. 2013. №.4
5. Шолудько В.Г. Оргашзащя шйськшзого зв:язку / В.Г. Шолудько. М.Ю. Ссаулов. О.В. Вакуленко. Т.Г. Гур-ськии. М.М. Фомш // Навчалыши uoci6iiuK. К.: В1Т1. 2017 р. 282 с.
6. Кожевников В..il. Тпорш шформацй" та кодування : иавч. iioci6iiUK / В..il. Кожевников. Л.В. Кожевников. Д.: Нацкшалыши приичии ушверситет. 2013. 144 с.
7. Van Ma. Reradiation interference of high voltage transmission line to shortwave radio direction finding station / Van Ma. .lirigele. Ouoliang Hua // IEEE 6th International Symposium on Microwave. Antenna. Propagation, and EMC Technologies (МЛРЕ). 2015. pp. 462 466.
8. Siva Teja T. Joint Crosstalk Avoidance with Multiple Bit Error Correction Coding Technique for NoC Interconnect / T Siva Teja. T Sai Kiran. T.V'.V Satya Narayana. M. V'inodhini. N. S. Murty // International Conference on Advances in Computing. Communications and Informatics (1СЛСС1). 2018. pp. 726 731
9. Seetha Ramanjaneyulu B. Femtocell channel allocations that reduce interferences and optimize bandwidths / В Seetha Ramanjaneyulu ; К Annapurna // International Conference on Control. Instrumentation. Communication and Computational Technologies (1CC1CCT). 2016. pp. 482 485
10. Sundar Rajan B. On the capacity of index coding problems with symmetric neighboring interference / Mahesh Babu Vaddi. B. Sundar Rajan // IEEE Information Theory Workshop (1TW). 2017. pp. 294 298.
11. Gorman Bassi. Capacity Bounds for a Class of Interference Relay Channels / German Bassi ; Pablo Piantanida ; Sheng Vang // IEEE Transactions on Information Theory. 2015. Volume: 61 . Issue: 7. pp. 3698 3721.
12. Mehdi Ashraphijuo. A Receiver-centric Approach to Interference Management: Fairness and Outage Optimization / Mehdi Ashraphijuo ; Ali Tajer ; Chen Gong ; Xiaodong Wang // IEEE Transactions on Information Theory. 2016. Volume: 62. Issue: 10. pp. 5619 5642.
IlepejiiK nocHjiaHt.
1. Sudarshan V. Error detection and correction in semiconductor memories using 3D parity check codewith hamming code / Shivani Tambatkar ; Siddharth Narayana Menon ; V. Sudarshan ; M. V'inodhini ; N. S. Murty // International Conference on Communication and Signal Processing (1CCSP). 2017. pp. 0974 0978
References
[1] Tambatkar S.. Menon S.N.. Sudarshan V'.. V'inodhini M. and Murty N.S. (2017) Error detection and correction in semiconductor memories using 3D parity check code with hamming code. 2017 International Conference on Communication and Signal Processing (1CCSP), . DOl: 10.1109/iccsp.2017.8286516
Алгоритм вибору завадоспиких кодш для роботи систем радшзв:язку в короткохвильовому д1аиа:юш
51
[2] Zakharchenko M.V., Kildishev V'.L, Martynova O.M., llin D.Yu. and Trintina N.A. (2014) Systemy peredavannia danykh. Vol. 1: Efektyvnist blokovoho koduvannia [Data transfer systems. Vol. 1: Block Coding Elfectiveness], Odosa, ONAZ im. U.S. Popova, 440 p
[3] Shaven:ko N.K. (2012) Osnovy teorii informatsii i kodi-rovaniya, Moskow, MllGAKiK, 125 p.
[4] Shkerdin A. N., Polyanskiy 1. S. (2013) Methods of assessing the probability of erroneous reception of the codeword considering the block division and localization sites, Modern problems of science and education, No. 4, 8 p.
[5] Sholudko V.H., Yesaulov M.Yu., Vakulonko O.V., Hurskyi Т.Н. and Fomin M.M. (2017) Orhanizatsiia viiskovoho zv'iazku, Kyiv, V1T1, 282 p.
[6] Kozhevnykov V.L. and Kozhevnykov A.V. (2013) Teoriia informatsii ta koduvannia. Dnipro : Natsionalnyi hirnychyi universytet, 144 p.
[7] Ma Y., and Hua G. (2015) Reradiation interference of high voltage transmission line to shortwave radio direction li-nding station. 2015 IEEE 6th International Symposium on Microwave, Antenna, Propagation, and EMC Technologies (МЛРЕ). DOl: 10.1109/mape.2015.7510358
[8] Teja T.S., Kiran T.S., Narayana T.S., Vinodhini M. and Murty N.S. (2018) Joint Crosstalk Avoidance with Multiple Bit Error Correction Coding Technique for NoC Interconnect. 2018 International Conference on Advances in Computing, Communications and Informatics (1СЛСС1). DOl: 10.1109/icacci.2018.8554417
[9] Ramanjaneyulu B.S. and Annapurna K. (2016) Femtocell channel allocations that reduce interferences and optimize bandwidths. 2016 International Conference on Control, Instrumentation, Communication and Computational Technologies (1CC1CCT). DOl: 10.1109/iccicct.2016.7987998
[10] Vaddi M.B. and Rajan B.S. (2017) On the capacity of index coding problems with symmetric neighboring interference. 2017 IEEE Information Theory Workshop (1TW). DOl: 10.1109/itw.2017.8277946
[11] Bassi G., Piantanida P. and Yang S. (2015) Capacity Bounds for a Class of Interference Relay Channels. IEEE 'transactions on Information Theory, Vol. 61, Iss. 7, pp. 3698-3721. DOl: 10.1109/tit.2015.2428249
[12] Ashraphijuo M., Tajer A., Gong C. and Wang X. (2016) A Receiver-centric Approach to Interference Management: Fairness and Outage Optimization. IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 62, Iss. 10, pp. 5619-5642. DOl: 10.1109/tit.2016.2594219
Алгоритм выбора помехоустойчивых кодов для работы систем радиосвязи в коротковолновом диапазоне
Дубина А. Ф., Никитчук Т. Н., Коцюба И. Г.
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 Шешюпом и Котель-пиковым. Достигнутая в лучших дискретных системах связи скорость передачи информации значительно ниже теоретического предела. Это несоответствие объясняется. в первую очередь, наличием в каналах связи помех пефлуктуациошгого характера, которые по компенсируются. Повышение достоверности в этих каналах достигается, в первую очередь, за счет использования помехоустойчивых кодов. В статье исследовано влияние параметров помех в канале магистральной связи па 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, по скорость передачи информации при этом будет стремиться к пулю. Проведен сравнительный анализ современных кодов в зависимости от их длины, информационного и проверочного элемента. Показано. что характеристики ионосферы в значительной степени влияют па параметры капала связи. Получен алгоритм, который дает возможность выбора необходимого помехоустойчивого кода для обеспечения заданных качественных показателей.
Ключевые слова: помехоустойчивые коды: помехоустойчивое кодирование: коротковолновый диапазон: радиосвязь: расстояние Хеммипга: информационный элемент: длила кода: проверочный элемент
Algorithm for the selection of error-correcting codes for the operation of radio communication systems in the shortwave range
Dubyna O. F., Nikitchuk T. N., Kotsiuha I. H.
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
52
Dubyna O. F., Nikitchuk T. N., Kotsiuba I. H.
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.
Key words: error-correcting codes; error-correcting coding; short-wavelength range; radio communication; Hamming distance; information element; code length; test element
