CC BY
8ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПА СНОСТИ
УДК 519.724.2 DOI: 10.24412/2782-2141-2024-1-90-98
Подходы к совершенствованию телекодовой аппаратуры связи для обмена данными с авиационными комплексами
Борисенко Е. В., Егоров М. В., Квашенников В. В., Шабанов А. К.
Аннотация. Достижения в области теории и практики помехоустойчивого кодирования и микроэлектроники открыли новые возможности по созданию и производству аппаратуры помехоустойчивой защищенной телекодовой связи для обмена данными с авиационными комплексами. Целью работы является проведение анализа новых задач по организации помехоустойчивой защищенной связи, выявленных в ходе военно-технических экспериментов, проведенных в последние годы. Рассмотрены предложения по совершенствованию аппаратуры телекодовой связи для реализации новых требований. Результаты выполненного анализа могут быть полезны в качестве методического аппарата при выборе эффективных технических решений в процессе проектирования телекоммуникационных систем нового поколения в условиях сложной помеховой обстановки и воздействия средств радиоэлектронной борьбы. Практическая значимость работы заключается в выработке рекомендаций по выбору перспективных кодовых конструкций для обеспечения высокой помехоустойчивости, в частности по применению трехступенчатых каскадных помехоустойчивых кодов, при передаче длинных сообщений и работе в режиме радиомолчания. Также выработаны предложения по совершенствованию системы кодовой цикловой синхронизации и организации работы сетей телекодовой связи для обмена данными с авиационными комплексами.
Ключевые слова: алгоритмы кодирования и декодирования, каскадные помехоустойчивые коды, многомерные итеративные коды Элайеса, телекодовая аппаратура связи.
Введение
Телекодовая связь, как надежное средство доставки сравнительно небольших объемов командной информации при связи между наземными пунктами управления и авиационными комплексами и авиационных комплексов между собой, хорошо зарекомендовала себя с 80-х годов прошлого века. Сегодня средства телекодовой связи находят все большее применение не только для связи с авиацией, но и как средство связи надводных кораблей (НК) и подводных лодок (ПЛ) Военно-морского флота (ВМФ) [1].
С 2018 года АО «КНИИТМУ» принимает активное участие в комплексных военно-технических экспериментах (КВТЭ), проводимых под эгидой Главного управления связи (ГУС) Вооруженных Сил Российской Федерации (ВС РФ) и Главного командования (ГК) ВМФ. Основная задача проводимых работ обеспечить снижение времени подготовки полётных заданий и надежное доведение цифровой информации различного объема с применением комплексов средств автоматизации и средств связи в воздушном, наземном и морском эшелонах, в автоматическом режиме.
В рамках КВТЭ была организована единая сеть обмена данными по закрытым каналам связи на базе радиолинии «Перевал». Обеспечена передача информации о воздушной, надводной, подводной и наземной обстановке между летательными аппаратами (ЛА) морской авиации (МА) ВМФ и объектами ВМФ различного базирования.
Результаты отработки информационного обмена, выполненной в ходе комплексных военно-технических экспериментов на объектах морской авиации, с привлечением средств связи наземного и морского базирования показывают широкие возможности совершенствования системы авиационной связи на основе аппаратуры телекодовой связи. В то же время при проведении КВТЭ выявлены вопросы, требующие особого внимания при дальнейшем совершенствовании телекодовой аппаратуры.
Постановка задачи
В ходе подготовки к КВТЭ, с целью организации единой сети обмена данными об обстановке, получаемой от ЛА МА ВМФ, и обеспечения взаимодействия НК и ПЛ, а также для построения скрытого управления МА ВМФ и выдачи данных телеуправления с командных пунктов ПВО и пунктов управления ВМФ, АО «КНИИТМУ» были подготовлены и доработаны в необходимом объеме серийно изготавливаемые телекодовые комплексы.
В них была обеспечена функция обработки ряда новых форматов передачи данных, обмен информацией (файлами) большого объема, а также взаимодействие с перспективными высокоскоростными станциями.
В ходе экспериментов как проблемные вопросы обеспечения информационного обмена и автоматизации действий авиации были выделены четыре проблемных аспекта применения телекодовой связи:
- требуется увеличение скорости информационного обмена;
- надежная передача больших массивов информации, включая условия отсутствия обратной связи (в частности, режим «радиомолчания»);
- сетевая ретрансляция сообщений, при отсутствии доступной связи «точка-точка»;
- совершенствование информационного обмена при групповых действиях авиации и беспилотных летательных аппаратов (БЛА).
Рассмотрим возможные подходы к решению поставленных задач.
Выбор кодовых конструкций для обеспечения высокой помехоустойчивости
Для решения первых двух вопросов требуется обосновать применение в каналах помехоустойчивых кодовых конструкций, исправляющих ошибки, которые обеспечат возможности увеличения скорости, путем снижения сложности декодирования сообщений, и обеспечат минимальную избыточность при обеспечении требуемой помехоустойчивости. Дополнительную сложность обуславливает необходимость в ряде случаев обеспечить надежное доведение информации в режиме «радиомолчания».
На сегодняшний день в теории кодирования известно много различных кодов и методов их декодирования, различающихся энергетическим выигрышем, вносимой избыточностью, сложностью реализации и рядом других параметров. Известны и широко используются турбо-коды, низкоплотностные коды Галлагера (АОРС-коды), каскадные коды, и многие др. коды [2].
Ниже приведена сравнительная характеристика перечисленных перспективных кодов, описаны их достоинства и недостатки, а также области применения. В АО «КНИИТМУ», начиная с середины 70-х годов, в аппаратуре связи и управления используется каскадный помехоустойчивый код, модифицированный добавлением третьей ступени кодирования. Это позволяет с высокой достоверностью передавать сообщения различного объема, начиная с коротких команд телекодового управления, и заканчивая ауди и видео сообщениями объемом в 1 Мбит и более. Сложность декодирования трехступенчатого каскадного кода будет небольшой, линейно возрастающей от длины кода.
Турбо-коды. В середине 90-х годов прошлого столетия по турбо-кодам было проведено большое число теоретических, а затем и прикладных исследований [3]. Турбо-коды были предложены в 1993 г группой французских ученых во главе с Берру [4, 5]. В своих работах они подробно исследовали турбо-код, описали его кодирование и декодирование, а также рассмотрели помехоустойчивость кода. В связи с высокой сложностью декодирующего устройства код вначале не нашел большого применения. Однако через несколько лет турбо-коды были замечены научным сообществом и разработчиками аппаратуры связи и стали использоваться в различных приложениях. Турбо-коды вошли в стандарты связи, используются, например, для передачи данных в стандарте мобильной связи WiMAX, применяются в системах спутниковой и мобильной связи и цифрового телевидения [6]. Турбо-коды были утверждены в стандарте спутниковой связи DVB-RCS [7].
Основной недостаток турбо-кодов - это относительно высокая сложность декодирования и большая задержка, которые делают их неудобными для некоторых применений. Ещё один существенный недостаток турбо-кодов - сравнительно небольшое кодовое расстояние (минимальное расстояние между двумя кодовыми словами в смысле выбранной метрики), равное для стандартного кода 50 на длине кодового ограничения. Это приводит к тому, что эффективность турбо-кода крайне ограничена. Поэтому для уменьшения вероятности ошибки и сложности декодирования в настоящее время применяют не турбо-коды, а LDPC-коды.
Коды с малой плотностью проверок на четность. Коды с малой плотностью проверок на четность (LDPC-коды) были предложены Р. Галлагером в 1962 году, более чем 70 лет назад [8]. Методы кодирования и декодирования кодов, описанные в научных работах Галлагера, вызвали большой интерес в последние десятилетия. Было показано, что характеристики LDPC-кодов не хуже характеристик турбо-кодов, а кодирование и декодирование намного проще и хорошо поддается распараллеливанию.
LDPC-код, вместо турбо-кода, стал частью стандарта DVB-S2 спутниковой передачи данных для цифрового телевидения. Также LDPC-код вошел в стандарт IEEE 802.3an сети Ethernet 10G. Аналогичная замена произошла и в стандарте для цифрового наземного телевизионного вещания [9, 10].
В настоящий момент LDPC-коды считаются одними из самых эффективных из всех используемых кодов. Хорошо известен довольно длинный низкоплотный код, обеспечивающий отличие на рекордные 0.0045 дБ от предела Шеннона. Развитие каналов связи открывают широкие перспективы для дальнейшего внедрения и использования LDPC-кодов в различной аппаратуре.
Однако и у LDPC-кодов имеется ряд недостатков. Одним из основных недостатков LDPC-кодов является сложность изменения параметров кода, например информационной и блоковой длины кода. Практическая реализация LDPC-кодов не обеспечивает простого изменения кодовой скорости и длины блока, потому что для этого требуется формировать новую проверочную матрицу, что достаточно сложно для длинных кодов. Низкоплотные коды ориентированы на коррекцию ошибок в каналах со случайными независимыми ошибками, а в каналах с группирующимися ошибками требуют перемежения символов. Глубина перемежения обычно не определена и может изменяться по величине в зависимости от корреляции ошибок в канале связи. Выбор наибольшей из возможных глубин перемежения приводит к большой задержке в передаче информации, что для многих приложений совершенно неприемлемо.
Со временем более жесткие требования по помехоустойчивости привели к возобновлению интереса к каскадным помехоустойчивым кодам, которые стали использоваться в стандарте DVB-T2. Оказалось, что LDPC-коды в каналах низкого качества и с группирующимися ошибками уступают трехступенчатым каскадным кодам.
Трехступенчатые каскадные коды. Каскадные коды впервые описал Д. Форни в середине 60-х годов, также он указал способ их кодирования и декодирования, исправляющий ошибки кратности до половины их конструктивного кодового расстояния - декодирование по минимуму обобщенного расстояния (МОР) [11]. В конце 60-х годов министерство обороны США инициировало разработку системы JITIDS (Joint Tactical Information Distribution System) распределения тактической информации армии США и блока НАТО. В этой системе для повышения помехоустойчивости использовался каскадный помехоустойчивый код на основе кодов БЧХ и Рида-Соломона. Для декодирования внутреннего кода БЧХ использовался корреляционный декодер на поверхностных волнах с мягкими решениями. Применялся весьма мощный каскадный помехоустойчивый код, корректирующий большое число ошибок в пределах своего минимального кодового расстояния D = 16 х 9 = 144.
В середине 70-х годов в «Калужском научно-исследовательском институте телемеханических устройств» была разработана аппаратура радиолинии «Перевал»,
предназначенная для оперативно-командного управления. Необходимость в этой телекодовой аппаратуре возникла для организации устойчивого информационного обмена и управления авиационными комплексами и наземными мобильными группировками по каналам связи в условиях сложной помеховой обстановки, включая радиоэлектронную борьбу (РЭБ). В телекодовых каналах передавались относительно небольшие формализованные сообщения от 256 бит (одноблочные сообщения) до 1024 бит (четырехблочные сообщения).
Помехоустойчивый каскадный код радиолинии «Перевал» имеет две ступени каскадного кодирования: внутренний код - двоичный код БЧХ (31,16,7), внешний код - Рида-Соломона (32,16,17) с символами поля Галуа GF(28) с довольно большим минимальным кодовым расстоянием Б = 17 х 7 = 119. Для цикловой синхронизации каскадного кода применялся оригинальный алгоритм кодовой цикловой синхронизации, использующий для установления синхронизации два неискаженных слова кода БЧХ. Синхронизация не требовала передачи дополнительной служебной информации для целей синхронизации и была достаточно надежной, обеспечивала вероятность синхронизации не хуже вероятности правильного декодирования каскадного кода. Аппаратура предусматривала два режима работы: длинный каскадный код в КВ канале низкого качества, и короткий каскадный код в УКВ канале высокого и среднего качества. Согласно технического задания? аппаратура обеспечивала вероятность правильного приема в канале с вероятностью ошибки на бит 5*10-2 не меньше 0,98, а в канале с вероятностью ошибки на бит 10-3 и менее - не хуже 0,99.
По мере развития помехоустойчивого кодирования и появления более совершенной элементной базы в АО «КНИИТМУ» постоянно проводились работы по улучшению алгоритмов кодирования и декодирования каскадных помехоустойчивых кодов, направленные на повышение помехоустойчивости и быстродействия. При этом происходило постоянное снижение весовых и габаритных характеристик аппаратуры, а также энергопотребления. Было разработано и в настоящее время серийно выпускаются ряд модификаций аппаратуры связи и управления, востребованные заказчиками, в частности использованные при проведении КВТЭ.
Компонентные коды БЧХ и Рида-Соломона каскадного кода весьма близки к наилучшим известным кодам, поэтому и каскадные коды на их основе имеют высокие характеристики помехоустойчивости. Каскадные коды являются наилучшими кодами для передачи небольших сообщений (до 1000 бит), обеспечивающими разумный компромисс между помехоустойчивостью и сложностью реализации [12]. Для повышения помехоустойчивости использованы алгоритмы мягкого декодирования, в большой степени реализующие потенциальные возможности каскадной кодовой конструкции. Декодирование выполняется по наиболее вероятным символам внутреннего кода с исправлением ошибок и стираний. Код БЧХ декодируют с коррекцией 3-х ошибок в слове, а код Рида-Соломона - с коррекцией до 8 пакетных (байтных) ошибок. Каскадный код хорошо работает, как в каналах с независимыми, так и с группирующимися ошибками за счет коррекции пакетных ошибок внешним недвоичным кодом Рида-Соломона над полем Галуа GF(28). Перемежения символов при этом не требуется, что упрощает реализацию и уменьшает задержку декодирования. Скорость длинного каскадного кода равна 16/31 х 16/32 ~ 1/4. Коррекция максимально возможного числа ошибок во внутреннем и внешнем коде расширяет диапазон качества канала связи, при котором еще обеспечивается требуемая вероятность доведения сообщений. Для цикловой синхронизации каскадного кода используются слова внутреннего кода БЧХ, что не требует передачи специальных синхронизирующих последовательностей для целей синхронизации. Весьма существенно была также усовершенствована система цикловой синхронизации. Теперь кодовая цикловая синхронизация осуществляется не только по неискаженным словам кода БЧХ, но и, по словам кода с ошибками. Это значительно увеличивает вероятность установления синхронизации и уменьшает вероятность ложной синхронизации.
Однако, весьма существенным недостатком каскадного кода с двумя ступенями кодирования является небольшой объем передаваемых сообщений от 256 до 1024 бит. Для коротких команд телекодового управления этого вполне достаточно, но дальнейшее
увеличение длины сообщений приводит к необходимости многократного повторения каскадного кода, что снижает помехоустойчивость. Это является основным доводом противников каскадного помехоустойчивого кодирования.
В реальных системах помехоустойчивое кодирование часто используется для передачи длинных аудио и видео файлов, информации с датчиков телеметрии и т. д. Поэтому, для передачи длинных сообщений каскадными кодами без снижения помехоустойчивости в АО «КНИИТМУ» была предложена третья ступень многомерного итеративного кодирования, позволяющая передавать сообщения различной длины, начиная с небольших длин в несколько сотен бит и заканчивая длинами вплоть до 1 Мбит и более.
В качестве третьей ступени каскадного кодирования используется многомерный код Элайеса с проверками на четность по ребрам многомерного куба, который составлен из слов двухступенчатого каскадного кода. Одиночная проверка на четность третьей ступени кодирования позволяет исправлять одно стирание двухступенчатого каскадного кода. Поэтому, третья ступень кодирования позволяет исправлять все комбинации стираний, за исключением стираний, расположенных в вершинах многомерного прямоугольника. Поскольку вероятность данной конфигурации стираний, как показывают расчеты, мала, то трехступенчатый каскадный код обеспечивает высокую помехоустойчивость. Двухступенчатый каскадный код создает искусственный канал связи высокого качества, на котором третья ступень кодирования показывает высокую эффективность. При этом сложность третьей ступени кодирования будет небольшой. Сложность двухступенчатого каскадного кода также незначительная из-за небольшой длины этого кода. Сложность трехступенчатого каскадного кода увеличивается примерно линейно от длины кода.
Достоинством каскадного кода, по сравнению со стандартными турбо-кодами и LDPC-кодами является более, чем в 2 раза большее минимальное расстояние кода, что обеспечивает более высокую помехоустойчивость. Новые методы адаптивного кодирования и декодирования каскадных кодов с мягкими решениями, обеспечивают повышение помехоустойчивости в мобильных системах связи [13]. Использование новых технических решений реализации кодера и декодера каскадного кода, существенно повысило помехоустойчивость и быстродействие, снизило сложность обработки. Третья ступень каскадного кода позволила передавать длинные сообщения при небольшой сложности кодирования и декодирования.
Направления совершенствования комплексов телекодовой связи
С учетом реализации описанного выше алгоритма, в ходе проведения экспериментов продемонстрирована возможность интеграции системы связи с АСУ и возможности эффективного решения задачи передачи, в частности данных телеуправления и данных обстановки по защищенным каналам связи типа «Перевал». Проведенные испытания подтвердили вероятность доведения сообщений объёмом 2 Мбайта не хуже 0,99, при качестве канала с вероятностью ошибки на бит до 10-2. Что доказывает возможность, в частности, надежного доведения массивов информации телеуправления до ПЛ в каналах обмена без обратной связи.
На сегодняшний день по результатам полученных результатов КВТЭ АО «КНИИТМУ» проведены работы по расширению номенклатуры аппаратуры разработанной в интересах МО РФ, а также повышению тактико-технических характеристик серийно изготавливаемых изделий.
Разработан и серийно поставляется новый вариант исполнения комплекса для установки на командно-штабных машинах (КШМ). Создаются изделия для автономных необслуживаемых объектов. В рамках ОКР «Конверсия» завершена разработка нового телекодового комплекса для перспективных АСУ ВМФ. Ведутся серийные поставки доработанных комплексов для оснащения НК. Ведется модернизации авиационных
комплексов радиолокационного дозора и наведения, в части дооснащения их аппаратурой передачи данных (АПД), производимой АО «КНИИТМУ».
Реализована на действующих объектах, оснащённых средствами АСУ, передача сообщений (приказов и донесений) в части касающихся доведения данных телеуправления и иной информации по трактам, организованным АПД «Перевал».
Проводятся работы по дооснащению самолетов и вертолетов МА ВМФ телекодовой аппаратурой, для обеспечения освещения надводной и подводной обстановки.
Доработана конструкторская документация, выпускаемых АО «КНИИТМУ» наземных комплексов, с целью введения дополнительных функции по получению данных о воздушной обстановке от ЛА Воздушно-космических сил (ВКС) и МА ВМФ и передачи ее на взаимодействующие комплексы средств автоматизации (КСА) АСУ.
Комплексы телекодовой связи работают на основе унифицированных кодограмм, служебно-адресная часть которых обеспечивает реализацию сетевой ретрансляции сообщений, при отсутствии доступной связи «точка-точка». Соответствующие маршруты закладываются при формировании маршрутно-адресных таблиц. Это расширяет возможности сети связи и повышает вероятность доведения.
Для разгрузки эфира наземные комплексы могут обмениваться по высокоскоростным проводным (оптоволоконным) каналам. Для подключения к высокоскоростным наземным сетям связи, использующим протоколы TCP/IP и стык Ethernet, имеется выпускаемая АО «КНИИТМУ» аппаратура, реализующая функции коммутатора сети Ethernet второго уровня и имеющая канальные стыки С2, С2-спец и С1-ФЛ для подключения АПД и других средств.
Групповые действия авиации и роев беспилотных летательных аппаратов, особенно при использовании информации в контурах автоматического управления требуют сокращения времени доведения команд. Для решения данной задачи используются: увеличение пропускной способности канала за счет сокращения избыточности помехоустойчивого кода при низком уровне помех в канале; увеличения скорости манипуляции в канале; сокращения времени ожидания в цикле, при организации обмена в группе; уменьшения информационной длины команды. Последний подход в телекодовых сетях обеспечивается переходом к использованию одноблочных сообщений (с использованием короткого адреса, без ретрансляции), что вполне допустимо при компактном размещении группы и наличия прямой видимости.
Циклический обмен в группе ЛА сейчас организуется на одной частоте. Сокращение времени ожидания в цикле зависит от длительности цикла обмена, который может быть уменьшен за счет сокращения защитных интервалов (определяется возможностями средств радиосвязи и скоростью обработки в АПД), а также за счет сокращения числа абонентов группы.
Сокращение числа абонентов в группе можно обеспечить при переходе к иерархическим групповым структурам. Время доведения команд сокращается в разы, но при этом требуется увеличение частотного ресурса. Изменяется и алгоритм работы, для доведения команд в иерархической системе может понадобиться ретрансляция. При использовании циклического обмена в группах он реализуется как постоянный режим. В то же время нужно упомянуть, что в отсутствии групповых действий реализуется свободный доступ абонентов в радиоэфир. При этом цикл сбора формируется однократно. Длительность цикла и моменты выхода участников обмена в эфир определяются параметрами, задаваемыми планом связи.
Выводы
Таким образом, телекодовая аппаратура, первоначально предназначенная для организации устойчивого информационного обмена короткими сообщениями и управления авиационными комплексами и наземными мобильными группировками по каналам связи диапазонов метровых - декаметровых волн (МВ-ДКМВ) в условиях сложной сигнально-помеховой обстановки, включая условия РЭБ, в соответствии с прогнозом развития сетей авиационной радиосвязи ВКС [14], значительно расширила область применения.
Она успешно используется в воздушном, морском и наземном эшелонах системы связи ВС РФ (в стационарной и подвижной составляющих). В рамках проводимых под руководством ГУС ВС РФ экспериментов удалось организовать единую сеть обмена данными о воздушной, надводной, подводной и наземной обстановке по закрытым каналам связи радиолинии «Перевал» между ЛА МА ВМФ и объектами ВМФ различного базирования. Основой успешного применения телекодовой аппаратуры является ее непрерывное совершенствование с учетом новых требований потребителя, на основе применения инновационных решений, в частности, в области совершенствования кодовых конструкций и алгоритмов их обработки.
Теория и практика помехоустойчивого кодирования находятся в постоянном развитии. В немалой степени этому содействует появление новой более производительной элементной базы, позволяющей реализовывать современные методы помехоустойчивого кодирования. Каскадные коды, предложенные уже более 60 лет назад, не только не потеряли своей актуальности, но еще даже не в полной мере реализовали свои потенциальные возможности. За счет помехоустойчивого кодирования можно существенно улучшить качество связи в условиях сложной помеховой обстановки. Для передачи длинных сообщений следует использовать третью ступень каскадного кодирования, существенно повышающую помехоустойчивость.
Результаты проделанной работы по развитию телекодовой связи по результатам КВТЭ получили высокую оценку ГУС МО РФ и ГК ВМФ. АО «КНИИТМУ» не останавливается на достигнутом, и с каждым проведенным экспериментом улучшает эксплуатационные и тактико-технические характеристики аппаратуры. Результаты отработки информационного обмена, выполненной в ходе комплексных военно-технических экспериментов на объектах морской авиации, с привлечением средств связи наземного и морского базирования показывают широкие возможности совершенствования системы авиационной связи на основе аппаратуры телекодовой связи.
Литература
1. Егоров М. В., Ермиков С. И., Шабанов А. К. Об актуальных направлениях модернизации аппаратуры и комплексов телекодовой связи // Сб. науч. ст. по материалам IX Международной научно-технической конференции, посв. Дню образования войск связи «Современное состояние и перспективы развития систем связи и радиотехнического обеспечения в управлении авиацией». IX Научные чтения имени А С. Попова (14-15 октября 2020 г.) - Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА». 2020. - 315 с.; с.63-66.
2. Морелос Сарагоса Р. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. - М.: Техносфера. 2006. - 319 с.
3. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. - 1104 с.
4. Berrou C., Glavieux A., Thitimajshima P. Near Shannon limit error-correcting coding and decoding: Turbo-codes. (1). In 1993. ICC 93. Geneva. Technical Program, Conference Record, IEEE International Conference on Communications, volume 2, pages 1064-1070. IEEE, 1993.
5. Berrou C., Glavieux A. Near optimum error correcting coding and decoding: Turbo-codes. IEEE Transactions on Communications, 44(10): 1261-1271, 1996.
6. Комаров С. В., Постников С. А., Левшин В. И., Дремачев Д. В., Артемьев Н. В. Применение турбокодов в мультимедийных системах связи третьего поколения: Сборник статей. Теория и техника радиосвязи. - 2003. - С. 112-119.
7. Варгаузин В., Протопопов Л. Турбокоды и итеративное декодирование: принципы, свойства, применение. www.telemultimedia.ru/art.php?id=77. 2000.
8. Галлагер Р. Дж. Коды с малой плотностью проверок на четность. - М.: Мир, 1996. - 90 с.
9. Золотарев В. В., Овечкин Г. В. Обзор исследований и разработок методов помехоустойчивого кодирования. - М.: Горячая линия-Телеком, 2004. - 126 с.
10. Башкиров А. В., Остроумов И. В., Свиридова И. В. Основы помехоустойчивого кодирования, основные преимущества и недостатки алгоритмов декодирования // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012. Т. 8. № 2. С. 20-22.
11. Форни Д. Каскадные коды. - М.: Изд-во «Мир», 1970. - 207 с.
12. Варгаузин В. А. Вблизи границы Шеннона // ТелеМультиМедиа. 2005. № 6. С. 3-10.
13. Квашенников В. В. Патент РФ № 266069 МПК H04L 1/20. Способ передачи многоблочных сообщений в комплексах телекодовой связи. Приор. 02.02.2018. Опубл. 08.10.2018. - Бюл. № 28.
14. Петухов В. Н., Мотин О. В., Доброхотов А. В. Совершенствование сетей авиационной радиосвязи Воздушно-космических сил на период до 2025 года // Труды XVI Российской научно-технической конференции «Новые информационные технологии в системах связи и управления», (7 июня 2017 г.). - Калуга: Изд-во «Ноосфера», 2017. С. 14-18.
Referenses
1. Egorov M.V., Ermikov S.I., Shabanov A. K. Ob aktual"ny"x napravleniyax modernizacii apparatury" i kompleksov telekodovoj svyazi [On current directions of modernization of equipment and complexes of telecode communication]. Sb. nauch. st. po materialam IX Mezhdunarodnoj nauchno-texnicheskoj konferencii, posvyashhennoj Dnyu obrazovaniya vojsk svyazi «Sovremennoe sostoyanie iperspektivy" razvitiya sistem svyazi i radiotexnicheskogo obespecheniya v upravlenii aviaciej». IXNauchny"e chteniya imeni A.S. Popova [Collection of scientific articles based on the materials of the IX International scientific and technical conference dedicated to the Day of formation of the signal forces "Current state and prospects of development of communication systems and radio engineering support in aviation management" IX Scientific readings named after A.S. Popov]. (October 14-15, 2020). Voronezh. VUNTS VVS "VVA" Publ., 2020. 315 p. Pp.63-66. (In Russian)
2. Morelos Zaragoza R. Iskusstvo pomexoustojchivogo kodirovaniya. Metody", algoritmy", primenenie [The art of noise-tolerant coding. Methods, algorithms, and applications]. Moscow. Technosphere Publ., 2006. 319 p. (In Russian)
3. Sklyar B. Cifrovaya svyaz". Teoreticheskie osnovy" i prakticheskoe primenenie [Digital communication. Theoretical foundations and practical application]. Moscow. Williams Publishing House, 2003. 1104 p. (In Russian)
4. Berrou C., Glavieux A., Thitimajshima P. Near Shannon limit error-correcting coding and decoding: Turbo-codes. (1). In 1993. ICC 93. Geneva. Technical Program, Conference Record, IEEE International Conference on Communications, volume 2, pages 1064-1070. IEEE, 1993.
5. Berrou C., Glavieux A. Near optimum error correcting coding and decoding: Turbo-codes. IEEE Transactions on Communications, 44(10): 1261-1271, 1996.
6. Komarov S. V., Postnikov S. A., Levshin V. I., Dremachev D. V., Artemyev N. V. Primenenie turbokodov v mul"timedijny"x sistemax svyazi tret"egopokoleniya [Application of turbo codes in multimedia communication systems of the third generation]. Sbornik statej. Teoriya i texnika radiosvyazi [Collection of articles. Theory and technology of radio communication]. 2003. P. 112-119. (In Russian)
7. Vargauzin V., Protopopov L. Turbokody" i iterativnoe dekodirovanie: principy", svojstva, primenenie [Turbocodes and iterative decoding: principles, properties, application]. www.telemultimedia.ru/art.php?id=77. 2000. (In Russian)
8. Gallagher R. J. Kody" s maloj plotnost"yu proverok na chetnost" [Codes with a low density of parity checks]. Moscow. Mir Publ., 1996. 90 p. (In Russian)
9. Zolotarev V. V., Ovechkin G. V. Obzor issledovanij i razrabotok metodov pomexoustojchivogo kodirovaniya [Review of research and development of noise-resistant coding methods]. Moscow. 2004. 126 p. (In Russian)
10. Bashkirov A. V., Ostroumov I. V., Sviridova I. V. Osnovy" pomexoustojchivogo kodirovaniya, osnovny"e preimushhestva i nedostatki algoritmov dekodirovaniya [Fundamentals of noise-resistant coding, the main advantages and disadvantages of decoding algorithms]. Bulletin of the Voronezh State Technical University. 2012. Vol. 8. No. 2. Pp. 20-22. (In Russian)
11. Forni D. Kaskadny"e kody" [Cascade codes]. Moscow. Mir Publ., 1970. 207 p. (In Russian)
12.Vargauzin V. A. Vblizi granicy Shennona [Near the Shannon border]. Telemedicine. 2005. No. 6. Pp. 3-10. (In Russian)
13. Kvashennikov V. V. Patent RF№ 266069 MPKH04L 1/20. Sposob peredachi mnogoblochny"x soobshhenij v kompleksax telekodovoj svyazi [Patent of the Russian Federation No. 266069 IPC H04L 1/20 Method of transmitting multiblock messages in telecode communication complexes]. Prior. 02.02.2018. Publ. 08.10.2018. Byul. No. 28. (In Russian)
14. Petukhov V. N., Motin O. V., Dobrokhotov A. V. Sovershenstvovanie setej aviacionnoj radiosvyazi Vozdushno-kosmicheskix sil na period do 2025 goda [Improvement of aviation radio communication networks of the aerospace forces for the period up to 2025]. Trudy" XVIRossijskoj nauchno-texnicheskoj konferencii «Novy"e informacionny "e texnologii v sistemax svyazi i upravleniya», (7 iyunya 2017 g.). [Proceedings of the XVI Russian Scientific and Technical Conference "New information technologies in communication systems and management", June 7, 2017]. Kaluga. Publishing house "Noosphere". Pp. 14-18. (In Russian)
Статья поступила 23 марта 2024 г.
Информация об авторах
Борисенко Евгений Васильевич - Заместитель главного конструктора НИИ АО «КНИИТМУ». г. Калуга. Область научных интересов: создание аппаратуры и сетей телекоммуникационной связи. Тел.: +7 (4842) 743-500. E-mail: [email protected].
Егоров Максим Владимирович - Главный конструктор направления - начальник отдела. АО «КНИИТМУ». г. Калуга. Область научных интересов: создание телекоммуникационных систем. Тел.: +7 (4842) 743-500. E-mail: [email protected].
Квашенников Владислав Валентинович - доктор технических наук, ведущий научный сотрудник. АО «КНИИТМУ». г. Калуга. Область научных интересов: помехоустойчивое кодирование и системы синхронизации. Тел.: +7 (4842) 743-500. E-mail: [email protected]
Шабанов Александр Константинович - кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник. АО «КНИИТМУ». Область научных интересов: организация сетей авиационной радиосвязи. г. Калуга, Тел.: +7 (4842) 743-500. E-mail: [email protected]
Адрес: 248000, г. Калуга, ул. Карла Маркса, д. 4.
Approaches to improving telecode communication equipment for data exchange with aviation complexes
E. V. Borisenko, M. V. Egorov, V. V. Kvashennikov, A. K. Shabanov
Annotation. Advances in the theory and practice of noise-tolerant coding and microelectronics have opened up new opportunities for the creation and production of noise-resistant secure telecode communication equipment for data exchange with aviation complexes. The purpose of the work is to analyze new tasks for the organization of noise-resistant secure communications, identified during military-technical experiments conducted in recent years. Proposals for improving telecode communication equipment for the implementation of new requirements are considered. The results of the performed analysis can be useful as a methodological tool for choosing effective technical solutions in the process of designing new-generation telecommunications systems in a complex interference environment and the effects of electronic warfare. The practical significance of the work lies in the development of recommendations on the selection ofpromising code structures to ensure high noise immunity, in particular on the use of three-stage cascade noise-resistant codes, when transmitting long messages and working in radio silence mode. Proposals have also been developed to improve the system of code cycle synchronization and the organization of telecode communication networks for data exchange with aviation complexes.
Keywords: telecode communication equipment, cascade noise-resistant codes, encoding and decoding algorithms, multidimensional iterative Elias codes.
Information about Authors:
Borisenko Evgeny Vasilyevich - Deputy Chief Designer of the Research Institute. Research interests: creation of telecommunication equipment and networks. JSC "KNIITMU", Kaluga.
Egorov Maxim Vladimirovich - Is the Chief designer of the direction - head of the department. Research interests: creation of telecommunication systems. JSC "KNIITMU", Kaluga.
Kvashennikov Vladislav Valentinovich - Is a doctor of technical Sciences, a leading researcher. Research interests: noise-tolerant coding and synchronization systems. JSC "KNIITMU", Kaluga.
Shabanov Alexander Konstantinovich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, leading researcher. Research interests: organization of aviation radio communication networks. JSC "KNIITMU", Kaluga.
Address: 248000, Kaluga, Karl Marx Street, bild. 4. Tel: +7(4842)743-500. E-mail: [email protected].
Для цитирования: Борисенко Е. В., Егоров М. В., Квашенников В. В., Шабанов А. К. Подходы к совершенствованию телекодовой аппаратуры связи для обмена данными с авиационными комплексами // Техника средств связи. 2024. № 1 (165). С. 90-98. DOI: 10.24412/2782-2141-2024-1-90-98.
For citation: Borisenko E. V., Egorov M. V., Kvashennikov V. V., Shabanov A. K. Approaches to improving telecode communication equipment for data exchange with aviation complexes // Means of Communication Equipment. 2024. No. 1 (165). Pp. 90-98. DOI: 10.24412/2782-2141-2024-1-90-98. (in Russian).
