CC BY
16
Динамика систем, механизмов и машин, № 4, 2014
УДК 004.415.23 + 004.052.44
В.А. Кульбида, V.A. Kulbida,
*
У.Н. Кульбида, U.N. Kulbida, e-mail: [email protected] Управление делами Правительства Омской области, Омск, Россия
Administrative office of the Government Omsk region, Omsk, Russia
*
Омский государственный технический университет, Омск, Россия Omsk State Technical University, Omsk, Russia
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МОДЕЛЕЙ ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫХ КОДОВ
SOFTWARE PACKAGE FOR THE RESEARCH OF MODELS OF ERROR-CORRECTING CODES
Авторами разработан программный комплекс, служащий инструментом для исследования корректирующих свойств помехоустойчивых кодов, используемых при построении систем передачи дискретной информации с адаптивным помехоустойчивым кодированием. Данный программный комплекс помогает подбирать оптимальные параметры кодирования-декодирования при проектировании систем передачи информации. В заключении отмечены возможные варианты применения и повышения функциональности разработанного программного комплекса.
The author developed a software package that serves as a tool for the research of error-correcting codes correcting properties used in the construction of digital data transmission systems with an adaptive error-correcting coding. This software package helps to select the optimal parameters of the encoding-decoding in the design of information transmission. As a result, marked by possible applications and enhance the functionality of the developed software system.
мации.
Ключевые слова: Программный комплекс, помехоустойчивое кодирование, система передачи инфор-Keywords: Software package, error-correcting coding, data transmission system.
Для исследования корректирующих свойств алгоритмов кодирования и декодирования автором был разработан при помощи Borland C++ Builder 6 программный комплекс (ПК), названный AnalysisCode. Данный ПК при помощи компьютерного и имитационного моделирования [1, 2, 3, 4] осуществляет симуляцию системы передачи дискретной информации (СПДИ) (рис. 1) и позволяет автоматически проводить серию экспериментов при разных вероятностях появления ошибок (помех) в канале связи, при этом каждый раз измеряя вероятность появления ошибок после их декодирования, тем самым получая динамику изменений корректирующей способности исследуемых алгоритмов кодирования и декодирования.
1
воздействие (помехи)
t
Рис. 1. - Упрощенная структура СПДИ
Лпа1ув1вСоёе является уникальным компьютерным исследовательским и технологическим стендом - СПДИ, в которую включены системы помехоустойчивости, используемые в реальных сетях связи, в частности, сверточный алгоритм кодирования и декодер Витерби.
27
Динамика систем, механизмов и машин, № 4, 2014
Включенные в состав Лпа1ув1вСоёе алгоритмы помехоустойчивого кодирования и декодирования, необходимы для специалистов, занимающихся разработками цифровых сетей передачи данных. Предлагаемый ПК позволяет им оценить возможность применения в разрабатываемых ими системах различных алгоритмов кодирования и декодирования. Это создает для них возможность правильного проектирования всех узлов, создаваемых новых коммуникационных систем с учетом требуемых уровней надежности, сложности, скорости реализации и других критериев выбора систем. Современные системы кодирования стали настолько сложными и просто очень трудными для понимания техническими специалистами, занимающимися смежными вопросами, что принятие правильных решений об этих важнейших компонентах сетей связи стало чрезвычайной проблемой [1, 3, 5]. Применение Лпа1ув1вСоёе в процесс проектирования систем связи полностью снимает эту проблему.
Рис. 2. - Основное окно программы
Как видно из рис. 2, программа обладает интуитивно понятным интерфейсом. В верхней части окна задаются параметры эксперимента:
> Информационная последовательность - это данные, передаваемые через канал связи, которые подвергаются кодированию и декодированию выбранными ниже алгоритмами;
> Диапазон эксперимента - данный параметр позволяет менять р, среднюю вероятность появления ошибки в одном бите при прохождении данных через канал связи, на отрезке [Начало; Конец] с определенным шагом и количеством итераций на одну точку, тем самым изменяя достоверность получаемых данных [6].
В средней части окна задаются параметры канала связи, в нашем случае применяется модель двоичного симметричного канала связи [5], в котором вероятность появления ошибки в текущем бите происходит при помощи равномерного генератора случайных величин (далее - ГСВ) [1, 4, 6]:
> Точностью п, выставляемой при помощи поля 4 (рис. 2). Тем самым получают
случайные величины помощи ГСВ;
(о -10-п ) , где 0<а<10 и а - натуральные целые числа получены при
28
Динамика систем, механизмов и машин, № 4, 2014
> Начальной позиции, которую можно задать двумя способами: при помощи временной инициализации или задать начальную позицию Ь ГСВ при помощи поля 5 (рис. 2).
При помощи поля 6 (рис.2) выбирается код, параметры которого можно настроить, нажав на соответствующую кнопку "Настройки кодера/декодера".
При нажатии на кнопку "Моделирование" (рис. 2), в соответствии с произведенными настройками, описанными выше, проводится серия экспериментов (рис. 3) при разных вероятностях появления ошибок в канале связи р, при этом каждый раз измеряется вероятность появления ошибок после их декодирования Рь.
'^Исследование корректирующих свойств помехоустойчивых кодов jfR]
Рис. 3. - Окно результата моделирования
Результат эксперимента отображается в графическом виде, где по оси абсцисс (p) -средняя вероятность появления ошибки в одном бите при прохождении данных через канал связи, а по оси ординат (Рь) - средняя вероятность появления ошибки после декодирования. Кривая на графике носит название, которое было вписано в поле 7 (рис. 2) перед началом моделирования.
Заключение
Для исследования корректирующих свойств алгоритмов кодирования и декодирования был разработан при помощи Borland C++ Builder 6 ПК и получено свидетельство о регистрации электронного ресурса [7]. Данный ПК может использоваться как в учебных, так и в исследовательских целях, в рамках предмета помехоустойчивого кодирования. В основу разработанного ПК был заложен модульный принцип построения программ [1, 3], что обеспечивает возможность дальнейшего расширения его функциональных возможностей при минимальных затратах. Например: введение новых алгоритмов кодирования и декодирования, построение моделей канала связи и другие изменения, расширяющие модель СПДИ.
Библиографический список
1.Бусленко, Н П. Моделирование сложных систем / Н. П. Бусленко. - 2-е изд., пере-раб. - М. : Наука, 1978. - 399 с.
2. Советов, Б. Я.. Моделирование систем : учеб. пособие для вузов по направлению "Информатика и вычисл. техника" и "Информ. системы" / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 2001. - 343 с.
3. Армстрон, Дж. Р. Моделирование цифровых систем / Дж. Р. Армстрон. - М. : Мир, 1992. - 174 с.
Динамика систем, механизмов и машин, № 4, 2014
4. Марков, А. А. Моделирование информационно-вычислительных процессов / А. А. Марко. - М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. -360 с.
5. Золотарёв, В. В. Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы: справочник / В. В. Золотарёв, Г. В. Овечкин. - М. : Горячая линия-Телеком, 2004. - 126 с.
6. Вентцель, Е. С. Теория вероятности / Е. С. Вентцель. - М. : Наука, 1969. - 576 с.
7. Кульбида, В.А. Исследование корректирующих свойств помехоустойчивых кодов: свидетельство о регистрации электронного ресурса № 17920 / В. А. Кульбида ; № 50201250231 ; заявл. 20.02.12 ; опубл. 22.02.12, Бюл. № 50.
