Введение к работе
Актуальность тени
Широкополосные системы сигналов, используемые для передачи цифровой информации, получили в последнее время широкое распространение, что объясняется достижениями техники элементной базы, позволяющей увеличить коэффициент расширения полосы.
Применение широкополосных сигналов в системах передачи дискретной информации позволяет:
-эффективно бороться с помехами различного происхождения, такими как внутренние помехи приемника, взаимные помехи от различных пользователей при координированном доступе к общему каналу связи, импульсные помехи различного происхождения и т. д. ;
-нейтрализовать влияние негативных факторов, определяемых физической структурой радиоканала, таких, как различного ' вида замирания, нггоголучовость, переотражшшя;
-существенно уменьшить спектральную плотность мощности передаваемого сигнала, что позволяет затруднить несанкционированный перехват и расшифровку;
-создать многопользовательские системы в условиях дефицита свободных рабочих частот и ограничений на излучаемую передатчиком мощность.
Общий принцип формирования широкополосного сообщения (ШПС) состоит в умножении дискретного информационного сигнала со сравнительно низкой скоростью передачи на псевдослучайный га иро ко полосный сигнал.
Методы расширения спектра включают ФМ-расширение (кодирование по фазе), ЧМ-расширение (кодирование по частоте), АН-расширение (кодирование по амплитуде), а также гибридные методы. D работе будут рассматриваться только системы с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ІШРЧ).
Для борьбы с организованной помехой Используется помехоустойчивое кодирование. Предполагается, что постановщику помехи ничего не известно о характере сигналов, за исключением типа используемой модуляции (ФМ, ЧМ и др. ) и полоси частот. Кодирование делает передаваемые сигналы бесструктурными, однако постановщик помехи может просто генерировать сигналы,- аналогичные используемым, и тем самым срывать передачу. Для предотвращения этой возможности в передачу вносится дополнительный элемент псевдослучайное.
Аналогичная проблема возникает при использовании несколькими пользователями общей полосы частот. В каждый момент времени
пользователи системы одновременно передаст информацию. ' Кодирован» позволяет улучшить характеристики систем связи без увеличен» мощности передаваемых сигналов, а дополнительное введение для кахдо пары пользователей (передатчик-приемник) определенной псевдослучайно последовательности, разделяет сигналы различных пользователей.
Наряду с блоковыми широко, используется сверточные коды Сверточное кодирование, применяемое вместе с декодированием Витерби стало в последнее время одним из наиболее используемых методо исправления ошибок, что объясняется более простим по сравнению блоковыми кодами декодированием а также возможностью просто реализации декодеров с мягким решением. Практически алгоритм ВнтерО применяется для двоичных кодов с малой длиной кодового ограничения Недвоичные сверточные коды изучены слабее, хотя при передаче п каналам связи часто используется недвоичная (д- ичная) модуляция.
Важной областью применимости конструкции на осново g-ични сверточкых кодов являются системы мобильной телефонной связи и пруги
СПСТеНЫ, ИСПОЛЬЗуЮИИе q-ИЧНуЮ МОДУЛЯЦИЮ, ПОДОбНЫе СИСТеМе JTIDS.
В представляемой работе
рассматривается целесообразность использования g-ичных сверточішх кодов в системах с псевдослучайной перестройкой рабочих частот;
изучается метод построения хороших g-ичных сверточішх кодов, проводится анализ их характеристик;
- исследуются различные методы последовательного декодирования;
рассматривается применение ранговой метрики в . системах с
импульсной помехой;
предлагается метод алгебро-последователышго декодирования д-ичіш;
сворточных кодов и строится система криптозациты на основе сверточны:
кодов.
Цель работы заключается в развитии теории g-ичных сверточішх кодої и в пх пркыепепии в системах связи с псевдослучайной перестройкої рабочей частоты.
Достпгение этой цели предполагает решение следующей совокушюсп задач:
-построение g-лчных сверточішх кодов и исследование их характеристик; -разработка эффективного метода декодирования g-ичішх сверточш» КОДОВ;
-сравнительны!! анализ различных алгоритмов кодирования і гекодвроваквя в системах связи с псовдослучаиной перестройкой рабочеї частоты.
-з,-
Іаучная новизна
работе получены следующие результаты:
, Вичислено среднее отношения сигнал/шум в системах ППРЧ. . Для системи ППРЧ с многими пользователями проводится сравнение азлнчішх методов кодирования.
. Построены сверточные МДР коды, найден строчный спектр кодов. . Разработана программная реализация алгоритмов последовательного екоднрования и предложен алгоритм алгебро-последовательного екодирования сверточных кодов над большими алфавитами.
Для системы ППРЧ с активной 'помехой предложен алгоритм ;екодирования сверточных кодов с использованием порядковых статистик. і. Строится криптосистема на базе g-ичннх сверточных кодов.
Положения, выносимые на защиту
I. Вычисление среднего отношения сигнал/шум в системах ППРЧ при
согласованном дружественном выборе псевдослучайных
70следовательностей.
?. Построение g-ичішх МДР сверточных кодов, вычисление строчного спектра этих кодов.
1 Алгебро-последователыгап алгоритм декодирования сверточных кодов.
1. Алгоритм почти мягкого декодирования сверточных кодов для . . систем ППРЧ с использованием порядковых статистик.
!5. Криптосистема на основе, g-ичных сверточных кодов,
позволяющая использовать единые методы и аппаратуру как для защиты от ошибок в канале, так и от несанционированного использования.
Реализация этих положений'улучшает характеристики системы, что определяет практическую значимость работы.
Практическая значимость работы подтверждена актами о внедрении.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на Х-ом Всесоюзном симпозиуме но проблемам избыточности в информационных системах (Ленинград-1989), на и международном семинаре "Алгебраическая и комбинаторная теория кодирования" (Ленинград-1990), на VI международном семинаре "Сперточныо коды; Связь с многими пользователями" (Москва -1990), на научных семинарах в ШИН! РАН и в Лундском университете (Швеция-1992).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 6 печатних работ.
Структура диссертации
Диссертационная работа состоит из Введения, четырех глав. Заключения, списка литературы и Приложения.
