К64 Теория электрической связи. Помехоустойчивая передача данных в информационно-управляющих и телекоммуникационных системах: модели, алгоритмы, структуры: учеб, пособие / Е.Л. Кон, В.И. Фрейман. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2007. - 312 с.

ISBN 978-5-88151-815-8

Рассмотрены основные процессы и алгоритмы помехоустойчивой переда чи и обработки данных в цифровых системах передачи информации. Проанали зированы математические модели дискретных каналов связи с независимыми и коррелированными ошибками, методы и структуры оптимальных приемников элементарных сигналов на фоне помех, алгоритмы и структуры кодеров и деко деров корректирующих кодов в каналах без памяти и с памятью, методы надеж ной обработки информации с использованием арифметических кодов. Для об легчения восприятия материала в каждом разделе учебного пособия приведены многочисленные примеры.

Учебное пособие предназначено для студентов направлений 210400 «Теле коммуникации» и 220200 «Автоматизация и управление», специальностей 210406 «Сети связи и системы коммутации», 220201 «Управление и информатика в техни ческих системах», а также для студентов других направлений и специальностей, изучающих аналогичные вопросы.

Издано в рамках приоритетного национального проекта «Образование» по про грамме Пермского государственного технического университета «Создание инновационной системы формирования профессиональных компетенций кадров и центра инновационного развития региона на базе многопрофильного технического университета».

	УДК 681.518+621.391.82
ISBN 978-5-88151-815-8	© ГОУ ВПО
	«Пермский государственный
	технический университет», 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение..............................................................................................................	8
1. Основные понятия и определения теории передачи сообщений. Ма
тематические модели дискретных каналов связи........................................	10
1.1. Одноканальная система передачи информации................................	10
1.2. Математические модели дискретных каналов связи, требования
и классификация............................................................................................	14
1.3. Математические модели дискретных каналов без памяти..............	14
1.3.1. fc-ичный несимметричный ДКС без памяти (ШДКС)............	14
1.3.2. Двоичный несимметричный ДКС без памяти (ДНДКС).......	17
1.3.3. £-ичный симметричный ДКС без памяти (&СДКС)................	18
1.3.4. Двоичный симметричный ДКС без памяти (ДСДКС)............	19
1.4. Математические модели дискретных каналов с памятью...............	20
1.4.1. Стационарный Личный дискретный канал с памятью глу
бины /(ДКП)...................................................................................................	20
1.4.2. Двоичный дискретный канал с памятью глубины / (ДДКП)..	23
1.4.3. Модель Гильберта..........................................................................	24
1.4.4. Модель Гильберта - Элиота........................................................	26
1.4.5. Модель Пуртова.............................................................................	27
2. Оптимальные приемники элементарных сигналов..................................	29
2.1. Представление сигналов в Евклидовом и Гильбертовом про
странствах.......................................................................................................	29
2.2. Структуры оптимальных приемников различения двух сигналов
(оптимальность по В.А. Котельникову)....................................................	34
2.3. Анализ помехоустойчивости оптимальных приемников разли
чения двух сигналов.....................................................................................	42
2.4. Прием сигналов на фоне помех в реальных каналах связи............	46
2.5. Построение квазиоптимальных приемников элементарных сиг
налов на фоне помех, сосредоточенных по времени и по спектру......	48
3. Общие принципы обнаружения и исправления ошибок избыточными
кодами..................................................................................................................	52
3.1. Мера избыточности кода......................................................................	52
3.2. Оценка помехоустойчивости при передаче дискретных сообще
ний	53
3.3. Обнаружение ошибок избыточными кодами....................................	57
3.4. Исправление ошибок избыточными кодами.....................................	60
3.5. Исправление и обнаружение ошибок избыточными кодами........	64
3.6. Геометрическая модель кода...............................................................	66

3.7. Связь между кодовым расстоянием Хемминга и максимальной
кратностью обнаруживаемых и исправляемых ошибок........................	66
3.8. Верхние и нижние границы избыточных кодов...............................	70
3.8.1. Верхняя граница Хемминга......................................................	71
3.8.2. Верхняя граница Плоткина.......................................................	72
3.8.3. Нижняя граница Варшамова-Гильберта..............................	73
3.9. Оптимальное декодирование с «жестким» и «мягким» приняти
ем решения первой решающей схемой.....................................................	75
3.9.1. Сигнальные зоны, реализуемые в ПРС (2 х 8)-канала.........	75
3.9.2. Оптимальное декодирование в канале с «мягким» приня
тием решения........................................................................................	77
3.9.3. Оптимальное декодирование в двоичном канале со стира
нием	78
4. Принципы построения и реализация комбинаторных кодов.................	85
4.1. Первичные (неизбыточные) двоичные коды....................................	85
4.2. Избыточные комбинаторные коды.....................................................	87
4.2.1. Код на некоторые сочетания (четные или нечетные)...........	87
4.2.2. Код на одно сочетание (код с постоянным весом)...............	89
4.2.3. Код Бергера..................................................................................	91
4.3. Проектирование комбинаторных устройств.....................................	93
4.3.1. Одноступенные комбинаторные узлы....................................	94
4.3.2. Проектирование многоступенных комбинаторных узлов...	98
4.4. Проектирование декомбинаторных устройств.................................	102
4.4.1. Проектирование одноступенных матричных декомбина
торных узлов............................................................................................	102
4.4.2. Проектирование многоступенных декомбинаторных уз
лов	107
5. Применение групповых кодов в каналах и трактах систем передачи
данных..................................................................................................................	111
5.1. Алгебраическое введение....................................................................	111
5.1.1. Группа, кольцо, поле.................................................................	111
5.1.2. Векторные пространства и линейные алгебры.....................	114
5.1.3. Матрицы.......................................................................................	116
5.2. Групповые коды.....................................................................................	118
5.2.1. Матричное задание группового кода......................................	118
5.2.2. Синдром группового кода.........................................................	120
5.2.3. Групповой систематический код.............................................	122
5.2.4. Техника построения группового систематического кода....	124
5.2.5. Декодирование группового систематического кода.............	128
5.2.6. Кодеры групповых систематических кодов. Оценка слож
ности аппаратной реализации.............................................................	131

5.2.7.Декодеры групповых систематических кодов. Оценка

сложности аппаратной реализации...................................................	134
5.3. Итеративные коды..............................................................................	139
5.3.1. Двухмерный итеративный код.................................................	140
5.3.2. /-мерный итеративный код (/ИК)............................................	145
5.3.3. Применение двухмерного итеративного кода в системе
хранения информации, реализованной на стандартных магнит
ных накопителях...................................................................................	147

6.Применение циклических кодов в каналах с независимыми ошибка

ми..........................................................................................................................	51
6.1. Алгебраическое введение....................................................................	151
6.1.1. Определения и терминология..................................................	151
6.1.2. Операции над пространством циклических кодов...............	151
6.1.3. Образующие полиномы циклических кодов.........................	153
6.1.4. Задание циклических кодов корнями порождающего по
линома....................................................................................................	155
6.1.5. Алгоритмы расчета параметров циклических кодов............	159
6.1.6. Матричный способ представления циклического кода......	161
6.1.7. Циклические систематические коды.......................................	163
6.2. Кодирование циклических кодов (БЧХ-кодов)................................	166
6.2.1. Кодирование при помощи порождающего полинома g(x)...	166
6.2.1.1. Общие принципы кодирования..................................	166
6.2.1.2. Кодирующие устройства БЧХ-кодов, построенные
при помощи порождающего полинома g(x)..........................	168
6.2.2. Кодирование при помощи проверочного полинома h(x)....	173
6.2.2.1. Общие принципы кодирования..................................	173
6.2.2.2. Кодирующие устройства БЧХ-кодов, построенные
при помощи проверочного полинома h(x)............................	177
6.3. Декодирование циклических кодов (БЧХ-кодов)...........................	180
6.3.1. Принцип синдромного декодирования БЧХ-кодов..............	180
6.3.2. Проектирование декодирующих устройств БЧХ-кодов,
реализующих принцип синдромного декодирования....................	184
6.3.2.1. Общие принципы проектирования декодирующих
устройств....................................................................................	184
6.3.2.2. Проектирование декодирующих устройств БЧХ-
кодов, исправляющих ошибки	182
6.3.2.3. Проектирование декодирующих устройств БЧХ-
кодов, обнаруживающих ошибки...........................................	186
6.3.2.4. Проектирование декодирующих устройств.БЧХ-
кодов, исправляющих и обнаруживающих ошибки.............	190
6.3.3. Принципы декодирования БЧХ-кодов по алгоритму Мег-
гита (декодер Меггита)........................................................................	193

6.3.4. Проектирование декодеров Меггита.......................................	196
6.3.5. Декодер Меггита для укороченных БЧХ-кодов....................	201
7. Применение циклических кодов в каналах с пакетирующимися
ошибками.............................................................................................................	206
7.1. Аналитические методы построения кодов........................................	206

7.2.Специальные циклические коды, исправляющие пакеты ошибок 209

7.3.Кодирование и декодирование циклических кодов, исправляю

щих пакеты ошибок......................................................................................	211
7.3.1. Кодирование циклических кодов методом посимвольного
перемежения...........................................................................................	211
7.3.1.1. Независимое кодирование посимвольно переме
жаемых (п, /я)-кодов...................................................................	211
7.3.1.2. Кодирование в (n i, /w-0-кода с использованием
порождающего полинома.........................................................	214
7.3.2. Кодирование циклических кодов (n'ijn i), исправляющих
пакеты ошибок......................................................................................	215
7.3.2.1. Независимое декодирование перемежаемых (и,ти)-
кодов.............................................................................................	217
7.3.2.2. Декодирование (л-i, т-/)-кода с использованием
порождающего полинома g(x!).................................................	219
7.3.3. Кодирование и декодирование циклических кодов Файра..	221
7.3.3.1. Кодирование циклических кодов Файра..................	221
7.3.3.2. Декодирование циклических кодов Файра..............	222
8. Применение методов накопления и систем с обратной связью для
повышения помехоустойчивости передачи цифровой информации.........	226
8.1. Краткая характеристика методов повышения помехоустойчиво
сти	226
8.2. Применение многократного повторения с накоплением для по
вышения помехоустойчивости передачи информации...........................	228
8.3. Применение обратной связи для повышения помехоустойчиво
сти передачи информации...........................................................................	235
8.3.1. Системы с решающей обратной связью и ожиданием
(РОС-ОЖ)...............................................................................................	236
8.3.2. Системы с решающей обратной связью и непрерывной
передачей (РОС-НП).............................................................................	247
8.3.3. Системы с информационной обратной связью (ИОС)........	251
8.4. Использование обратной связи в системах передачи на базе
протокола HDLC...........................................................................................	258
8.4.1. Основные возможности протокола HDLC.............................	258
8.4.2. Формат кадра HDLC..................................................................	261
8.4.3. Типы кадров HDLC....................................................................	262

8.4.4. Кодонезависимость и синхронизация HDLC........................	264
8.4.5. Управляющее поле HDLC.........................................................	266
8.4.6. Команды и ответы HDLC..........................................................	267
8.4.7. Процесс передачи в протоколе HDLC....................................	271

9.Арифметические коды. Алгоритмы обнаружения и исправления

арифметических ошибок...................................................................................	279
9.1. Некоторые сведения из теории чисел.................................................	279
9.2. Арифметические коды, использующие контроль по модулю
простого числа..............................................................................................	280
9.2.1. Контроль арифметических операций......................................	281
9.2.2. Контроль логических операций...............................................	282
9.2.3. Расчет эффективности метода контроля по модулю про
стого числа..............................................................................................	283
9.3. Обнаружение и исправление ошибок избыточным кодом в сис
теме остаточных классов..............................................................................	285
9.3.1. Представление чисел и операций с числами в СОК. Спо
соб перехода, основанный на предварительном переводе числа
вОПС......................................................................................................	285
9.3.2. Способ перехода, основанный на использовании ортого
нальных базисов системы...................................................................	287
9.4. Избыточные коды в СОК.....................................................................	289
9.4.1. Обнаружение арифметических ошибок избыточными ко
дами в СОК............................................................................................	289
9.4.2. Исправление арифметических ошибок избыточными ко
дами в СОК............................................................................................	293
9.5. Обнаружение и исправление арифметических ошибок неразде
лимыми и разделимыми арифметическими кодами других видов......	298
9.5.1. Основные определения..............................................................	298
9.5.2. Арифметические систематические (л,м,</а)-коды, обна
руживающие и исправляющие ошибки............................................	300
9.5.3. Арифметические разделимые и неразделимые AN-коды,
обнаруживающие и исправляющие ошибки....................................	302
Список литературы............................................................................................	308
Приложение.....................................................................................................	310

1 / 201 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги

ОГЛАВЛЕНИЕ