Спосіб вибору завадостійкого коду за критерієм максимального наближення до границі шенона

Реферат: Спосіб вибору завадостійкого коду за критерієм максимального наближення до границі Шенона включає вибір параметрів блокового завадостійкого коду, оптимального за критерієм наближення до границі Шенона, на основі об'єднання методів теорії завадостійкого кодування та теорії потенційної завадостійкості, а саме - знаходження найбільшої швидкості кодування rк та інформаційної частини k блокового завадостійкого коду з відомих завадостійких кодів із заданою довжиною блока n при заданому вигляді багатопозиційної модуляції для каналу з 2 відомим значенням відношення рівня енергії сигналу до рівня шуму h , що забезпечує передачу інформації з будь-якими заданими вимогами до достовірності Р b, наближаючи швидкість кодування rк до границі Шенона, що дозволяє передавати повідомлення джерела інформації в 2 каналі з відомим значенням відношення рівня енергії сигналу до рівня шуму h зі швидкістю кодування rк і довжиною блока коду n, із заданою достовірністю декодованих символів джерела Рb, причому параметри вибраного завадостійкого коду однозначно визначаються за критерієм максимального наближення до границі Шенона і забезпечують максимально повне використання інформаційних можливостей каналу зв'язку для передачі інформації. UA 112916 U про видачу патенту: UA 112916 U UA 112916 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до систем передачі даних для передачі інформації в безпровідному каналі зв'язку із використанням завадостійких блокових кодів. Корисна модель може бути використана у складі безпровідних приймально-передавальних пристроїв цифрових систем для передавання інформації, що здійснюється із застосуванням завадостійкого кодування інформації з метою виправлення помилок у прийнятій інформації із забезпеченням необхідної достовірності прийому інформації. Технічним результатом є створення способу вибору оптимальних параметрів завадостійкого блокового коду за критерієм найкращого наближення до границі Шенона, який досягається тим, що розраховується найбільша швидкість завадостійкого блокового коду на основі вихідних параметрів, таких як довжина блокового коду, вимоги до достовірності бітової помилки, та енергетичні характеристики каналу зв'язку, тобто оптимального вибору параметрів завадостійкого блокового коду на основі об'єднання методів теорії інформації, теорії завадостійкого кодування і теорії потенційної завадостійкості. Відомий спосіб автоматичного вибору вихідного завадостійкого коду [1] належить до систем передачі даних з використанням різних завадостійких кодів, і зокрема може бути використаний в складі приймачів сигналів цифрових систем зв'язку, передача даних в яких здійснюється із застосуванням завадостійкого кодування. Технічним результатом є створення способу автоматичного визначення вихідного завадостійкого коду із заданого набору завадостійких кодів за прийнятою кодовою реалізацією, що досягається тим, що для здійснення автоматичного визначення вихідного завадостійкого коду із заданого набору завадостійких кодів за прийнятою кодовою реалізацією для кожного із заданого набору завадостійких кодів обчислюють синдроми прийнятої кодової реалізації (можливо з урахуванням послідовності стирань або з урахуванням послідовності м'яких рішень), потім для кожного з заданого набору завадостійких кодів проводять підрахунок числа отриманих ненульових синдромів, і той завадостійкий код, для якого ця підрахована кількість ненульових синдромів виявиться менше порогу, вважають вихідним завадостійким кодом. Недоліком способу [1] є те, що спосіб включає роботу з обмеженим набором завадостійких кодів, в той час як між двома сусідніми наборами кодів може бути інший набір, який буде кращий за два сусідні коди за заданими критеріями. Ще одним недоліком способу [1] є те, що не вказується, який вид коду використовується - блоковий чи неперервний. Це дуже важливо, оскільки ці типи кодування мають різні властивості, параметри і коригувальні характеристики. Іншим недоліком способу [1] є те, що цей спосіб включає лише обчислення синдромів прийнятої кодової реалізації і не враховує енергетичні параметри каналу зв'язку, що може збільшувати час обчислень, і потребує використання додаткових показників і критеріїв для вибору завадостійкого коду. Найбільш близьким до запропонованого способу вибору завадостійкого коду є відомий винахід [2], а саме - система передачі інформації завадостійким кодом зі змінними параметрами, що належить до систем передачі дискретної інформації і може бути використана для передачі інформації за допомогою завадостійкого коду зі змінними параметрами, зокрема за допомогою адаптивного каскадного завадостійкого коду. Досягнутий технічний результат збільшення швидкості передачі дискретної інформації, підвищення завадостійкості прийому інформації та достовірності передачі параметрів завадостійкого коду. У цьому винаході на передавальній стороні введені регістр параметрів коду передавальної частини, розподільник керуючих сигналів передавальної частини і комутатор передавальної частини, причому вхід управління передавальної частини системи з'єднаний з входом регістра параметрів коду передавальної частини, перший вихід якого з'єднаний з керуючим входом кодує пристрої зовнішнього коду, а другий вихід - з першим інформаційним входом комутатора передавальної частини, вхід синхронізації передавальної частини системи з'єднаний з входом розподільника керуючих сигналів передавальної частини, перший вихід якого є керуючим входом генератора синхронізуючої послідовності, на приймальній стороні введені розподільник керуючих сигналів приймальні частини, комутатор приймальні частини, обчислювач синдрому внутрішнього коду, дешифратор синдрому внутрішнього коду, блок обчислення параметрів коду, причому вхід синхронізації приймальної частини системи з'єднаний з входом розподільника керуючих сигналів, керуючий вхід якого пов'язаний з виходом пристрою циклової синхронізації, а вихід з'єднаний з входом дешифратора синдрому. Ознаки запропонованого способу вибору завадостійкого коду за критерієм найкращого наближення до границі Шенона, які збігаються з ознаками прототипу, а саме - системи передачі інформації завадостійким кодом зі змінними параметрами [2], це те, що завадостійкий код, який вибирається на основі заданих показників і критеріїв, характеризується змінними параметрами з метою вибору оптимального завадостійкого коду за певних умов. 1 UA 112916 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Ознаки запропонованого способу вибору завадостійкого коду за критерієм найкращого наближення до границі Шенона, які є новими порівняно з прототипом [2], - це критерій вибору оптимального завадостійкого коду, а саме: найкраще наближення до границі Шенона, у той час як запропонована корисна модель [2] не включає показник та критерій вибору завадостійкого коду, і описує побудову системи передачі із завадостійким каскадним кодом зі змінними параметрами. Корисна модель [2] може бути використана для передачі інформації за допомогою завадостійкого коду зі змінними параметрами, зокрема за допомогою адаптивного каскадного завадостійкого коду. Недоліком відомої корисної моделі [2] є те, що він включає використання каскадного завадостійкого коду зі змінними параметрами на основі кодів Ріда-Соломона та Боуза-ЧоудхуріХоквінгема, в той час як використання каскадного коду призводить до значного зменшення швидкості кодування інформації, і відповідно віддалення від границі Шенона, що означає неефективне використання ресурсів каналу зв'язку. Іншим недоліком [2] є те, що у корисній моделі не вказується, яким чином вибирати параметри каскадного коду та кожного складового коду окремо, що в свою чергу залишає відкритим питання про показники та критерії вибору параметрів завадостійкого коду. В основу запропонованої корисної моделі вибору завадостійкого коду за критерієм найкращого наближення до границі Шенона поставлено задачу, яка полягає в знаходженні параметрів завадостійкого коду із заданою довжиною блока в каналі з відомими енергетичними характеристиками, виходячи із граничних коригувальних можливостей коду, і оцінка ступеня наближення вибраного коду до границі Шенона. Таким чином, спосіб включає вибір блокового коду, оптимального за критеріями теорії інформації, на основі об'єднання методів теорії завадостійкого кодування і теорії потенційної завадостійкості. Користуючись запропонованим 2 способом, стає можливим для каналу з будь-якою якістю (заданим значенням h ) знайти блоковий код, що забезпечує передачу інформації з будь-якими вимогами до вірогідності (із заданою ймовірністю помилки Рb), наближаючи швидкість кодування r, до границі Шенона. Таким чином, у способі вибору завадостійкого коду за критерієм найкращого наближення до границі Шенона об'єднані знання з різних, автономно існуючих теорій, і сформульовані умови вибору найкращого (за заданим критерієм) блокового коду. Запропонований спосіб покроково вирішує задачу визначення параметрів завадостійкого коду, який виправлятиме помилки в каналі із заданими енергетичними характеристиками та забезпечуватиме необхідну вірогідність передачі інформації на границі пропускної здатності такого каналу зв'язку. Теоретичні відомості. Центральне місце в сучасній теорії інформації займає теорема Шенона, відповідно до якої у випадку, коли швидкість створення повідомлень джерелом не перевершує деякої величини, що називається пропускною здатністю каналу, то існує спосіб кодування й декодування, при якому можна здійснити передачу повідомлень у каналі із завадами з якомога меншою ймовірністю помилки. Отже, якщо обмежувати швидкість передачі символів джерела до відомої границі, то в принципі можна досягти якомога меншої ймовірності помилки на приймальній стороні. Однак в теорії інформації не визначені ні параметри коду, за допомогою якого можна одержати результати, про які мова йде в теоремі Шенона, ні методика їхнього обчислення. Тим самим складається думка про те, що теорема Шенона є неконструктивною для практики синтезу завадостійких кодів. У той же час, наведене вище твердження Шенона стало основою для розвитку нової теорії теорії завадостійкого кодування. У її рамках синтезована величезна кількість різних кодів, здатних виправляти велику кількість помилок у каналах з різною якістю. При цьому в рамках теорії завадостійкого кодування не вирішується задача визначення коду, який би не тільки виправляв помилки в заданому каналі й забезпечував необхідну вірогідність, але й щоб при цьому швидкість кодування максимально наближалася до значення пропускної здатності такого каналу. Хоча саме такий код претендує на статус оптимального завадостійкого коду в рамках теорії інформації. У свою чергу, судження про якість каналу з позицій вірогідності прийнятих символів формується в рамках теорії потенційної завадостійкості. Суть запропонованого способу полягає у знаходженні параметрів завадостійкого коду із заданою довжиною блока в заданому каналі, виходячи із граничних коригувальних можливостей коду, і оцінка ступеня наближення вибраного коду до границі Шенона. Таким чином, спосіб включає вибір блокового коду, оптимального за критеріями теорії інформації, на основі об'єднання методів теорії завадостійкого кодування і теорії потенційної завадостійкості. Поставлена задачі. Розглянемо модель дискретного каналу з перешкодами, у якому від джерела передаються символи, закодовані блоковим кодом з довжиною n, по k 127. Користуючись описаним способом, стає можливим для каналу з будь-якою якістю (заданим 2 значенням h ) знайти блоковий код, що забезпечує передачу інформації з будь-якими вимогами 6 UA 112916 U 5 10 15 20 25 30 35 40 до вірогідності (із заданою ймовірністю помилки Рb), наближаючи швидкість кодування r, до границі Шенона. Таким чином, у способі вибору завадостійкого коду за критерієм найкращого наближення до границі Шенона об'єднані знання з різних, автономно існуючих теорій і сформульовані умови вибору найкращого (за заданим критерієм) блокового коду. Запропоновано спосіб вирішення задачі визначення параметрів завадостійкого коду, який би виправляв помилки в каналі із заданими енергетичними характеристиками та забезпечував необхідну вірогідність передачі інформації на границі пропускної здатності такого каналу. Можливість досягнення високої вірогідності передачі символів у каналі при використанні надлишкових кодів доведена К. Шеноном у рамках теорії інформації. Теорія завадостійкого кодування містить знання про межі коригувальних можливостей відомих і потенційно існуючих кодів, однак не зв'язує ці знання зі значеннями пропускної здатності реальних каналів. Розкрито механізм, необхідний для поєднання знань всіх зазначених теорій з метою вирішення сформульованої задачі пошуку оптимального завадостійкого коду. Встановлено границі коригувальних властивостей завадостійких кодів на підставі їх граничних можливостей, обумовлених границями Плоткіна й Варшамова-Гільберта. Трансформація границь кодування у відображення, що містить границю Шенона, вказує на можливість додання конструктивності теоремі Шенона, у якій затверджувалося існування коду, що можливо використати для передачі інформації в каналі з помилкою, яка прямує до нуля. Однак, при цьому реальні коди довжини n