Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Радиотехнические устройства и средства телекоммуникаций

Диссертационная работа:

Пирогов Александр Александрович. Разработка алгоритмов помехоустойчивого канального кодирования данных в сетях связи информационно-управляющих систем: автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.12.13 / Пирогов Александр Александрович;[Место защиты: Воронежский государственный технический университет].- Воронеж, 2012.- 18 с.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. В настоящее время во всех сферах деятельности человека актуальна задача создания недорогих распределенных информационно-управляющих систем. Подобные системы предназначены для сбора и обработки информации от различных объектов. Данные системы обычно состоят из контролируемых объектов, оборудования, формирующего или обрабатывающего информацию, и оборудования, объединяющего объекты в единую систему линиями связи. Однако для многих объектов создание таких систем часто оказывается невыгодным в связи с высокой стоимостью организации и обслуживания линий связи.

Наиболее оптимальным путем решения подобных вопросов является создание беспроводной сети на базе сотовых терминалов через существующие сети связи абонентского доступа. Обычные мобильные абонентские телефоны имеют невысокую надежность и не предназначены для эксплуатации в промышленных условиях. Для решения задачи создания информационно-управляющих систем, в которых данные передаются через систему сотовой радиосвязи, существуют промышленные модемы, которые отличаются от мобильных телефонов конструктивным исполнением, а также наличием дополнительных возможностей. Подобные модемы имеют расширенный набор AT команд, что позволяет их программировать с использованием соответствующего программного обеспечения. Использование сетей связи абонентского доступа существенно упрощает и удешевляет создание промышленных информационно-управляющих систем.

Надежность сотовой связи и ее качество зависит от местности, погодных и электромагнитных условий. Для информационно-управляющих систем показатель надежности и помехоустойчивости канала связи является наиболее важным, так как при реализации задач, стоящих перед такими системами, основным фактором является минимальная потеря данных информационной последовательности от управляемого объекта. Основной задачей помехоустойчивого кодирования является обеспечение высокой достоверности передаваемых данных за счет применения специализированных устройств кодирования/декодирования (кодеков) в составе системы передачи цифровой информации.

В настоящее время в промышленных модемах используются кодеки на основе сверточных кодеров или турбо-кодеров и алгоритмов декодирования Витерби, которые являются достаточно сложными для аппаратной реализации. В управляющих системах в силу их работы с различными типами данных и выполняемых ими задач немаловажная роль отводится скорости и объему передаваемой информации. В сетях связи абонентского доступа это зависит от ширины канала связи, скорости передачи информации, а также от скорости кодирования информационной последовательности.

Актуальность задачи можно сформулировать как необходимость разработки универсальных алгоритмов, математических моделей, устройств канального кодирования и декодирования передаваемой информации по каналам связи для различных информационно-управляющих систем, позволяющих повысить помехоустойчивость их сетей, увеличить объем передаваемой полезной информации в единицу времени путем изменения скорости кодирования информационной последовательности. В данном случае в целях оптимизации структуры целесообразна разработка методов на основе алгоритмов каскадного кодирования данных.

Работа выполнена в соответствии с одним из основных научных направлений ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» «Перспективные радиоэлектронные и лазерные устройства и системы передачи, приема, обработки и защиты информации», а также в рамках ГБ НИР 2004.17 «Методы исследования и повышения надежности и качества при проектировании радиоэлектронных устройств и систем» и ГБ НИР 2007.17 «Исследование и разработка перспективных методов проектирования и технологии изготовления радиоэлектронных средств».

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка математических моделей, универсальных алгоритмов канального кодирования/декодирования сигналов, применяемых для построения кодеков сетей связи абонентского доступа, разработка на логическом RTL уровне модели канального кодека для использования в информационно-управляющих системах.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

провести анализ существующих алгоритмов, моделей и методов канального кодирования сигналов;

разработать математические модели кодеков сверточных и недвоичных кодов, применяемых при каскадном кодировании;

разработать алгоритмы согласования скорости кодирования, перфорирования и деперфорирования кодированных сигналов канала связи;

разработать алгоритм каскадного кодирования и декодирования на основе полученных математических моделей и алгоритмов;

реализовать посредством предложенного алгоритма канального кодирования данных устройство кодека сети связи абонентского доступа информационно-управляющей системы.

Методы исследования. При выполнении работы использованы элементы теории цифровой обработки сигналов, методы и алгоритмы теории помехоустойчивого кодирования и декодирования информационных потоков данных, математического моделирования, объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна. Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

алгоритм работы каскадной системы кодер-декодер, использующий в своей структуре элементы алгоритмов кодирования внутренним сверточным кодом, отличающимся увеличенным свободным расстоянием между последовательностями кодированных сигналов и внешним кодом Рида-Соломона, позволяющий повысить эффективность применения кодирования и помехозащищенности, формируемой устройством последовательности сигналов, снизив при этом вероятность битовой и блочной ошибки в канале связи;

алгоритм каскадного кодирования, отличающийся возможностью согласования скорости передачи данных, а именно задания скорости кодирования выходной информационной последовательности, что делает данный алгоритм универсальным, применимым для различных сетей связи;

алгоритм синдромного декодирования направлен на упрощение способа формирования кодовой комбинации декодирующего устройства для гарантированного исправления многократных ошибок, отличающийся применением несистематического сверточного кодера, имеющего в своей структуре дополнительные сумматоры по модулю 2;

модель кодека сети связи абонентского доступа, основанная на разработанном алгоритме каскадного кодирования, отличающаяся универсальностью применения в различных информационно-управляющих системах, позволяющая повысить помехоустойчивость и скорость кодирования информационной последовательности, тем самым увеличив объем передаваемой полезной информации в единицу времени для существующих сетей связи.

Практическая значимость работы. В результате проведенных исследований предложен алгоритм работы помехоустойчивого канального кодека сети связи абонентского доступа, информационно-управляющей системы в форме модели, разработанной на логическом уровне. Данная модель является универсальной для различных систем, позволяет оценить и снизить вероятность блочной и битовой ошибки кода в канале связи, тем самым повысить помехоустойчивость передаваемых информационных последовательностей. Использование данной модели позволяет значительно снизить временные и аппаратные затраты при построении сетей связи.

Внедрение результатов работы. Основные положения диссертации в виде разработанной методики кодирования сети связи информационно-управляющей системы внедрены в филиал ЗАО «Иркос», ООО «Единый СЦ» (г. Воронеж) и в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: Международной конференции «Системные проблемы надежности, качества, информационных и электронных технологий»

(Сочи, 2008 - 2011); Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, 2007); научно-технических конференциях ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» в 2007 - 2009 годах.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 14 научных работ, в том числе 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: [2, 6, 7] - обзор алгоритмов проектирования цифровых устройств, [5] - алгоритм кодирования сверточным кодом, [9, 10] -алгоритмы кодирования и декодирования данных в сетях связи, [8, 12] - методы повышения помехоустойчивости канала связи, [11, 14] - модели элементов кодера сети абонентского доступа.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 101 наименования и 6 приложений. Основная часть работы изложена на 131 странице, содержит 43 рисунка и 3 таблицы.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net