А.М. Чуднов 1, С.Б. Макаров 2, Д.И. Кирик 3

1 Военная академия связи им. С.М. Буденного (Санкт-Петербург, Россия)

2 Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Санкт-Петербург, Россия)

3 Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. М.А. Бонч-Бруевича

(Санкт-Петербург, Россия)

1 chudnow@yandex.ru; 2 makarov@cee.spbstu.ru; 3 d_i_kirik@mail.ru

Постановка проблемы. Повышение эффективности передачи данных с использованием физических каналов с нестационарными характеристиками может быть достигнуто путем управления параметрами передачи/приема данных и адаптации алгоритмов передачи к изменяющимся условиям работы системы. Однако вопросы оценки выигрыша в эффективности, который обеспечивается использованием алгоритма управления параметрами и режимом декодирования избыточного кода, недостаточно изучены. Необходимость такой оценки обусловлена ее потребностью на практике при проектировании или модернизации системы с учетом возможности простой реализации процедуры надежной смены режимов работы канального уровня.  

Цель. Получить оценку предельного выигрыша в эффективности функционирования канала передачи данных, обеспечиваемого алгоритмом управления параметрами и режимом декодирования кода.

Результаты. Предложен способ управления параметрами корректирующего ошибки кода, используемого в режиме как обнаружения, так и исправления ошибок, который может представлять интерес в качестве дополнительного к управлению энергией сигнала в физическом канале или отдельного способа управления параметрами канального уровня. Для оценки эффективности использован показатель предельного выигрыша, который может быть обеспечен за счет управления параметрами избыточного кода, а также разработана методика его определения в классе распределений вероятности ошибки в дискретном канале при заданных ограничениях на ее среднее значение и дисперсию на основе корректной редукции задачи поиска экстремальных распределений в пространствах с ограничениями на моменты и ее сведении к задаче конечномерной оптимизации. В соответствии с предложенной методикой проведены расчеты предельного выигрыша алгоритма управления кратностью исправляемых кодом ошибок для кодов с различными длинами блоков, в результате которых установлено, что величина выигрыша в практических случаях может составлять 10...50%. 

Практическая значимость. Предложенная методика позволяет оценить выигрыш в эффективности функционирования канала передачи данных, обеспечиваемый за счет управления параметрами и режимом декодирования избыточного кода при передаче данных по физическому каналу с нестационарными параметрами. Результаты проведенного исследования свидетельствуют о целесообразности рассмотрения вопроса об использовании алгоритма в КПД, предполагаемом для работы по нестационарным физическим каналам с учетом конкретных условий его работы.

Чуднов А.М., Макаров С.Б., Кирик Д.И. Оценка эффективности управления параметрами кода и режимом декодирования при передаче сообщений по нестационарному каналу // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 12(24).  С. 102−111. DOI: 10.18127/j00338486-202012(24)-10.

1. Чуднов А.М., Путилин А.Н., Попов А.И. Комплексное управление маршрутизацией пакетов и режимами работы радиосредств в неоднородной сети передачи данных // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2019. № 1(33). С. 46−56.
2. Ганин Д.В., Гладких А.А., Пчелин Н.А., Сорокин И.А. Адаптивная обработка данных в системе мягкого декодирования // Вестник НГИЭИ. 2016. № 10(65).С. 15−23.
3. Dahlman E., Parkvall S., Sköld J. 5G NR The Next Generation Wireless Access Technology // Academic Press. 2018. P. 845. DOI: 10.1016/C2017-0-01347-2.
4. Паршуткин А.В., Маслаков П.А. Исследование помехоустойчивости современных стандартов спутниковой связи к воздействию нестационарных помех //Труды СПИИРАН. 2017. № 53.С. 159–177. 
5. Tarchi D., Corazza G.E, Vanelli-Coralli A. Adaptive coding and modulation techniques for next generation hand-held mobile satellite communications // 2013 IEEE International Conference on Communications (ICC). Budapest. 2013. P. 4504−4508. DOI: 10.1109/ICC.2013.6655277.
6. Чуднов А.М., Кирик Д.И., Ермакова Е.М. Оптимизация параметров кода и режима обработки сигналов в условиях преднамеренных помех // Труды учебных заведений связи. 2019. Т 5. № 4. С. 79–86. DOI:10.31854/1813-324X-2019-5-4-79-86.
7. Gomez-Estern F., Canudas De Wit C., Rubio F. Adaptive delta modulation in networked controlled systems with bounded disturbances // IEEE Trans. Automat. Contr. 2011. № 56:1. P. 129–134.
8. Fantacci R., Marabissi D., Tarchi D., Harbib I. Adaptive modulation and coding techiques for OFDMA systems // EEE Trans. Wireless Commun. 2009. V. 8. № 9. P. 4876−4883. DOI:10.1109/TWC.2009.090253.
9. Артюшенко В.М., Аббасова Т.С., Кучеров Б.А. Повышение эффективности систем спутниковой связи путем оптимизации параметров земных станций // Радиотехника. 2015. № 2. Р. 76−82.
10. Милютин Е.Р., Чуднов А.М., Яременко Ю.И. Оценка эффективности применения адаптивных алгоритмов в линиях связи с замираниями // Радиотехника и электроника. 1983. Т. 28. № 8. С. 1602−1605.
11. Gladkikh A.A., Ganin D.V., Pchelin N.A., Shakhtanov S.V., Ochepovsky A.V. Coding methods and permutation decoding in the systems for network processing of data // International Journal of Control and Automation. 2020. V. 13. № 1. P. 93−100.
12. Cui-Qin D., Nan-Nan H., Qianbin C. Adaptive transmission scheme in Ka-band satellite communications // Digital Signal Processing (DSP) 2016 IEEE International Conference. 2016. P. 336−340. DOI: 10.1109/TWC.2009.090253.
13. Abdallah C., Tanner H. Complex networked control systems: Introduction to the special section // IEEE Control Syst. Mag. 2007. V. 27. № 4. P. 3–32.
14. Кузнецов Н.А., Семенихин К.В. Анализ и оптимизация управляемой модели замкнутой сети массового обслуживания // Автоматика и телемеханика. 2020. № 3. С. 67–85.
15. Макаренко С.И. Описательная модель сети связи специального назначения // Системы управления, связи и безопасности. 2017. № 2. С. 113−164.