- •Федеральное агенство по образованию
- •Помехоустойчивые коды в радиотехнике и связи
- •Введение
- •Глава 1. Помехоустойчивые коды
- •1.2. Коды, обнаруживающие ошибки
- •1.2.1. Двоичный безызбыточный код
- •1.2.2. Код с защитой по паритету (четности, нечетности)
- •1.2.3. Код с простым повторением
- •1.2.4. Код с повторением и инверсией
- •1.2.5. Код на одно сочетание
- •1.3. Коды, исправляющие ошибки
- •1.3.1. Общие правила построения блочных кодов
- •1.3.2. Правила построения кода Хэмминга
- •1.3.3. Правила построения кода Рида-Маллера
- •1.3.4. Основные понятия о свойствах многочленов и полях Галуа
- •1.3.5. Правила построения примитивных кодов бчх
- •1.3.6. Правила построения кода Голея
- •1.3.7. Правила построения кода Рида-Соломона
- •1.3.8. Правила построения кода Вайнера-Эша
- •1.3.9. Правила построение кода Ивадаре
- •1.4. Кодирование и декодирование кодов
- •1.4.1. Методы кодирования и декодирования циклических кодов
- •1.4.2. Методы кодирования и декодирования линейных кодов
- •1.4.3. Методы кодирования и декодирования свёрточных кодов
- •1.5. Описание инструментальной системы для построения помехоустойчивых кодов
- •1.5.1. Установка инструментальной среды на пэвм
- •1.5.2. Интерфейс инструментальной среды
- •1.6. Методика построения кодов в инструментальной среде «Помехоустойчивые коды»
- •1.6.1. Код Хэмминга
- •1.6.2. Код Рида-Маллера
- •1.6.3. Код бчх
- •1.6.4. Код Голея
- •1.6.5. Код Рида-Соломона
- •1.6.6. Код Вайнера-Эша
- •1.6.7. Код Ивадаре
- •1.7. Вычисление характеристик кодов
- •1.7.1. Вычисление энергетической эффективности кода
- •1.7.2. Вычисление корреляционных функций кода
- •1.8. Построение кодирующих и декодирующих схем
- •1.9. Задание к лабораторной работе «Построение и расчет параметров помехоустойчивых кодов»
- •1.10. Контрольные вопросы к главе 1
- •Глава 2. Коды для линий связи
- •2.1. Особенности линейных кодов
- •2.2. Параметры и характеристики линейных кодов
- •Правила построения линейных
- •Биполярный код с замещением трех нулей (в3zs)
- •2.3.6. Парноизбирательный троичный код (пит, pst)
- •2.3.7. Код с инверсией токовых посылок (cmi)
- •2.3.12. Код dmi
- •2.3.13. Код h
- •2.3.14. Код isdn
- •2.3.15. Квазитроичный разностный код (prkk)
- •2.4. Правила построения линейных алфавитных кодов
- •2.4.1. Код 4b3t
- •2.4.2. Код fomot
- •2.4.3. Код ms43
- •2.5. Правила построения многоуровневых кодов (мур)
- •2.6. Описание программы Code
- •2.7. Задание к лабораторной работе «Построение и расчет параметров кодов для линий связи»
- •2.8. Контрольные вопросы к главе 2
- •Глава 3. Псевдослучайные последовательности
- •3.1. М-последовательности
- •3.2. Задание к лабораторной работе «Построение и расчет характеристик псевдослучайных сигналов»
- •3.3. Контрольные вопросы к главе 3
- •Библиографический список
- •Помехоустойчивые коды в радиотехнике и связи
- •Помехоустойчивые коды в радиотехнике и связи
Введение
Современный уровень развития цифровых систем передачи (ЦСП) предъявляет высокие требования к достоверности принимаемой информации, повышение которой за счет совершенствования каналов связи, увеличения излучаемой мощности и снижения собственного шума приемника зачастую оказывается экономически невыгодным. Более эффективным путем обеспечения требуемой степени достоверности при передаче информации является использование помехоустойчивых кодов [1-15], которые позволяют обнаруживать и исправлять ошибки в группах принятых символов. Системы передачи информации, в которых в настоящее время не применяется эффективное помехоустойчивое кодирование, считаются неперспективными. Поэтому при проектировании ЦСП, в том числе и систем проводной и беспроводной связи, на первый план выступает задача внедрения современных методов помехоустойчивого кодирования информации.
Особый класс помехоустойчивых кодов образуют частотно-компактные коды или коды для линий связи [16-24]. Они предназначены для сосредоточения энергии сигнала в возможно более узкой полосе частот. Кроме того, линейный код должен осуществлять контроль ошибок на физическом уровне и не должен приводить к их размножению. Столь общая постановка задачи понимается в различных системах по-разному. В проводных линиях связи и линейных трактах, содержащих полосно-ограничивающие фильтры с крутыми фронтами, необходимо основную энергию сигнала «отодвинуть» от крайних частот к центру полосы пропускания с целью уменьшения межсимвольных искажений. В сетях радиосвязи с жесткими ограничениями по электромагнитной совместимости радиосредств кодирование должно обеспечить значительное (десятки децибел) уменьшение уровня внеполосных излучений.
В настоящее время большую часть цифровых СПИ составляют широкополосные системы. Они применяются практически во всех областях – от персональных систем связи до беспроводных локальных компьютерных сетей – и постепенно вытесняют традиционные средства передачи информации. Основными преимуществами широкополосных СПИ являются [25-32]:
высокая помехозащищенность;
электромагнитная совместимость с другими радиоэлектронными средствами;
сложность перехвата сообщений;
обеспечение кодовой синхронизации большого числа абонентов при работе в общей полосе частот;
возможность совмещения приема информации и измерения параметров движения объекта.
Указанные преимущества еще более подчеркиваются и становятся очевидными при использовании шумоподобных сигналов (ШПС) с большими базами.
Основой для формирования ШПС служат псевдослучайные кодовые последовательности (ПСП), используемые для модуляции сигнала несущей частоты.
Учебное пособие предназначено для изучения и усвоения принципов помехоустойчивого кодирования и состоит из двух частей.
Первая часть посвящена помехоустойчивым кодам. В ней описаны основные характеристики помехоустойчивых кодов, изложены правила построения кодов, обнаруживающих и исправляющих ошибки, рассмотрены правила построения поля Галуа, правила кодирования и декодирования кодов: Хэмминга, БЧХ, Рида-Соломона, Рида-Маллера, Голея, Ивадаре, Вайнера-Эша. Приведено описание визуальной инструментальной системы для построения помехоустойчивых кодов Ecclabs (разработка кафедры РЭС), позволяющей выполнять и контролировать все этапы построения, кодирования и декодирования кодов, а также правила построения кодов в этой среде.
Во второй части изложены правила построения и расчет параметров кодов для линий связи. Рассмотрены особенности работы в инструментальной системе Code, предназначенной для построения и исследования частотно-компактных кодов.
В третьей части рассмотрены требования предъявляемые к ПСП, основные характеристики хорошо известных, а также разработанных в последние годы ПСП. Большее внимание уделено свойствам и законам построения М-последовательностей.
Каждая часть пособия завершается заданиями по исследованию кодов для лабораторных работ.
Пособие предназначено для студентов специальностей 200900 «Сети связи и системы коммутации», 201800 «Защищенные системы связи» 201500 «Бытовая радиоэлектронная аппаратура» по дисциплинам “Системы документальной электросвязи” и “Теория информации и кодирования”.