Теоретичні аспекти передачі даних по каналах з группирующимися помилками 1215

Розглянуто питання моделювання систем передачі даних, що працюють по дискретним каналам з двома і трьома станами. Запропоновано моделі та методики оцінки модифікованих параметрів каналу c перемежуванням і хоппингом. Розроблено ефективні методики розрахунку ймовірнісно-часових характеристик систем зі зворотним зв'язком і аналізу продуктивності адаптивних алгоритмів. Описані алгоритми, що дозволяють знайти оцінки якісних показників систем передачі дискретних повідомлень. Для фахівців, що займаються проблемами підвищення ефективності систем передачі дискретних повідомлень, може бути корисна студентам і аспірантам.

Зміст

Передмова 3

Введення 4

1 Моделювання дискретних каналів 8

1.1. Багаторівневий підхід і декомпозиція при моделюванні систем передачі даних 8

1.2. Моделі дискретних каналів 11

1.3. Вибір робочої моделі дискретного каналу 16

2 Визначення основних параметрів дискретного каналу, що описується моделлю Гілберта 20

2.1. Основні параметри моделі Гілберта 20

2.2. Визначення ймовірностей довжин серій безпомилкових елементів у дискретному каналі, описуваному моделлю Гілберта 21

2.3. Алгоритм генерації потоку помилок по моделі Гілберта 26

2.4. Методи оцінки параметрів моделі Гілберта за результатами статистичних випробувань 28

2.4.1. Існуючі методи оцінки параметрів моделі Гілберта 28

2.4.2. Методика оцінки параметрів моделі Гілберта за статистикою середніх довжин станів каналу 29

3 Методи обчислення ймовірності поразки блоку в дискретному каналі, описуваному моделлю Гілберта 33

3.1. Існуючі методики обчислення ймовірності поразки блоку 33

3.2. Метод обчислення точного значення імовірності 35

3.3. Матричний метод обчислення точного значення імовірності 38

3.4. Методи зниження витрат машинного часу на розрахунки ймовірності $m$-кратної помилки в блоці з $n$ елементів 42

3.4.1. Алгоритм, що виключає вектори стану каналу з числом повернень більше заданого 42

3.4.2. Обчислення ймовірності $B(i,n)$ при одноразовому повернення поганого стану на довжині блоку 44

3.4.3. Обчислення ймовірності $B(i,n)$ з урахуванням $v$ повернень у погане стану на довжині блоку 45

3.4.4. Оцінка похибки, обумовленої застосуванням спрощених методів розрахунку ймовірності $B(i,n)$ 50

3.5. Оцінка складності обчислення ймовірності $m$-кратної помилки в блоці довжиною $n$ елементів 52

4 Перемежування в дискретному каналі з группирующимися помилками 55

4.1. Види перетворень в дискретному каналі 55

4.1.1. Порозрядне додавання і множення блоків 56

4.1.2. Блочне і сверточное перемежування 57

4.1.3. Застосування перемежування в системах стільникового зв'язку 67

4.2. Вплив перемежування на параметри дискретного каналу, що описується моделлю Гілберта 68

4.2.1. Розробка алгоритму обчислення модифікованих параметрів 68

4.2.2. Методика обчислення модифікованих параметрів дискретного каналу, що враховує кратність повернення в поганий стан 70

4.2.3. Універсальна методика обчислення модифікованих параметрів 75

4.3. Вплив перемежування на параметри каналів і систем передачі даних 83

4.3.1. Залежності основних параметрів дискретних каналів від глибини перемежування 83

4.3.2. Оцінка відносної швидкості передачі в системі з виправленням помилок при перемежении 84

5 Вплив хоппинга на параметри дискретного каналу, що описується моделлю Гілберта 91

5.1. Обчислення модифікованих параметрів при хоппинге двох каналів 91

5.2. Моделювання хоппинг-процесу 94

5.3. Автохоппинг 99

5.4. Обчислення модифікованих параметрів при хоппинге трьох і більше каналів 100

5.5. Визначення ймовірності помилки у виводі каналі 102

5.6. Вплив хоппинга на відносну швидкість передачі 103

5.7. Оцінка модифікованих параметрів дискретного каналу при одночасному використанні операцій хоппинга та перемежування 105 

6 Системи зі зворотним зв'язком 112

6.1. Загальні відомості про системи із зворотним зв'язком 112

6.2. Опис модельованої системи з РІС-АП і алгоритму її роботи 115

6.3. Розробка математичних моделей для оцінки параметрів системи з РІС-АП 118

6.3.1. Визначення матриці перехідних ймовірностей системи з урахуванням імовірності невиявлення помилки в блоці 119

6.3.2. Визначення ВВХ системи РІС-АП з урахуванням імовірності невиявлення помилок у блоці 127

6.3.3. Моделювання системи в припущенні, що всі блоки з помилками виявляються 129

6.4. Перетворення основних розрахункових формул з метою зниження витрат обчислювальних ресурсів 132

6.4.1. Перетворення формул для знаходження елементів витрат 133

6.4.2. Перетворення формул для знаходження ймовірності успішної доставки та середнього числа блоків, доставлених без помилок 137

6.4.3. Порівняльна оцінка витрат обчислювальних ресурсів при розрахунках за перетвореним і непреобразованным формулами 138

6.5. Дослідження залежності відносної швидкості передачі інформації від параметрів системи 141

6.6. Ймовірнісно-часові характеристики системи при передачі повідомлень заданого обсягу 146

6.7. Аналіз систем передачі даних з гібридною зворотним зв'язком 148

6.7.1. Системи передачі даних з гібридною зворотним зв'язком і блоковим коригувальним кодуванням 149

6.7.2. Розрахунок ймовірнісно-часових характеристик системи ГРОС-БКК 149

6.7.3. Особливості розрахунку системи ГРОС-БКК з адресним переспросом 155

6.7.4. Гібридні системи з згортковим і комбінованим коригувальним кодуванням 158

7 Деякі питання адаптації при работегеак за нестаціонарного гилбертовскому каналу 165

7.1. Узагальнений алгоритм роботи системи передачі даних з коригуванням внутрішніх параметрів при передачі інформації за нестаціонарного дискретному каналу 165

7.2. Визначення впливу похибок вимірюваних величин на похибки оцінок параметрів каналу 167

7.3. Визначення обсягів випробувань, необхідних для забезпечення заданої точності оцінок 169

7.4. Формування запиту на повторне навчання адаптивної системи 172

7.5. Шляхи зниження часу адаптації та розміру буфера 173

8 Аналіз адаптивних систем зі зміною довжин переданих блоків 176

8.1. Адаптивні алгоритми оцінки стану дискретного каналу за результатами аналізу якості прийому блоку 176

8.2. Межі продуктивності адаптивних систем зі зміною довжин переданих блоків 177

8.3. Вибір дискретного кроку модельованої системи 180

8.4. Аналіз адаптивних систем зі зміною довжини блоку при роботі по дискретному каналу з двома станами 182

8.4.1. Узагальнена методика аналізу адаптивних систем зі зміною довжини блоку при роботі по дискретному каналу з двома станами 182

8.4.2. Адаптивний алгоритм з оцінкою успішних і помилкових прийомів 187

8.4.3. Адаптивний алгоритм з ковзним вікном спостереження 191

8.4.4. Порівняння продуктивності адаптивних алгоритмів 195

8.5. Аналіз адаптивних систем зі зміною довжини блоку при роботі по дискретному каналу з трьома станами 197

8.5.1. Узагальнена методика аналізу адаптивних систем зі зміною довжини блоку при роботі по дискретному каналу з трьома станами 197

8.5.2. Адаптивний алгоритм з оцінкою успішних і помилкових прийомів 204

8.6. Імітаційне моделювання адаптивної системи передачі зі зміною довжини блоку 209

8.6.1. Визначення параметрів моделі за результатами імітаційного моделювання 209

8.6.2. Імітаційна модель алгоритму ОУОП 211

8.6.3. Імітаційна модель адаптивного алгоритму СОН 215

Висновок 221

Література 222

Перелік основних позначень 227