Мелентьев Олег Геннадьевич

КОМПЛЕКС РЕШЕНИЙ ПО ОПТИМИЗАЦИИ

ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В РАДИОКАНАЛАХ С ЗАМИРАНИЯМИ

Специальность 05.12.04 Радиотехника, в том числе системы и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

доктора технических наук

НОВОСИБИРСК 2007

Работа выполнена на кафедре передачи дискретных сообщений и метрологии Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики.

Научный консультант – доктор технических наук,

профессор Шувалов В.П.

Официальные оппоненты – доктор технических наук,

профессор Панько С.П.

– доктор технических наук,

ведущий научный сотрудник Ляхов А.И.

– доктор технических наук,

профессор Пуговкин А.В.

Ведущее предприятие указано в решении диссертационного совета.

Защита состоится «__» 2007 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета. Д 212.099.04 при федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет»

по адресу: 660074, Красноярск, 74, ул. Киренского, 26

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале КГТУ

Автореферат разослан «___»___________ 2007 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.099.04,

кандидат технических наук, доцент Саломатов Ю.П. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования

Из года в год возрастают требования к качеству доставки информации. Обеспечение гарантированных скоростей передачи, задержек и показателей верности требует поиска новых решений, позволяющих наиболее полно использовать пропускную способность канала. Для сравнения эффективности принимаемых решений целесообразно использовать моделирование. Моделирование предполагает выбор модели канала; разработку моделей, связывающих качественные показатели с внутренними параметрами систем и каналов; создание методик, позволяющих оптимизировать внутренние параметры, для достижения требуемых качественных показателей передачи.

Группирование ошибок, свойственное прежде всего радиоканалам, затрудняет обеспечение высокой эффективности с использованием только лишь средств корректирующего кодирования. Необходимы дополнительные мероприятия, направленные на декорреляцию ошибок. К таковым можно отнести различные виды перемежений и хоппинг, используемые в системах мобильной связи стандартов GSM, CDMA и в беспроводных системах передачи данных Wi-Fi, WiMAX. Обоснованный выбор глубины перемежения и длины слота хоппинга требуют определения количественных оценок влияния данных операций на условия передачи. Полученные в работах E.Эллиота, В.И. Коржика, Л.М. Финка результаты позволяют рассчитать модифицированные параметры дискретного канала только для поэлементного перемежения и при глубине порядка 10-20. Далее возникают трудности, связанные с увеличением объёма вычислений, что затрудняет оперативное использование этих методик в адаптивных системах. Необходимо разработать модели и методики, позволяющие оценивать влияния поэлементного и посимвольного перемежения, а также хоппинга на параметры дискретных каналов, не требующие значительных вычислительных затрат.

Для эффективной передачи информации по нестационарным каналам необходимо вводить элементы адаптации. Вопросами анализа адаптивных систем занимались М.Н. Арипов, Э.Л. Блох, Н.Н. Буга, Л.Ф. Жигулин, Л.П. Коричнев, О.В.Попов, Л.А.Растригин, Ю.Г.Ростовцев, Б.Я. Советов, А.И. Фалько, В.А. Шапцев, В.П. Шувалов, M. Zorzi и другие. Известны различные классы адаптивных систем, многие их которых широко используются в системах передачи. Например, системы с классической решающей обратной связью.

Растущие возможности элементной базы позволяют реализовывать более эффективные алгоритмы систем. Появление ряда работ J. Perez-Romero, R. Agusti, O. Sallent, S. Sesia, G. Vivier, A. Mehta, D. Kagaris, R.Viswanathan, Y. Wu, Z. Niu, J. Zheng показало перспективность разработки и исследования систем с гибридной обратной связью, которые в ряде случаев позволяют добиться лучших качественных показателей, что открывает широкие перспективы для их внедрения в системах передачи данных следующих поколений.

Помимо коррекции повреждённых блоков целесообразно осуществлять регулировку внутренних параметров системы (длину блока, избыточность, глубину перемежения, длину слота при хоппинге и т.п.) исходя из условий передачи. Оценка качества передачи может проводиться на разных уровнях. Например, на уровне непрерывного канала это может быть измерение мощности сигнала, отношения сигнал-шум и т.д. Представляется интересным рассмотреть методы, использующие оценку качества дискретного канала (метод обучения системы по известной последовательности) или канала передачи данных. На уровне канала передачи данных наименее затратной является оценка состояния канала по качеству приёма блока. Данная оценка проводится для каждого принятого блока, а её результаты являются естественным источником информации о состоянии канала при использовании систем с решающей обратной связью. Важным моментом является выбор алгоритма, на основе которого принимается решение об изменении состояния канала. Время, затрачиваемое на определение состояния канала, и ошибки при определении состояния канала во многом будут определять производительность системы в целом. В работах A. Annamalai, V. Bhargava, M. Rice и S. Cho описан ряд алгоритмов, основанных на использовании сигналов переспроса. Предложены отдельные методики оценки эффективности алгоритмов, которые, однако, не учитывают ошибки определения состояния. Представляет интерес разработка универсальных методик, позволяющих анализировать и сравнивать различные алгоритмы оценки состояния канала в одинаковых условиях, с приемлемой точностью и при сравнительно небольших затратах вычислительных ресурсов.

Таким образом, исследования, направленные на повышение качественных показателей систем передачи данных в условиях группирования ошибок, является актуальными.

Объект исследования: методы повышения эффективности систем передачи данных по радиоканалам с группирующимися ошибками.

Предмет исследования: методы адаптации внутренних параметров системы передачи данных на уровне дискретного канала и канала передачи данных.

Цель диссертационной работы: разработка комплекса методов, моделей, алгоритмов и методик, позволяющих проектировать системы передачи данных, эффективно работающие по дискретным каналам с группирующимися ошибками.

Для достижения поставленной цели требуется решить следующие основные задачи:

Выбрать рабочую модель дискретного канала, достаточно точно отражающую процессы группирования ошибок и не требующую значительных затрат на оценку её параметров.

Разработать методику оценки параметров модели по статистике ошибок в дискретном канале.

Разработать методы оценки вероятности ошибок заданной кратности в блоке фиксированной длины, не требующие значительных затрат вычислительных ресурсов.

Оценить эффективность различных методов передачи данных по каналам с группирующимися ошибками.