Иван Стебленко учится в магистратуре первый год, однако уже имеет солидный опыт научной работы и участия в научных и научно-практических конференциях в Ижевске, Кирове, Казани, Томске и др. Научный руководитель - Михаил Анатольевич  Бояршинов, к.т.н.,  доцент каф. "Радиотехника". Иван Стебленко помимо учебы работает в КБ "Радиосвязь". В свободное время любит общаться с друзьями. Увлекается бегом.

По словам Ивана, он "в науку пришел случайно, просто предложили поработать на кафедре". О своем выборе не жалеет и планирует поступать в аспирантуру. 

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КОДИРОВАНИЯ ДАННЫХ, ГРУППИРОВАНИЯ И СОВМЕЩЕНИЯ ПАКЕТОВ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ДАННЫХ В КВ ДИАПАЗОНЕ

М.А. Бояршинов, К.А. Лянгузов, И.А. Стебленко

 

В настоящее время перед разработчиками коротковолновых (КВ) систем связи ставится задача обеспечить надёжную и достоверную передачу данных. Постоянно растут требования к скорости передачи информации. Ставятся задачи обеспечить передачу данных в стандартном телефонном канале маломощными носимыми симплексными радиостанциями со скоростями 2400, а в перспективе 4800 и даже 9600 бит/с. Проблемы передачи данных в КВ диапазоне связаны с тем, что для него характерна сложная, быстро меняющаяся помеховая обстановка, наличие замираний сигналов.

Одним из способов обеспечить достоверность принятой информации является пакетирование передаваемых данных. Данные разбиваются на блоки, к которым добавляется служебная информация и контрольная сумма. В результате формируется пакет для передачи. Контрольная сумма позволяет обнаружить на приёмном конце пакеты, принятые с ошибками, сформировать положительные или отрицательные квитанции и тем самым запросить при необходимости их повторную передачу. Имеющийся опыт показал, что использование сигналов типа частотной телеграфии и им подобных в пакетном режиме неэффективно, ввиду низкой скорости передачи. Поэтому в разрабатываемых в настоящее время радиостанциях для передачи данных предлагается использовать OFDM сигналы.

Пакетирование данных обеспечивает высокую достоверность передачи, но создаёт и ряд проблем. Недостатки пакетного режима - необходимость передачи дополнительной служебной информации в каждом пакете и регулярные переключения из приёма в передачу и обратно для квитирования, что нежелательно для симплексных радиостанций. С этой точки зрения требуется использовать пакеты большой длины. Но при возникновении ошибок даже в одном бите пакет повторяется. Для исключения повторов надо уменьшать длину пакета. Для разрешения этого противоречия передаваемые пакеты предлагается объединять в посылку.

Под посылкой понимается передача группы пакетов, во время которой не происходит переключения радиостанций из передачи в приём или из приёма в передачу. Структура посылки и пакета приведены на рисунке. Подготовленные для передачи в одной посылке данные дополняются преамбулой, постамбулой и синхропоследовательностью, которые служат для определения начала и конца посылки. Квитанция даётся на всю посылку. В ней указываются пакеты, переданные без ошибок.

Снизить вероятность повторов пакетов позволяет помехоустойчивое кодирование за счёт исправления определённого количества ошибок в пакетах. Но платой за это будет увеличение объёма передаваемых данных из-за внесения избыточности, что приводит к росту времени передачи. Поэтому необходимо оценить эффективность применения помехоустойчивого кодирования. При повторах пакетов снова возможны ошибки. Предлагается совмещать ошибочные пакеты из разных посылок. Кроме того, сокращение времени передачи данных обеспечивается их предварительным сжатием.

Проведена оценка эффективности группирования пакетов в посылки, совмещения ошибочных пакетов из разных посылок, а также эффективность использования помехоустойчивого кодирования. Рассматривались коды Хэмминга и Рида-Соломона. Эффективность оценивалась по среднему времени передачи информации. При моделировании использовались расчётные методы для определения среднего времени передачи и методы имитационного моделирования для определения количества безошибочно принятых, повторных и отклонённых пакетов. Данные имитационного моделирования использовались при расчётах. При имитационном моделировании использовались модели: двоичный симметричный канал без памяти и модель Смита-Боуэна-Джойса, позволяющая учесть группирование ошибок.

Анализ результатов моделирования показал эффективность применения помехоустойчивого кодирования в «плохих» каналах. В тоже время в «хороших» каналах можно отказаться от кодирования и обеспечить исправление ошибок повтором пакетов. При длине пакета 267 байт при вероятностях ошибки в двоичном символе менее 10^-4 можно отказываться от кодирования. Несомненный эффект даёт объединение пакетов в посылки, но при этом требуется повышать помехоустойчивость квитанции. Совмещение пакетов целесообразно при больших вероятностях ошибки в двоичном символе. Это говорит о целесообразности использования сложных адаптивных алгоритмов.

Материал опубликован в сборнике статей: Физика и технические приложения волновых процессов: VII Международная научно-практическая конференция: 17-21 сентября 2007 г. Казань, 2007. С. 311-313.