Аналіз кодових конструкцій багатовимірних сигналів для безперервного каналу передачі інформації

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.242357

Ключові слова:

безперервний канал передачі, багатовимірний сигнал, кодова конструкція сигналу, сигнальна відстань

Анотація

Одним з напрямків підвищення ефективності роботи сучасних телекомунікаційних систем є перехід до використання багатовимірних сигналі для безперервних каналів передачі інформації. В результаті проведених в останні роки досліджень встановлено, що забезпечити високу якість передачі інформації в безперервних каналах можна методом об’єднання операцій демодуляції і декодування в єдину процедуру, яка передбачає створення кодової конструкції багатовимірного сигналу.

Безпосередньо розглянуті питання оцінки можливості зміною сигнальної відстані кодової конструкції, підвищити ефективність роботи безперервного каналу передачі інформації.

Встановлено, що кодові конструкції типу: ієрархічна кодова конструкція сигналів; ієрархічна кодова конструкція сигналів з евклідовою метрикою; перестановочна кодова конструкції сигналів; перестановочна кодова конструкції сигналів з евклідовою метрикою, при їх застосуванні мають потенційну можливість до підвищення швидкості передачі інформації через безперервний канал. Вона, при зменшені сигнальної відстані від 10 і більше відсотків, може досягати до двох і більше разів.

Здійснено оцінку впливу зменшення сигнальної відстані на ефективність роботи окремих типів кодових конструкцій. Встановлено, що ієрархічна переставна кодова конструкція в порівнянні з ієрархічної кодовою конструкцією, забезпечує виграш до двох і більше разів в швидкості передачі інформації при зменшені сигнальної відстані в два рази. Реалізація процедури модуляції не має принципових труднощів при умові, що для кожного коду кодової конструкції відома процедура кодування при застосування двійкових кодів. Отримані результати дозволяють побудувати достатньо прийняту по складності процедуру демодуляції відповідно визначених типів кодових конструкцій

Біографії авторів

Любов Наумівна Беркман, Державний університет телекомунікацій

Доктор технічних наук, професор, проректор з наукової та педагогічної роботи

Олександр Леонідович Туровський, Національний авіаційний університет

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра засобів захисту інформації

Людмила Андріївна Кирпач, Державний університет телекомунікацій

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра комп’ютерної інженерії

Оксана Георгіївна Варфоломеєва, Державний університет телекомунікацій

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра телекомунікаційних систем та мереж

Володимир Віталійович Дмитренко, Державний університет телекомунікацій

Аспірант

Навчально-науковий інститут телекомунікацій

Олексій Іванович Покотило, Національний університет оборони України імені Івана Черняховського

Кандидат історичних наук

Науково-дослідний центр воєнної історії

Посилання

  1. Hemming, R. V. (1998). Teoriya kodirovaniya i teoriya informatsii. Moscow: «Radio i svyaz'», 176.
  2. Kasami, T. (1978). Teoriya kodirovaniya. Moscow: Mir, 576.
  3. Morelos-Saragosa, R. (2006). Iskusstvo pomekhoustoychivogo kodirovaniya. Metody, algoritmy, primenenie. Moscow: Tekhnosfera, 320.
  4. Polushin, P. A. (2007). Izbytochnost' signalov v radiosvyazi. Moscow: Radiotekhnika, 256.
  5. Varbanets, S. P. (2013). Teoriya kodirovaniya. Odessa: ONU, 43.
  6. Seletkov, V. L. (2010). Obschaya struktura lineynoy sistemy pomekhoustoychivogo kodirovaniya. Visti vyshchykh uchbovykh zakladiv. Radioelektronika, 53 (12), 24–31. doi: https://doi.org/10.20535/s0021347010120034
  7. Di Renzo, M., Haas, H., Ghrayeb, A., Sugiura, S., Hanzo, L. (2014). Spatial Modulation for Generalized MIMO: Challenges, Opportunities, and Implementation. Proceedings of the IEEE, 102 (1), 56–103. doi: https://doi.org/10.1109/jproc.2013.2287851
  8. Wong, C. W., Wong, T. F., Shea, J. M. (2011). Secret-Sharing LDPC Codes for the BPSK-Constrained Gaussian Wiretap Channel. IEEE Transactions on Information Forensics and Security, 6 (3), 551–564. doi: https://doi.org/10.1109/tifs.2011.2139208
  9. Micheli, G., Neri, A. (2020). New Lower Bounds for Permutation Codes Using Linear Block Codes. IEEE Transactions on Information Theory, 66 (7), 4019–4025. doi: https://doi.org/10.1109/tit.2019.2957354
  10. Chen, P., Shi, L., Fang, Y., Cai, G., Wang, L., Chen, G. (2018). A Coded DCSK Modulation System Over Rayleigh Fading Channels. IEEE Transactions on Communications, 66 (9), 3930–3942. doi: https://doi.org/10.1109/tcomm.2018.2827032
  11. Jochym-O’Connor, T., Yoder, T. J. (2021). Four-dimensional toric code with non-Clifford transversal gates. Physical Review Research, 3 (1). doi: https://doi.org/10.1103/physrevresearch.3.013118
  12. Freudenberger, J., Ghaboussi, F., Shavgulidze, S. (2013). New Coding Techniques for Codes over Gaussian Integers. IEEE Transactions on Communications, 61 (8), 3114–3124. doi: https://doi.org/10.1109/tcomm.2013.061913.120742
  13. Park, J., Kim, I., Song, H.-Y. (2017). Interpretation of polar codes with Plotkin construction based on Gaussian approximation. 2017 Eighth International Workshop on Signal Design and Its Applications in Communications (IWSDA). doi: https://doi.org/10.1109/iwsda.2017.8097085
  14. Gnatyuk, S., Kinzeryavyy, V., Iavich, M., Prysiazhnyi, D., Yubuzova, K. (2018). High-performance reliable block encryption algorithms secured against linear and differential cryptanalytic attacks. Proceedings of the 14th International Conference on ICT in Education, Research and Industrial Applications. Integration, Harmonization and Knowledge Transfer. Volume II: Workshop. Kyiv, 2104, 657–668. Available at: http://ceur-ws.org/Vol-2104/paper_220.pdf
  15. Fogel, A., Koeyer, I., Secrist, C., Sipherd, A., Hafen, T., Fricke, M. (2021). The Revised Relational Coding System. doi: https://doi.org/10.13140/RG.2.2.27439.46245
  16. Batenkov, K. A. (2014). Continuous channel modeling in shape of some space transformation operators. SPIIRAS Proceedings, 1 (32), 171–198. doi: https://doi.org/10.15622/sp.32.11
  17. Boiko, J. M. (2014). Improvements Encoding Energy Benefit in Protected Telecommunication Data Transmission Channels. Communications, 2 (1), 7. doi: https://doi.org/10.11648/j.com.20140201.12
  18. Boiko, J., Pyatin, I., Eromenko, O., Stepanov, M. (2020). Method of the adaptive decoding of self-orthogonal codes in telecommunication. Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science, 19 (3), 1287. doi: https://doi.org/10.11591/ijeecs.v19.i3.pp1287-1296
  19. Gorcin, A. (2013). Multidimensional Signal Analysis for Wireless Communications Systems. Graduate Theses and Dissertations. Available at: https://digitalcommons.usf.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=5877&context=etd
  20. Joo, H.-S., Kim, K.-H., No, J.-S., Shin, D.-J. (2017). New PTS Schemes for PAPR Reduction of OFDM Signals Without Side Information. IEEE Transactions on Broadcasting, 63 (3), 562–570. doi: https://doi.org/10.1109/tbc.2017.2711141
  21. Shamasundar, B., Chockalingam, A. (2020). Constellation Design for Media-Based Modulation Using Block Codes and Squaring Construction. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 38 (9), 2156–2167. doi: https://doi.org/10.1109/jsac.2020.3000828
  22. Vameghestahbanati, M., Marsland, I., Gohary, R. H., Yanikomeroglu, H. (2020). Hypercube-Based Multidimensional Constellation Design for Uplink SCMA Systems. 2020 IEEE International Conference on Communications Workshops (ICC Workshops). doi: https://doi.org/10.1109/iccworkshops49005.2020.9145403
  23. Bloh, E. L., Zyablov, V. V. (1976). Obobschennye kaskadnye kody. Moscow: Svyaz', 240.
  24. Bleyhut, R. (1986). Teoriya i praktika kodov, kontroliruyuschih oshibki. Moscow: Mir, 576.
  25. Levina, B. R. (1979). Statisticheskaya teoriya svyazi i ee prakticheskie prilozheniya. Moscow: Svyaz', 376.
  26. Klark, D., Keyn, D. (1987). Kodirovanie s ispravleniem oshibok v sistemah tsifrovoy svyazi. Moscow: Radio i svyaz', 392.
  27. Danielsen, L. E. (2012). On the Classification of Hermitian Self-Dual Additive Codes Over GF(9). IEEE Transactions on Information Theory, 58 (8), 5500–5511. doi: https://doi.org/10.1109/tit.2012.2196255
  28. Norden, A. P. (2016). Elementarnoe vvedenie v geometriyu Lobachevskogo. Moscow: Lenan, 220.
  29. Kokseter, G., Mozer, Dzh. (1980). Porozhdayuschie elementy i opredelyayuschie sootnosheniya diskretnyh grupp. Moscow: Nauka, 240.
  30. Zhurakovskyi, B. Iu. (2019). Research of the use of new antijamming codes for channels with elimination. Visnyk Derzhavnoho universytetu informatsiyno-komunikatsiynykh tekhnolohiy, 10 (2), 93–96. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/vduikt_2012_10_2_18
  31. Banket, V. L., Prokopov, S. D. (2000). Metod opredeleniya svobodnogo rasstoyaniya invariantnyh signal'no-kodovyh konstruktsiy. Pratsi UNDIRT, 1 (21), 39–44. Available at: https://biblio.suitt.edu.ua/bitstream/handle/123456789/1711/Банкет%2c%20Прокопов.pdf?sequence=1&isAllowed=y
  32. Polak, S. C. (2019). Semidefinite Programming Bounds for Constant-Weight Codes. IEEE Transactions on Information Theory, 65 (1), 28–38. doi: https://doi.org/10.1109/tit.2018.2854800
  33. Zhang, H., Zhang, X., Ge, G. (2012). Optimal Ternary Constant-Weight Codes With Weight 4 and Distance 5. IEEE Transactions on Information Theory, 58 (5), 2706–2718. doi: https://doi.org/10.1109/tit.2011.2179412
  34. Gnatyuk, S., Kinzeryavyy, V., Kyrychenko, K., Yubuzova, K., Aleksander, M., Odarchenko, R. (2020). Secure Hash Function Constructing for Future Communication Systems and Networks. Advances in Intelligent Systems and Computing, 561–569. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-12082-5_51
  35. Brumnik, R., Kovtun, V., Okhrimenko, A., Kavun, S. (2014). Techniques for Performance Improvement of Integer Multiplication in Cryptographic Applications. Mathematical Problems in Engineering, 2014, 1–7. doi: https://doi.org/10.1155/2014/863617
  36. Odarchenko, R., Gnatyuk, V., Gnatyuk, S., Abakumova, A. (2018). Security Key Indicators Assessment for Modern Cellular Networks. 2018 IEEE First International Conference on System Analysis & Intelligent Computing (SAIC). doi: https://doi.org/10.1109/saic.2018.8516889

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-10-31

Як цитувати

Беркман, Л. Н., Туровський, О. Л., Кирпач, Л. А., Варфоломеєва, О. Г., Дмитренко, В. В., & Покотило, О. І. (2021). Аналіз кодових конструкцій багатовимірних сигналів для безперервного каналу передачі інформації. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(9 (113), 70–81. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.242357

Номер

Том 5 № 9 (113) (2021): Інформаційно-керуючі системи

Розділ

Інформаційно-керуючі системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Liubov Berkman, Olexandr Turovsky, Liudmyla Kyrpach, Oksana Varfolomeeva, Volodymyr Dmytrenko, Oleksii Pokotylo

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.